Pokudin_-_Tekhnologia_sudoremonta_-_2007

260

являются: неравномерная затяжка шпилек, чрезмерная затяжка корпусов клапанов, резкое переохлаждение крышек, перегрузка двигателя, плохая очистка крышек от накипи, размораживание двигателя в зимнее время, удары.

При эксплуатации разность температур днища крышки и стенки, соприкасающейся с охлаждаемой водой достигает 120-150°С, а иногда и

выше, вследствие чего возникают температурные напряжения. Разность температур возрастает с увеличением количества тепла, проходящего через стенку за единицу времени. Количество тепла в свою очередь зависит от режима работы двигателя.

Еще более резкое изменение температурных напряжений наблюдается при пусках и остановках дизеля. Исследования в этой области показывают, что при пуске дизеля температура в отдельных частях крышки возрастает за две минуты на 180~190°С, а при остановке примерно с такой же интенсивностью падает. Центральная часть днища крышки под влиянием высоких температур стремится расшириться, чему препятствует более холодная наружная часть. В результате в металле крышки возникают дополнительные напряжения. Эти напряжения в сумме с напряжениями от давления газов и являются непосредственными причинами возникновения трещин и разрывов цилиндровых крышек.

Отложение накипи в полостях охлаждения крышек усугубляет процесс их неравномерного нагрева и способствует возникновению внутренних напряжений.

Гидравлические и механические удары, которые могут вывести крышки из строя, возникают редко. Причина их - сквозные трещины в крышках, через которые просачивается вода в цилиндры. При работе дизеля она испаряется и уходит вместе с выхлопными газами. Поступление воды можно обнаружить по изменению дымности выхлопных газов, падению их температуры, снижению мощности цилиндра и пульсации давления в системе охлаждения. При остановке дизеля просачивающаяся

261

вода может накапливаться в цилиндре (у двухтактных двигателей в случаях, когда поршень перекроет выхлопные и продувочные окна) и при последующем его пуске привести к возникновению гидравлических ударов.

Кроме перечисленных дефектов цилиндровых крышек и причин их появления, следует указать еще на один важный дефект - обгорание крышек. Износ вследствие обгорания выявляют с помощью шаблона, изготовленного по чертежу или снятого с необгоревшего днища.

Конструктивные особенности крышек также влияют на возникновение дефектов. Известно, что крышки вспомогательных четырехтактных дизелей из-за сложной конфигурации и наличия всасывающих и выпускных клапанов выходят из строя чаще, чем крышки двухтактных дизелей из-за трещин.

Дефекты в крышках дизеля Зульцер RD связаны с их конструктивным оформлением. В центре такой крышки установлена чугунная клапанная вставка, которая, занимая 1/3 площади крышки, является ее центральной частью. Во вставке расположены форсунка, пусковой и предохранительный клапаны. В практике эксплуатации наблюдались случаи образования трещин внутри вставки на литых поверхностях, образующих форсуночный стакан, на высоте 150-160 мм от нижнего донышка вставки. Все трещины берут начало из района конца вертикального ребра, соединяющего стаканы пускового клапана и форсунки. Вставку охлаждают водой и поэтому с образованием трещин появляется водотечность в стакан форсунки, а иногда и в стакан пускового клапана.

Не менее опасны и чрезмерные усилия, ведущие к образованию трещин. На многих двигателях под гайками установлены пакеты пружинных шайб с индикацией их степени сжатия.

Точное выполнение инструкций по уходу за арматурой, установленной на крышке двигателя, соблюдение сроков периодических

262

осмотров являются решающими факторами безаварийной эксплуатации цилиндровых крышек.

Ремонт крышек зависит от характера повреждения и износа. Трещины на наружных стенках крышки с успехом заделывают в судовых условиях при помощи стяжек или накладок, подобно заделке трещин в блоках. Иногда такие крышки эксплуатируются сравнительно долго. Но все же при современном уровне техники такой ремонт надо признать

обнаружении зон термоусталости в виде сеток мелких трещин, эти зоны вырубить и зашлифовать в пределах допустимого утонения стенки.

Наиболее эффективный способ ремонта лопнувших крышек СОД - ликвидация наружных и внутренних трещин сваркой. Трещины в стальных крышках ликвидируют электросваркой, а в чугунных —газовой сваркой. В том и другом случае предварительно разрабатывают технологический процесс заварки трещин и согласуют его с Регистром. Такой ремонт может быть выполнен качественно лишь в заводских условиях. Местные свищи, отдельные раковины, возникающие вследствие коррозии, заделывают путем постановки пробок (гужонов) на резьбе.

