При наблюдении за положением коленчатого вала проверяют его положение по скобе и замеряют упругие деформации вала — так называемые раскепы.
Положение вала по скобе обычно проверяют во время профилактических вскрытий рамовых подшипников. Упругие деформации подшипников вала можно проверять, не разбирая подшипники, независимо от осмотра рамовых подшипников, поэтому необязательно выдерживать сроки проверок, а делать их чаще.
Смысл замера раскепов коленчатого вала заключается в следующем. При длительной работе дизеля половинки рамовых подшипников изнашиваются неодинаково. Поскольку вал во время работы дизеля в основном прижат к нижним половинам, он упруго изгибается в их сторону и во время вращения испытывает знакопеременные упругие деформации. Упругая деформация вызывает напряжения изгиба в щеках и шейках вала. В некоторые моменты поворота вала эти напряжения складываются с рабочими напряжениями, вызываемыми силами давления газов на поршень, и сумма их может достигнуть значительных величин.
Так как коленчатый вал при значительной длине имеет большую массу, то во время стоянки дизеля он лежит на нижних половинках рамовых подшипников и упруго изогнут, если половинки лежат не на одной высоте. При повороте вала в различные положения его щеки сближаются или расходятся в зависимости от положения соседних со щеками рамовых подшипников. Если нижние половинки рамовых подшипников лежат строго на одной высоте и вал не изогнут, то расстояние между щеками мотылей в любых положениях вала останется постоянным. Разность расстояний между щеками мотылей и принято называть упругими раскепами коленчатого вала.
Рис 90. Деформации шеек коленчатого вала
На рис. 90 показано, как изгибается вал при изменении положения рамовых подшипников. По изменению расстояния между щеками можно судить о направлении деформации вала в районе данного мотыля. Так, если расстояние между щеками мотыля в в. м.т. больше, чем в н. м. т., то ось вала прогибается выпуклостью вниз и соседние с мотылем рамовые подшипники лежат ниже своего нормального положения. В этом случае раскеп считается положительным и обозначается знаком плюс. При обратном положении, т. е. в случае уменьшения расстояния между щеками при положений мотыля в в. м.т., раскеп считается отрицательным и обозначается знаком минус. При отрицательном раскепе соседние с мотылем рамовые подшипники находятся выше своего нормального положения.
Раскепы замеряют в четырех положениях мотыля: в. м.т., правый борт, н.м.т., левый борт. При замерах вал поворачивают только в одном направлении, соответствующем работе дизеля на передний ход. Для суждения об изменении раскепов обычно положение мотыля в н.м.т. принято считать за нулевое.
Так как замерить раскеп точно при положении мотыля в н.м.т. мешает шатун, замер производят при отклонении мотыля от н.м.т. на 12—15° в сторону вращения на передний ход. Расстояние между щеками следует измерять всегда между определенными точками, и, чем дальше эти точки удалены от оси мотылевой щейки, тем больше величина раскепа. Эти определенные точки отмечены на щеках мотылей кернами, в которые должны упираться концы измерительного инструмента.
В качестве измерительного инструмента применяют пружинные индикаторы с удлинителями с точностью шкалы до 0,01 мм.
Рис. 91. Индикатор с удлинителем для замера раскепов
Индикатор обычной конструкции (рис. 91, а) (для измерения расстояния между щеками L = 100/140 мм) зажат в хомуты 2 и 3, в левом конце установлена пружина 1, а в правом — сменные гильзы с резьбой, при помощи которых можно регулировать длину индикатора.
Длину индикатора регулируют так, чтобы в свободном состоянии она превышала измеряемое расстояние на 3—3,5 мм. При измерении больших расстояний (L > > 140 мм) вместо деталей гильзы 4, 5, 6 и 7 ставят удлинитель несколько иной конструкции (рис. 91,6). Стержней 8 удлинителя имеется несколько, и их подбирают в зависимости от измеряемого расстояния.
Рис. 92. Схемы установки индикатора для замера раскепов
На рис. 92 показаны различные схемы установки индикатора.
Имеется также приспособление, при помощи которого можно проверять деформацию каждой щеки в отдельности (рис. 93).
