Локализация неисправностей подшипников скольжения.

При установлении неисправностей подшипника следует принимать во внимание следующие аспекты:
- вид неисправности,
- форму проявления неисправности,
- механизм возникновения и последствия.
Целью осмотра при неисправности подшипника должно быть стремление найти его причину. Нередко причину повреждения нельзя выяснить без информации о предыдущей работе механизма (производственные условия, техобслуживание, маслоснабжение, перегрузка, неисправности других деталей, продолжительность эксплуатации и т. д.). Для однозначного диагностирования повреждений подшипника требуется комплексный подход.
1. Инородные бороздки и инородные заливки. 
Проявление:
- бороздки по окружности
- шероховатости на поверхности, вызванные инородной заливкой.
Причины:
- загрязненное смазочное масло;
- неудовлетворительная очистка деталей двигателя при его сборке (смазочные каналы - коленчатый вал - корпус - шатун - опорная шейка);
- неудовлетворительный уход за системой смазки (несвоевременные смены фильтра и масла).
2. Отклонения от соосности и формы. 
Общее проявление:
- жесткий пусковой трек (сильный местный износ) или трещины на заливке подшипника.
Проявление:
- жёсткий пусковой трек (сильный износ) на одной стороне подшипника, иногда в обоих полувкладышах.
2.1. Односторонний кромочный контакт. 
Проявление:
- износ слоя заливки подшипника на большой поверхности, прежде всего, в зоне основной нагрузки;
- конусная расточка цапфы;
- конусная расточка корпуса;
- слишком большой радиус закругления между опорной шейкой и щекой коленчатого вала или слишком большой осевой зазор;
- коленчатый вал не уравновешен, из-за этого действует чрезмерная деформация ("колебания").
2.2. Кромочный контакт обоих полувкладышей на противолежащих краях подшипника.
Проявление:
как и при одностороннем кромочном контакте, однако, на противолежащих краях подшипника в обоих полувкладышах, в легком случае - только у одного полувкладыша, тогда не отличается от позиции 2.1.
Причины:
- несоосность цапфы и/или корпуса;
- деформация картера;
- искривленный или поврежденный шатун.
2.3. Двухсторонний кромочный контакт.
Проявление:
Жесткий пуск или износ по краям подшипника, в тяжелых случаях - по обоим полувкладышам. Причины:
- вогнутая отшлифованная цапфа;
- вогнутая расточка корпуса;
- слишком большой радиус закругления между опорной шейкой и щеками коленчатого вала;
- слишком большой зазор коленчатого вала;
- "биение" штока.
2.4. Жесткий пусковой трек в средней части подшипника. 
Проявление:
- местами сильный износ средней части подшипника, что в результате перегрузки слоя-заливки может привести к тепловым трещинам и усталостному разрушению,
- местное схватывание материала. Причины:
- выпуклая цапфа, выпуклая расточка корпуса;
- нехватка масла.
3. Изнашивание.
3.1. Изнашивание на большой поверхности. 
Проявление:
- износ слоя заливки подшипника на большой поверхности, прежде всего, в зоне основной нагрузки.
Причины:
- нормальный износ из-за долгого срока службы;
- полусухое трение между цапфой и вкладышем подшипника, вызванное нехваткой смазочного масла;
- опорная шейка имеет слишком большую шероховатость,
- волнообразная опорная шейка.
3.2. Полосообразрый износ средней части подшипника.
Проявление:
множественные круговые царапины в средней части подшипника.
Причина:
- отсутствие закруглений у входа смазочной системы коленчатого вала.
3.3. Изнашивание гребенки. 
Проявление:
сильный полосообразный износ в зоне продолжения смазочной канавки, в крайних случаях - усталостное разрушение слоя заливки. Причина:
- нижняя сторона цапфы не изнашивается в районе смазочной канавки подшипника, поэтому в середине цапфы возникает возвышение, вызывающее полосу повышенного износа в зоне нагрузки подшипника.
3.4. Узкие, неизношенные полосы по краям подшипника. 
Проявление:
узкие, жесткие следы износа вблизи краев подшипника. Между кромкой подшипника и полосой износа не видно следов запуска. Следы износы могут быть на одной стороне или на обеих сторонах.
Причина:
- неправильная шлифовка коленчатого вала.
4. Некруглое глухое отверстие.
4.1. Продольная эллипсность глухого отверстия. 
Проявление:
изнашивание вплоть до выкрашивания в зоне зеркала штампа, возможно также разрушение слоя заливки. Причина:
- эллиптическая форма глухого отверстия, обусловленная термической и механической нагрузкой;
- неправильное (слишком высокое) затягивание винтов при сверлении глухого отверстия.
4.2. Поперечная эллипсность глухого отверстия. 
Проявление:
в отличие от нормального пятна контакта зубьев суженные, жесткие следы контакта или зоны износа, в некоторых случаях крошение в вершине нагруженного вкладыша, в тяжелых случаях также и в вершине ненагруженного вкладыша.
Причина:
- эллипсность расточки, корпуса, вызванная калибровкой зеркала штампа или корпуса,
- неправильная (слишком слабая) затяжка винтов при сверлении глухого отверстия.
5. Коррозия.
