Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине Технология обслуживания, ремонта и консервация судов для специальности 1-37 03 02 Кораблестроение и техническая эксплуатация водного транспорта

Рисунок 6 – Вихретоковый дефектоскоп Вектор–50

Контрольные вопросы

1. Перечислить методы неразрушающего контроля.

2.Особенности магнитопорошкового метода контроля.

3.Особенности ультразвукового метода контроля.

4.Особенности вихретокового метода контроля.

261

Практическое занятие 3. Тема: Дефектация вала методом линейных измерений.

К характерным дефектам коленчатого вала дизеля относят:

-изнашивание шатунных и рамовых шеек с образованием овальности и конусообразности;

-прогиб вала вследствие неравномерности изнашивания рамовых подшипников;

-царапины, риски, задиры на поверхности шеек в результате попадания в масло твёрдых частиц или из-за подплавления подшипников.

Рамовые и шатунные шейки коленчатого вала подвергаются нормальному физическому изнашиванию, которое сопровождается изменением их формы поверхности и профиля продольного сечения.

К изменению формы поверхности шейки относят некруглость, овальность (эллиптичность) и огранку. К изменению профиля продольного сечения шейки — конусообразность, бочкообразность, корсетность и изогнутость.

По результатам измерения определяют овальность и конусообразность шеек и делают заключение о величине и характере износа шеек после сравнения их с предельно допускаемыми износами.

Для определения величины изменения формы поверхности и профиля продольного сечения шатунных шеек их измеряют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, вертикальной и горизонтальной, и в трёх поперечных сечениях по длине шейки (нос - середина, корма). Два крайних пояса измерений (нос, корма) располагаются на расстоянии 0,4 L от середины шейки (L — длина шейки).

Рисунок 7 – Схема измерений шатунных и рамовых шеек

Если коленчатый вал демонтирован (приподнят), рамовые шейки измеряют так же, как и шатунные шейки. Если коленчатый вал не демонтирован, шейки измеряют специальной микрометрической скобой, которую «заводят» между рамовой шейкой и

262

фундаментной рамой после демонтажа нижнего вкладыша рамового подшипника. После измерения рамовой шейки вкладыш устанавливают на место.

Вертикальной плоскостью измерения рамовой и шатунной шеек считают плоскость, проходящую через ось рамовых шеек и ось шатунной шейки, когда кривошип шатунной шейки расположен в верхней мертвой точке (ВМТ), или в нижней мертвой точке (НМТ), а горизонтальной плоскостью — когда кривошип шатунной шейки расположен на левом или правом бортах (ЛБ или ПБ).

При измерении шатунной шейки в вертикальной плоскости кривошип шейки устанавливают в ВМТ или НМТ. При измерении любой рамовой шейки в вертикальной плоскости кривошип первого цилиндра также устанавливают в ВМТ или НМТ. Такая схема измерения позволяет правильно установить форму износа шеек и направление большей оси овала.

При совпадении маслоподводящих отверстий с местом установки микрометрической скобы её необходимо сдвинуть вперед или назад от смазочного отверстия.

Пример заполнения таблицы и определения величины износа шеек на овальность и конусообразность приведены в таблице 1:

Таблица 1. Пример измерения шатунных шеек дизеля 4ЧРН 32/48, мм:

Овальность определяют как разность диаметров в одном сечении:

Конусообразность — как разность диаметров в одной плоскости:

Сопоставив полученные значения овальности и кону сообразности шеек с предельно допускаемыми значениями, делают заключение об их состоянии и пригодности коленчатого вала к дальнейшей его эксплуатации.

263

Таблица 2. Предельно допустимые износы рамовых и шатунных шеек коленчатого вала судовых дизелей, мм:

Анализ результатов измерений шатунных шеек в таблице 6.5 показывает, что овальность шатунной шейки № 1 составляет 0,15 мм, что является предельно допустимым износом, а конусообразность шатунных шеек № 1, № 2 и № 4 составляет 0,10 мм, что также является предельно допускаемым износом — 0,10 мм.

Кроме перечисленных дефектов у шатунных и рамовых шеек существует дефект, характерный только для шатунных шеек — непараллельное^ оси шатунной шейки относительно оси коленчатого вала.

В последнее время в судоремонте для проверки непараллельности оси шатунной шейки коленчатого вала применяют прибор квадрант, используемый в геофизике.

Эту проверку выполняют на станке или в судовых условиях при дефектоскопии коленчатого вала. Прибор закрепляют на призму и устанавливают на рамовую шейку. Фиксируют положение её горизонтальной оси, а затем прибор переносят на шатунную шейку, установленную в ВМТ или НМТ. Прибор покажет величину отклонения оси шатунной шейки относительно рамовой шейки, если непараллельность существует. Отклонение непараллельное™ должно быть не более 0,02 мм/м.

