Основные сведения о дизелях типа РД и РНД

Более эффективным является изменение  конструкции вставок: в ослабленном сечении вставки в плоскости вращения мотыля двигателя предусмотреть ребра, подобные, ребрам пускового и предохранительного клапанов, расположенные по оси двигателя.                                                

В Черноморском пароходстве в результате обобщения эксплуатационных данных дизелей РД 76  Зульцер выработаны практические рекомендации по повышению надежности и уровня технической эксплуатации цилиндровых вставок.

    В процессе длительной  эксплуатации дизелей наблюдается,  что переменные нагрузки и температуры отрицательно влияют на  плотность технологических пробок,  которые, ослабевая, начинают  пропускать охлаждающую воду в кольцевую полость между наружной цилиндрической поверхностью вставки и внутренней  поверхностью крышки цилиндра. Если воду пропускают пробки, расположенные на горизонтальной поверхности вставки, течь легко обнаружить и при первой стоянке в порту устранить без выпрессовки вставки. Значительную течь в пробках, расположенных на цилиндрической поверхности вставки, легко обнаружить по пару  и конденсату, выходящим из полости во вставке, в которой установлен предохранительный клапан, через контрольное отверстие, соединяющее кольцевую полость между вставкой и крышкой цилиндра с полостью предохранительного клапана. Если течь своевременно обнаружена, то при первой стоянке судна вставку выпрессовывают и уплотняют технологические пробки. Если одна или несколько пробок, расположенных на цилиндрической поверхности вставки, длительное время пропускают то заметить пар или конденсат, выходящие из полости предохранительного клапана, практически невозможно. Поступление воды и ее выпаривание ведет к коррозии вставки,  отложению накипи и шлама в полости   между крышкой и вставкой, что затрудняет ее выпрессовку.

    Для облегчения работ, связанных с выемкой вставки, на теплоходе «Иван Франко» Черноморского пароходства  внедрили простое и надежное приспособление, которое состоит из трех гидравлических домкратов (рис. 6), расположенных между крышкой цилиндра (рис. 7) и вставкой по окружности под углом 120°. Кольцевой трубопровод (рис, 8), связывающий три домкрата, должен выдерживать давления до 500 кгс/ом². Рекомендуется использовать для него топливные форсуночные трубки дизель генераторов, поставляемые фирмой в комплекте приспособления для двигателя гидравлического пресс насоса с манометром, подсоединяемым к кольцевому трубопроводу.

Для подготовки приспособления к работе и выпрессовки вставки следует  отсоединить трубопроводы от вставки. Отдать и снять гайки крепления  вставки с цилиндровой крышкой, установить гидродомкраты между вставкой и крышкой по окружности через 120°. Это делается так, чтобы осевая линия скалки домкрата совпала по ширине со средней линией нижнего ребра вставки, подсоединить кольцевой трубопровод к домкратам и пресс насосу. Открыть запорные клапаны на гидродомкратах и, прокачивая прессом, удалить из системы воздух. Создать в системе давление б—10 кгс/см² и убедиться, что скалки домкратов установлены, верно. Затем увеличить нагрузку на домкраты (100— 300 кгс/см²). Когда вставка начнет  выходить из цилиндрической  крышки и давление в системе упадет до 16—20 кгс/см²,  подъем  вставки выполняют тельфером.

Другим ответственным узлом  являются теплостойкие огневые кольца, которые защищают верхнюю часть  чугунной втулки от воздействия высоких температур продуктов сгорания. Между втулкой и кольцом в холодном состоянии устанавливается зазор, величина которого должна компенсировать тепловое расширение и обеспечить плотный контакт кольца с втулкой после пуска двигателя.     

                                             

 

 

Рис. 6.  Гидравлический домкрат:

./—плунжер; 2—уплотнительное кольцо;

3—корпус;  4 — прокладка красномедная;

5 — штуцер;  6 — пробка.