Проявление:
шероховатая (разъеденная), пористая или изборожденная рабочая поверхность (часто потемневшая), износ слоя заливки, переходные зоны различной окраски на нем, иногда полный износ слоя заливки, в экстремальных случаях разрушение свинцовистой бронзы. Причины:
- применение недопустимых, агрессивных смазочных примесей,
- загрязнение смазочного масла щелочами (например, морозо-защитной) или кислотами;
- грубое нарушение сроков замены масла (старение масла);
- агрессивные продукты сгорания, особенно при эксплуатации на тяжелом моторном топливе;
- высокое содержание воды в масле.
6. Кавитация.
Основная причина:
в потоке масла в областях пониженного давления возникают небольшие пузырьки масляных паров, попадая в области высокого давления, они исчезают ("сжимаются"). Кавитация вызывается находящимися в масле низкокипящими примесями и высокими средними температурами смазки.
6.1. Кавитация в потоке масла в зоне его подачи. 
Проявление:
чётко очерченная, часто пикообразная эрозия около смазочной канавки.
Причины:
- возникновение областей пониженного давления в зоне поступления масла;
- завихрение в зоне рабочей поверхности около канавки в том месте, где направление вращения цапфы противоположно потоку масла в канавке.
6.2. Кавитация в потоке масла после выхода смазочной канавки.
Проявление:
после выхода смазочной канавки в направлении течения потока масла возникает эрозия различной формы, в большинстве случаев напоминающей гриб или крону дерева, местами разъедены края выхода смазочной канавки.
Причина:
- неудовлетворительное течение масла в зоне перехода от смазочной канавки к рабочей поверхности.
6.3. Кавитация в деталях распределительных узлов. 
Проявление:
изнашивание слоя заливки, имеющего форму от бочкообразной до серповидной, четкие границы удаления от выхода смазочной канавки в направлении вращения, встречается, главным образом, в коренных подшипниках.
Причина:
- колебание давления в смазочном канале коленчатого вала, вызванное рециркуляцией потока масла.
6.4. Кавитация, вызванная колебанием. 
Проявление:
точечная, скученная эрозия. Причина:
- деформационное или изгибное колебание подшипниковой стойки (чаще всего верхней шатунной головки), вызывающее пониженное давление в масляной пленке.
7. Усталостное разрушение антифрикционного материала
7.1. Усталостное разрушение антифрикционного материала 
Проявление:
трещины   и/или,   похожие   на   выбоины,   воронки   в антифрикционном материале. Причины:
- местная перегрузка из-за слишком больших усилий на опоре;
- местные смятия (например, кромочный контакт),
- при определенных обстоятельствах в совокупности с местным перегревом.
Разрушение возникает из-за наличия на поверхности подшипника небольших трещин, которые в дальнейшем распространяются на стальную опорную втулку и ведут к образованию в антифрикционном материале воронок, напоминающих выбоины в мостовой.
7.2. Усталостное разрушение слоя заливки. 
Проявление:
наличие в слое заливки трещин и/или воронок (напоминающие нанесенные короедом повреждения древесного слоя). Причина:
- местные перегрузки из-за слишком больших усилий, действующих на опору,
- местные смятия (например, кромочный контакт), чаще всего в совокупности с местным перегревом.
8. Недостаточная прочность посадки вкладышей.
8.1. Повреждения, вызванные трением нерабочей поверхности подшипника.
Проявление:
темные, слегка шероховатые пятна на нерабочей поверхности подшипника и в глухом отверстии, сталь уже подвергнута разрушению. Причины:
- неудовлетворительный предварительный натяг вкладышей подшипника, обусловленный слишком большим размером глухого отверстия;
- винты затянуты с несоблюдением рекомендуемой технологией.
8.2. Подплавления на нерабочих поверхностях подшипника. 
Проявление:
выемки (дефекты поверхности) и наплавки на нерабочей поверхности вкладышей, часто в зоне поверхностей разъема. Причины:
- значительная недостаточность предварительного натяга вкладышей подшипника из-за слишком большого размера глухого отверстия;
- винты затянуты с несоблюдением рекомендуемой технологией.
8.3. Поломка опорной втулки. 
Проявление:
зубчатый излом опорной втулки, обычно видны зоны фиксации на поверхности излома, поверхности излома часто уже разрушены. Причины:
- ржавчина, возникшая в результате трения несмазанных поверхностей и/или подплавления ведут к повышенной концентрации напряжений;
- неплотно притертые вкладыши.
9. Ошибки монтажа.
9.1. Эллиптичное и/или эксцентричное глухое отверстие. 
Проявление:
износ до притирки на лежащих диагонально друг против друга поверхностях стыка. Причины:
- крышка неправильной формы;
- повреждённое крепление крышки;
- повёрнутая на 180° крышка;
- несоблюдение последовательности затяжки винтов.
9.2. Ошибки при сборке каналов смазки 
Проявление:
задир подшипника и немаркированный канал смазки корпуса на нерабочей поверхности подшипника. Причина:
- невнимание при сборке подшипника: канал поступления смазочного масла перекрыт.
9.3. Зажатие стопорного штифта 
Проявление:
следы в фиксирующем отверстии и на нерабочей поверхности подшипника, на этих местах возникает повышенное изнашивание рабочей поверхности, возможно крошение.
Причина:
- ошибка монтажа или слишком длинный стопорный штифт (слишком далеко выступает, например, загрязненное глухое отверстие).
9.4. Ошибка при сборке фиксирующего шипа. 
Проявление:
повреждённый фиксирующий шип, жёсткий разгон до притира на данных местах рабочих поверхностей. Причина:
- монтажная ошибка - шип не полностью в шлице.

