Нарушения технологии заливки подшипников и нанесения электролитических покрытий

С увеличением степени наддува малооборотных главных судовых дизелей резко повысилось количество выходов из строя основных подшипников из-за выкрашивания баббитовой заливки. Особенно недолговечны головные подшипники; в меньшей степени страдают мотылевые и рамовые.
Главной причиной этого явления в периодической литературе часто называют низкое качество заливки подшипников.
Однако причина, вероятно, не в этом, а в изменении условий работы основных подшипников дизеля. Но это относится только к дизелям с высокой степенью наддува и соответствующими ей величинами давлений pz и рг-
Что же касается дизелей, выпуск которых начат давно (количество выпущенных дизелей достаточно велико и в эксплуатации их приобретен значительный опыт), то причины выхода из строя подшипников можно целиком отнести в адрес завода-строителя.
В подтверждение сказанному может служить характерный случай, описанный В. И. Кончаевым. В БМП имеется серия теплоходов, на которых установлены дизели Зульцер 9SD72, построенные по лицензии фирмой «Вяртсиля». Дизели работают без наддува и при параметрах S=1250 мм; D=720 мм имеют N — 6300 э л. с; п— 125 об/мин и рг = 6,15 кгс/см2.
Можно полагать, что при диаметре головной шейки 370 мм давления в головных подшипниках достаточно умеренны. Это и подтвердилось опытом эксплуатации первых теплоходов серии.
Однако на теплоходе «Алапаевск», который был десятым в серии, в первом же рейсе баббит головного подшипника одного из цилиндров главного дизеля оказался раздавленным настолько, что перекрыл наползшими кромками отверстие диаметром 10 мм для смазки мотылевого подшипника, в результате чего подшипник выплавился.
После вскрытия головного подшипника оказалось, что зазор в нем увеличился с 0,35 до 0,8 мм. В остальных головных подшипниках зазоры также увеличились против установленных на 0,2—0,3 мм, и на их нижних половинках были явно видны следы начавшегося выдавливания баббита.
Теплоход вернулся на завод-строитель, где были заменены все крейцкопфы и головные подшипники. Завод безоговорочно признал, что для заливки подшипников был по ошибке применен баббит более низкого качества, чем применялся до этого, и, кроме того, головные шейки были обработаны по более низкому классу чистоты, чем требуется.
Продолжавшаяся после этого многолетняя эксплуатация дизелей 9SD72 подтвердила ошибку завода: больше таких случаев не наблюдалось.
Но это, так сказать, классический пример, выводы из которого -не вызывают сомнений.
Труднее объяснить систематическое появление трещин, притом за короткий срок эксплуатации, в головных подшипниках дизелей 9ДРКН50/110, строящихся БМЗ по лицензии фирмы «Бурмейстер и Вайн». При описании этих дизелей авторы обязательно упоминают о разрушениях баббита в основных подшипниках, и прежде всего в головных, объясняя это низким качеством заливки подшипников. Такое объяснение, не подкрепленное обоснованными доводами или исследованиями, не дает права обвинять крупные заводы в низком качестве их продукции.
Для рамовых подшипников закономерность расположения дефектов доказана и теоретически, и экспериментально. Разрушаются чаще всего нижние вкладыши подшипников, расположенных в средней части блока. Причина этого явления также хорошо изучена.
Периодические деформации фундаментной рамы при работе дизеля нарушают ее продольно-горизонтальную плоскость. В тот момент, когда подшипники и их опоры воспринимают сжимающие усилия, рама прогибается вниз, а при изменении направления сил — вверх. Под действием внутренних неуравновешенных моментов первого порядка возникают поперечные колебания коленчатого вала, которые вызывают вибрацию подшипников и фундаментной рамы.
Н. В. Алферова в одном из исследований приводит осциллограммы напряжений в ребрах фундаментной рамы дизеля R8DV-136 с частотой вращения 500 об/мин. Осциллограммы показывают, что подшипник № 5, расположенный в середине рамы, т. е. в той части, амплитуда прогиба которой максимальна, имеет минимальные величины напряжений. Это указывает на то, что в моменты наибольшего прогиба рамы шейка вала отрывается от нижнего вкладыша подшипника, а затем ударяет по нему. Такая работа рамового подшипника неизбежно отразится на работе мотылевого и головного подшипников.
Не развивая далее этого вопроса, поскольку он не имеет прямого отношения к качеству заливки подшипников, ограничимся характеристикой разрушений баббита, возникающих под действием ударных нагрузок.