При установке кривошипа в ВМТ или НМТ получаем пересечение осей, а при установке на ПБ или ЛБ — скрещивание осей. Коленчатые валы с трещинами заменяют.

Дефекты рамовых и шатунных шеек коленчатых валов (овальность, конусообразность) устраняют механической обработкой в заводских условиях на токарно-винторезных станках. В случае протачивания рамовых шеек, вал устанавливают на станке в таком положении, при котором его ось совмещается с осью станка. Для этого один конец вала крепят в патроне станка, другой устанавливают на

264

люнет у задней бабки. Под средние шейки подводят промежуточные люнеты (для коленчатого вала шестицилиндрового дизеля устанавливают, как правило, два люнета). С помощью кулачков патрона и люнета у задней бабки совмещают оси крайних рамовых шеек с осью станка. Промежуточными люнетами добиваются совмещения осей средних рамовых шеек с осью станка. Контроль установки люнетов ведётся по раскепам коленчатого вала, который должен быть в пределах 0,02-0,03 мм. Рамовые шейки протачивают последовательно начиная с шейки, расположенной у патрона станка. После протачивания измеряют биение шеек и, если оно не превышает 0,02-0,03 мм, их шлифуют. Для шлифования применяют шлифовальную машинку, которую закрепляют на суппорте станка.

Шатунные шейки средних и крупных коленчатых валов протачивают с помощью специальной резцовой головки, которую устанавливают на направляющие каретки суппорта станка и центруют её по соответствующей шатунной шейки. После протачивапия шейки её шлифуют шлифовальной машинкой.

Деформацию коленчатого вала устраняют механической, термической или термомеханической правкой.

Контрольные вопросы

1.Основные дефекты коленчатого вала дизеля.

2.Порядок определения величины износа коленчатого вала.

3.Устранение износа шеек коленчатого вала.

Практическое занятие 4. Тема: Дефектация поршня, втулок методом линейных измерений.

В процессе эксплуатации поршни могут приобретать такие повреждения, как обгорание (прогорание) донышка, истирание и смятие канавок (для поршневых, задиры рабочих поверхностей тронков, износ, превосходящий допустимые пределы, разъедание внутренней поверхности охлаждаемых головок). У больших поршней изнашивается только тронк, так как стальную головку изготовляют отдельно, и она имеет меньший диаметр, чем диаметр тронка.

На рис. 8 (а) показана схема замера обгорания головки поршня с помощью шаблона. Поршни двигателя обмеряют микрометром больших размеров, который называют микрометрической скобой. Перед обмером поршни очищают от нагара, промывают керосином или дизельным топливом и насухо протирают. На рис. 8(б) представлен порядок обмера тронка поршня микрометрической скобой.

265

Предельный износ тронков поршней на эллиптичность и конусность, т. е. разность диаметров по высоте для поршней крейцкопфного двигателя с диаметром поршня 700750 мм, составляет 1,6 мм.

Головки поршня изнашиваются в основном по горизонтальным стенкам канавок для поршневых колец, при этом верхние канавки изнашиваются обычно больше нижних. Завод-изготовитель указывает в инструкции по обслуживанию установочные и предельно допустимые зазоры между кольцом и канавкой. Проточку и шлифовку наружной поверхности канавок для колец выполняют на круглошлифовальном станке. На рис.9 показана схема крепления поршня на станке.

Износ канавок поршневых колец определяют при помощи щупа и калибра или нового кольца. Канавку измеряют по окружности в четырех местах - по оси поршневого пальца и перпендикулярно этой оси. Разность между результатами измерений не должна превышать 0,015 h мм, где h-номинальная высота поршневой канавки. Если разность превышает эту величину, то поршневую канавку необходимо калибровать, а кольца заменить на кольца с большей толщиной. Отверстия в бобышках поршня под поршневой палец измеряют на расстоянии 0,5 L мм, где L-длина опорной поверхности бобышки поршня. Каждое отверстие измеряют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: вертикальной и горизонтальной. По результатам измеряют их износ на овальность. Допустимая овальность не должна превышать 0,05 мм.

В связи с большими температурными напряжениями в головках поршней могут появиться трещины. Пораженное место стальных головок зачищают или протачивают на станке, а затем заваривают. Донышко после обварки обрабатывают по шаблону и подвергают гидравлическому испытанию.

При ремонте поршней на некоторых СРП применяют методы восстановления осталиванием, металлизацией и хромированием.

Оксидирование алюминиевых поршней двигателей повышает твердость наружного слоя, исключает обгорание поверхности донышка поршня.