Рис. 7. Установка гидравлических домкратов для выпоессовки вставок:

/ — контрольные отверстия;  2 — гидродомкраты;   3—клапан   предохранительный;

4 — уплотнения;  5 — пробки технологические;   6 — коррозионные  отложения и шлам;  7 — щтуцер   подключения пресс насосов

 

Установка огневых колец в двигателях небольших мощностей полностью себя оправдала. Однако у дизелей типа РД Зульцер, особенно при применении тяжелых топлив, появились аварии цилиндров вследствие повреждения огневых колец. Анализ аварий показал, что повреждения происходят в результате коррозии, образования трещин и конструктивных недостатков теплостойких колец. Коррозия колец происходит при неудовлетворительной работе топливной аппаратуры или перегрузке цилиндра, когда возникают локальные перегревы. При: нагревах до температуры около 650°С  происходит плавление ванадия, вызывающее  ванадиевую коррозию. Трещины огневых колец образуются в процессе  работы двигателя, когда между кольцом и втулкой отлагаются остатки продуктов сгорания, ухудшающие теплопередачу, что приводит к перегреву кольца и образованию трещин. Появление трещин отмечается и тогда, когда кольцо изготовлено из материала, у которого коэффициент линейного расширения отличается от материала втулки. Для изготовления огневых колец ранее применялась легированная сталь ЗСч 130 с содержанием хрома 13%. После экспериментальных исследований фирма предложила изготовлять кольца из ферритной легированной 

стали с содержанием хрома 12%, молибдена 1%, ванадия 0,3%, у которой предел текучести  при 400°С 46кг/мм², что на 35% выше, чем у стали, применявшейся ранее. К конструктивным   недостаткам огневых колец следует отнести их форму, при которой недостаточная точность обработки может привести к заклиниванию поршня. Чтобы обеспечить нормальную работу кольца при радиусах закругления в приливах втулки 6 мм, фирма предложила на кольцах с обеих сторон делать; конусные срезы (рис. 9, а, б), что улучшило работу колец.

Рис.  9.. Выполнение огневых колец и монтажные зазоры:

. . .       а — старая конструкция;  б — новая конструкция

 

Конструктивные недостатки колец  сказались в установке зазоров между кольцом и втулкой, а также между кольцом и крышкой  цилиндра.  Вначале у дизелей РД 90, РД 76, РД 68 между кольцом и втулкой был установлен в холодном состояний зазор 2—1,8 мм.  В эксплуатации оказалось, что в двигателях типа РД76 и

РД90  при этом зазоре есть контакт  кольца с втулкой и напряжения в нем снижаются до предела  текучести,    т. е. они оптимальные; в двигателях  РД 68 этот зазор  велик. Фирма экспериментальным  путем установила оптимальное значение зазора 5,2—2,2 мм  для двигателей РД 68. Это привело к увеличению

диаметра кольца.

Рис. 10. Сальник штока  крейцкопфа в сборе

Таблица 2.

Монтажные зазоры огневых колец

 

Двигатель	S1		S2
	новые	старые	новые	старые
РД 56 РД 68 РД 76  РД 90	1,8—2,4 1,7 - 2,3 1,3 - 1,9 1,8 - 2,4	J,0—1,6 . 1,0 - 1.6 1,0—1,6 . 1,0—1,6	0,6—0,8 0,75-1,1 0,75—1,1 . 0,75-1,1	0,8-1,0 1,1—1,4 1,0-1,4 , 1,0—1,4
Примечания:	Зазоры  S1и S2	даны на рис.9

 

Крышку цилиндра устанавливают  на металлической прокладке толщиной 1 мм. Зазор между  крышкой и  кольцом на всех двигателях типа РД первоначально был равен 1—1,6 мм. Опыт эксплуатации показал, что такой  зазор не обеспечивает нормальной работы двигателя, так как в случае неправильного обжатия крышки, чрезмерного затягивания гаек прокладка деформируется,  и зазор настолько уменьшается, что при нагреве кольцо вступает в контакт  с крышкой и стремится оторвать ее от втулки. Фирма сочла возможным уменьшить высоту кольца и этим увеличить зазор. Рекомендованные зазоры для новой и старой конструкции приведены в табл. 2. В настоящее время фирма выпускает цилиндровые втулки без огневых колец.

 Уплотнительные втулки, входящие  в сальники штока (рис. 10), предупреждают загрязнение кривошипной камеры, от продуктов сгорания.

Уплотнительная втулка состоит  из двух частей. Верхняя часть является грязесборником и уплотнениями не допускает  поступления продувочного воздуха, нижняя—«попадания масла из картера  в цилиндры.              Все уплотняющие масло сборные элементы находятся под давлением шланговых пружин. Элементы и пружины могут быть проверены без демонтажа поршня и при необходимости заменены.

§ 5. ПОРШНИ И ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

Поршень дизеля является одной из важных деталей в эксплуатационных условиях, испытывающих механические и термические нагрузки. На рис. 11 приводится  эпюра нагрузок, действующих на поршень, на рис. 12—характерная деформация поршня в работе.

