Pokudin_-_Tekhnologia_sudoremonta_-_2007

210

возрастанием тепловыделения. Увеличение шероховатости поверхности также может привести к контакту между шейкой и вкладышем (точка 3) с аналогичными последствиями.

При наступлении указанных ситуаций адекватными мерами будут замены вкладышей, уменьшение набора прокладок в разъеме при их

наличии, шлифование и полирование шеек. Как рекомендует фирма MAN, уменьшить шероховатость можно обработкой мотылевых шеек гибкими элементами (рис.5.19).

При выполнении работ по разборке и сборке подшипниковых узлов следует использовать только предназначенные для этих целей приспособления и инструмент и строго соблюдать указания по правилам и последовательности проведения операций. Эти указания привязаны к конкретной конструкции и изложены в инструкциях на выполнение ТО или в рабочих картах таких операций.

5.5. Контроль укладки коленчатых валов по раскепам

Раскепом называется явление сближения и расхождения свободных концов щек мотыля при проворачивании коленчатого вала (КВ). В зарубежной технической литературе и документации имеются также соответствующие термины, отражающие это явление. Так в английском языке используют термины “web deflection” или “ckrankshaft deflection”, а в немецком - “wangenspiel” или “wangenatmung”, что в дословном переводе также означает отклонение, игра, дыхание щек КВ.

Раскеп возникает только в том случае, если КВ имеет упругий изгиб, при котором на выпуклой и вогнутой стороне волокна вала имеют напряжения противоположного знака растяжения (+) и сжатия (-). При повороте на 180° участки А и В поменяются местами и соответственно у них произойдет смена

211

знака напряжения. Применительно к КВ его щеки будут попадать то в зону

растяжения (разойдутся), то в зону сжатия (сблизятся), что видно на рис.5.20.

раскепа пропорциональна величинам действующих напряжений, то контроль за упругим изгибом КВ и степенью его напряженности от изгибных напряжений и осуществляется с помощью измерения раскепов на мотылях КВ.

Необходимость такого контроля обусловлена тем, что КВ испытывает высокий уровень напряжений от передачи крутящего момента и крутильных колебаний, способных вызвать усталостные разрушения. Соответственно наличие еще и изгибных напряжений циклического характера значительно повышают риск образования трещин и разрушения КВ.

Следует различать остаточный и упругий изгиб оси КВ. Остаточный

изгиб возникает под действием напряжений, достигающих значения предела текучести материала и такой изгиб остается после прекращения их действия. Если валу, имеющему остаточный изгиб придать вращение, то ввиду несовпадения геометрических осей рамовых шеек с осью вращения сами шейки, кроме вращения, получают перемещение в пространстве и будут осуществлять так называемое «биение». Последнее обстоятельство может сопровождаться ударами по подшипникам и их разрушением за очень короткое время. Работа двигателя с неуравновешенным валом от изгиба сопровождается сильной вибрацией. Ввиду этого эксплуатация дизеля при остаточном изгибе вала практически невозможна и считается недопустимой.

Остаточный изгиб возникает, как правило, под действием снижающих предел текучести высоких температур и связан обычно с выплавлением или разрушением подшипника.

В практике эксплуатации дизелей подозрение на остаточный изгиб КВ возникает после подплавления рамовых подшипников и значительного снижения ресурса новых вкладышей в этих постелях. Устанавливается наличие остаточного изгиба проверкой рамовой шейки на биение с помощью линейного индикатора часового типа. При этом нижний вкладыш проверяемой шейки предварительно удаляют. Измерением раскепов остаточный изгиб не выявляется.

Упругий изгиб отличается тем, что его величина и направление постоянно соответствуют приложенной нагрузке. Если действие силы имеет постоянное направление, то изгиб будет происходить только в плоскости действия этой силы и поэтому во время вращения вала его изогнутая ось не изменяет пространственного положения, определяемого положением подшипников и состоянием центровки на выходном фланце. Если действие сил и моментов, вызвавших изгиб прекращается, то и сам изгиб исчезает, а вал способен восстановить свою первоначальную форму.