Гильзы цилиндров относят к классу «полых стержней». Их изготавливаю и серого чугуна марок СЧ-18, СЧ-22 твердостью соответственно НВ 179…229 и НВ 156…197;

266

специального высокопрочного легированного чугуна, рабочая поверхность которых подвергается закалке токами высокой частоты (ТВЧ) до HRC 42…50. В конструкции некоторых гильз используют вставки из легированного чугуна НВ 156…197.

Основные дефекты гильзы цилиндров двигателя:

–трещины и сколы;

–износ или задиры отверстия под поршень;

–износ нижнего посадочного пояска.

Рабочая поверхность гильзы (отверстие под поршень) изнашивается наиболее интенсивно, т. к. при перемещении поршня попадают абразивные частицы из топливновоздушной смеси и масла. Детали сопряжения гильза-поршень работают при высоких температурах, повышенном давлении, граничном трении (тонкий слой смазки), в агрессивной среде, что также является причиной интенсивного износа внутренней поверхности гильзы.

Для дефектации необходимо следующее оборудование и оснастка: лабораторный стол, лупа четырехкратного увеличения, микрометр с интервалом измерения 75…100 мм, индикаторный нутромер НИ 80-100 ГОСТ 868–82.

Последовательность проведения дефектации гильз цилиндров : 1. Осмотр гильз цилиндров

Провести визуальный контроль гильз цилиндров с лупой четырехкратного увеличения для выявления внешних дефектов. Установить наличие выбраковочных признаков (трещин, сколов, рисок, выработки и др.). Результаты записать в дефектовочную ведомость (табл. 2).

2. Замер нижнего и верхнего посадочных поясков.

Замерить микрометром диаметры посадочного пояска, во взаимноперпендикулярных плоскостях А-А и Б-Б. Результаты записать в таблицу замеров.

3. Замер отверстия под поршень

Спомощью индикаторного нутромера замерить диаметр отверстия под поршень

всечениях I-I (расположено ниже выработки от верхнего поршневого кольца); II-II (посередине гильзы); III-III (на 20 мм выше нижнего обреза гильзы) (рис. 10) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях А-А и Б-Б. Результаты замеров записать в таблицу замеров.

Определение величины общего износа

Иобщ = и − и , мм

где и – наибольшее значение диаметра всех замеренных гильз (использовать величину с наибольшим износом), мм;

н – диаметр гильзы до начала эксплуатации (номинальный диаметр), мм.

267

Рисунок 10 – Схема измерения цилиндров: А и В - направления измерений

Определение величины максимального одностороннего износа

И = ∙ Иобщ, мм

где β – коэффициент неравномерности износа (β = 0,5…1,0). Для гильз цилиндров

β = 0,6.

Определение погрешностей геометрической формы (нецилиндричности и овальности).

Для отверстия под поршень каждой гильзы необходимо определить три значения овальности и два нецилиндричности (бочкообразности, седлообразность, конусообразности).

Овальность определяют для сечения I-I в плоскостях А-А, Б-Б; для сечения II-II в плоскостях А-А, Б-Б; для сечения III-III в плоскостях А-А, Б-Б и рассчитывают по формуле

ов=DА–А – DБ-Б, мм

где DА–А– диаметр гильзы в плоскости А-А, мм (рис. 10); DБ–Б – диаметр гильзы в плоскости Б-Б, мм (рис. 10).

Нецилиндричность (для посадочных поясков – конусообразность) определяют в плоскости А-А сечений I-I; II-II; III-III и в плоскости Б-Б сечений I-I; II-II; III-III и рассчитывают по формуле

кон=Dmax– Dmin, мм

где Dmax – максимальный диаметр гильзы в данном сечении, мм; Dmin – минимальный диаметр гильзы в данном сечении, мм. Определение размера обработки отверстия под поршень.

Расчет проводят по гильзе с предельным размером отверстия под поршень по формуле

Dр=Dн+2(β Иобщ+Z), мм

где Z – минимальный односторонний припуск на обработку (для расточки и хонингования 2Z=0,150 мм).

Назначение категории ремонтных размеров для всех гильз Для назначения категории ремонтных размеров (РР) сравнивают результаты

расчета со значениями РР и выбирают ближайшее большее значение по условию Dрр≥Dр (здесь Dрр – категорийный ремонтный размер, мм).

268

Контрольные вопросы

1.Основные дефекты поршней.

2.Основные дефекты гильз(втулок).

3.Порядок измерения износа поршней.

4.Порядок измерения износа гильз(втулок)

Практическое занятие 5. Тема: Дефектация деталей капиллярными методами.