 

 Рис. 12.    Деформация поршня

Рис. 11.   Характер нагрузок в головке поршня дизеля типа РНД 90 от давления газов                                            (напряжение вдоль ребер)

Поршневые кольца. Надежная работа кольца зависит от его формы и упругих свойств. Считается, что нормальный срок службы кольца должен быть не менее 10000 ч, при этом кольцо изнашивается по толщине на 10—15%.

Исследования шведской фирмы Дарос  показали, что эпюра давлений на работающее кольцо в цилиндре имеет  вид, изображенный  на рис. 13.  В  результате кольца стали изготавливать  с так называемой отрицательной овальностью.

Зазор между кольцом и канавкой должен быть таким, чтобы при работе двигателя, когда поршень деформируется, кольцо не оказалось зажатым. У двигателей с диаметрами цилиндров 500— 800 мм зазор  не менее 0,3 мм, при диаметре свыше 800 мм—не менее 0,35 мм. В  новой конструкции головки поршня фирма Зульцер увеличила величину зазора (табл. 3)..

При нормальной работе кольца на его  нижней поверхности появляются блестящие  следы наклепа, а при зажатии  в канавке

Таблица  3.

 Зазор  s между поршневым кольцом и канавкой для новой и старой головок                  

	РНД; РД 68		РНД/РД 76.		РДД/РД 90		РНД 105
Зазор
	новая	старая	новая	старая	новая	старая	новая	старая
А	0, 320	0, 280	0, 360	0, 280	0, 420	0, 350	0, 470	0, 390
В	0, 400	0, 340	0, 440	0, 340	0, 500	0. 405	0, 550	0, 455
С	0, 170	0, 130	0, 210	0, 130	0, 220	0, 150	0, 270	0, 180
D	0, 250	——	0, 290	—	0, 300	--	0, 355	——
Е	——	0, 190	—	0, 190	—	0, 203	—	0, 255

 

на обеих плоскостях. Во время  ревизии ЦПГ по этим явлениям можно  контролировать действительное состояние  колец в работе. Большая величина зазора приводит к неудовлетворительной работе колец. Увеличение зазора в эксплуатации происходит из-за выработки канавок. Износ канавок имеет спецеадальную форму и установленное в такую канавку новое поршневое кольцо испытывает повышенные механические

 Рис. 14.  Номограмма для дефектации поршневых колец

 

Рис. 13.    Эпюра давления да кольцо

фирмы Дарос       

 

напряжения, что приводит к ухудшению  теплопередачи  между кольцом  и поршнем.  Кольцо подлежит замене, если при износе радиальная толщина  уменьшилась на 15—20%. Величина допустимого  износа кольца непостоянна и зависит  от степени выработки втулки цилиндра. При увеличении износа цилиндра допустимый износ колец снижается.

    На рис. 14  приведена  номограмма для дефектации поршневых  колец двигателей РД76. Если точка  с координатами, соответствующими  наибольшему износу втулки lD к наименьшей радиальной толщине кольца L, находится в зоне 1, то кольцо пригодно для дальнейшей работы. Если точки попадают в зону 3, то кольцо подлежит замене. При попадании точки в зону 2 кольцо можно допустить к работе, однако, необходим дополнительный контроль за его состоянием.

Интенсивному износу втулок цилиндра, как правило, предшествует интенсивный  износ поршневых колец. Ненормальный износ колец наступает по многим причинам, основные из которых следующие: неправильная цилиндровая смазка, перегрузка двигателя, несоответствие применяемого топлива и цилиндрового масла,  неправильные размеры между канавками и кольцами, коробление колец и отсутствие коррекции.

Ненормальное состояние поршневых колец  характеризуется значительными рисками на рабочей поверхности, заусеницами на кромках, точечными вырывами. При малом износе заусеницы

снимают, места вырывов и рисок  вручную обрабатывают крупнозернистым  камнем либо шкуркой в направлении, перпендикулярном рискам.

На двигателях РД и РНД установлены  поршневые кольца, имеющие коррекцию, т. е. их концы несколько загнуты внутрь. Это сделано для предотвращения ударов и поломок колец о кромки выпускных и продувочных окон. Два верхних кольца, как испытывающие больший нагрев и воздействие давлений газов, имеют большую коррекцию; их тип обозначается К-3. Остальные три кольца типа К-1. Кольца К-3 выпускаются только с прямым замком, кольца К-1—с косым.

При определенной   обработке   кромок окон во втулке (рис. 15, а, б), согласно новым рекомендациям фирмы (табл. 4) „ все кольца на двигателях типа РД и РНД могут быть типа К-1.

Таблица 4. Размеры для обработок кромок окон втулки по рис. 15