Анализ отказов и повреждений подшипников скольжения

Причинами нарушения нормальной работы и повреждений подшипников скольжения являются:
- нарушение режима смазки;
- попадание в подшипник посторонних твёрдых частиц;
- воздействие вибрационных нагрузок;
- дефекты заливки антифрикционного материала;
- неудовлетворительная подгонка вкладышей и упорных подушек.
Нарушение режима смазки вызывает перегрев подшипника, а при несвоевременном обнаружении это может привести к местному подплавлению баббита и его натягу - наволакивание баббита с нижнего вкладыша в район разъёма подшипника. Если процесс не будет прогрессировать, то за счёт искусственного увеличения зазора при натяге подшипник сможет продолжать нормально работать. Если же перегрев будет усиливаться, произойдёт выплавливайте баббита с большой площади вкладыша, налипание его на шейку вала, что приведёт к исчезновению зазора и полному выплавлению заливки подшипника.
При работе в подшипник между шейкой вала и вкладышами могут попадать различные твёрдые частицы, заносимые маслом. Это приводит к образованию на шейке вала и заливке вкладышей кольцевых рисок и царапин, что вызывает нарушение условий смазки и ухудшение скольжения. При значительных вибрационных нагрузках вследствие ударов шейки вала происходит наклёп баббита. На поверхности заливки появляются видимые невооружённым глазом белые пятна и мельчайшие трещины. Постепенно трещины сливаются в замкнутые контуры, в которых происходит отслаивание и выкрашивание баббита. Наличие трещин препятствует установившейся работе масляной плёнки. Отслаивающиеся и выкрашивающиеся кусочки баббита забивают зазор и нарушают нормальную смазку. В отдельных случаях это может привести к натягу баббита.
В эксплуатации встречаются случаи повреждения подшипников вследствие неудовлетворительного качества заливки или применения баббита несоответствующего или неудовлетворительного качества. При этом дефект выражается в плохом сцеплении баббитовой заливки с металлом вкладыша, что может вызвать образование трещин в нижней части вкладыша, что может вызвать образование трещин в нижней части вкладыша. Трещины повлекут за собой выкрашивание кусочков баббита, забивание ими зазора и нарушение нормальной смазки подшипника. В отдельных случаях может произойти подплавление баббита.
Дефектом заливки является также неоднородность структуры различных слоев баббита вкладышей вследствие различных скоростей охлаждения их нижних и верхних частей.
Нормальная работа подшипника может быть нарушена плохим состоянием поверхностей шеек валов. Это бывает связано как с попаданием в подшипники посторонних твердых частиц, заносимых маслом, так и с их коррозионным повреждением, вызванным обводнением масла и неудовлетворительным контролем за состоянием подшипников. Причиной коррозии шеек может явиться также несоблюдение и невыполнение порядка консервации подшипников при бездействии установки.

Анализ отказов и повреждений подшипников качения

Эксплуатационные повреждения подшипников качения связаны с нарушением установленных режимов их работы и хранения, приводящие к превышению прочностных возможностей материала колец, тел качения и сепараторов. К таким нарушениям можно отнести:
- нарушение теплового режима работы;
- масляное голодание;
- воздействие вибрационных нагрузок;
- загрязнение подшипников;
- прохождение через подшипники электрического тока;
- коррозионное воздействие.
Работа подшипников при повышенной температуре приводит к искусственному отпуску металла деталей и снижению твёрдости. Обычно подшипники, применяемые, например, в газотурбинных установках, могут надёжно работать при температурах до 250° С.
При эксплуатации могут быть случаи, когда рабочая температура подшипников превышает допустимую. Это наблюдается при нарушении режима охлаждения после остановки, в случае ухудшения смазки подшипников по каким-либо причинам и при повышенном трении вследствие высоких контактных нагрузок.
О работе подшипника при повышенной температуре, превышающей температуру отпуска, внешне можно судить по наличию цветов побежалости. Как правило, подшипники с цветами побежалости ремонту и восстановлению не подлежат и заменяются.
Следствием перегрева подшипника является образование следов качения на беговых дорожках в виде тёмно-синих полос без выработки. Полосы образуются при пригорании масла в результате повышенной температуры из-за значительной нагрузки.
Подшипник, разрушившийся вследствие нарушений режима смазки, по внешнему виду отличается от подшипника, отказавшего по причине усталостных разрушений. Нарушение теплоотвода, прежде всего, отражается на телах качения, повышая их температуру. Они нагреваются быстрее колец, так как имеют меньшую массу, чем кольца, от которых достаточно интенсивно отводится тепло через посадочную поверхность. Нагрев тел качения вызывает рост их объёма, что приводит к появлению повышенного трения. По мере нагрева колец в точках контакта их с беговыми дорожками материал тел качения начинает оплавляться и налипать на береговых дорожках.
При разрушении подшипника сепаратор остаётся целым, так как заклинивание и разрушение всех тел качения происходят одновременно без повышенного давления на сепаратор. Однако при этом он сильно деформируется, его гнёзда под тела качения оплавляются и изнашиваются.
При масляном голодании подшипник разрушается вследствие нагрева тел качения и полной «выборки» зазоров между ними и кольцами. При этом его поврежденные детали имеют характерный вид: тела качения оплавлены и имеют следы сильного истирания, на кольцах беговых дорожек - слой наплавленного металла и следы истирания, а в случае длительной работы подшипника, в условиях масляного голодания, сепаратор может разрушиться на несколько кусков.