Рис 93. Определение раскепов замерами деформаций каждой щеки отдельно
Позиции на рисунке означают 1 — хомут, 2 — штанга; 3— муфта с правой и левой резьбой; 4 — индикатор, 5—корпус прибора; 6—контргайка, 7 — измерительный штифт.
Необходимость применения такого приспособления вызвана тем, что рамовые подшипники и шейки изнашиваются неодинаково. Возникающий при этом раскеп выражается в различной величине деформации щек одного и того же мотыля. При помощи приспособления можно определить, за счет какого из двух рамовых подшипников или их шеек возросли упругие деформации вала.
При измерении раскепов не обязательно знать абсолютную величину расстояния между щеками, так как для определения упругих деформаций вала достаточно иметь данные об относительных изменениях расстояния между ними.
Методика замера сравнительно проста и сводится к следующему:
протирают начисто внутренние поверхности щек, отыскивают керны и обводят мелом для того, чтобы их можно было сразу найти при установке индикатора;
ставят мотыль так, чтобы он вращался на передний ход, прошел н.м.т. и начал восходящий ход только на такую величину, чтобы шатун не мешал установке индикатора;
устанавливают приспособление, в котором зажат индикатор так, чтобы подвижный стержень индикатора и неподвижный конец приспособления уперлись в керны: установка должна быть не очень напряженной и индикатор должен поворачиваться вместе с приспособлением от руки, но слабины в установке не должно быть, и приспособление должно держаться в кернах за счет сжатия пружины;
ставят шкалу индикатора на нулевое положение и проворачивают вал в сторону переднего хода до тех пор, пока мотыль не встанет в положение «Левый борт» или «Правый борт»;
записывают показания индикатора, учитывая, что минусовые показания соответствуют расхождениям щек, а плюсовые — сближению (например, индикатор показал отклонение влево от нуля на 0,08 мм; это указывает на то, что щеки разошлись на 0,08 мм, и эту величину нужно записать со знаком плюс; если индикатор показал положительную величину 0,08 мм, это означает, что щеки сблизились на 0,08 мм, и эту величину нужно обозначить знаком
минус);
последовательно проворачивают мотыль в положения в. м.т. и «Правый борт» и также записывают показания индикатора;
после получения последнего замера снова проворачивают мотыль в направлении н.м.т., но не доводят до нее;
отмечают показания индикатора, и если получена отметка 0,00 мм, то считают, что замеры произведены правильно; в случае большого расхождения (например, 0,07 мм) снова повторяют замеры.
Рис. 94. Величины раскепов коленчатого вала
Результаты измерений сводят в таблицу и по показаниям индикатора строят условную кривую оси коленчатого вала (рис. 94).
Дизель отработал с момента постройки судна 1924 ч. Замер произведен при собранном дизеле. Количество груза на судне 4700 т, топлива — 820 т. Температура воздуха в МО 34°С, температура забортной воды 29°С.
Для каждого коленчатого вала существует диапазон величин упругих раскепов: от монтажных, т. е. наименьших, до наибольших, когда требуется переукладка вала. Вначале эти нормы связывали с диаметром вала, а в настоящее время их связывают с ходом поршня.
Правилами Регистра СССР установлены следующие величины упругих раскепов в зависимости от хода поршня S: монтажные Д=0,00015; допустимые в эксплуатации Д=0,000155; недопустимые A=0,00025S.
Рис. 95. Величины раскепов в зависимости от хода поршня, допускаемые Регистром СССР и фирмой «Зульцер»
На основании этих данных построена диаграмма (рис. 95, а), по которой можно определить величины раскепов для дизелей с различными ходами поршня и решить, к какой категории раскепы отнести. На рис. 95,6 приведена подобная диаграмма, составленная фирмой «Зульцер» для своих дизелей.
Если сравнить обе диаграммы, можно видеть, что фирма устанавливает более жесткие нормативы для предельно допустимых раскепов по сравнению с нормативами Регистра СССР.
Кривые на рисунке показывают величины раскепов: 1— монтажные; 2, 3— предельно допустимые при монтаже и в эксплуатации; 4 — не допустимые.
Величины упругих раскепов позволяют судить только об иск ривлении оси коленчатого вала, но по ним нельзя определить абсолютную величину проседания того или иного рамового подшипника. Можно только констатировать факт, что носовой подшипник такого-то мотыля сидит ниже, чем кормовой.
