§ 15. Детали двс

Блоки и стацины. Основным дефектом блоков и станин являются также коррозия и трещины. Коррозия особенно заметна в посадочных местах цилиндров и на поверхностях, прилегающих к ним. Здесь также могут появиться забоины и вмятины. Трещины появляются главным образом в местах концентрации напряжений (резких переходах).

Параллели и нащечины заднего хода. В результате износа в местах окончания хода ползуна образуются наработки, происходит неравномерный износ досок параллелей. На рабочих поверхностях возможны задиры. Наработки появляются тогда, когда ползун при движении не перекры­вает верхней и нижней кромок досок параллелей. Царапины возникают при попадании на поверхность трения твердых частиц. Параллели больше всего изнашиваются в средней части, так как здесь большая работа трения. Причиной неравномерного износа является нарушение центровки движения, осей цилиндров и параллелей.

Крышки цилиндров. Основными дефектами крышек являются трещины, коррозия, обгорание. Возникновение трещин связано главным образом с тепловым воздействием, вследствие неравномерной затяжки гаек при креплении крышек, а также из-за неудачной конструкции,

Крышки могут выйти из строя из-за гидравлических и механических ударов, если в крышке имеются сквозные трещины, сквозь которые вода просачивается в цилиндр. Во время работы двигателя этого произойти не может, так как вода испаряется и выходит с выпускными газами. Если вода просачивается в цилиндр при остановке, то, накопившись там, при пуске вызовет гидравлический удар.

Обгорание днищ крышек связано с нагревом при работе двигателя и зависит от качества охлаждения.

К основным дефектам арматуры крышек относятся неплотности между тарелкой клапанов и гнездами, обгорание гнезд и тарелок, коробление тарелок, изгиб штоков клапанов, трещины на клапанах, повреждение резьбы штоков.

Втулки цилиндров. Рабочие поверхности втулок изнашиваются, на них возможно образование наработков, задиров; на наружных поверхностях наблюдается коррозионное и эрозионное разрушение; во втулках образуются трещины; при определенных условиях происходит обрыв фланца втулки. В результате изнашивания утоняются стенки втулки, появляются эллип­тичность и конусность, увеличивается диаметр. По высоте втулки изнаши­ваются неравномерно: больше в верхней части, меньше в нижней.

Повышенное изнашивание втулок ts верхней части связано с давлением газов и температурным режимом. Газы, проникающие в кольцевой зазор между кольцом и канавкой поршня, давят на кольцо, прижимая его к стен­ке цилиндра. По мере хода поршня вниз давление газа падает и изнаши­вание уменьшается.

Кроме отмеченного, изнашивание верхней части втулки связано также с ухудшением условий смазки из-за тяжелых температурных условий и коксообразования. Повышенный износ втулки в районе окон связан с де­формацией втулки в этом месте и, по-видимому, попаданием вместе с возду­хом на поверхность трения твердых частиц.

Поперечное сечение втулки при наличии износа принимает эллипти­ческую форму, У бескрейцкопфных двигателей большая ось эллипса обычно расположена в направлении, перпендикулярном оси коленчатого вала, т. с. н плоскости движения шатуна.

У крейцкопфных двигателей максимальный износ обычно наблюдается но оси коленчатого вала, где давление воспринимается параллелями, а не стенками втулки цилиндра. Это особенно характерно для танкеров, где из-за леффсрента на корму поршень прижимается с кормовой части втулки, вызывая больший износ по оси коленчатого вала. На рис. 4 сплошной ли­нией показан износ по оси коленчатого вала, пунктирной — в плоскости движении шатуна(/—Шцилиндры).

Часто вследствие неравномерного износа на концах втулки образуются наработки в виде уступов.

Задиры на рабочей поверхности втулки связаны с возникновением между поршнем и втулкой сухого трения из-за плохой смазки или наруше­нии охлаждения поршня. Последнее повышает температуру и увеличивает объем поршня. При этом возможны заклинивание поршня о цилиндре и члдир рабочей поверхности втулки. Задиры могут возникнуть также вслед­ствие нагарообразования к попадания нагара на поверхность трения, недостаточных зазоров в замке поршневых колец и осевых смещений колец.

Очень опасны трещины во фланце втулки (рис. 5, а), которые могут окончиться обрывом флаина. Причиной появления трещин является тччшпадение оссй симметрии (рис. 5, 6\опорного пояскаЬ—Ь иуплотни­тельной канавки втулки (а—а). Это приводит к возникновению изгибающих моментов но фланце, которые при определенных условиях могут вызывать появление трещины и обрын фланца.