При работе в подшипники могут попадать твердые частицы, заносимые маслом. Частицы образуют на дорожках и телах качения концентрические риски. Наиболее опасными являются риски, образующиеся на шариках, так как при повороте последних их расположение может не совпасть с направлением деформирования шарика при качении. В роликовых подшипниках риски располагаются по направлению деформирования металла береговых дорожек и роликов.
Любые твёрдые частицы, попадающие в работающий подшипник, нарушают его нормальное состояние и, в конечном итоге, могут привести к преждевременному выходу его из строя.
Существенной особенностью, свойственной лишь подшипникам качения, является повышенная их чувствительность к прохождению электрического тока. Электрический ток, проходя через подшипник, пробивает плёнку смазки в местах контакта тел качения. Кратковременные и сильные разряды вызывают образование на поверхностях деталей качения небольших кратеров, похожих на кратеры, возникающие при дуговой сварке.
Для подшипников качения характерна их высокая чувствительность к вибрационным нагрузкам, что особенно вредно сказывается на подшипниках, которые подвергаются воздействию вибрации при неработающем механизме. Для снижения воздействия вибрационных нагрузок на подшипники бездействующие агрегаты должны периодически проворачиваться и через определённое время вводится в действие. Вибрационные нагрузки вызывают образование на дорожках качения участков выкрашивания, отличных от усталостных повреждений. Эти участки расположены один от другого на значительном расстоянии, равном шагу расположения тел качения в подшипнике.
Механизм образования участков выкрашивания можно объяснить следующим образом. Вибрация приводит к многократным нажатиям соединённых вместе участков, вследствие чего возникает коррозия сухого трения. При нарушении граничного слоя смазки происходит соприкосновение вершин микрошероховатостей, их диффузионное сцепление и разрушение. Процесс многократного сцепления микрошероховатостей приводит к образованию углублений, называемых «ложным бринеллированием», поскольку по внешнему виду они похожи на отпечатки, которые получаются при испытании твёрдости по Бринел-лю.
Воздействие вибрационных нагрузок в конечном итоге может привести к разрушению подшипника. Особенно сильное воздействие они оказывают на роликовые подшипники, а также на шариковые с большим внутренними зазорами.
Коррозионные повреждения подшипников являются весьма распространёнными дефектами, которые проявляются в образовании поверхностных налётов и раковин. При этом происходит изменение внешнего вида подшипника. Стальные детали покрываются коричневой ржавчиной, медные - зелёной плёнкой, алюминиевые сплавы -белым налётом. Коррозия может быть в виде сплошных или местных поражений. Обычно сплошная коррозия менее опасна, так как она, как правило, не вызывает глубоких повреждений металла и может быть удалена общеизвестным способом. Местные коррозионные поражения бывают в виде пятен одинаковой глубины и точек различной глубины.
Точечная коррозия в отдельных случаях может вызывать образование язвин и сквозных поражений.
Коррозионные повреждения снижают контактную выносливость и ухудшают качество вращения подшипников.

Отказы и неисправности топливной аппаратуры

Топливная аппаратура (ТА) является наиболее уязвимым в эксплуатационном отношении узлом двигателя. Большинство вынужденных остановок судов в море происходит из-за неполадок возникающих в ТА. Для главных МОД за 10 тыс. эксплуатации число остановок составляет 22 - 26%, для СОД достигает 35% общего числа отказов по двигателю. Для отдельных дизелей процент отказов ещё выше и доходит до 45% и более. Топливная аппаратура представляет собой сложный, в конструктивном отношении узел, состоящий из многих прецизионных элементов с притёртыми поверхностями, работающих в условиях либо больших механических, либо гидродинамических и тепловых нагрузках. Весьма важным фактором отказов ТА может оказаться низкий уровень их технического обслуживания.
ТНВД. В случае заклинивания плунжера силы пружины не хватает для возвращения плунжера в нижнее положение, поэтому подача топлива в цилиндр прекращается. Опыт показывает, что главной причиной заклинивания плунжеров являются недостаточные чистота и смазывающие свойства топлив. Чистота топлива обеспечивается заданным уровнем подогрева, определяющим качество отстоя, сепарирование и фильтрации в фильтрах грубой и тонкой очистки.
Эрозионный износ плунжера в районе отсечной кромки происходит из-за кавитационных явлений во время перепуска топлива до и после активного хода плунжера и является причиной гидравлической неплотности пары - «втулка-плунжер».
Быстрый переход с горячего тяжёлого топлива на дизельное может привести к трещинам в корпусе ТНВД и заклиниванию плунжерной пары. Поломка пружин клапанов ТНВД нарушает нормальную работу клапанов, способствует их заклиниванию, а при попадании частиц обломков пружин под клапаны, вызывает нарушение фаз впрыскивания и величин цикловых подач топлива. Волновые удары, сопутствующие процессам нагнетания и перепуска топлива вызывают дополнительные усталостные нагрузки пружин.
Из прочих неисправностей клапанов ТНВД следует отметить их зависание. Причины в этом случае две - конструктивная и эксплуатационная. Первая объясняется неудачной конструкцией штока клапана, большая длина, отсутствие канавок для смазки. Вторая связана с излишним затягом корпуса клапана при монтаже, загрязнениям топлива, образованием пояска коррозии на выступающей части штока (при длительных стоянках двигателя в тропических условиях и при плохой подготовке тяжёлых остаточных топлив).