Замер по скобе положения вала позволяет получить абсолютные величины проседаний каждого из рамовых подшипников, а сравнение результатов замера с предыдущими — судить о скорости и характере износа рамовых подшипников.
Для получения надежных результатов замера должны быть вскрыты одновременно все рамовые подшипники. На судах, имеющих большие многоцилиндровые дизели, такую работу не всегда можно выполнить и чаще положение вала замеряют по скобе постепенно, по мере вскрытия подшипников.
Рис 96. Скоба для замера просадки коленчатого вала
Скоба (рис. 96) для замера положения рамовых шеек в подшипниках вала главного дизеля имеется на каждом судне; ее изготавливает завод, построивший дизель. Скоба может быть изготовлена и на СРЗ в том случае, если этот завод производил какие-либо работы, существенно изменившие положение вала.
Корпус скобы изготавливают из стального листа или из чугуна. После отливки у скобы точно обрабатывают две плоскости 1 и плоскость 2. Иногда в плоскость 2 вставляют стальной закаленный стержень с отшлифованной поверхностью. Окончательно скобу подгоняют по валу после того, как он уложен в рамовые подшипники на судне.
При снятых верхних половинках рамовых подшипников плоскости 1 опираются на чисто обработанные поверхности фундаментной рамы и подгоняются так, чтобы между шейкой вала и плоскостью 2 оставался минимальный зазор. Затем замеряют щупом зазоры между плоскостью 2 и шейкой вала на всех шейках и выбивают или гравируют величины этих зазоров на латунной бирке, которую затем приклепывают к скобе. В процессе дальнейшей эксплуатации периодически вскрывают рамовые подшипники и замеряют зазоры между каждой из шеек и скобой. Полученные зазоры сравнивают с первоначальными и определяют, насколько сработались нижние половинки рамовых подшипников и насколько просел вал.
Кроме описанной конструкции просадочной скобы, имеются и другие. Например, скоба с микрометрическим винтом, позволяющим замерять зазоры без щупа.
Просадки рамовых шеек замеряют на носовой и кормовой частях шейки, а у длинных шеек — в положениях «Нос—середина— корма». При замерах мотыли должны стоять в определенных положениях. Например, если первоначальный замер был снят при положении мотыля № 1 в в. м.т., то и последующие замеры просадки вала должны производиться в том же положении вала. При установке скобы в положениях «Нос — корма» нужно следить за тем, чтобы она стояла всегда в одном положении относительно кромок подшипника. Для этого на поверхности рамы, на которую опирается скоба, кернами намечают (Специальные площадки.
Вместе с результатами замеров записывают следующие данные, относящиеся к моменту замеров: число часов, отработанных дизелем с момента предыдущего замера; температуру в МО; в каком положении механизма движения произведены замеры; количество и расположение груза, топлива и балласта.
При замерах нужно тщательно следить за чистотой опорных поверхностей скобы, рамовых шеек и поверхностей рамы, на которые опирается скоба.
Результаты замеров записывают в формуляр, в котором имеются специальные таблицы для таких данных.
Возвратимся, однако, к раскепам. В отличие от дизелей береговых установок, поставленных на жесткие фундаменты, судовые дизели таких фундаментов не имеют. Поэтому при одном и том же состоянии коленчатого вала и его подшипников ось вала может принимать различные положения в зависимости от внешних условий: количества и расположения груза в трюмах, топлива и воды в танках; величины крена и дифферента судна; температуры МО.
Известно, что корпус судна на плаву не является жесткой балкой, а упруго изгибается на волне, и стрелка прогиба его в средней части у крупных судов может достигать значительных величин.
Естественно, что та часть корпуса, на которой установлена машинная рама, также претерпевает деформации, а вместе с нею циклически деформируется и машинная рама. При деформации рамы опоры рамовых подшипников перемещаются в вертикальной плоскости и вынуждают ось коленчатого вала искривляться.
Величины перемещений опор рамовых подшипников на некоторых судах определяли с помощью довольно сложной аппаратуры, и вполне понятно, что такой аппаратурой судовой механик не располагает. Таким образом, механик не знает, каких величин достигает деформация вала при ходе судна на крупной волне и до каких пределов доходят раскепы мотылей, а имеет возможность измерять их только во время стоянки при статической деформации корпуса судна, т. е. в такой момент, когда это менее всего интересно.