При усилении затяга шпилек, крепящих крышку цилиндра, выше до­пустимого, возникают дополнительные напряжения, т, е. увеличивается

Рис. 5. Фланец втулки:

а — трешикв; 6 — схсма действующих сил

- Имне, ММ ООО

Время работы цилиндра, ч

PlK. 'I. Износ U.KJIHX дровых втулок .'игк’ля теплохода «Кировск»

возможность появления трешины и обрыв фланца. Снизить напряжение можно при расположении уплотнительной канавки ближе к периферии флан­ца втулки. При этом можно достичь того, что опорный пояс втулки будет находиться под воздействием только напряжений скалывания. Однако в крышке и шпильках напряжения в этом случае возрастут. Поэтому кон­структивное решение должно учитывать условия обеих деталей (крышки и втулки).

Ширину уплотнительной канавки проверяют на смятие от действия, вызываемого суммарным усилием Разатяга шпилек:

<з* = Р_л1{я.О,Ь),

где Df — диаметр середины уплотнительной канавки, см ;

Ь —ширина уплотнительной канавки, см.

Напряжение смятия не должно превышать 80 МПа.

Опорный пояс втулки . проверяют на смятие также от силы Р«(см. рис. 5, б):

^4Р«

Напряжение смятия не должно превышать для чугуна 60 —80 МПа.

Во избежание появления трещин и обрыва фланца необходимо строго соблюдать указания завода-строителя о.б усилии затяга шпилек крышки цилиндра. При отсутствии таких данных усилие затяга шпилек для обеспе­чения плотности стыка крышки и втулки во время вспышки

Р„=аяО?р_г/4,

где X— коэффициент затяга шпилек (берется п пределах 1.5—2);

р,~максимальное давление сгорания, МПа.

Коленчатые валы. В результате изнашивания уменьшаются диаметры рамовых и мотылевых шеек коленчатых залов, они приобретают эллипти­ческую, бочкообрззную или конусную форму; на шейках валов образуются наработки. К повреждениям коленчатых валов относят царапины, задиры на шейках, изгиб, ослабление посадки шеек в щеках у составных валов, деформацию отверстий во фланцах соединений у валов, состоящих из секций, трещины а щеках и шейках, поломку.

В поперечном сечении в результате изнашивания шейки приобретают эллиптическую форму. При этом больший износ наблюдается у мотыле- вых шеек вследствие работы их в условиях неравномерной нагрузки. Верхняя часть мотылевой шейки испытывает большую нагрузку, чем ниж­няя, поэтому износ верхней части больше, чем нижней.

Конусная форма может быть следствием неудовлетворительной при­гонки подшипника, когда контакт его с шейкой происходит не по всей дли­не. Это вызывает износ шейки в каком-либо одном ее конце. При некачест­венном изготовлении или ремонте, когда при проточке шейки ввиду неточ­ности обработки остается конусность, она увеличивается при эксплуатации.

При перекосе шатунно-поршневой группы по отношению к коленчатому налу и удлиненных подшипниках может возникнуть бочкообразная форма шейки коленчатого вала. В этих случаях больший износ происходит у галте­лей в первом случае из-за перекоса, во втором — из-за деформации шейки при работе.

Корсетная форма шеек может возникнуть из-за плохой пригонки под­шипников. Однако такой дефект бывает редко. Появление наработков связано с разницей длин шейки и подшипника. Царапины могут возникнуть при попадании на поверхность трения твердых частиц и нарушения режима смазки. Задиры на шейках возможны при подплавлении подшипников.

При неудовлетворительной посадке шеек и шек у составных валов и ныплавления антифрикционного слоя отдельных опор возможно нарушение посадки и смещение щеки по отношению к шейке. Деформация отверстий ко фланцах связана с нарушением посадки болтов при сборке. Изгиб вала происходит вследствие неправильной его укладки, выплавления антифрик­ционного слоя в отдельных подшипниках, температурных напряжениях в шейках. Обрыв болтов у валов, состоящих из секций, связан с изгибом кала и изменением положения отдельных опор.

Трещины и поломки в шейках и щеках (рис. 6) коленчатых валов являются следствием многих причин.

