книги из ГПНТБ / Брук М.А. Инженерные основы эксплуатации корабельных дизелей учебник

нагрузки, пополнение воды в систему охлаждения и уст­ ранение неполадок в ее работе) проверить герметичность системы охлаждения и убедиться в том, что вода не попала в картер дизеля.

Недопустимое повышение температуры охлаждаю­ щей воды на выходе из двигателя может произойти по следующим причинам.

1. Перегрузка двигателя или отдельных его ци­ линдров. Если двигатель в целом перегружен, то сниже­ ние нагрузки восстановит нормальный режим охлаж­ дения. Неравномерное распределение нагрузки по ци­ линдрам двигателя в результате нарушения регулировки топливоподающей аппаратуры или по другим причинам

может вызвать значительную перегрузку одного ци­ линдра при общей недогруженное™ всего двигателя.

В этом случае температура воды будет повышаться только на выходе из перегруженного цилиндра, перегрев которого создаст аварийные условия с такой же вероят­ ностью, как и при перегрузке всего двигателя.

Одним из показателей перегрузки в данном случае является повышенная по сравнению с другими ци­ линдрами температура выпускных газов.

2. Неисправность водяных насосов, в результате че­ го не обеспечивается необходимая производительность и кратность обмена охлаждающей воды.

Наиболее характерными неисправностями насоса яв­ ляются пропуски воздуха через сальники, загрязнение рабочего колеса или нагнетательного трубопровода, под­ сос воздуха через неплотности во всасывающем трубо­ проводе, появление трещин и неплотностей в соедине­ ниях трубопроводов под воздействием вибраций.

3.Повышенное сопротивление движению воды через полости зарубашечного пространства цилиндров и кры­ шек в результате отложения накипи или засорения по­ лостей холодильника и трубопроводов системы охлаж­ дения.

4.Ухудшение работы холодильника из-за засорения

полостей пресной или забортной водой.

5. Значительное отложение накипи на стенках зару­ башечного пространства резко затрудняет теплоотвод и может стать основной причиной перегрева двигателя при нормальной и даже пониженной температуре охлаж­ дающей воды,

440

6.Выход из строя или заедание подвижной системы терморегулятора.

7.Недостаточное количество охлаждающей воды в циркуляционной системе, неисправности в запорных и регулирующих устройствах, отключение от системы урав­

нительного бачка.

8. Наличие воздуха в системе охлаждения и накоп­ ление пара при закрытой пароотводной трубке.

Перегрев может произойти также при остановке дви­ гателя, работающего на полной нагрузке, без последую­ щей прокачки охлаждающей водой и Смазочным маслом в течение времени, предусмотренного инструкцией по эксплуатации.

Нарушение режима смазки. Нарушение нормального режима смазки может повлечь за собой тяжелые пов­ реждения и аварию двигателя, поэтому нужно следить за температурой и давлением масла, своевременно про­ изводить смену масла, следить за исправностью дейст­ вия механизмов и приборов масляной системы.

Падение давления и повышение сверх допустимой ве­ личины температуры масла на входе в двигатель и на

выходе из него являются сигналом, обязывающим при­ нять немедленные меры для нормализации режима смаз­

ки или, если это це удается, остановить двигатель.

Снижение давления и повышение температуры сма­ зочного масла вызываются следующими причинами:

—перегрузкой и перегревом двигателя при одно­ временном повышении температуры охлаждающей воды;

—снижением вязкости масла, его разжижением и попаданием в масло воды;

—выходом из строя, повреждением или износом шестерен масляного насоса;

—недостаточным количеством масла в картере или циркуляционной цистерне;

—неисправностью . редукционного или предохрани­ тельного клапана масляной системы;

—подсосом,воздуха вследствие неплотности масло­ проводов;

—засорением маслопроводов, холодильника, фильт­ ров и сетки приемной трубы в цистерне;

—увеличением зазоров в подшипниках коленчатого вала сверх допустимого предела;

441

— заеданием подвижной системы терморегулятора или выходом его из строя.

Резкое повышение температуры масла может быть следствием перегрева подшипников, поэтому после оста­ новки двигателя нужно проверить их состояние и убе­ диться в том, что коленчатый вал свободно проворачи­ вается.

Если давление масла снизилось в результате загряз­ нения фильтров, то разность давлений до и после фильт­ ра по показаниям дифференциального манометра бу­ дет превышать допустимую величину.