Измерения раскепов производят в следующих случаях:

1.При начальной укладке КВ и монтаже двигателя после ремонта, связанного с обработкой, перестановкой фундаментной рамы.

2.В процессе эксплуатации с установленной периодичностью.

3.При каждой замене рамовых подшипников.

4.До и после обжатия фундаментных болтов, анкерных связей.

5.Перед постановкой судна в док и после выхода из него.

6. После любого аварийного случая, способного повлиять на состояние КВ (посадка судна на мель, намотка сетей или тросов на винт, работа двигателя «вразнос», подплавление подшипников, обрывы шатунных болтов, задиры или заклинка поршня и т.п.).

При начальной укладке КВ и монтаже дизеля на фундамент с помощью раскепов контролируют не только укладку КВ, но и наличие требуемой плоскостности фундаментной рамы и допустимость расцентровки с валом отбора мощности. При этом обязательно проверяется с помощью краски

213

прилегание всех рамовых шеек к нижними вкладышам подшипников. Обнаруживаемые отклонения от норм устраняют подъемом или опусканием соответствующих участков фундаментной рамы на отжимных болтах. При этом пользуются очень жесткими требованиями по раскепам —нормами для нового дизеля («заводские» нормы). После удовлетворения всех требований дизель фиксируется в этом положении путем установки под опорные лапы металлических клиньев или прокладок («подушек») соответствующей толщины, сверлением и разверткой отверстий под штифты и болты, с последующей их установкой и обжатием.

Для предотвращения работы двигателей с раскепами КВ выше установленных изготовителем норм в процессе эксплуатации производятся периодические плановые их измерения. Периодичность устанавливает судовладелец, исходя из возраста и состояния двигателей, условий и опыта предшествующей эксплуатации. Примерная наработка между измерениями у главных двигателей составляет 3-4, у ДГ —2-2,5 тыс.часов.

При замене вкладышей рамовых подшипников с толстым слоем баббита вновь устанавливаемые имеют большую толщину в нижней, опорной части, что оказывает влияние на раскепы и обуславливает необходимость их измерений. Для тонкостенных вкладышей влияние замены на раскепы не столь ощутимо.

При обжатии фундаментных болтов и анкерных связей может происходить существенная деформация фундаментной рамы с изменением положения подшипников и изгиба КВ. Это происходит, если имеет место износ клиньев и проставок фундаментной рамы, анкерные связи имели ослабленную затяжку. Такие моменты обязательно фиксируют и они служат основанием для принятия необходимых мер по компенсации износов, совершенствованию контроля за анкерными связями.

Измерения раскепов главных двигателей до постановки в док и после выхода из него обусловлены возможной остаточной деформацией корпуса из-за перегрузок на кильблоках или сварочных напряжений. В ряде случаев при проведении корпусных ремонтных работ, перестановки кильблоков в районе

214

МО, контроль за деформацией корпуса ведется по изменению показаний раскепомера, установленного на одном из мотылей ГД.

Необходимость контроля за раскепами после аварийных случаев пояснений не требует. На одном из судов после касания грунта вертикальный раскеп одного из главных двигателей достиг 1,0 мм, при норме 0,10 мм, в связи с чем безотлагательно были проведены работы по приведению раскепов к норме.

Места установки раскепомеров между щеками мотыля, последовательность снятия их показаний, принципы обработки результатов измерений для получения раскепов в вертикальной и горизонтальной плоскостях приводятся в инструкциях по эксплуатации двигателей и здесь на рассматриваются. Необходимые навыки в этой сфере приобретаются на практических и лабораторных занятиях.

Однако следует остановиться на моментах, не оговоренных в инструкциях, соблюдение которых влияет на точность получаемых результатов.

