книги из ГПНТБ / Королев Н.И. Эксплуатация судовых дизелей

Цилиндровую рубашку крепят к станине на фланцах шпилька­ ми или протягивают к ней при помощи анкерных связей. Блоки большинства судовых малооборотных дизелей изготовляют из чу­ гуна.

Наиболее серьезными де­ фектами цилиндровой ру­ башки являются трещины, которые в эксплуатационных условиях чаще всего возни­ кают при отсутствии необ­ ходимого теплового зазора между рубашкой и втулкой в районе посадочных мест. Нарушение такого зазора наблюдается в случае за­ прессовки новой втулки, по­ садочные размеры которой больше. Тугая посадка втул­ ки при ее тепловом расши­ рении в радиальном направ­ лении может привести к разрыву блока. Кроме того, тугая посадка не позволяет посадочным поясам втулки перемещаться по рубашке цилиндра и в вертикальном направлении. В результате усилия от линейного расши­ рения втулки передаются блоку и разрушают его.

Возможна и другая при­ чина повреждения блока — длительная эксплуатация дизеля без перепрессовки втулок, в результате чего тепловой зазор забивается прязью и ржавчиной. Наибо­

лее часто такое явление наблюдается при охлаждении дизеля забортной водой, которая, попадая на поверхность посадочного пояса и испаряясь, образует твердую накипь.

Дополнительные распорные усилия в блоке возникают также

Образование трещин в рубашке может быть вызвано также де­ фектами отливок на заводе-строителе, неравномерной или чрез­ мерной затяжкой гаек крепления цилиндровой крышки и гаек анкерных связей; значительным термическим напряжением в ци­ линдровом блоке, возникающим п ш -егп перегреве.

ЧИТА ГТЬ,Й О Г О А Г б ä

Во избежание поломок цилиндрового блока необходимо равно­ мерно, в строгой последовательности и с определенной силой за­ тягивать гайки анкерных связей и гайки крепления цилиндровых крышек 3, не допускать резкого изменения теплового режима ди­ зеля как во время пуска, так н при работе.

кладки под опорную поверхность рубашки цилиндров, отдельных цилиндров и станины.

Опорные поверхности должны быть так подогнаны, чтобы встык собранных, но не скрепленных шпильками, деталей не входил щуп толщиной 0,05 мм. При зазоре 0,05 мм и выше дефект должен быть устранен пришабровкой поверхности.

Для предупреждения развития трещин следует возможно ча­ ще и тщательнее осматривать цилиндровый блок, особенно в рай­ оне посадочных мест, ребер жесткости, масляных штуцеров. Чем раньше будет обнаружена трещина, тем легче замедлить ее раз­ витие. Своевременно принятые меры (постановка гужонов, засверловка концов трещин, стяжки) удлиняют срок службы блока (рубашки).

Трещины цилиндровой рубашки устраняют в заводских усло­ виях способами, которые применяют при ремонте фундаментных рам и станин (см. § 4).

В случае скалывания посадочных буртов под цилиндровые втулки для восстановления их номинальных размеров рекоменду­ ется растачивать верхнюю часть рубашки и запрессовывать в нее стальное кольцо. Внутреннюю расточку кольца выполняют по раз­ меру посадочного пояса цилиндровой втулки.

Наряду с трещинами цилиндровых блоков, при эксплуатации наблюдаются случаи коррозионного и кавитационного разъеда­ ний поверхностей, смываемых водой. Больше всего коррозии под­ вержены районы, прилегающие к посадочным поверхностям бло­ ка, и сами посадочные пояса. Особенно часто это явление бы­ вает у дизелей, охлаждаемых забортной водой. Для устранения этого дефекта полости охлаждения тщательно очищают от про­ дуктов коррозии и накипи и окрашивают антикоррозионным со­ ставом.

Для сохранения цилиндрового блока в нормальном техниче­ ском состоянии необходимо при эксплуатации, а также во время ремонта тщательно наблюдать за ним и своевременно, согласно графику планово-предупредительных осмотров и ремонтов, произ­ водить профилактику.

