
книги из ГПНТБ / Пимошенко, А. П. Кавитационные разрушения в малооборотных дизелях
.pdfдены аналогичные зависимости для водопроводной воды (кри
вые 1 и 5).
Анализируя кривые 4 и 5 и сравнивая их с кривой 1, мож но отметить, что при давлении 1,5 ати и температуре 50o C
разрушения образцов, в пределах зазоров от 0,1 до 2,5 мм,
имеют максимум при зазоре 1,5 мм. Уменьшение или увеличе ние зазоров от этой величины приводит к снижению разруше ний. При этом максимум разрушений в воде с присадкой ВНИИНП 117/119 на 20% ниже, чем в воде с присадкой
∆ G- мг
Рис. |
О 0,2 |
0,5 |
XQ |
Х5 |
20 |
25 h, Mn |
образцов |
35. Зависимость |
интенсивности |
кавитационных |
разрушений |
||||
(Д C-) |
от величины зазора (⅛) |
в воде с |
присадками ВНИИНП |
117/119 |
и «Шелл Дромус ойл „В”» и водопроводной воде при постоянных давлени
ях |
и температурах: |
|
|
t |
|
2 |
|
|
|
t |
|
4 |
|
|
|
|||
1 |
— |
P≈l,5 ати, |
t |
=50°C |
(вода водопроводная); |
— Pj=3,0 |
ати, |
=60°C |
(вода с присад |
|||||||||
кой |
ВНИИНП 117/119); |
3 |
— P =3,0 ати, |
|
=60°C |
(вода |
водопроводная); |
|
— P = I,5 |
ати, |
||||||||
t |
≈50°C (вода с |
присадкой |
«Шелл Дромус ойл |
|
„В”»); |
|
5 — P=I,5 ати, |
t |
=50°C |
(вода |
с присадкой ВНИИНП 117/119); 6 — P=3,0 ати, t =60°C (вода с присадкой «Шелл Дро мус ойл „В”»)
61
«Шелл Дромус ойл „В”», и на 40% ниже, чем в воде без при садок.
Повышение гидростатического давления с 1,5 до 3,0 ати
несколько изменяет характер кривых (см. кривые 2, 6 и <?). На них в диапазоне зазоров от 0,1 до 2,5 мм отмечаются два мак
симума |
разрушений, |
соответствующие |
зазорам |
0,5 |
(кривые |
||
2 и 6), 0,7 (кривая 3) |
и 1,5 мм (для всех этих кривых). |
Причем |
|||||
на всех |
кривых |
при |
меньшем |
зазоре |
максимум |
разрушений |
|
несколько выше, чем при зазоре 1,5 мм. |
|
|
|||||
Установившаяся |
закономерность снижения интенсивности |
||||||
разрушений образцов |
при повышении гидростатического дав |
||||||
ления |
остается |
справедливой |
лишь |
для воды с присадкой |
|||
«Шелл |
Дромус |
ойл |
„В”» и воды без |
присадки |
(см. |
кривые |
6—4 и 3—1). В воде с присадкой ВНИИНП 117/119 с повы
шением гидростатического давления |
разрушения |
возросли |
в среднем на 70% (см. кривые 2 и 5), |
что, очевидно, |
объясняет |
ся слабыми адгезийными свойствами присадки для данного ре жима работы.
§ 14. Исследования кавитационных разрушений образцов с различными покрытиями
П о к р ы т и я - - |
клей |
на |
основе |
эпоксидной |
|
смолы; препарат |
«Анторит». На рис. |
36, |
а представ |
||
лен общий вид «активного» |
образца, покрытого |
клеем на ос |
|||
нове эпоксидной смолы, после 60 с работы. |
|
|
|||
На рис. 36,6 дан общий вид «активного» образца, покры |
|||||
того препаратом «Анторит», |
после 5 |
с работы. |
|
|
Из рисунка видно, что оба вида покрытий оказались не стойкими, так как за сравнительно короткий отрезок времени значительная часть поверхности образцов разрушилась.
Покрытие — клей-88. Испытания образцов с демпфи
рующим покрытием из клея-88 (МРТУ38-5-880-66) дали поло жительные результаты.