1. В конце производства измерений необходимо убедиться, что при возврате мотыля в НМТ показания раскепомера также приходят к начальным значениям, а при навешанном движении приближаются к

2. Суммы чисел измерений, взятые по горизонтали и по вертикали должны быть одинаковыми:

ВМТ + 0,5 (НМТ, + НМТ2) = ЛБ + ПБ.

3. Вычисления величин раскепов производить со строгим учетом их знака, показывающего направление изгиба КВ.

У малооборотных двигателей КВ имеет большую длину и большой ход поршня, что предопределяет его гибкость и способность сохранять постоянный контакт между его рамовыми шейками и подшипниками под действием сил веса, если не было допущено грубых ошибок при монтаже подшипников. В таких случаях ограничиваются измерением только так называемых упругих раскепов, когда КВ не испытывает, кроме сил веса, никаких дополнительных нагрузок.

215

В среднеоборотных двигателях КВ имеют повышенную жесткость, малое расстояние между подшипниками. В этом случае некоторые рамовые шейки могут «зависать» над подшипниками и не дожиматься до них под действием только сил веса. Ввиду развитости щек проверить зависание шеек щупом весьма сложно. Во время работы под действием газов в цилиндрах КВ будет с ударами опускаться на эти подшипники, а сам КВ получит дополнительный изгиб, величину которого нельзя учесть, если измерены только упругие раскепы. В итоге быстро разбиваются подшипники и может произойти поломка КВ. Чтобы не допустить работу двигателя в состоянии повышенных раскепов, требуется, кроме упругих, дополнительно измерить, так называемые, жесткие раскепы. Для этого под верхнюю половину рамового подшипника можно подкпадывать смоченный маслом картон толщиной 0,5-1,-0 мм и с усилием, не препятствующим проворачиванию вала, дожимают шейки. Таким образом, гарантируется прижим рамовой шейки к подшипникам. Замеренные в таком состоянии вала раскепы называют жесткими. Если при сравнении упругих и жестких раскепов будет обнаружено расхождение более 0,02 мм, что соответствует зазору уже 0,04 мм, то необходимо заменить соответствующие подшипники или принять другие меры по устранению зависания шеек в них. Достоверность измерения раскепов Регистр признает только при условии, что шейки КВ лежат на вкладышах.

Последствия эксплуатации двигателей с зависающими шайками можно показать на таком примере. У главных дизель-генераторов серийных ледоколов производилась частая замена рамовых подшипников в связи с выкрашиванием баббита. Таким образом, на соседних подшипниках оказывались одновременно новые и изношенные вкладыши. Измерения производились только упругих раскепов, которые были в пределах норм. С интервалом в несколько месяцев произошла усталостная поломка трех КВ.

На современных главных среднеоборотных двигателях предусмотрено конструктивное обеспечение возможности дополнительного нагружения рамовых шеек с помощью гидродомкратов. В этом случае вращать вал нельзя, а

216

лишь с помощью индикаторов следует проверить, опускается шейка КВ под нагрузкой или нет. Полученные данные по раскепам сравнивают с нормативами

и данными предшествующей эксплуатации.

Нормирование допустимых значений раскепов осуществляется в виде

двигателя» (good figure) устанавливает довольно жесткие пределы, в которые должны уложиться строители судна при сборке и монтаже двигателя. Их еще называют «заводские нормы». Вторая принципиальная зона «состояние укладки допускаемое в эксплуатации» (figure still admissible) указывает пределы, за которыми появляется вероятность усталостного разрушения.

Жесткость ограничения заводских норм предусматривает запас на неизбежные изменения в изгибе КВ в ходе эксплуатации судна.

Для конкретных моделей двигателей нормативы раскепов устанавливаются на основании расчетов и приводятся изготовителем в инструкции по эксплуатации. На практике при одинаковом ходе поршня

217

характер требований для малооборотных и среднеоборотных двигателей различается в 2-3 раза в связи с различиями в их степени динамичности.