Разрушению подвергаются только наружные слои металла. Обычно металл отслаивается на сравнительно небольшую глубину в виде раковин с сечением от 2X2 до 10ХЮ мм. Если баббит имеет повышенную хрупкость, могут возникать локальные трещины, также поверхностные, которые развиваются в глубину сравнительно медленно. '
Приблизительно также разрушается баббит, если давление на его поверхность превышает допустимые нормы.
При плохом качестве заливки, наоборот, металл с совершенно здоровой рабочей поверхностью отделяется от луженой поверхности вкладыша на значительной площади, не имея никаких дефектов по толщине. Процесс отставания баббита от дефектной поверхности вкладыша развивается очень быстро и прекращается только на границах достаточно прочного сцепления полуды с баббитом. В дальнейшем в отставшем от вкладыша баббите развиваются трещины по всей толщине и кусочки его легко вынимаются.
Признаком плохой полуды, или недостаточного прогрева вкладыша перед заливкой, является тусклая поверхность вкладыша (значительно более темного цвета, чем олово или баббит); иногда на отдельных частях поверхности вкладыша не обнаруживается никаких следов полуды. Отставший баббит имеет шероховатую поверхность с различными оттенками. Поверхности темно-серого цвета являются изнанкой не баббита, а полуды, отставшей от вкладыша и сплавившейся с баббитом.
Отставание баббита от вкладышей чаще всего не приводит дизель к аварийному положению. Нередки случаи, когда при профилактической разборке подшипника обнаруживается почти полное отставание баббита от вкладыша, и заливка состоит из отдельных небольших кусков, однако не будь разборки, подшипник продолжал бы работать дальше.
Это отнюдь не значит, что такой подшипник можно пускать в дальнейшую работу, и не значит также, что разбитый баббит не представляет никакой опасности. Кусочки баббита могут перекрыть смазочное отверстие в подшипнике, проникнуть в другой масляный канал, расслаиваться и тем самым сократить зазор в подшипнике до нуля, что вызовет нагрев подшипника.
Механикам БМП картина разрушения головных подшипников дизелей Зульцер RD76 хорошо известна. В частности, автор ознакомился с такими подшипниками на теплоходе «Красноуфимск» (типа «Красноград»). Баббит всех шести головных подшипников был разрушен настолько, что из нижних половинок можно было вынуть по кусочкам более половины площади подшипников. Между тем установлено, что процесс зарождения трещин начинается чуть ли не сразу после установки новых подшипников по технологии, применявшейся в те годы фирмой «Вяртсиля».
При сдаче теплохода «Долинск» с дизелем Зульцер 9SD72 на класс Регистра СССР был вскрыт рамовый подшипник № 7. При выемке нижнего вкладыша подшипника из него посыпались крупные куски баббита. Оказалось, что баббит отстал от вкладыша на площади 240X150 мм и внешний вид обнаженной поверхности вкладыша указывал на явно недоброкачественную полуду. При осмотре выпавших кусков баббита было обнаружеьо, что поверхности их, прилегающие к вкладышу, имеют следы длительного наклепа, внешне похожие на шлифовку. Такие же следы имелись и на стыках трещин отдельных кусков. Это указывало на давнее начало разрушения, так как подшипник был вскрыт впервые после постройки, спустя 24 312 ч работы.
Внешне разрушения ни в чем не выражались (ни стуком, ни нагревом), по скобе вал в подшипнике просел на 0,12 мм, т. е. износ на 1000 ч не превышал 0,005 мм.
Поскольку имелся запасной рамовый подшипник, а половинки подшипников у этих дизелей взаимозаменяемы, приняли решение поставить верхний вкладыш вместо дефектного нижнего, а на место верхнего поставить запасной. Однако если бы запасного подшипника не было, автор, не колеблясь, поставил бы дефектный вкладыш сверху, несмотря на то, что на его площади не хватало 36 000 мм2 металла.
В процессе длительного срока эксплуатации все 11 рамовых подшипников главного дизеля Зульцер 9SD72 на теплоходе «Долинск» были перебраны и ни на одном из нижних вкладышей, за исключением подшипника № 7, не было обнаружено даже намека на какие-либо дефекты. В таком же отличном состоянии были рамовые подшипники этих дизелей и на других теплоходах, хотя срок их службы уже приближался к 30 000 ч.
Таким образом, описанное разрушение баббита подшипника произошло вследствие случайной небрежности рабочих, заливавших вкладыши.