Во время осмотров проверяют целостность рубашки, наличие трещин, параллельность плоскостей верхней и нижней поверхно­ стей разъема, состояние поверхностей фланцев, кронштейнов и контрольных штифтов, служащих для крепления навесных дета­ лей. Обнаруженные недостатки устраняют.

18

Особое внимание при осмотре уделяют проверке н обследова­ нию посадочных буртов и поясов цилиндрового блока. Посадоч­ ный цилиндрический пояс обмеряют с точностью до 0,01 мм. Об­ мер необходим для определения возможной деформации блока п изменения размера вследствие коррозии, а также с целью полу­ чения данных для проточки красномедных поясков новой втулки.

Если пояса блоков имеют деформацию, то при помощи шаблона карборундовым камнем поясам придают цилиндрическую форму.

По снятым с блока замерам красномед­ ные пояса втулки протачивают на станке с припуском 0,05—0,1 мм.

Коррозионные разъедания посадочных буртов рубашки могут привести к просачи­ ванию воды из зарубашечного пространства наружу. В эксплуатационных условиях та­ кую течь можно временно устранить поста­ новкой паронитового кольца на густотертых белилах или свинцовом сурике. В качестве заполнителя можно использовать также клей-герметик.

§ 6. ЦИЛИНДРОВЫЕ ВТУЛКИ

Цилиндровые .втулки изготавливают из легированного чугуна или литой стали (для некоторых типов высокооборотных дизе­ лей), обычно цельными и реже — составны­

ми (для некоторых дизелей фирм «Фиат», Рис. 3. Втулка дизеля

«Зульцер» и др.)\ Внутреннюю часть втулки

«Зульцер» RND

отшлифовывают до зеркального блеска и подвергают специальной обработке. На зеркало чугунной втулки иногда наносят тонкий слой (0,05—0,08 мм) пористого хрома. Зеркало стальной втулки цемен­ тируют, закаливают токами высокой частоты или азотируют.

Цилиндровая втулка современного дизеля «Зульцер» показа­ на на рис. 3. Для интенсификации теплоотвода на верхней наруж­ ной части втулки выполняют винтовые или . кольцевые каналы. Выходы продувочных и выхлопных окон на зеркале втулки акку­ ратно закругляют, чтобы обеспечить нормальную работу поршне­ вых колец и.предохранить их от чрезмерного износа.

Смазка на втулку подается насосами (лубрикаторами) через штуцеры (от 2 до 8) с невозвратными клапанами. Втулки высоко­ оборотных дизелей смазывают масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла движущимися частями кривошипно­ шатунного механизма.

Для свободного радиального расширения втулки предусматри­ вают небольшой зазор в местах ее соединения с блоком (рубаш­ кой), а у некоторых дизелей — чугунные или стальные проставоч-

19

ные кольца. Осевое (продольное) перемещение втулки обеспечи­ вает сальниковое уплотнение.

Во избежание пропусков и попадания охлаждающей воды из зарубашечного пространства в цилиндр и картер, рабочие втулки уплотняют в рубашке по посадочному бурту и поясам. По верх­ нему посадочному бурту втулки уплотняют жестко, без прокла­ док. В нижней части втулки для четырехтактных и двухтактных дизелей уплотняют различно.

Втулки четырехтактных дизелей уплотняют двумя способами:

низких температур, уплотнительные кольца из латуни и меди — в районе высоких температур.

Уплотнение втулок дизелей фирмы МАН несколько отличается от рассмотренного. Оно состоит (рис. 5) из нескольких колец прорезиненного шнура 1, упирающегося сверху на бурт во втулке, а снизу — на бурт в блоке цилиндра. Ниже дренажной выточки 2 блока на втулке установлено резиновое кольцо 3 и кольцо 4 из мягкой стали. Набивка 1 обжимается при постановке втулки на место.