263

Крышки дизелей фирмы МАН, состоящие из двух частей: нижней стальной и верхней чугунной, требуют примерно через 30 тыс.ч работы проточки посадочных концентрических поясов резъема. Такая проточка восстанавливает соотношение величин кольцевых зазоров, заданное при изготовлении крышек (рис.5.50). Обусловлено это тем, что монтажные усилия на фланце верхней части вызывают ее выгиб вверх, из-за чего в центральной части может образоваться зазор, что при пульсации нагрузки

для обжатия гаек обязательным требованием к нему является надежная работа ограничителя крутящего момента. Для этих целей под гайки желательно подкладывать шайбы толщиной 10-15 мм из прочной стали.

В результате неравномерного обжатия крепежа крышки, несоответствия момента, механических и термических перегрузок, а также условий эксплуатации и охлаждения могут быть пропускЬ газов из-под посадочного бурта. В этих случаях следует немедленно сбросить нагрузку на дизеле или на отдельном цилиндре, чтобы не допустить прогара посадочного бурта крышки.

Восстановить поверхность посадочного бурта крышки можно притирая его, а при сильном прогорании —протачивая или фрезеруя на станках.

264

Для сохранения камеры сжатия в этом случае необходимо компенсировать высоту кольцом из красной меди или мягкой стали. При повторном использовании красномедные кольца следует отжигать.

В тех случаях, когда используются мягкие уплотнительные прокладки, при их удалении следует оберегать уплотнительные поверхности от повреждений, для чего рекомендуется их предварительно размягчать рекомендуемыми препаратами.

5.12. Ремонт клапанов

Условия работы клапанов различны, а поэтому продолжительность их службы и сроки профилактических осмотров также разув! В наиболее тяжелых условиях работают выпускные клапаны, соприкасающиеся с газами высокой температуры. Нормальную продолжительность работы выпускных клапанов считают 20-25 тыс.ч, всасывающих 25-30 тыс.ч. Однако эти цифры нельзя считать предельными, так как практика имеет случаи значительного более продолжительной работы выпускных клапанов. Основное внимание в эксплуатации обращают на выполнение профилактических операций ТО, выполняемых в предписанные изготовителем дизеля и откорректированные судовладельцем сроки.

Различие в сроках профилактических осмотров объясняется неодинаковыми условиями работы клапанов. Предохранительные клапаны работают надежно. Пропуски и заедания этих клапанов редки и связаны в основном с несвоевременной их переборкой.

Дефекты пусковых клапанов: обгорание гнезд и тарелок, заклинивание поршеньков управляющего воздуха. Условия работы пускового клапана, пропускающего вместе с пусковым воздухом твердые частицы, - весьма жесткие. Влага, попадая на управляющий поршень клапана, способствует коррозии металла, забивает грязью поршневые кольца или лабиринтовые канавки. Движение клапана становится затруднительным, клапан неплотно садится на гнездо и происходит прогорание посадочных поясков клапана.

265

Клапан приходится заменять. Неправильная (не по оси) притирка клапана также приводит к возникновению дефектов.

Нагрев трубы, подводящей пусковой воздух к клапану, является сигналом ненормальной работы клапана. При сильном нагреве двигатель следует остановить, клапан перебрать, притереть или заменить. Пропуск клапана быстро приводит к его полному разрушению

Установка некачественной прокладки на посадочное поле корпуса клапана приводит к прорыву газов между крышкой цилиндра и клапаном. Если своевременно не принять меры, то могут произойти повреждения посадочного бурта пускового клапана. То же самое можно наблюдать и у выпускных и предохранительных клапанов.

Исправность действия индикаторных кранов на дизелях зависит от их конструкции и ухода за ними. Краны всегда должны быть плотно закрыты, ибо малейший пропуск влечет за собой немедленное прогорание гнезд.

На вспомогательных дизелях, чаще всего четырехконтактных, всасывающие и выпускные клапаны являются деталями, наиболее подверженными износу. Если клапаны с корпусом выполнены отдельно от крышки, то уход за ними упрощается. Однако чаще всего клапаны располагают в крышках. Для переборки такие клапаны требуется снимать с цилиндровой крышки.

Основные дефекты корпусов (стаканов) клапанов: трещины, обгорание гнезд и реже газовая коррозия. При обнаружении трещины в корпусе клапан заменяют новым. К ремонту - заварке трещины - прибегают редко, так как ремонтировать такие детали нецелесообразно. Вставные гнезда при наличии трещин или обгорания заменяют.