Капиллярные методы позволяют выявить поверхностные или подповерхностные открытые дефекты в виде трещин и пор. Они основаны на капиллярных свойствах жидкости, проникающей в открытые дефекты, и ее адсорбции на поверхности дефектов. Данный метод пригоден для выявления несплошностей с поперечными размером 0,1 - 500 мкм, в том числе сквозных, на поверхности черных и цветных металлов, сплавов, керамики, стекла и т.п. Широко применяется для контроля целостности сварного шва.

Контроль капиллярным методом осуществляется в соответствии с ГОСТ 1844280 “Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования.”

Различают керосино–меловой, цветной и люминесцентный методы капиллярной дефектоскопии.

Керосино-меловой метод. В прежние времена для нахождения дефектов использовали керосин. Эта жидкость широко применялась в быту и технике. Керосин почти не испаряется в обычных условиях, но обладает хорошей проникающей способностью, благодаря низкой вязкости и высокой полярности.

Очищенная поверхность детали смачивается керосином, протирается насухо, затем наносится слой меловой обмазки. Керосин способен растекаться по поверхности и образовывать тонкие молекулярные пленки. Выходя на поверхность детали из дефекта, он окрашивает мел. По оттенку сухого и смоченного керосином мела судят о характере дефекта. Керосино-меловой способ (проба) обладает малой чувствительностью, однако применяется, например, для контроля плотности сварных швов.

Выделяют четыре виды контроля с помощью керосина:

–простой керосиновый.

–керосин с применением вибрации.

–керосин с использованием вакуума.

–керосин с применением пневматических свойств.

Простой керосиновый способ заключается в том, что остывшее после сварки соединение с одной стороны красят водной суспензией коалина или мела, после высыхания суспензии, другую сторону смазывают керосином и наблюдают за реакцией.

В керосинопневматическом методе на смоченную керосиновым раствором поверхность направляют струю сжатого воздуха под давлением около 0,4МПа, что повышает чувствительность испытания и ускоряет выявление повреждений.

При керосиновакуумном методе смачиваются швы изделия, устанавливается вакуумная камера, с помощью которой создается перепад давлений воздуха. В

269

результате капиллярное давление вместе с разностью давления воздуха повышает точность результатов испытания.

Керосиновибрационный способ проводится с применением ультразвука. На смоченную керосином поверхность начинают воздействовать ультразвуковыми колебаниями, при это повышается его проникающая способность в соединение и таким образом можно получить более точные результаты.

Люминесцентная дефектоскопия (ЛД). Цветная дефектоскопия (ЦД).

Способ состоят в изменении светоотдачи дефектов заполнением их с поверхности специальными свето- и цветоконтрастными индикаторными жидкостями - пенетрантами. Если в состав пенетранта входят люминесцирующие вещества, т. е. вещества, дающие яркое свечение при облучении их ультрафиолетовым светом, то такие жидкости называют люминесцентными, а метод контроля соответственно - люминесцентным (люминесцентная дефектоскопия - ЛД). Если же основой пенетранта являются красители, видимые при дневном свете, то метод контроля называют цветным (цветная дефектоскопия - ЦД). В цветной дефектоскопии используют красители яркокрасного цвета.

Пенетрантом (пенетрант от английского penetrate - проникать) называют капиллярный дефектоскопический материал, обладающий способностью проникать в несплошности объекта контроля и индицировать эти несплошности. Пенетранты содержат красящие вещества (цветной метод) или люминесцирующие добавки (люминесцентный метод), или их комбинацию. Добавки позволяют отличать пропитанную этими веществами область слоя проявителя над трещиной от основного (чаще всего белого) сплошного без дефектов материала объекта (фон).

Проявителем (проявитель) называют дефектоскопический материал, предназначенный для извлечения пенетранта из капиллярной несплошности с целью образования четкого индикаторного рисунка и создания контрастирующего с ним фона. Таким образом, роль проявителя в капиллярном контроле заключается, с одной стороны, в том, чтобы он извлекал пенетрант из дефектов за счет капиллярных сил, с другой стороны, - проявитель должен создать контрастный фон на поверхности контролируемого объекта, чтобы уверенно выявлять окрашенные или люминесцирующие индикаторные следы дефектов. При правильной технологии проявления ширина следа в 10 ... 20 и более раз может превосходить ширину дефекта, а яркостный контраст возрастает на 30 ... 50 %. Этот эффект увеличения позволяет опытным специалистам даже невооруженным глазом выявлять очень маленькие трещины.

Рисунок 11 Порядок проведения капиллярного контроля

В качестве красящих жидкостей используются специальные составы, разработанные: 80% керосина, 15% трансформаторного масла, 5% скипидара и 10 г

270