Для уменьшения неравномерности радиальных деформаций в районе выпускных окон предусматривают, в зависимости от типа дизеля: увеличение диаметра втулки на 0,2—0,4 мм (за счет эк­ сцентричной расточки перемычек окон); косой срез вдоль втулки от одного из окон до ее конца (дизеля «Зульцер» типа RD); по­

20

датливый уплотнительный пояс и охлаждение перемычек окон (дизеля «Поляр», «Фиат» и др.).

Твердость поршневых колец должна быть равна твердости втулок плп превышать ее на 10—30 единиц по Бринеллю. Твер­ дость материала втулки должна находиться в пределах 179—

229Я б .

Впроцессе длительной эксплуатации дизеля вследствие тре­

ния поршневых колец и коррозионного действия продуктов сго­ рания происходит естественный износ (истирание) цилиндровых втулок. В результате этого увеличиваются зазоры в замках колец, что приводит к уменьшению мощности дизеля, повышению темпе­ ратуры отходящих газов, понижению давлений сгорания и сжа­

тия.

При значительных износах у тронковых дизелей газы попада­ ют в картер, увеличивается угар масла, ухудшаются его свойства, затрудняется пуск дизеля. Эксплуатация дизеля становится не­ экономичной и опасной.

Рабочая поверхность втулки, срабатываясь, может принять конусную, бочкообразную и эллиптичную формы.

Конусность — разность диаметров, измеренных в крайних точ­ ках втулки по длине; бочкообразность характеризуется увеличени­ ем диаметра втулки в середине хода поршня по сравнению с ее диаметрами вверху и внизу; овальность (эллиптичность)— раз­ ность между наибольшим и наименьшим взаимно перпендикуляр­ ными диаметрами одного поперечного сечения втулки.

Характер износа втулок зависит от типа дизеля и условий его работы.

Цилиндровые втулки четырехтактных дизелей изнашиваются главным образом в верхней части. В двухтактных дизелях, кро­ ме износа в верхней части, наблюдается также повышенный из­ нос на перемычках между выхлопными окнами, что объясняется коррозионным действием выхлопных газов, высокой температурой стенок из-за отсутствия охлаждения, неблагоприятными условия­ ми смазки, деформаций втулки. Если втулки в районе окон ох­ лаждаются, износ на перемычках между выхлопными окнами зна­ чительно сокращается.

В крейцкопфных дизелях, у которых нормальное давление поршня воспринимается параллелями, а не стенками цилиндра, наименьшее истирание втулка получает в плоскости движения ша­

В тронковых дизелях, не имеющих параллелей, большой износ наблюдается в плоскости движения шатуна (по ходу).

Наибольший износ втулки по образующей, как правило, на­ блюдается в верхней ее части в районе между первым и вторым поршневыми кольцами при положении поршня в верхней мертвой точке (в. м. т.). Вид износа по образующей напоминает кривую

21

изменения давления газов в цилиндре двигателя, несколько отли­ чаясь от нее лишь в самой верхней части втулки.

Повышенный износ втулки в верхней части объясняется зна­ чительным удельным давлением между первым уплотнительным

случае отсутствия таких рекомендаций, места для измерений устанавливают в следующем порядке.

Верхний пояс для измерений находится на уровне верхнего компрессионного кольца при положении мотыля в в. м. т., второй и третий — приблизительно через 100 мм от первого, четвертый (или пятый) — в районе посадочного пояса втулки. Следующий замер делают в районе продувочных окон (если конструкция втул­ ки позволяет произвести такой замер). Когда окна расположены

22

так, что перемычки между ними требуют смещения места замера, пояса размещают ниже продувочных окон. Последний (нижний) пояс выбирают на расстоянии 100—150 мм от нижнего кольца втулки.

Схема обмера цилиндровой втулки двухтактного дизеля пока­ зана на рис. 6.

В четырехтактных дизелях пояса замеров находятся примерно через 150—200 мм.