Уменьшение этой разности ниже нормальной вели­ чины или до нуля указывает на повреждение фильтру­ ющих элементов. Работать на поврежденных фильтрах нельзя даже короткое время, так как в систему смазки будет поступать нефильтрованное масло вместе с про­ дуктами окисления, осадками и грязью, что может вы­ звать закупорку масляных каналов, нарушение режима

смазки, перегрев и расплавление подшипников. Продолжительная работа дизеля на плохо отфильт­

рованном масле с содержанием механических включе­ ний, смолистых веществ и грязи вызывает интенсивный коррозионный и абразивный износ поршневых колец, втулки цилиндра, подшипников и шеек коленчатого вала.

Независимо от конструктивных особенностей и ре­ жима работы двигателя такое положение в конечном счете может привести к аварии.

Давление масла в циркуляционной системе смазки может понизиться из-за уменьшения вязкости при вы­ сокой температуре в случае перегрева двигателя при перегрузке или срыве охлаждения.

Показателем того, что температура масла повысилась

из-за перегрева двигателя, служит одновременное по­ вышение температуры охлаждающей воды.

Давление масла в циркуляционной системе характе­ ризует режим смазки лишь в случае исправности тру­ бопроводов, фильтров, холодильников и арматуры.

Давление масла может быть в допускаемых преде­ лах или даже выше их, но по одной из причин, вызы­ вающих увеличение сопротивлений в нагнетательной магистрали, на двигатель будет поступать недостаточ­ ное количество масла для смазки и отвода тепла, что

442

может вызвать подплавление подшипников и перегрев поршня.

При чрезмерном износе шестерен масляных насосов-, производительность их будет резко снижаться и вызы­ вать падение давления масла.

С течением времени работы двигателя происходят ес­ тественный износ шестерен насоса и постепенное сниже­ ние его производительности, однако это не должно вызы­ вать заметного падения давления в системе смазки, так как производительность масляного насоса всегда в 1,5— 2,0 раза больше необходимого расхода масла для обес­ печения работы двигателя с нормальными зазорами в подшипниках.

Чем больше зазоры в подшипниках, тем меньше дав­

ление масла и больше его расход, регулируемый пере­ пускным или редукционным клапаном.

Рост давления масла сверх максимального предела указывает на уменьшение расхода масла и недопустимо малые зазоры в подшипниках.

Так как в нормальных условиях эксплуатации из­ нос подшипников происходит постепенно, то и давление масла в связи с этим должно также снижаться посте­ пенно.

Всякое внезапное резкое снижение давления масла указывает на появление неисправности в работе мас­ ляного насоса, загрязнение или нарушение герметич­ ности масляной системы.

Особенно тяжелыми бывают последствия работы ди­ зеля при сочетании повышенных зазоров в подшипниках, плохого качества фильтрации масла и других неис­ правностей масляной системы.

Нарушение режима смазки и связанный с этим пе­

регрев поршня, головных, мотылевых и коренных под­ шипников может вызвать такие разрушительные по

своим последствиям аварии, как взрыв в картере, закли­ нивание поршня, обрыв шатуна, расплавление подшип­ ников и др.

Характерным является такой пример. Дизель типа Дб работал с повышенными зазорами в мотылевых и коренных подшипниках и с плохо отфильтрованным мас­ лом, в результате чего уменьшилось поступление масла к головному узлу.

443

Врезультате перегрева головного подшипника и зае­ дания поршневого пальца трубка, фиксирующая поло­ жение втулки подшипника, была срезана, сама втулка развернулась на 45°, полностью перекрыла маслоподво­ дящее отверстие, в результате чего поступление масла к головному узлу прекратилось.

Вэтих условиях авария стала неизбежной. Произо­

шли заклинивание поршня и обрыв шатуна.

Часть обломанного стержня шатуна, оставшись за­ крепленной лишь со стороны коленчатого вала, превра­ тилась в орудие разрушения и разбила втулку цилиндра, блок и картер. Двигатель был выведен из строя.

Таким образом, первопричиной разрушительной ава­ рии явились работа с повышенными зазорами в под­ шипниках коленчатого вала и отсутствие контроля за качеством фильтрации масла.

Известны случаи подобных аварий других двигателей из-за засорения трубок подвода масла к подшипникам и внутренних каналов системы смазки.

Своевременный и тщательный контроль за техниче­ ским состоянием двигателей, качественное выполнение плановых осмотров и ремонтов, строгое соблюдение пра­ вил эксплуатации и, в частности, проверка качества мас­ ла и концентрации присадок в нем устраняют опасность многих аварийных неисправностей.

Несвоевременная смена масла, работа на неконди­ ционном масле вызывают нарушение режима смазки, повышенный износ деталей, усиленное отложение лака и нагара, пригорание и поломку поршневых колец, за­ диры поршней и втулок цилиндров н другие неисправ­ ности.

