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

розионные разъедания. В отдельных случаях устраняют тре­

щины.

После ремонта и л и замены крышки подвергают гидравличе­ скому испытанию. Со стороны камеры сгорания крышки испыты­ вают на давление 1,5 рг , а со стороны полости охлаждения — на давление, равное 1,5 рабочего давления в системе охлаждения, т. е. на 5—6 кгс/см2. Необходимо также проверить высоту камеры сжатия.

А н к е р н ы е с в я з и соединяют цилиндр, станину и фунда­ ментную раму, разгружая их от растягивающих напряжений, вы­ званных давлением газов в цилиндре дизеля. При большой высоте дизеля анкерные связи могут состоять из двух частей, соединен­ ных между Особой муфтой.

Анкерные связи затягивают с большим усилием, обеспечивающим плотное соединение деталей остова при наибольшем давлении в цилинд­ рах.

Нормальная эксплуатация дизе­ ля обеспечивается равномерной и достаточной затяжкой анкерных связей (в соответствии с инструкци­ ей завода-строителя) с помощью пружинного тарированного или ди­ намометрического ключа. В совре­ менных дизелях связи затягивают гидравлическими домкратами, уста­ навливая их на две связи одновре­ менно. Равномерная затяжка свя­

зей обеспечивается при создании в цилиндре гидравлического домкрата давления, указанного заводом, а при отсутствии реко­ мендации — по указанным удлинениям связей.

При установке анкерной связи сначала навертывают нижнюю гайку, следя за тем, чтобы она плотно прилегала к фрезированной плоскости машинного фундамента. Затем предварительно обжима­

ков).

Удлинение связи контролируют по ее торцевой части с помо­ щью линейного индикатора 4 (рис. 12), установленного на верхней плоскости блока 1. Стержень индикатора упирают в торец связи 3 и снимают показание на циферблате. Затем с помощью трубы, надетой на ключ, постепенно завертывают гайку 2 связи до тех пор, пока линейный индикатор не покажет удлинение связи на необходимую величину (согласно инструкции).

При затяжке гаек анкерной связи с помощью гидравлического домкрата ходовую часть домкрата — поршень навертывают на

37

резьбу анкерной связи 1 выше гайки 2 (рпс. 13). Домкрат уста­ навливают одновременно на две связи; опорной частью 3 он дол­ жен плотно прилегать к цилиндровому блоку.

Удалив воздух из домкрата, насосом создают в нем давление масла, которое контролируют манометром 4. Давление повышают до тех пор, пока зазор между плоскостью гайки и блоком не будет равен нужной величине удлинения связи. После этого анкерную гайку быстро завертывают до полного прилегания к блоку.

Давление масла, при котором получили заданную вытяжку свя­ зи, фиксируют и записывают (некоторые заводы величину давле­ ния указывают в инструкции по эксплуатации). В дальнейшем, зная при каком давлении масла получается необходимая вытяжка анкерной связи, проверка может происходить более быстро и с наименьшей затратой труда.

Данные для затяжки анкерных связей некоторых главных дизе­ лей, рекомендованные заводами-строителямн, приведены в табл. 4.

38

При отсутствии заводских данных о величине удлинения связи при. затяжке последнюю ориентировочно можно определить из вы­ ражения

где Р эат —усилие затяжки связи, кгс;

L — длина связи между гайками, см;

Е — модуль упругости материала связи (для стали

Е = 2,2 ■106 кгсісм2) ;

/ — площадь поперечного сечения связи, см2;

(1,3-т-1,5)-02рг

РJ эат = 4 кгс,

п

где D — диаметр цилиндра, см;

pz — максимальное давление сгорания в цилиндре, kzc)caP\ п — число связей одного цилиндра.

При затяжке анкерных связей необходимо соблюдать строгую последовательность, указанную в инструкции по эксплуатации ди­ зеля.

Проверить натяжение связи во время эксплуатации можно по звуку (после удара молотком по верхней гайке). Чистый металли­ ческий звон показывает, что связь достаточно напряжена. Однако это не исключает проверки затяжки связей в сроки, рекомендован­ ные заводской инструкцией.

В условиях эксплуатации правильность затяжки связи удобнее всего проверять при помощи гидравлического домкрата по рекомендоваиным давления м.

Если натяжение связи недостаточно, то в результате усилия, создаваемого давлением масла на поршни гидравлического дом­ крата, анкерная связь удлинится и между гайкой и опорной по-

39

верхностью цилиндрового блока появится зазор. Для его устране­ ния гайку связи подтягивают.

Если связь перетянута, гайка (при создании рекомендованного давления в домкрате) окажется туго затянутой. В этом случае давление масла поднимают выше рекомендованного (до ослабле­ ния анкерной гайки) и приотдают ее. Затем давление снижают до нуля и вторично поднимают до рекомендованного. Зазор между анкерной гайкой и блоком устраняют подвертыванием гайки.