Результаты обмеров заносят в таблицу (табл. 2), по которой можно регистрировать результаты двух обмеров.

Т а б л іщ а 2

Форма записи обмера цилиндровой втулки

Для определения средней скорости износа за время между двумя обмерами в соответствующие графы карты заносят количе­ ство отработанных деталью часов до обмера. Абсолютный износ между двумя обмерами, как и изменение геометрической формы втулок (эллиптичность, конусность, бочкообразность), определяют по разнице результатов двух обмеров.

Скорость износа втулок главных дизелей при работе на топливе;іс содержанием серы до 1,5°/о не должна превышать 0,06— 0,07 мм, а вспомогательных дизелей — 0,02—0,03 мм за 1000 ч ра­ боты. У дизелей, работающих на высокосернистом тяжелом топли­ ве, нормальной скоростью износа втулок считается 0,1—0,2 мм за 1000 ч работы.

23

Наибольший допустимый износ втулки для тронкового дизеля равен приблизительно 0,5°/о> а для малооборотного крейцкопфного — 0,8% диаметра цилиндра. Наибольшие допустимые изиосы втулок для некоторых дизелей, установленные заводами-стропте- лями, приведены в табл. 3.

При эксплуатации необходимо отличать естественный износ втулок, зависящий только от продолжительности работы дизеля, от взноса преждевременного, вызываемого неудовлетворительным обслуживанием, недоброкачественным материалом, недостатками конструкций и монтажа. Так, в последнее время при эксплуата­ ции малооборотных судовых дизелей с турбонаддувом наблюда­ ются интенсивные износы цилиндровых втулок и колец, достигаю­ щие у втулок 5 ммj у колец 20 мм за 1000 ч работы.

Некоторые фирмы провели работы, направленные на устране­ ние повышенных износов (совершенствование системы наддува, улучшение конструкции цилиндро-поршневой группы), что дало некоторые положительные результаты. Однако полного устране­ ния интенсивных износов добиться не удалось. Это объясняется тем, что износ втулок зависит от многих факторов: качества топ­ лива и масла, полноты сгорания топлива в цилиндре, режима рабо­ ты дизеля, качества и температуры охлаждающей воды (при по­ вышении температуры износ уменьшается), количества и располо­ жения во втулке масляных штуцеров и маслораспределительных канавок, качества материала втулок и поршневых колец, продол­ жительности обкатки дизеля, числа пусков ( при пусках износ вту­ лок в ’ несколько раз выше, чем при работе на установившемся режиме).

24

Кповышенному износу втулок может привести вода, попавшая

вцилиндр с продувочным воздухом или через уплотнения втулок. Вода ухудшает условия смазки цилиндров и способствует их ин­ тенсивному износу.

Характерным признаком начала интенсивного износа служит появление на втулке (а также и поршневых кольцах) вертикаль­ ных темных полос и рисок, образование на поверхности головок поршня нагара различной толщины, содержащего много металли­ ческих частиц. Очень важно заметить этот момент, так как обра­ зовавшаяся абразивная смесь приводит к износу поршневых ко­ лец и цилиндровой втулки за короткий промежуток работы ди­ зеля.

Вусловиях эксплуатации появление рисок и ненормальных износов можно определить при периодических осмотрах цилиндров (без вскрытия) через продувочные окна. Кроме того, установлено,

что в случае повышенного износа деталей отработавшее цилиндро­ вое масло приобретает темный (черный) цвет. Если отработан­ ное масло нанести на лист чистой бумаги и приблизить к нему по­ стоянный магнит, то при наличии в масле металла, лист притянется к магниту, и это будет говорить о повышенном износе втулки и колец.

Наличие металлической стружки в масле можно определить и другим способом. Отработавшее масло наливают в стеклянный сосуд, отстаивают его, и при помощи магнита определяют в нем наличие металлической стружки.

В случае обильного нагарообразования или появления призна­ ков интенсивного износа необходимо снизить нагрузку на небла­ гополучном цилиндре на 10—15% (от эксплуатационной), увели­ чив подачу масла до 1 г (э. л. с.-ч).