На рис. 37, а представлен общий вид «активного» образца,
отработавшего 95 мин, после снятия покрытия. Для сравнения
на |
рис. 37, б изображен «активный» образец, проработавший |
в |
аналогичном режиме 60 мин, без покрытия. |
На рис. 38 показана зависимость кавитационных разруше ний образцов, покрытых клеем-88, от зазоров между образцами
(в диапазоне от 0,5 до |
2,5 мм) в водопроводной воде (кривые |
||||
3 и 4) |
при |
постоянных |
значениях |
давлений |
и температур: |
P= 1,5 |
ати; |
∕ = 50oC и |
P = 3,0 ати; |
¿ = 60° С. |
Здесь же для |
62
а
Рис. 36. Общий вид «активных» образцов (после опыта), рабочая поверх ность которых была покрыта:
а — клеем на основе эпоксидной смолы; б — препаратом «Анторит»
сравнения дана зависимость аналогичных разрушений для об разцов без покрытий (кривые 1 и 2).
Из рисунка видно, что интенсивность разрушений образцов
с покрытием: |
не зависит от величины зазоров; |
практически |
|
в 6—7 раз |
ниже интенсивности разрушений образцов, ра |
ботавших без покрытий.
Рис. 37. Общий вид «активных» образцов после работы: а — образец покрыт клеем-88; б — образец не имеет покрытия
Рис. ∙ 38. Зависимость интенсивности кавитационных разрушений ( ʌ G) от величины зазора (Л) в образцах с клеевым покрытием и без него в водо
проводной |
|
воде |
при |
постоянных |
гидростатических |
давлениях |
и темпера |
||||||||
турах: |
3 |
|
t |
=50oC |
(образцы без покрытия); |
2 |
|
|
4 |
|
|
(образцы без |
|||
/ — P=I,5 |
ати, |
|
|
— P=3,U ати, /=GO0C |
|||||||||||
покрытия); |
|
— P=3,0 |
ати, / =60oC (образцы с |
покрытием); |
|
— P=I,5 |
ати, / |
=50oC |
|||||||
(образцы с покрытием) |
|
|
|
|
|
|
с 1,5 |
|
|
|
|||||
Повышение |
гидростатического |
давления |
|
до 3,0 |
ати |
||||||||||
(кривые 3 и 4) |
вызывает незначительное |
повышение |
интенсив |
||||||||||||
ности разрушений с максимумом 1,5 мм. |
качестве |
демпфирую |
|||||||||||||
Эффективность защиты |
клеем-88 в |
||||||||||||||
щего покрытия |
в |
целом удовлетворительна. |
|
Однако |
не |
было |
данных о,б устойчивости его при длительной работе на охлаж даемых поверхностях в условиях переменных режимов давле ния и температуры воды. Чтобы получить подобные сведения,
64
кЛвитацйоннук) Kâiviêpy магнитостриктора |
в районе отверстия |
||||
для |
выхода |
воды покрыли слоем клея-88 |
толщиной |
около |
|
0,5 мм. Без видимых изменений покрытие |
сохранилось |
после |
|||
двух |
месяцев |
работы (около 70 ч) в условиях |
переменных peʃ |
жимов давления и температуры воды.
§15. Сравнительные испытания кавитационной стойкости образцов,
изготовленных из материала цилиндровых втулок двигателей ДМ 650-VBF-90 и 8ТД-48
Сравнительные испытания кавитационной стойкости мате
риала цилиндровых втулок проводились в водопроводной воде
при постоянных значениях давления (1,5 ати) и температуры
Рис. |
39. Зависимость интенсивности |
кавитационных разрушении образце» |
|
(ʌ G) |
от величины зазора (А) при |
Р— |
1,5 ати, ∕=50oC: |
|
|
|
|
1 і— материал втулки фирмы «Зульцер»; 2 |
— материал втулки фирмы «Бурмейстер |
и Вайи»
65
(50oC) в интервале зазоров между «активным» и «пассивным» образцами от 0,5 до 2,5 мм. Из результатов испытаний, пред ставленных на рис. 39, следует:
характер зависимостей разрушений одинаков для мате риала втулок обоих двигателей;
при зазоре 0,5 мм степень разрушений у материала втулки двигателя 8ТД-48 примерно на 40% выше (кривая /), чем у материала втулки двигателя ДМ650-ѴВР-90 (кривая 2). Од
нако по мере увеличения |
зазора |
указанная разница умень |
||
шается и при зазоре 2,5 мм сходит на нет. |
|
|||
§ 16. |
Краткие выводы |
|
|
|
|
по результатам модельных испытаний |
|
||
Испытания |
показали, |
что |
гидростатическое |
давление |
и температура |
охлаждающей среды, зазор между |
образцами |
и сама водная среда значительно влияют на степень кавитаци онных разрушений.