При отставании металла от вкладыша на небольших площадках (до 100 мм2), с резко выраженными границами трещины, следует удалить отколовшийся участок и, убедившись в том, что вокруг трещины металл прочно скреплен с полудой, закруглить её края. Имеются примеры, когда подшипники с такими повреждениями работали в течение многих лет. Даже во время ремонта йет никаких оснований для их перезаливки. Разумеется, за такйми подшипниками должно быть установлено более тщательное наблюдение, чем за остальными (следует проверять неизменность границ выкрошенного металла).
Более крупные площади выкрашивания и отдельные трещины ремонтируют путем наплавки баббита той же марки, что и основной. Источником тепла при этом ремонте обычно служит ацетиленовая горелка.
При такой работе особенно важна очистка наплавляемой поверхности от масла и грязи. Если при изготовлении новых вкладышей масло или подобные ему вещества могут попасть на заливаемую поверхность случайно, то на поверхности работавшего вкладыша оно будет наверняка. Очень тщательно нужно обезжиривать границы оставшегося металла. При соблюдении этого правила наплавленные подшипники работают очень долго и, если работа выполнена хорошо, через некоторое время границы наплавленного и основного металла будут почти неразличимы.
В 1963 г. при переборке дизеля Поляр К58Е на теплоходе «Долинск» было обнаружено большое количество дефектов на нижних вкладышах рамовых подшипниковой верхних половинках мотылевых подшипников (трещины длиной до 40 мм и выкрашиваниями металла размерами 6X25,8X20 мм). Поскольку такого количества запасных подшипников на судне не было, решили отремонтировать вкладыши путем наплавки.
Спустя 4 года, все наплавленные рамовые подшипники продолжали рабо тать, а из восьми мотылевых только у двух были заменены верхние половинки из-за повторных трещин.
Правда, такие результаты дает наплавка, только произведенная умелыми руками Известно, что нередко, через короткий промежуток времени наплавленный металл вываливается и прихватывает за собой еще часть площади основного металла.
Ряд специалистов выступали вообще против наплавки выпавшего металла и запайки трещин, но у судовых механиков иного выхода нет, так как количество запасных подшипников на судне невелико.
Некоторые фирмы в целях экономии легированных сталей и удешевления технологии производства покрывают рабочие части поршневых пальцев бескрейцкопфных дизелей электролитическим хромом. Электролитические покрытия применяют и в цилиндровых втулках. Следует отметить, что для малооборотных мощных дизелей такая технология пока не характерна.
Но поскольку хром не баббит и не расплавляется при нагреве подшипника, то отставание хромового покрытия от основы может вызвать значительно более тяжелую аварию, чем отставание баббита. Пример такой аварии был в свое время описан К- И. Пове-ровым [69].
На теплоходе «Лев Толстой», построенном в 1951 г. в Голландии я бывшем в составе Дальневосточного пароходства, установлен восьмицилиндровый четырехтактный дизель с наддувом Веркспур ТМАВ398 (N=1700 э. л. с. при /fe=275 об/мин). Отличительной чертой для дизелей тех лет было применение
электролитического хрома для покрытия поверхностей плавающих поршневых пальцев.
На одном из переходов появился стук в районе цилиндра № 4 и одновременно из картера показался дым. После вскрытия картера было обнаружено, что головное соединение поршня № 4 сильно нагрето. Поршень был демонтирован, и рейс продолжался с выключенным цилиндром.
После прибытия в порт при тщательном осмотре деталей цилиндра были обнаружены следующие повреждения: на поверхности втулки — продольные риски глубиной до 3—5 мм; тронк поршня в районе нижнего маслосъемного кольца разорван на 0,25 длины окружности и имеет задиры; кормовая бобышка поршня в районе стопорной планки поломана в двух местах; внутренняя хромированная поверхность головки шатуна, в которой помещается плавающая втулка головного соединения, имела задиры и отставание хромированного слоя; втулка головного подшипника заклинилась на поршневом пальце, а износ наружной рабочей поверхности втулки оказался таким, что масляные канавки местами полностью исчезли; на внутренней рабочей поверхности втулки — задиры, а проходное сечение маслоподводящей канавки уменьшилось на 70—80%.
При осмотре поршневого пальца было обнаружено, что его хромированный слой отстал и имеет чешуйчатое строение. Такие же повреждения хромированной поверхности обнаружены и у поршневых пальцев цилиндров № 5 и 6.
Причина аварии была совершенно очевидна, но комиссия также отметила, что, кроме плохого прилегания хрома к покрываемой поверхности, для смазки дизеля применялось масло, не соответствующее по качеству рекомендациям завода-строителя.

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.

Djohn2008 Store

  Доброго времени суток! Мы занимаемся продажей цифровых товаров с 2008 года и смогли завоевать отличную репутацию среди наших клиентов. В д...