На цилиндре, подвергшемся интенсивному износу, необходимо после вскрытия удалить наработок и глубокие продольные риски (с поверхности втулки), изношенные кольца заменить. На поверх­ ность втулки, просматриваемую через продувочные окна, следует нанести наждачным кругом легкие риски, что позволит контроли­ ровать характер дальнейшего износа.

Кроме износа от истирания, цилиндровые втулки могут иметь общую деформацию, трещины и задиры рабочей поверхности, коррозионные и кавитационные разрушения охлаждаемой поверх­ ности.

Общая деформация наблюдается в начальный период работы новых втулок, в результате чего они изменяют свои геометриче­ ские размеры (появляется эллиптичность, бочкообразность, конус­ ность). Небольшая деформация появляется почти у всех новых втулок. Признаком такого дефекта служит перемещение оси эл­ липса износа, при этом деформация втулки или исчезает, или пе­ ремещается по оси вдоль втулки.

Значительные деформации, особенно в верхней части, возника­ ют у втулки, с которой после отливки не были полностью сняты усадочные напряжения. Эти напряжения исчезают примерно че­

25

рез 600—700 ч работы втулки. После работы дизеля в течение 3000—6000 ч деформация втулок обычно не наблюдается.

Деформация втулки в районе пояса уплотнения и по пере­ мычкам выпускных окон возникает вследствие неравномерных тем­ пературных напряжений в этом месте при плотной посадке втул­ ки и малом радиальном зазоре между посадочными буртами бло­ ка и втулки.

К деформации втулок может привести также перегрев посадоч­ ного пояса из-за повышенной нагрузки на цилиндр, ухудшение охлаждения (засорение водяных каналов), неудовлетворительная работа форсунок, загорание окон.

Врезультате деформации втулок на некоторых дизелях с кон­ турной продувкой («Зульцер», «Русский дизель», МАН) наблюда­ ется повышенный, а иногда и аварийный износ в районе пояса уплотнения и по перемычкам выпускных окон, сопровождающий­ ся появлением характерных уступов (наработков).

Всвязи с нарушением цилиндричиости втулки из-за темпера­

турной деформации в районе окон возможно заедание поршня и возникновение трещин во втулке и рубашке. При этом наблюда­ ется повышенный износ поршневых колец, а иногда их по­ ломка.

Задиры и царапины зеркала втулки представляют собой не­ большие риски или глубокие и широкие борозды, располагающие­ ся на поверхности втулки. При таких повреждениях одновремен­ но со втулкой выходит из строя и поршень. Эти повреждения воз­ никают вследствие сухого трения на отдельных участках между втулкой и поршнем. Повышение температуры трущихся частей, увеличение рамеров поверхности трения и усиление трения вызы­ вают задир металла. В тяжелых случаях происходит полное за­ клинивание поршня во втулке.

Основные причины возникновения сухого трения — недостаточ­ ная смазка цилиндра, нарушение режима охлаждения втулки и поршня, неудовлетворительная центровка поршня, недостаточные тепловые зазоры между втулкой и поршнем и в замках колец, по­ падание нагара, мелких обломков колец пли кромок выхлопных и продувочных окон.

Задир втулки и поршня в двухтактном дизеле, кроме того, воз­ никает вследствие перегрева дизеля при загорании отработавше­ го масла в подпоршневой полости. Это явление почти всегда со­ провождается полным выходом из строя и втулки, и тронка порш­ ня. Причиной загорания масла является неправильная его дози­ ровка на цилиндрово-поршневую группу, низкое качество ком­ прессионных колец и неудовлетворительная очистка и вентиляция подпоршневой полости.

Трещины на втулке обычно возникают в результате местного перегрева. Поперечные трещины появляются вследствие заедания поршня; продольные трещины — под действием повышенных дав­ лений сгорания и местного или общего резкого нарушения режима охлаждения.

26