Воздействуя на каждый из указанных параметров, можно
добиться значительного уменьшения кавитационных разру шений.
При величине гидростатического давления в системе ниже 2,5 ати к выбору водной среды и ее температуры следует под ходить весьма осторожно, так как при этих давлениях опре деленным интервалам температур в различных охлаждающих
средах соответствуют максимумы разрушений, в 2—3 раза пре вышающие среднюю величину. Так, при давлении 1,5 ати максимум разрушений (свыше 40 мг/ч) соответствует интерва
лу температур: |
обескислороженной воде — от 40 до 55° С; |
|
в обессоленной и |
||
в |
водопроводной |
воде — от 52 до 80° С. |
В |
водопроводной |
воде с эмульсионными масляными при |
садками величина разрушений не превышает 34 мг/ч во всем интервале температур от 30 до 80° С.
Следовательно, при гидростатическом давлении в системе ниже 2,5 ати наименьшая величина кавитационных разрушений независимо от температуры может быть достигнута в водопро
водной воде с эмульсионными масляными присадками.
Повышение гидростатического давления в системе за пре
делы 2,5 |
ати позволяет |
уменьшить кавитационные |
разрушения |
с 25 до |
10 мг/ч во всем |
интервале температур от |
30 до 90° C |
независимо от водной среды. Следовательно, наиболее эффек тивным средством борьбы с кавитационными разрушениями
66
является именно такое повышение гидростатического давления. При этом наиболее предпочтительно использовать в качестве
охлаждающей среды водопроводную воду с эмульсионными масляными присадками или обессоленную и обескислорожен ную воду.
Чтобы добиться снижения кавитационных разрушений
в малых зазорах (узких сечениях), необходимо учесть следую щие особенности:
1. Во всех охлаждающих средах максимум кавитационных разрушений соответствует зазорам:
1,5 |
мм — при гидростатическом давлении около |
1,5 ати; |
0,5 |
и 1,5 мм — при гидростатическом давлении около 3 ати. |
|
2. |
Независимо от величины гидростатического |
давления |
обессоленная и обескислороженная вода приводит к несколько большим кавитационным разрушениям, чем вода водопровод ная и вода с присадками. Поэтому при наличии разрушений в узких сечениях применять обессоленную и обескислорожен ную воду не следует.
3. Повышение гидростатического давления и применение эмульсионных масляных присадок в охлаждающей воде сводит к минимуму кавитационные разрушения в узких сечениях.
Рабочую концентрацию присадок в охлаждающей воде не
обходимо поддерживать в |
пределах 0,5±0,2% от веса воды. |
Из всех демпфирующих |
покрытий, подвергнутых исследо |
ванию, наибольший интерес представляет клей-88, который
позволил |
максимально |
снизить |
кавитационные разрушения (до |
||
3 мг/ч) |
независимо |
от |
величины гидростатического |
давления |
|
в системе и зазоров между образцами. |
двигателей |
||||
Кавитационная |
стойкость |
материала втулок |
типов 8ТД-48 и ДМ 650-VBF-90 при зазоре около 2,5 мм прак тически одинакова. При уменьшении зазора кавитационная
стойкость материала втулки двигателя 8ТД-48 постепенно па
дает и при зазоре 0,5 мм становится ниже на 40%.