После окончательной затяжки связей проверяют плотность прилегания верхних анкерных гаек к цилиндровому блоку, а ниж­ них — к фундаментной раме. Щуп толщиной 0,05 мм не должен проходить под гайку. В случае обнаружения зазора необходимо подогнать опорную поверхность и повторно проверить затяжку гайки.

Закончив проверку затяжки анкерных связей, обжимают болты рамовых подшипников до меток, установленных перед их отдачей (сделанных в начале проверки затяжки связи), и проверяют раскеп коленчатого вала. Если раскеп больше допустимого предела, линию коленчатого вала выпрямляют обычным способом (подгон­ кой рамовых подшипников). Уменьшение раскепа путем изменения натяжения анкерной связи недопустимо.

Первую проверку натяжения анкерных связей (после постройки судна) рекомендуется проводить через 1000 ч работы дизеля, по­ следующие— через 5000—6000 ч.

§ 8. ПОРШНИ И ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

П о р ш н и изготовляют цельными (при диаметре цилиндров до 400 мм) II составными (в крупных дизелях). Цельные поршни де­ лают из чугуна, стали пли алюминиевых сплавов. Головки состав­ ных поршней изготовляют чугунными, стальными литыми или кова­ ными, а тронки (направляющие) — чугунными.

Головки поршня с тронком соединяют при помощи шпилек или гаек, расположенных внутри или снаружи поршня в специальных углублениях. В поршне протачивают канавки для уплотнительных и маслосъемных колец.

Для уменьшения износов поршневых канавок и ускорения вос­ становления их размеров у стальных головок некоторых дизелей («Бурмейстер и Вайн» и др.) под уплотнительными кольцами уста­ навливают чугунные полукольца с развальцовкой в ручьях или применяют наборные вставки (дизели «Гетаверкен»),

тепла от днища поршня происходит в основном через уплотнитель­ ные кольца. При диаметре поршня до 300 мм он охлаждается мас­ лом, которое поступает от головного соединения и разбрызгивает­ ся специальной насадкой или заполняет полости охлаждения с по­

40

ло) подводится к головке поршня телескопическим или шарнирным устройством.

Для ускорения приработки поршни высокооборотных дизелей покрывают оловом толщиной 0,01—0,02 мм. На тройках поршней малооборотных дизелей в специальные ка­ навки закатывают и расчеканивают 1—2 кольца из свинцовистой бронзы с диамет­ ром несколько большим, чем тронк. Эти кольца также улучшают приработку порш­ ня и втулки.

На поршень устанавливают 3—6 уплот­ нительных и 1—2 маслосъемных кольца.

У п л о т н и т е л ь н ы е к о л ь ц а обеспе­ чивают плотность поршня в цилиндре и предотвращают прорыв газа из камеры сгорания в картер. Они служат также для отвода тепла от поршня к втулке и для рас­ пространения масла по поверхности втулки цилиндра.

При хорошем состоянии колец и цилинд­ ровой втулки газоуплотнение может быть обеспечено всего 2—3 кольцами. Большее количество ставят для обеспечения доста­ точного теплоотвода от поршня и для сохра­ нения работоспособности дизеля в случае выхода из строя одного из колец.

Уплотняющее действие колец обеспечи­ вается их прижатием к втулке благодаря их упругости и наличию лабиринта кольцевых пространств (рис. 14). Газы, попадая в ка­ навку поршня, прижимают кольцо к втулке. Причем, первое кольцо прижимается с дав­ лением, равным давлению газа в цилиндре. В дальнейшем давление газа в лабиринтах уменьшается.

М а с л о с ъ е м н ы е к о л ь ц а служат для равномерного распределения масла по поверхности втулки 1 и удаления излишнего масла. Удаление масла (рис. 15) происхо­ дит по скосу на торцевой поверхности мас­

лосъемного кольца 2, обращенного к цилиндру. Под ручьями (ка­ навками) маслосъемных колец имеются кольцевые выточки и ра­ диальные сверления 4 в тройке поршня 3 для отвода масла.

Маслосъемные кольца обычно ставят на конце тронка поршня. В высокооборотных тронковых дизелях часто одно маслосъемное кольцо помещают под поршневым пальцем после уплотнительных колец. В этом случае частично или полностью устраняется насос­

41

ное действие уплотнительных колец (перекачка масла в камеру сгорания).

Конструкция уплотнительных колец может быть различной. Чаще всего применяют кольца прямоугольной формы в сечении. На рабочих торцах кольца имеют фаски, способствующие образо­ ванию масляного клина.