Как видим, регламентируется только величина раскепа, отражающая напряженное состояние КВ. Математический знак раскепа показывает направление изгиба КВ, которое приходится учитывать при анализе характера

ипричин изменения раскепов. В общепринятой практике положительному раскепу соответствует выгиб КВ вниз и на ПБ, а отрицательному —выгиб вверх

ина ЛБ, как показано на рис.5.20.

Закономерности в изменениях раскепов Приданная при монтаже двигателя начальная укладка в процессе

эксплуатации под действием различных факторов претерпевает изменения, которые могут наблюдаться в течение длительного времени, а могут произойти в течение нескольких часов. Но поскольку раскепы связаны с упругим изгибом КВ, то, не смотря на их переменчивость, они будут иметь одинаковые значения при одинаковых состояниях судна и двигателя, в которых производятся их измерения. Это свойство раскепов возвращаться в одни и те же состояния является первой закономерностью.

Вторая закономерность проявляется в том, что изменение раскепов под действием одного какого-либо фактора имеет строго определенную величину и направленность по знаку и могут легко прогнозироваться.

Известны следующие основные факторы и направленность из действия по изменению раскепов.

1. Изменения раскепов происходят вместе с изменением теплового состояния двигателя. В холодном состоянии у двигателя нет существенной разности температур блока цилиндров и картера. В прогретом состоянии разность температур между указанными зонами достигает 30° С. Вследствие повышенного удлинения верхней части двигатель деформируется в виде раскрывающегося веера, что влечет за собой деформацию рачы выпуклостью вверх (рис.5.22). Поэтому при переходе из холодного состояния двигателя в

218

прогретое раскепы его КВ будут изменяться в сторону отрицательных значений.

Для сопоставления результатов при регистрации замеров раскепов необходимо указывать температуры: блока, МО, забортной воды.

2.Изменение раскепов

имеющих жесткую связь с судовым фундаментом, и не касается дизельгенераторов, стоящих на амортизаторах.

Дело в том, что с изменением загрузки судна меняется распределение сил веса и сил поддержания по длине, в связи с чем изменяется деформация корпуса судна, которая передается фундаменту и фундаментной раме, а следовательно и КВ. Наиболее наглядно это видно на примере судна с расположением МО в средней части. На рис.5.23 показано распределение сил и

происходит и вследствие подвижек двигателей на фундаменте, приводящих к износам металлических клиньев и подушек. Характер изменений зависит от зоны расположения износов. Так износ концевых опор вызывает изменение раскепов в средней части двигателя в сторону отрицательных значений.

219

Такие же износы опор со стороны маховика у дизель-генераторов из-за неизменного положения подшипника генератора раскепы на концевом мотыле меняются в сторону положительных значений. Поэтому по величине и зоне изменения раскепов можно судить о степени износа соответствующих опор. Когда износ опор имеет место, то изменения раскепов со временем будут возрастать если не принимать необходимых мер.

Механикам судов приходится учитывать наличие действующих закономерностей, чтобы при измерениях раскепов в одном состоянии судна и двигателя можно было бы прогнозировать их изменения в других состояниях, особенно на тех мотылях, где они могут достигать наибольших значений. Так же необходимо следить, соблюдаются ли эти закономерности, и если нет, находить ответ, почему и принимать адекватные меры.

Отклонения в закономерностях изменения раскепов связаны с изменениями технического состояния двигателя в узлах креплений, влияющих на укладку КВ. Длительное действие этих неполадок проявляется в снижении ресурса подшипников, обрыве фундаментных болтов, износе опор, деформации рамы и блоков, появлении трещин, повышения вероятности поломок КВ, Знание этих причин необходимо для их выявления и своевременного принятия мер по их устранению. Основными причинами являются:

1.Зазоры между рамовыми шейками и нижними вкладышами (зависание шеек).

2.Ослабление затяжки анкерных связей и фундаментных болтов.

3.Износы опор фундаментной рамы.

без вскрытия цилиндров Оперативную оценку ТС можно произвести, обеспечив доступ к осмотру их

поверхностей. На МОД для этого вскрывают ресивер и через продувочные окна