Глава V. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ПРОВЕРКА МЕРОПРИЯТИИ ПО ЗАЩИТЕ
ОТ КАВИТАЦИОННЫХ РАЗРУШЕНИИ ВТУЛОК
ИБЛОКОВ МАЛООБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕИ
§17. Методика проверки
Анализ режимов эксплуатации двигателей и их конструк
тивных особенностей, результаты стендовых испытаний чугун ных образцов и теоретические исследования позволили наметить ряд конструктивных, технологических и эксплуатационных ме роприятий, направленных на снижение кавитационных разру
шений втулок и |
блоков цилиндров со |
стороны охлаждения. |
1C целью выбора |
наиболее эффективных |
из всего комплекса |
намеченных .мероприятий была проведена их эксплуатационная
проверка, для чего управлением Мурманского тралового флота
⅛(YMTΦ) были выделены опытные суда |
с двигателями |
типа |
ДМ 650-VBF-90 и 8ТД-48. В процессе испытаний эксплуатация |
||
главных двигателей осуществлялась в |
соответствии с |
требо |
ваниями фирменных инструкций, «Правил обслуживания судо вых дизелей и ухода за ними» и других нормативных докумен тов. При необходимости в помощь экипажу по конкретным во просам разрабатывались временные инструкции, например «Временная инструкция по обслуживанию системы охлажде
ния» для ППР «Зеленоборск», «Прилуки» и др.
Контроль за концентрацией присадки в охлаждающей воде осуществлялся при помощи компараторов (рис. 40), а за каче ством воды в системах охлаждения — при помощи судовых
экспреос-лаібораторий «СКЛАВ-1 ».
Эффективность мероприятий определялась путем сравне ния состояния втулок и блоков двигателей до и после внедре ния каждого из мероприятий.
Результаты контрольных осмотров втулок и блоков двига телей отражались в специально разработанных картах и актах. Для получения более достоверных результатов по эффективно сти мероприятий иопытания проводились на протяжении 10—20 тыс. ч.
es
P и с. |
40. Компаратор для определения содержания антикоррозионного мас |
ла в |
охлаждающей воде ДВС: |
1 — штатив; 2 — пробирки с эталонными растворами антикоррозионного масла; 3 — пробирка с проверяемой водой
§ 18. Конструктивные изменения
полости охлаждения двигателей ДМ 650-VBF-90
Как отмечалось ранее (см. главу II), наибольшие разру шения втулок и блоков двигателей ДМ 650-VBF-90 наблюда
ются в плоскости качания шатуна в местах, где полость охлаж дения сильно заужена. На основании этого было сделано пред положение, что интенсивное разрушение блока происходит вследствие резкого изменения направления потека жидкости на выходе из блока, изменения скоростей и давлений в заужен ных полостях, а также в результате скопления паровоздушной смеси в верхней части полости охлаждения. C целью проверки этих предположений были внесены некоторые изменения в кон
струкцию полости охлаждения двигателей ДМ 650-VBF-90, ко
торые включали в себя:
69
DuaA
Рис. 41. Схема обработки отверстий выхода воды из блока двигателя
а) обработку отверстий выхода охлаждающей воды из бло ка (рис. 41) — ППР «Сказочник Андерсен» и другие суда;
б) проточку втулки (рис. 42) •— ППР «Сказочник Ан
дерсен»;
в) установку резинового уплотнительного кольца в районе
верхнего |
направляющего пояса (рис. 43) — ППР «Сказочник |
||||||||
|
|
Андерсен»; |
|
|
паровоздушной |
||||
|
|
г) |
отвод |
|
|||||
|
|
смеси |
из |
|
застойных |
зон |
|||
|
|
(рис. 44) •— ППР «Апатит». |
|||||||
|
|
Эксплуатационн а я |
|||||||
|
|
проверка |
|
мероприя |
|||||
|
|
тий, |
выполненных |
на |
|||||
|
|
ППР «Сказочник Ан |
|||||||
|
|
дерсен», |
проводилась |
с мая |
|||||
|
|
1969 по апрель 1971 г. Глав |
|||||||
|
|
ный двигатель |
и |
втулки ци |
|||||
|
|
линдров за это время отрабо |
|||||||
|
|
тали |
по |
13 269 ч |
(с |
начала |
|||
|
|
эксплуатации |
главный |
|
двига |
||||
|
|
тель отработал |
38 639 |
ч). |
|||||
|
|
В |
период |
испытаний |
|||||
|
|
в системе |
охлаждения |
|
двига |
||||
P и с. 42. |
Проточка втулки двигате |
теля |
использовалась антикор |
||||||
розионная |
|
присадка |
«Шелл |
||||||
Дромус ойл |
„В”». Показатели |
||||||||
ля ДМ 650-VBF-90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
70