Неисправности нагнетательных топливопроводов высокого давления проявляются в виде свищей и трещин в стенках и в местах приварки штуцеров. Свищи и трещины являются результатом высоких гидравлических нагрузок, вызываемых резким подъемом давления впрыскивания при работе двигателя на топливе имеющем высокую вязкость, засорении щелевых фильтров и закоксовании сопловых отверстий форсунок. В простейших случаях причиной разрыва штуцерных соединений является некачественная сварка.
Неисправности форсунок, точнее, их распылителей, составляют основную долю обычного числа отказов элементов ТА и является причиной остановок судна в море.
Признаком зависания иглы является повышение температуры выпускных газов данного цилиндра и нагрев нагнетательного топливопровода. Игла зависает чаще всего вследствие плохой очистки топлива или его обводнения. Обводнение топлива морской водой является главной причиной развития процесса коррозии элементов ТА, особенно игл форсунок.
Другими причинами зависания или заклинивания иглы являются: излишняя или неравномерная затяжка форсунки в крышке цилиндра, чрезмерное обжатие гайки распылителя, нарушение режима охлаждения распылителя вследствие закоксования каналов. Износ посадочной поверхности иглы форсунки вызван ударной нагрузкой пары «конус иглы - седло» и эрозионным действием потока топлива, истекающего с высокой скоростью. Форсунка в таком случае теряет герметичность (подтекает).
При неплотности посадочной поверхности иглы создается условия для коксования топлива в канале под иглой, в сопловых отверстиях и на наружной поверхности распылителя. Возникает перегрев, сопровождающийся повышенной скоростью нагарообразования. В итоге возможны зависание иглы, растрескивание распылителя, закоксова-ние сопловых отверстий или повышенная скорость их изнашивания. Нужно иметь в виду, что и целью обеспечения нормальных условий смесеобразования износ распыливающих отверстий сопла требованиями заводов-изготовителей ограничивается (не более 5 - 10% начального размера). Распылитель бракуют, если хотя бы одно отверстие увеличилось до указанного размера.
Сопряжённые поверхности элементов форсунки «игла - направляющая, распылитель - корпус» по сравнению с наконечником распылителя работают в менее тяжелых условиях, поэтому число их отказов меньше. Износ пары «игла-направляющая» оценивают визуально по степени протечек топлива, а износ остальных сопряжений вызванные местной коррозией или некачественным монтажом - по наличию топлива в охлаждающей воде.
Проседание (снижение жёсткости) и поломка форсуночных пружин проявляются в повышении температуры выпускных газов и появлении нагара на распылителях. Потеря жёсткости пружины определяют на испытательном стенде. Незначительная усадка пружины иглы в первое время её работы - явление почти нормальное. Однако, бывают случаи, когда сила затяжки пружины падает на 15+25% против нормы уже через первые 100-500ч. работы, что ухудшает смесеобразование и, следовательно, экономичность работы двигателя.
При изломах пружин обычно откалывается один-два крайних витка. Эксплуатационной причиной в данном случае может быть неполное прилегание опорных витков или перекос оси пружины.
С точки зрения управления рабочим процессом в цилиндрах существенное значение имеет не только цикловая подача топлива, но и момент начала подачи, давление впрыскивания и изменение его в процессе подачи топлива на цилиндр двигателя. В связи с этим наиболее информативным диагностическим параметром для выявления повреждений ТА можно считать осциллограмму давления топлива у форсунки.

Повреждения деталей движения.

Поршни. Из всех неисправностей деталей ЦПГ отказы поршней являются наиболее опасными, поскольку приводят к отказам двигателя в целом. В лучшем случае возникает необходимость переборки, ремонта и замены деталей. К характерным дефектам поршня можно отнести: выгорание и растрескивание металла днища поршня, повреждение или износ компрессорных колец и их канавок, отложение нагара и кокса в поршневых канавках и на поверхности головки поршня, износы и задиры тронка и т.д.
Сквозное прогорание металла донышка поршня или его выгорание может быть следствием неудачной конструкции, некачественного распыла, отложения нагара или накипи со стороны охлаждения и т.п. Выгорание, как правило, сопровождается образованием трещин. Для предотвращения этих неисправностей необходим контроль теплового состояния головки поршня. Наибольшей информативностью в этом случае обладает температура на периферии днища поршня. Технология заделки термодатчиков в головку поршня в достаточной мере отработана. Наибольшие трудности возникает с передачей информации и питанием датчиком на движущемся поршне, эту задачу удается решить на основе индуктивной связи между подвижным блоком, закрепленным на поршне и неподвижным, установленным в подпоршневом пространстве.
Износ поршневых колец приводит к увеличению зазора в замке кольца и выходу кольца из канавки поршня. При некачественном материале, например, недостаточной упругости, неправильной пригонке и малом зазоре возможна поломка уплотнительных колец. Залегание колец в канавках поршней также является причиной их поломок.
К основным неисправностям коленчатых валов относят: усталостные трещины, проворачивание шеек в местах их запрессовки в щеки и повреждения поверхностей шеек в виде царапин, натиров или задиров.
Аварийные повреждения коленчатых валов настолько редки, что диагностирование их технического состояния во время работы дизеля, с целью обнаружения усталостных трещин или проворачивания шеек в местах запрессовки, вряд ли представляется целесообразным для предотвращения отказов коленчатых валов достаточно соблюдать ПТЭ и регулярно проводить осмотры поверхности шеек коленчатого вала с использованием средств дефектоскопии.
Штоки. Штоки находятся в более благоприятных условиях, чем остальные детали движения и не подвергаются износам. Для них характерны коррозия и деформация опорных фланцев.