Уплотнительные фаски на седлах выгоревших клапанов в самой крышке исправляют зенкерованием на сверлильном станке с последующей притиркой взаимно с клапаном.

266

Чтобы ось фаски совпадала с осью клапана, а тарелки клапана

сопрягались с фаской седла крышки без перекоса, применяют зенкеры

прилегание тарелки клапана к седлу из-за коробления и наработка, обгорание клапана и гнезда, риски, забоины и трещины на тарелке клапана и заклинивание его в направляющей втулке, поломка пружины.

Устранение неплотного прилегания тарелки клапана к седлу и профилактическую их обработку до сих пор во многих судоходных компаниях производят притиркой с обеспечением ресурса до следующей обработки на уровне 2-3 тыс.ч. Такая низкая наработка выпускных клапанов после притирки обусловлена тем, что при совместной обработке конусные поверхности клапана и седла получают сильное искажение, что не позволяет создать надежное уплотнение по всему периметру. Этим же объясняется и необходимость полного выведения пятен выкрашивания. Такие пятна (каверны) и искажение формы обычно устраняют предварительной проточкой на станке.

Иначе обстоит дело при использовании современных технологий, когда вместо совместной притирки используется тонкое шлифование с помощью

268

Рис.5.54. Обработка клапана и вид поверхностей после тонкого шлифования

Использование такой технологии позволяет в 2-3 раза увеличить наработку клапанов между ТО. Вид поверхностей клапана и седла после

тонкого шлифования показан на рис.5.54.

В результате механического, химического и температурного воздействия неоднократных обработок происходит утонение тарелки кнапа, оцениваемое по уменьшению высоты цилиндрической части тарелок. Это значительно

уменьшает их жесткость и сопротивление деформированию. Клапана,

достиг шие предельного состояния, подлежат рекондиции —восстановлению с помощью наплавки материалами типа стеллит.

В судоремонте применяют стеллиты марок В24, ВЗК и др., содержащие хром, вольфрам и кобальт. Они являются традиционными материалами для наплавки клапанов ДВС. Эти сплавы обеспечивают необходимую коррозионную стойкость, износостойкость и твердость. Наплавку клапанов производят вручную и электродуговым способом на постоянном токе прямой полярности.

Наиболее перспективным является плазменно-дуговой способ наплавки с использованием электродной проволоки и порошков. Он превосходит все известные способы нанесения твердосплавных покрытий и обеспечивает их хорошее качество. Порошки, применяемые для наплавки клапанов, должны обладать хорошей сыпучестью, размер гранул не должен превышать 30-150 кмк.

269

Оптимальными свойствами обладают порошки сплавов ПГ-ХН80СР2, СНГН, ПГ-СР2М. Это самофлюсующиеся сплавы на основе никеля и хрома, легированные бором и кремнием. У них высокая твердость (56-70 HRC), обеспечивающая получение биметаллических соединений с хорошими физико­ механическими свойствами, высокой коррозионной стойкостью, а также большой сопротивляемостью ударным нагрузкам.

Во избежание появления трещин в слое наплавки клапан перед наплавкой следует подогреть до t = 600°С в специальных камерах (рис.4.19).

Штоки клапанов с натирами и задирами шлифуют в пределах допустимых значений диаметров. Их восстановление производят хромированием и металлокерамическими покрытиями.

Направляющие втулки штоков клапанов, достигшие предельного увеличения по диаметру, заменяют. Их изготавливают для вспомогательных двигателей из серого чугуна, для главных - из бронз типа БрАЖН 10-4-4. Направляющие втулки и съемные седла имеют посадку с натягом.

Перед запрессовкой втулки рекомендуется охлаждать в холодильной установке (с твердой углекислотой в качестве хладоносителя) до температуры 70-75°С. В этом случае втулка входит в отверстие крышки без усилия. Запрессовывать втулку ударным инструментом нельзя, чтобы не вызвать появление трещин. Процесс охлаждения приведен в Приложении.

После запрессовки отверстие втулки несколько уменьшается в диаметре, поэтому его калибруют разверткой на размер по чертежу. После развертывания отверстий в направляющих втулках притирают клапаны к седлам.

Седла в крышку цилиндра запрессовывают также после охлаждения в холодильной установке до температуры 70-75°С. После этого седло входит в гнездо крышки без усилия, а при нагревании его до температуры крышки обеспечивается необходимая прессовая посадка.

Вследствие коррозии и «силовой» посадки седел с помощью ударов натяг может существенно снизиться или полностью будет снят. Это проявится в пропусках воды при повышении давления. Попытки восстановить плотность с