Замки поршневых колец могут быть прямыми (у высокооборот­ ных дизелей), косыми с наклоном к горизонтали в 45 п 60°, закры­ тыми или открытыми, внахлестку. Устанавливают кольца или с одинаковыми замками, пли верхние — косые, а нпжнпе — внахлест­ ку (дизели «Бурмейстер п Вайн»), Иногда у двухтактных дизелей предусматривают фиксацию колец «коксами» (штифтами) с раз­ мещением замков в районе перемычек окон во втулке.

Для предупреждения аварийных повреждений и изиосов порш­ ни подлежат периодической ревизии согласно плану-графику про­ филактических осмотров, разработанному на основе рекомендации завода-строителя. Поршни вспомогательных дизелей осматривают через 1500—3000, главных — через 3000—8000 ч работы.

Осмотр II очистку поршня производят после выемки его из ци­ линдра и отделения шатуна. Перед очисткой поршня от нагара и сажи необходимо предварительно его осмотреть. Поршень должен иметь однообразную матовую поверхность. РІмеющиеся насветленные и натертые места (натпры) указывают на плохое прилегание поршня к рабочей втулке пли его перекос.

При ревизии поршень тщательно очищают от нагара и сажи, осматривают, производят необходимые обмеры, все обнаруженные дефекты устраняют.

К числу наиболее часто встречающихся дефектов деталей поршневой группы, которые могут возникнуть в процессе эксплуа­ тации, относятся: трещины на головках п тройках; задиры и заеда­ ния поршня; износ направляющей части поршня (тройка); износ поршневых канавок; износ н поломка поршневых колец и др.

Трещины в поршне могут быть поверхностные и сквозные, на днище и тройке. Появление трещин на днище поршня возможно при: значительном тепловом напряжении; перегреве головки из-за неисправности системы охлаждения, случайного перекрытия кла­ панов охлаждения или значительных отложений в полости охлаж­ дения; быстрой нагрузке непрогретого дизеля; неудовлетворитель­ ном регулировании процесса сгорания топлива в цилиндре (высо­ кое pz ); нарушении утла распыла и дальнобойности струи топли­ ва при впрыске.

При наличии сквозных трещин газ проникает в охлаждающую полость головки, перегревает охлаждающую жидкость п нарушает нормальную циркуляцию в системе охлаждения поршня.

Когда давление газа в цилиндре становится ниже давления охлаждающей жидкости, наоборот, жидкость протекает в цилиндр по этим трещинам. В таких случаях особенно опасная ситуация складывается, если в качестве охлаждающей жидкости использу­ ется масло. Масло, попав в цилиндр, частично сгорает вместе с

42

топливом, а частично выбрасывается в выпускной и продувочный коллекторы. Если масло поступает в цилиндр в большом количе­ стве, то в результате преждевременных вспышек возникают тяже­ лые глухие удары, могущие привести к разрушению поршня.

Признаком появления в газовом тракте несгоревшего масла яв­ ляется наличие темно-голубого дыма в выпускных газах. Дефект­ ный цилиндр определяют путем открытия индикаторных кранов. При попадании масла в цилиндр температура выпускных газов в нем повышается.

При первых же признаках появления сквозных трещин дизель должен быть немедленно остановлен.

Трещины на тройке возникают при сильных заеданиях и зади­ рах поршня вследствие: перегрузки дизеля; нарушения охлаждения поршня; поломки поршневых колец; перекоса деталей группы дви­ жения; недостаточного зазора между поршнем и втулкой; нагрева поршневых колец; значительного нагарообразоваиия в цилиндре (при чрезмерной смазке, плохом качестве масла, неудовлетвори­ тельном процессе сгорания); деформации рабочей втулки; быстрой нагрузки непрогретого дизеля; недостаточности или полного пре­ кращения смазки цилиндра через штуцеры; недостаточной обкатки дизеля и т. д.

Момент возникновения задира поршня зафиксировать очень трудно, обычно обнаруживают лишь его последствия. Однако при внимательном наблюдении за работающим дизелем обнаружить некоторые признаки появления задира все же можно. Так, при заедании и задире поршня повышается температура охлаждающей воды в аварийном цилиндре, возникает быстронарастающий стук в нем, появляется дым в картере, самопроизвольно уменьшается частота вращения дизеля (если на нем установлен регулятор предельной частоты вращения).

При наличии регулятора скорости снижения частоты вращения может не быть, но в этом случае будет происходить усиленная подача топлива в цилиндр, сопровождаемая повышением давления сгорания (р z ) и температуры выпускных газов; возможен подрыв предохранительных клапанов на цилиндре дизеля.

Для предотвращения серьезных повреждений, при обнаруже­ нии заедания поршня, дизель следует сразу же остановить, осмот­ реть и принять меры по устранению дефекта.