Крейцкопфы. Характерными дефектами крейцкопфов являются: износ цапф, в результате которого образуется эллиптичность; наработки; царапины и задиры на цапфах; нередко трещины и поломки относят к характеру аварийных повреждений. Повреждения крейцкопфов, как правило, носят единичный характер, поэтому организация постоянного эксплуатационного контроля с помощью средств технической диагностики экономически не целесообразна.
Шатуны и шатунные болты. Основными видами повреждений шатунов являются: изгиб; трещины; поломки (разрывы) шатунных болтов (вследствие возникновения усталостных трещин), что чревато тяжелыми разрушениями двигателя.
Самый простой способ предотвращения таких аварий, является тщательное соблюдение требований по затяжке и стопорению шатунных болтов, контроль их удлинения, визуальный осмотр и дефектоскопия.
Распределительные валы. Вследствие изнашивания уменьшается диаметр шеек и образуется их эллиптичность. При определённых условиях, например, подплавлении подшипника, возможен изгиб распределительного вала. Кулачные шайбы изнашиваются в районе профильной части, возможны трещины на их поверхностях.
Подшипники в судовых дизелях относятся к наиболее ответственным узлам. Их неисправности часто приводит к отказу двигателя в целом. Наибольшее число повреждений приходится на головные подшипники. Особенно тяжёлые условия для их работы возникают при реверсах и пусках двигателя.
К характерным дефектам подшипников (головных, рамовых, мотылёвых) относятся: растрескивание слоя заливки, отслаивание слоя заливки антифрикционного сплава от постели вкладыша, натиры, подплавления и полные выплавления антифрикционного материала.
В целом, на износ подшипников влияют система смазки и качество масла, условия работы двигателя, качество заливки и пригонки, качество технического обслуживания.

Повреждения деталей остова.

Основные детали остова - фундаментная рама, станина, блоки цилиндров, цилиндровые крышки и анкерные связи, связаны друг с другом, однако условия работы, а также характеры неисправностей у них различные.
Фундаментная рама является основанием двигателя и опорой коленчатого вала. Основное требование, предъявляемое к ней - высокая жесткость, которая определяется не только необходимостью малых деформаций по действиям сил, сопровождающих работу самого двигателя, но и тем, что фундаментная рама связывает двигатель с корпусом судна.
При сборке дизеля на судне на центровку рамы даются жесткие допуски, поскольку это связано с надежностью работы подшипников коленчатого вала. Однако, в эксплуатации основное влияние на деформацию рамы оказывает изгиб судового фундамента, возникающий в результате изменения загрузки судна, действия морских волн или остаточных деформаций корпуса, полученных при посадке на мель.
Геометрия фундаменной рамы двигателя может нарушаться и при статической деформации корпуса, например, в результате неправильной постановки судна в док.
Очевидно, что деформация фундаментной рамы судового дизеля связана не только с изгибом корпуса судна. При работе дизеля усилие от давления газов в цилиндре передается с одной стороны крышке и через анкерные связи фундаментной раме, а с другой -поршню, а затем через шток и шатун снова фундаментной раме. Кроме того, через неё передается корпусу судна опрокидывающий момент.
Таким образом, фундаментная рама совершает сложные движения: вертикальные и периодические бортовые колебания. Если при сжатии в рабочем ходе в цилиндре между деталями остова образуется зазор, то в этом случае создается наиболее благоприятные условия для фреттинг-изнашивания. Вследствие этого износа ослабляется затяжка и обрываются фундаментные болты, появляются вибрации, износы и поломки других деталей остова.
Остановить начавшийся износ фундаментных клиньев перезатяжкой фундаментных болтов, как правило, не удаётся. Зазоры вновь появляются через 100 - 200 ч. работы дизеля. Поэтому ремонт изношенных мест соединений деталей остова без ремонта фундаментных клиньев может не дать положительных результатов.
Значительную часть повреждений фундаментных рам составляют трещины. Анализ показывает, что причинами их появления может быть несовершенная конструкция самих рам или технология сварки, а также перегрузка двигателя при работе в чрезмерно тяжёлых условиях.
Блоки и станины. Основными дефектами блоков и станин являются коррозия и трещины. Коррозия, в основном, проявляется в посадочных местах втулок цилиндров и на поверхностях, прилегающих к ним. Трещины возникают, главным образом, в местах концентрации напряжений.
Неисправности фундаментных рам станин, блоков цилиндров сами по себе практически не вызывают внезапных отказов. Однако их деформация создает условия для нарушения центровки деталей движения и может быть первопричиной их аварийных повреждений: разрушений подшипников, интенсивных износов и задиров деталей ЦПГ и т.п. Поэтому в первую очередь должен быть реализован диагностический контроль деформаций и взаимных перемещений фундаментальных рам, картерных стоек и блоков цилиндров.
Цилиндровые втулки, по сравнению с другими деталями ДВС работают в более тяжёлых условиях. Внутренняя часть втулки подвергается воздействию не только горячих газов, но и является поверхностью трения поршневых колец. В связи с этим одним из типичных дефектов цилиндровых втулок является повышенный или неравномерный износ, а также их задиры. Наружная поверхность омывается охлаждающей жидкостью, поэтому на ней возникают коррозионные, эрозионные и кавитационные разрушения.