Поршни. На боковой поверхности тронка могут образоваться задиры; к аварийных случаях происходят поломка и разрушение поршней (рис. 7).

Уплотнительные поршневые кольца, особенно верхние, изнашиваются при трении о стенки втулки цилиндра и в канавке поршня, что приводит к укеличению зазора в замке кольца и выходу кольца из канавки поршня, к нокышению напряжения сжатия на кромках канавки. Значительному изно­су подвергаются привалочные бронзовые пояски на тронке. При нека­чественном материале, например, недостаточной упругости, неправильной пригонке и мялом зазоре в замке возможна поломка уплотнительных колец. Недостаточная упругость колец, высокая температура головки поршня, неправильное распыление топлива, несоответствующее качество топлива и масла, обладающих склонностью к нагару, могут обусловить закоксо- нннне уплотнительных поршневых колец.

Задиры на поршнях происходят по причинам, аналогичным при обра­зовании их на втулках.

Трещины в поршнях появляются из-за многих причин: неправильной конструкции головки поршня, обусловливающей напряжения выше допусти­мых; малых радиусов закругления; наличия острых кромок, создающих концентрацию напряжений; местных перегревов вследствие скопления метал­ла; тепловых напряжений, часто вызываемых нарушением охлаждения; боль­шого давления сгорания; плохого качества материала; нарушения техно­логии изготовления.

Износ отверстий под поршневые пальцы в бобышках поршня явле­ние относительно редкое. Это может произойти при проворачивании пальца, если срезаны стопоры. При изнашивании поршневых пальцев нарушается их форма, образуются задиры и трещины. Это в основном связано с наруше­нием смазки головного подшипника, неудовлетворительной сборкой и пригонкой головного и мотылевого подшипников. В аварийных случаях известны случаи поломок поршневых пальцев.

Штоки. У двигателей двойного действия с сальниковым уплотнением, отделяющим подпоршневую полость от картера, штоки изнашиваются, в результате чего уменьшается диаметр по длине и образуется эллиптич- ([ость. Штоки двигателей находятся в тяжелых температурных условиях и подвергаются коррозии.

Дефектами штоков двигателей двойного действия являются также изгиб, царапины, задиры и деформация опорных фланцев штоков. Появле­ние царапин и задиров связано с попаданием абразивных частиц на по­верхность трения, неудовлетворительным количеством уплотнительного сальника. Изгиб связан с недостаточной прочностью штоков, темпера­турными напряжениями, возникающими из-за трения в уплотнительном сальнике или вследствие нахождения штока в среде с высокой температурой.

Деформация опорных фланцев, при которой нарушается перпенди­кулярность опорных фланцев к оси стержня штока, возможна из-за нека-

Рнс, 6. Трещина на мотылевой шейке (а) иполомка щеки (б)■'SO

Рис. 7. Разрушение поршня вследствие неудовлетворительного качества сплава

«кч'ттчшой сборки. У двигателей простого действия штоки находятся в более благоприятных условиях и не изнашиваются. Для них характерны коррозии и деформация опорных фланцев.

Ползуны. Для ползунов характерно изнашивание рабочей поверхности, момиление трещин в антифрикционном слое, его отставание и выкраши- ппние. Износ рабочей поперхности обычно неравномерен. При этом нару- Шпстси параллельность рабочей поверхности ползуна к поверхности ползу- и«, прилет к иней к крейцкопфу.

Oii'iitii/imir слон зилипкн, трещины и выкрашивание связаны с низким качесиюм залмики баббита (плохое сцепление залитого металла с корпу­сом подшипника, недостатки режима плавления белого металла), недостат­ками центровки и сборки,

Крейцкопфы. Характерными дефектами крейцкопфов являются: износ цлнф, и результате которого образуется эллиптичность; наработки, цара- иниы и задиры на цапфах, изредка трещины и поломки, связанные обыч­но с аварийным повреждением.

Шатуны. Основными видами повреждений шатунов являются изгиб (рис. 8, а), трещины, поломки (рис. 8, б).

Шатунные болты могут деформироваться (рис. 8, в),в них образуются1ретины, возможен обрыв, что чревато тяжелыми разрушениями двига­тели. Обрыв болтов может быть вызван чрезмерной затяжкой, ослабле­нием затяжки во время работы двигателя, неправильным прилеганием Соловки болтов и гаек к опорным поверхностям мотылевого подшипника, :мн*яа1шем поршня во втулке, повышенными зазорами между мотылевой шейной и подшипником, наличием надрезов в резьбе, рисок, забоин, трещин, Неплотной посадкой в отверстии, усталостью металла.