На ненормальности в работе двигателя указывает повышенный расход смазочного масла, что может быть следствием неправильной установки маслосъемных ко­ лец, износа и потери упругости поршневых колец, износа втулки цилиндра, переполнения маслом картера из-за неплотности на всасывающей линии у откачивающего на­ соса или засорения сетки приемной трубы картера.

Повышенный расход масла может быть обусловлен утечками в масляной системе и, в частности, перетоком масла в водяную полость водо-масляного холодильника.

Значительное поступление масла в камеру сгорания таит в себе опасность разноса двигателя.

444

§47. НЕИСПРАВНОСТИ ДЕТАЛЕЙ И МЕХАНИЗМОВ ДИЗЕЛЯ

Поршни

Основные неисправности поршней связаны с появле­

нием трещин в днище, задиров направляющей части, пригоранием и поломкой поршневых колец.

Встречаются два наиболее распространенных вида

Рис. 145. Характерные виды трещин в днище поршня

Причинами появления трещин в поршнях могут быть:

—перегрев днища;

—повышенные тепловые напряжения;

—чрезмерно высокое давление газов в цилиндре;

—перегрузка или нарушение режима прогрева дви­ гателя;

—использование некондиционных масел;

—неисправность форсунок и топливных насосов вы­ сокого давления, вызывающая резкое ухудшение качест­ ва распыливания;

—недостаточная усталостная прочность материала

поршня.

Зарегистрированы случаи обгорания периферийной части днища поршня вследствие его перегрева при про­ рыве газов из камеры сгорания в зазор между поршнем

445

и втулкой цилиндра или в результате плохого распили­ вания и сгорания топлива.

При заеданиях и задирах могут появиться трещины на направляющей части поршня, а в наиболее тяжелых случаях — обрыв тронка.

Задиры поршней вызываются теми же причинами, что и трещины, но наиболее частыми причинами являет­ ся нарушение режимов прогрева и смазки, в особенно­ сти недостаточная смазка и перегрев головного узла.

Состояние поршневых колец в значительной мере за­ висит от условий и качества смазки, полноты и про­ должительности сгорания, режима работы двигателя.

Из повреждений колец часто встречается пригорание или зависание их в канавках. В некоторых случаях зависание колец может привести к их поломке, задиру поршня и втулки цилиндра.

Пригорание кольца может быть вызвано чрезмерно обильным поступлением масла на зеркало втулки, не­ достаточностью зазора между кольцом и канавкой по высоте, перегрузкой двигателя, несоблюдением режима охлаждения, применением некондиционного масла, по­ паданием воды в масло, работой на смазочном масле без присадок или с низкой концентрацией присадок.

Выпадение присадок и уменьшение их концентрации в масле неоднократно приводило к поломкам поршне­ вых колец дизеля 37Д. Куски поршневых колец через окна попадали в продувочный ресивер.

Непосредственной причиной поломки колец являлось усиленное лакообразование, что влекло за собой при­ горание колец, потерю подвижности и в результате всего этого поломку колец.

У четырехтактных двигателей с газотурбинным над­ дувом были случаи, когда обломки верхнего поршневого кольца уносились потоком газов в выпускной коллектор и далее попадали в газовую турбину, где производили разрушительное действие.

Поломка колец может произойти в результате незна­ чительных на первый взгляд явлений. Так, например, причиной поломки колец на некоторых двигателях яв­ лялось клеймо ОТК завода. След клейма в данном слу­ чае являлся концентратором напряжений. При нанесе­ нии клейма на кольце появлялись микротрещины, раз­ витие которых приводило к поломке.

446

Признаками поломки или зависания поршневых ко­ лец являются повышение давления в картере вследствие значительного прорыва газов и пониженное давление газов в дефектном цилиндре.

О зависании или пригорании колец можно также судить по интенсивному отложению лака и кокса на стенках масляного фильтра.

Зависание колец может привести к их поломке, что в свою очередь повлечет за собой другие повреждения.

Во время работы дизеля 6ЧН 30/38 было обнаружено резкое снижение максимального давления газов pz и давления сжатия рс в одном из цилиндров.

После остановки дизеля, выема и осмотра поршня оказалось, что верхнее поршневое кольцо в нескольких местах поломано, причем одного куска кольца длиной 2,5—3 см не хватает.

Проверка, осмотр и поиски не позволили найти недо­ стающего куска кольца. После этого был еще раз тща­ тельно осмотрен поршень.