Велико влияние на скорость износа содержания серы и твёрдых включений в топливе, особенно при низкой температуре окружающей среды, пониженных температурах в системе охлаждения двигателя, при его работе с малыми нагрузками, что обуславливает понижение температуры внутренних поверхностей стенок цилиндров.
Задиры рабочей поверхности втулки связаны с возникновением между поршнем и втулкой сухого трения из-за нарушения режимов смазки. К внезапным отказам ЦПГ следует отнести: задиры, водотечные трещины, обрывы втулок по верхнему бурту, при отсутствии контроля за развитием трещин в этой зоне.
Для диагностирования этих повреждений на ранней стадии их развития наиболее универсальным является виброакустический метод. Так, для обнаружения задира датчики устанавливают в нижней части втулки с ориентацией вдоль её оси. В случае задира датчики будут фиксировать продольные резонансные колебания втулки. Для выявления трещин вибропреобразователи (датчики) ориентируют в радиальном направлении.
Возникновение предзадирного состояния можно определять при помощи контактных датчиков температуры (термопар).
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 крышек.
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 это, как правило, не происходит, так как вода испаряется и удаляете с выпускными газами. Если вода и просачивается в цилиндр при остановке, то накопившись там, при пуске может вызвать гидравлический удар (во время пуска при закрытых индикаторных кранах).
Обгорание крышек связано с качеством их охлаждения.
Анкерные связи. Соединяют блок цилиндров, станину и фундаментную раму, разгружая их от напряжений растяжений и изгиба. Усилия, с которыми затягиваются анкерные связи, в 1,5 раза превышает максимальное давление сгорания в цилиндрах.
В процессе эксплуатации происходит перераспределение нагрузки между анкерными связями главных двигателей при деформации корпуса судна вызванной загрузкой судна, волнением моря и неравномерности нагрева деталей остова. Несмотря на высокие требования к изготовлению анкерных связей и большой запас прочности бывают случаи их обрыва.
Диагностирование состояния анкерных связей может быть обеспечено тензометрическим контролем испытываемых ими напряжений. При этом анализ изменения нагрузки на анкерные связи позволил бы оценивать условия работы всего остова в целом.

Отказы и повреждения деталей газовой турбины.

Лопаточный аппарат. Обрыв рабочих лопаток компрессора или турбины относится к наиболее тяжелым видам повреждения ГТД.
Основной причиной обрыва лопаток компрессора является снижение усталостной прочности материала в результате коррозии или эрозии при высоких напряжениях, вследствие динамических и вибрационных нагрузок. Эти нагрузки могут возрастать в случаях работы компрессора в зоне неустойчивой работы, иногда этому способствуют конструктивные и технологические дефекты (рост вибрационных напряжений вследствие неравномерностей в потоке воздуха, недостаточная отстройка лопаток по частоте, некачественное изготовление лопаток). Начало усталостного разрушения металла лопатки носит местный характер и связано с образованием микротрещин, которые при циклических нагрузках, объединяются между собой. Развитие усталостных трещин начинается, как правило, с входных кромок лопаток и реже - с выходных. Часто источниками образования трещин являются участки коррозионно-эрозионных поражений.
Повреждения спрямляющих и направляющих аппаратов компрессоров связаны, в основном, с отсутствием в сварных конструкциях достаточной эластичности, наличием высоких остаточных напряжений и низкими демпфирующими свойствами. Разрушения направляющих аппаратов по сварным точкам приводит к выпадению отдельных лопаток или отставанию полуколец и задеванию их о ротор.
Помпаж компрессора приводит к обратному течению потока воздуха и газов внутри воздушно-газовых трактов ГТД и возникновению ударной волны высокой интенсивности. Продолжительность одного помпажного цикла «образование ударной волны - образование обратного течения - восстановление нормального течения» длится от 0,1 до 0,5с. Интенсивность ударной волны характеризуется увеличением статического давления в 2-3 раза и высокой скоростью её распространения.
Приложение нагрузки на детали и узлы ГТД от действия ударной волны происходит в виде короткого, по времени, импульса и может вызвать прогиб лопаток, повреждения корпуса ГТД и подшипников, нарушить узлы крепления и изменить центровку двигателя. Прогиб лопаток компрессоров при помпаже, может вызвать надрыв лопатки у корня с последующим развитием усталостных трещин.
Динамические осевые нагрузки при помпажах являются основной причиной разрушения и повреждения упорных подшипников.
В момент помпажа продольные колебания ГТД могут достигать амплитуд 10 - 20 мм, что вызывает нарушения центровок «ротор-корпус ГТД» (с последующим задеванием рабочих лопаток о корпус) и «ГГД-редуктор».
Из всех деталей ГТД рабочие лопатки турбины работают в наиболее тяжелых условиях. Испытывая значительные механические нагрузки от действий рабочего тела (газа) и центробежных сил , а также вибрации, они одновременно подвержены воздействию высоких температур агрессивных коррозионных сред. Кроме того рабочие лопатки подвергаются действию циклических термических напряжений. Опыт эксплуатации показывает, что последние являются основной причиной разрушения лопаток газовых турбин. Окислительная среда дополнительно увеличивает скорость образования и развития трещин. В судовых ГТД имеет место высокотемпературная ванадиево-натриевая коррозия лопаточного аппарата и других узлов турбин.
Методы защиты узлов ГТД от действия ванадия и натрия включают: частичное удаление соединений натрия из топлива и воздуха, нейтрализацию коррозионного воздействия ванадия и натрия путём ввода присадок в топливо, защитные покрытия деталей проточной части ГТД и применение соответствующих материалов.