К образованию сквозных трещин в головке может привести и обгораиие донышка поршня в результате его перегрева и воздей­ ствия газовых коррозии и эрозии. Перегрев днища вызывает от­ пуск материала, ухудшение его механических свойств и потерю твердости.

При одновременном воздействии перегрева, коррозии и пере­ менных нагрузок на головке поршня разрушается наружный слой металла, днище утоньшается и появляются трещины.

Одной из основных причин обгорапия головки поршня является нарушение угла распыла и дальнобойности струи топлива при впрыске.

43

Величину и характер обгорания днища определяют шаблоном, снятым с новой головки или изготовленным по чертежу.

Поршни, имеющие трещины, значительные прогорания днища, обломы тронка, раковины на наружной рабочей поверхности, глу­ бокие задиры и риски, заменяют новыми. Если при осмотре на

стимые пределы, поршень заменяют или ремонтируют.

Зазор между тронком поршня и втулкой измеряют щупом при снятых поршневых кольцах по двум взаимно перпендикулярным направлениям (по оси п по ходу) у верхней и нижней кромок поршня при его положении в верхней и нижней мертвых точках. Если зазоры между поршнем и втулкой превышают величины, рекомендованные заводом, необходимо проверить износ поршня и втулки.■

В процессе эксплуатации кольцевые канавки разбиваются; их форма из прямоугольной становится трапециевидной. Этот износ

44

возникает под действием сил трения от давления газов на кольца и при перемене направления движения поршня. Наибольшему из­ носу подвержена верхняя канавка. Выработка канавок влечет за собой пропуск газов в картер и снижение давления сжатия в ци­ линдре.

кольцом, надетым на поршень, н стенкой канавки. Высоту канавки можно измерить также нутромером с индикатором.

Дефектные канавки протачивают под кольца ремонтного разме­ ра или наплавляют (у стальных поршней) горизонтальные плос­ кости пазов, а затем протачивают канавки под номинальный раз­ мер.

Поршневые кольца с течением времени истираются, теряют упругость, коробятся и ломаются. Износ колец происходит по по­ верхности соприкосновения с опорными плоскостями канавок пор­ шня (по высоте) и по наружной цилиндрической поверхности, трущейся по втулке. Быстрее всего изнашивается первое кольцо, находящееся в зоне высоких температур и давлений.

В результате износа увеличиваются зазоры в замке кольца и в канавке поршня. Повышенный износ колец приводит к нару­ шению герметичности рабочего пространства в цилиндре и к про­ рыву газов между поршнем и втулкой. Прорвавшиеся газы разру­ шают масляную пленку и вызывают перегрев колец, ускоряя их износ. Одновременно перегревается поршень.

Недостаточный зазор между кольцом и канавкой поршня по высоте или избыток масла (а также низкое его качество) приводят к пригоранню колец. Такие кольца плохо прилегают к поверхно­ сти втулки, сильно перегреваются, коробятся, теряют упругость и перестают выполнять свои функции. Скопившийся нагар на коль­ цах, попадая между поршнем и втулкой, вызывает повышенный

45

износ, перегрев, заедания и задиры детален цилиндро-поршневом группы.

Признаком чрезмерного износа плп заедания уплотнительных колец являются уменьшение давления газов в цилиндре в конце сжатия (рс), пропуски газов в картер (а также повышенное вы­ деление дыма из него), понижение мощности дизеля.

В случае значительного износа маслосъемных колец повышает­ ся расход циркуляционного масла, выпускные газы приобретают тсмно-голубоіі цвет.

Осмотр и обмер поршневых колец обычно производят одновре­

используют эталонную стальную пластину с толщиной, несколько меньшей предельного зазора.

Зазоры а, б, в в замке можно определить также по специаль­ ному шаблону 1 (рис. 17).

Для дизеля, находящегося в эксплуатации, допускают увеличе­ ние зазора в замке в два раза по сравнению с нормальным мон­ тажным зазором.

Величину истирания кольца 2 по высоте определяют с помо­ щью микрометрической скобы. Зазор между кольцом и рабочей поверхностью канавки измеряют щупом, перекатывая кольцо по канавке (этот зазор не должен превышать двойного монтажного размера).

Правильность геометрической формы кольца проверяют в нера­ бочей части втулки на свет. Зазор в месте наибольшего просвета не должен превышать 0,03 мм. Кольцо с просветом по дуге более 90° непригодно для использования.

Упругость колец определяют на специальном приспособлении. О потере упругости можно судить также по уменьшению зазора в свободном состоянии кольца. Зазор в замке до сжатия и после него должен быть примерно одинаков. Кольцо бракуют, если при разведении его концов на 20% от его наружного диаметра с по­ следующим освобождением остаточная деформация превышает

10%.

46