Оказалось, что в районе верхней канавки пробито сквозное отверстие в стейке поршня. Появилось подо­ зрение, что поршень пробит обломком кольца. Это подозрение подтвердилось после разборки поршня. Не­ достающий кусок кольца был обнаружен в зазоре между внутренней стенкой поршня и вставкой.

Первопричиной неисправности явилось закоксовывание и зависание кольца. Потеря подвижности кольца привела к его поломке и повреждению поршня в наибо­ лее ослабленном месте.

Пропуски газов в картер, снижение р2 и рс могут происходить в результате повышенного износа уплотни­ тельных Колец и канавок. При этом наблюдается ухуд­ шение пусковых свойств двигателя.

Износ маслосъемных колец приводит к увеличению поверхности соприкосновения кольца с втулкой ци­ линдра, что вызывает уменьшение удельного давления и рост расхода масла. Обильное поступление масла в камеру сгорания приводит к интенсивному отложению нагара и специфической голубоватой окраске выпускных газов.

Маслосъемное кольцо подлежит замене, .если в ре­ зультате износа высота конической части кольца уве-

447

Дичилась вдвое по сравнению с первоначальной вы­ сотой.

Основным видом повреждений поршневых пальцев являются задиры и трещины, причины появления ко­ торых связаны с нарушениями нормальных условий смазки головного подшипника, длительными перегрузка­ ми двигателя, недостаточным зазором в головном под­ шипнике, неудовлетворительной центровкой деталей движения, пуском двигателя без предварительной про­ качки маслом, коррозией пальца в результате обводне­ ния смазочного масла.

Трещины во вставках поршней могут появиться в результате недостаточной жесткости соединения «встав­ ка— головка поршня» и ослабления затяга шпилек или их деформации.

Чтобы предотвратить изгибные деформации шпилек, крепящих вставку, иногда достаточно увеличить опорную поверхность гаек и толщину шайб.

Такая мера, в частности, была с успехом предпри­ нята для предотвращения трещин во вставках дизелей

6ЧН 30/38.

Для обеспечения необходимой жесткости крепления вставки затяг шпилек следует контролировать по дина­ мометру.

Втулки цилиндров

Втулки цилиндров подвергаются воздействию давле­ ния и температуры газов, усилий от затяжки шпилек. Верхняя часть втулки в большей мере нагревается, изна­ шивается вследствие трения поршневых колец, воздейст­ вия коррозии и кавитационной эрозии.

Частыми повреждениями рабочей поверхности вту­ лок цилиндров являются задиры, обычно сопровождаю­ щиеся задиром поршня.

Причинами задиров могут быть:

—поломка или недопустимый износ поршневых ко­ лец, малый тепловой зазор в замке поршневых колец;

—перегрев поршня и головного узла;

—недостаточные или чрезмерно большие зазоры между поршнем и втулкой цилиндра;

—неправильная установка зазоров в головном под­ шипнике;

448

—Частые перегрузки двигателя или отдельных его цилиндров;

-— резкое изменение режима работы дизеля;

—неправильная сборка деталей движения и рабо­

та поршня с перекосом;

—отложения накипи на поверхности втулки ци­ линдра, перегрев и деформация втулки;

—пуск двигателя без предварительного проворачи­ вания и прокачки маслом;

—повышение температуры газов в результате за­ висания иглы форсунки или обрыва распылителя;

—нарушение правил обкатки после ремонта;

—нарушение правил прогрева, резкое повышение нагрузки холодного двигателя при повышенной вязкости

масла;

—подача холодной воды в систему охлаждения во время работы двигателя;

—попадание воды в масло, низкое качество масла,

снижение концентрации присадок;

— неудовлетворительное состояние рабочей поверх­ ности цилиндра, не обеспечивающее аккумулирование масла.

При сильном задире поршень может оказаться закли­ ненным, и он остановится всего за несколько оборотов вала. При этом в кривошипно-шатунном механизме раз­ виваются настолько большие напряжения, что могут про­ изойти поломка коленчатого вала, обрыв шатуна, ша­ тунных болтов и головки поршня.

Характерными внешними признаками задира втулок и поршней являются сильные стуки в аварийном ци­ линдре, прорыв газов в картер и выделение из него дыма, самопроизвольное снижение числа оборотов (в случае заедания поршня), резкое повышение темпера­ туры выпускных газов и максимального давления в цилиндре.

При этом наблюдается срабатывание предохрани­ тельных клапанов.

Повышение давления и температуры газов обуслов­ лено неблагоприятным влиянием автоматического' ре­ гулятора скорости, который, стремясь сохранить задан­ ное число оборотов, увеличивает подачу топлива; что зызывает резкое повышение pz и температуры вЫпуск-