В эксплуатации отмечаются случаи оплавления и значительного перегрева рабочих и сопловых лопаток. Это происходит в результате нарушений в работе топливорегулирующей аппаратуры, отказов тепловой защиты, возникновения помпажа ГТД. Наиболее опасным является помпаж при пусках и на режимах работы, соответствующим средней мощности. В этих случаях помпаж происходит без сильных звуковых эффектов, а при невнимательном наблюдении за температурами газов или отказе тепловой защиты он может пройти незамеченным, и привезти к обгоранию лопаток. Опыт эксплуатации показывает, что при помпаже, вследствие интенсивного роста температуры газов в течение 20 - 30 с обгорают все лопатки. Обычно рабочие лопатки обгорают на половину их длины в верхней части. Как правило, в наибольшей степени страдает лопатки первой ступени турбины высокого давления. Однако при достаточно интенсивном росте температуры могут обгореть и лопатки второй ступени.
Иногда наблюдаются повреждения лопаточного аппарата компрессоров и турбин, связанные с попаданием в их проточные части твердых посторонних частиц и предметов: песка; кусочков защитной металлической сетки или обломков воздухоприёмных жалюзей; деталей крепления внутренней арматуры воздухозаборных шахт; крепежа узлов камер сгорания и др. Например, происходили разрушения лопаточного аппарата компрессора, вызванные засасыванием оторвавшихся стержней заклепок двери, обеспечивающей доступ в шахту воздухозабора, другой причиной повреждения компрессора явился карманный фонарик, забытый механиком при осмотре воздухозаборной шахты. Из приведенных примеров видно, что засасывание посторонних предметов представляет особую опасность для ГТД. Всасывание небольших по размеру частиц и предметов может не приводить к катастрофическому разрушению проточных частей ГТД, однако вызывают образование на лопатках забоин и вмятин, способствующих ускорению процессов, вызывающих разрушения лопаточных аппаратов.
Обрыв лопаток на работающем ГТД приводит к снижению частот вращения турбокомпрессорных блоков и турбин и повышению температуры газов перед турбиной выше допустимой для данного режима, появлению повышенной вибрации, резкому изменению шума работы. В момент обрыва лопатки турбины или компрессора ясно различим сильный удар. Частичное разрушение лопаток может вызвать помпаж и появление характерных для него признаков. При попадании разрушившейся лопатки в зазор между торцами лопаток и корпусом происходит заклинивание или торможение ротора. В результате снижения частоты вращения увеличивается подача топлива в камеру сгорания, что приводит к срыву пламени и выключению ГТД.
При обрыве рабочей лопатки турбины снижения частоты вращения в начальный момент может не происходить. Дальнейшая работа ГТД зависит от последствий, которые вызывает обрыв лопатки. Обычно оборвавшаяся часть разрушенной лопатки, попадая в зазор между корпусом турбины и торцами следующих по потоку лопаток, вызывает изгиб этих лопаток и выпучивание корпуса турбины или разрушение металлокерамических вставок. Кусок лопатки, имея осевую составляющую скорости движения в направлении выходного устройства, производит аналогичные деформации лопаток последующих ступеней. Если двигатель продолжает работать, то из-за снижения частоты вращения происходит увеличение подачи топлива и рост температурь, газов перед турбиной. При значительном падении частоты вращения и соответствующем увеличение подачи топлива происходит срыв пламени и остановка ГТД. Если оторвавшаяся лопатка вызывает заклинивание ротора, то это также приводит к отключению ГТД. Оторвавшаяся лопатка может пробить корпус и вызвать разрушение элементов силовой установки.
Камеры сгорания. К элементам камер, прочность которых меняется в эксплуатации, относятся наружный корпус и жаровые трубы.
Прочность наружного корпуса в эксплуатации снижается вследствие неравномерного нагрева, в связи с нарушениями работы жаровых труб и от числа теплосмен. Трещины в наружном корпусе возникают в местах концентрации напряжений, как правило, в районах сварки.
Основными эксплуатационными причинами трещин и прогаров жаровых труб являются:
- изменение температурного режима работы жаровых труб, приводящие к местным перегревам, вследствие влияния отложений и нагаров, образующихся на поверхности жаровых труб, влияющих на аэродинамику охлаждения, а также искажения факела при закоксова-нии форсунок;
- большое число теплосмен и значительные градиенты температуры, определяемые числом и режимом пуска;
- повышенный износ поверхностей контакта элементов жаровых труб с фиксаторами, пламенеперебрасывающими патрубками и сопловым аппаратом ТВД вследствие вибрации жаровых труб из-за пульсации давления в камере сгорания.
Топливорегулирующая аппаратура. Большинство неисправностей и отказов топливорегулирующей аппаратуры ГТД связано с загрязнением и обводнением топлива. Неисправности топливорегулирующей аппаратуры ГТД могут быть разделены на три группы.
1. Засорение фильтров, узких каналов регуляторов и форсунок, заедание золотников регуляторов из-за механических примесей в топливе продуктов коррозии и образования в топливе осадков термического происхождения.
2. Вымывание материала стенок каналов, жиклеров, затупление отсечных кромок золотников регуляторов, вследствие эрозионного и коррозионного воздействия топлива из-за наличия в нем механических примесей, осадков высокотемпературного происхождения, продуктов коррозии, воды.
3. Повышенный износ деталей узла насоса-регулятора из-за недостаточных противоизносных свойств топлива, а также наличия в нём различных загрязнений.