Распределительные валы. Вследствие изнашивания уменьшается диаметр шеек и образуется эллиптичность. При определенных условиях, например подплавлении подшипника, возможен изгиб распределительного пила.

Кулачные, шайбы изнашиваются в районе профильной части. Возмож­ны трещины на их поверхности. При цементации шайб, если его слой боль- шой, возможно выкрашивание металла. У передаточных шестерен, распо­ложенных на распределительном валу, изнашиваются зубья, возможно ослабление посадки шестерен и кулачных шайб на валу.

Передачи (от коленчатого вала к распределительному). У цепных пе­редач бывают износ и растяжение цепей, задиры во втулках и пальцах цепей, износ зубьев цепных колес. У зубчатых передач происходят изна­шивание зубьев, наволакивание, выкрашивание, появляются трещины, за­диры, царапины, отслаивание на зубьях шестерен.

Топливная аппаратура (насосы, форсунки, газовые толкатели). Твер­дые примеси в топливе при попадании их между трущимися прецизион­ными парами насосов и форсунок, являются причиной усиленного изнаши­вания, засорения сопловых отверстий форсунок, нарушения плотности кла­панов насосов. Подтекание топлива при неплотности между иглой и соплом приводит к закоксованию сопел, повышению давления топлива, может произойти обрыв носка распылителя. Присутствие твердых частиц между иглой и корпусом распылителя может привести к «зависанию» иглы.

Изнашиваются и детали плунжерных пар, клапаны (всасывающие и нагнетательные, детали приводов в сочленении. Плунжеры приобретают эллиптичность, конусность, уменьшается их диаметр, могут появиться задиры, царапины, трещины. Может произойти скалывание, выкрашива­ние металла на кромках винтового паза плунжера. Во втулках плунжерной пары возможны наработки, задиры, царапины, трещины.

В корпусах топливных насосов возникают трещины, возможна их поломка. Для клапанов насосов характерны наработки на притирочном

конусе, царапины, риски, трещины в клапанах и седлах, ослабление по­садочных мест седел.

' У пружин топливной аппаратуры характерными дефектами являются: изменение шага витков и упругости пружины; нарушение перпендикуляр­ности опорных поверхностей пружины и ее оси; трещины.

К числу неисправностей топливных насосов относятся также изнаши­вание зубьев шестерен у шестеренных

• . Рис. 9.Выкрашивание антифрикцион-

насосов и рабочих кромок - у коло- _ного^J„_HMKa

нратных.

Подшипники. Основными дефектами подшипников являются: износ,(•следствие которого утоняется антифрикционный слой; трещины в баббитовом слое; выкрашивание баббита; подплавление н выплавлений баббита; риски и задиры на поверхностях трения.

Трещины в баббитовом слое бывают одиночными, групповыми, по­верхностными, сквозными. Они возникают вследствие неплотного прилега­ния баббита к подшипнику, недостаточной жесткости подшипника, неплот­ного прилегания вкладыша к постели, увеличенных масляных зазоров, несоответствия марки баббита, неравномерного распределения давления по плошали соприкосновения подшипника и вала.

Выкрашивание (рис. 9) обычно является следствием образования тре­щин.

Отставание баббита связано с некачественной полудой перед залив­кой подшипника, недостаточным прогревом корпуса подшипника при за­ливке баббита. Раковины бывают одиночные, расположенные гнездами в виде мелкой поверхностной сыпи, рыхлот и пористости. Причинами рако­вин могут быть усадка металла при заливке баббита, наличие воздуха и газов в расплавленном баббите.

Подплавление и выплавление баббита могут произойти при недоста­точном поступлении смазки, чрезмерно больших скоростях. Риски и задиры могут появляться при попадании твердых частиц на поверхности трения. При неправильном режиме плавки и перегрева баббита может образо­ваться крупнозернистая структура баббита, снижающая механические его свойства.

Забоины на поверхности баббита возникают ' вследствие меха­нических повреждений при' транспортировке деталей и демонтажно-мон- гнжных работах:

В целом на износ подшипников влияют система смазки и качество масла, условия работы двигателя, качество технического обслуживания и обработки (шероховатость поверхности), свойства антифрикционного слоя, качество заливки и пригонки.

33

2Зык.99-1