Существенным недостатком контроля положения вала по раскепам является отсутствие каких-либо указаний на условия, при которых они должны замеряться, и прежде всего условия загрузки судна. Действительно, всем известно, насколько разные показатели замеров упругих раскепов получаются при положении судна в полном грузу и в балласте, и однако до сих пор нет оговорок или указаний, при каком состоянии судна их снимать. Вследствие этого возникают недоразумения, например, у нового судна, принявшего полный груз, раскепы оказываются такими, что требуется вновь укладка коленчатого вала. Это случилось на серии теплоходов, на которых установлены дизели Герлицер 8SV55uA и МАН K6Z57/80A3.
Долгое время существовала рекомендация монтировать коленчатый вал так, чтобы его ось имела небольшой изгиб, обращенный выпуклостью вверх. Предполагалось, что такое положение оси вала компенсирует неизбежный износ рамовых подшипников, расположенных в средней части дизеля, и со временем линия вала будет приближаться к прямой. Но на заводе-строителе коленчатый вал укладывают в то время, когда судно не только не имеет груза, но и танки его ничем не заполнены.
А. Н. Анциферов приводит данные о раскепах на нескольких теплоходах с упомянутыми дизелями, снятых при состоянии судна в балласте. Для примера взяты раскепы коленчатых валов на пяти дизелях Герлицер 8SV55uA, установленных на теплоходах типа «Андижан», и на двух дизелях марки MAHK6Z57/80C, установленных на теплоходах типа «Шенкурск».
На дизелях Герлицер раскепы всех средних мотылей при замере их в момент балластного состояния судна имели минусовые значения (от —0,01 до —0,05 мм). У большинства крайних мотылей раскепы были плюсовые и достигали +0,09 мм.
При замерах раскепов у полностью загруженного судна картина резко изменилась, и прежде всего у мотыля № 1 (у этих судов отсчет номеров цилиндров идет от маховика). Раскепы этих мотылей стали минусовыми и достигли — 0,114- —0,14 мм.
Согласно номограмме, определяющей зависимость раскепа от хода поршня (см. рис. 96), для дизелей с ходом поршня 550 мм состояние коленчатого вала считается удовлетворительным при величине раскепа до 0,07 мм. В процессе эксплуатации таких дизелей допускается увеличение раскепов от 0,07 до 0,14 мм, но при этом рекомендуется коленчатый вал переукладывать. Если же раскеп достиг 0,14 мм или превысил эту величину, то переукладка вала обязательна
То же самое происходило и на теплоходах с дизелями МАН. Раскепы при полной загрузке судна у всех мотылей изменялись в сторону отрицательных величин и колебания их имели наибольшее значение также у мотыля № 1. Так, на теплоходе «Переяславль-Залесский» раскеп этого мотыля при полной загрузке судна достигал —0,24 мм, а колебание его по сравнению с замером при балластном состоянии судна было равно —0,14 мм.
По уже упомянутой номограмме для дизелей с ходом поршня 800 мм рекомендуется переукладка коленчатого вала при раскепах более 0,1 мм и переукладка обязательна при раскепах 0,2 мм.
Следовательно, раскепы у коленчатого вала главного дизеля теплохода «Переяславль-Залесский» при полностью загруженном судне достигали таких величин, при которых переукладка коленчатого вала обязательна
Такое положение возникло вследствие того, что коленчатый вал при монтаже его на заводе-строителе был уложен с отрицательными раскепами, а при полной загрузке судна величины раскепов в сторону минуса еще более увеличиваются.
Наши СРЗ при переукладке коленчатых валов указанных дизелей стараются добиться нулевых раскепов: чем ближе раскепы к нулю после переукладки, тем лучшим считается качество работы. Такой метод укладки коленчатых валов дает результаты лучшие, чем создание кривизны оси вала, направленной вверх, и раскепы мотылей при полной загрузке судна не достигают приведенных выше угрожающих величин.
И все же такие способы далеки от действительности. Прежде всего невозможно без применения очень сложной аппаратуры' измерять раскепы на ходу груженого судна во время сильной килевой качки. Кроме того, раскепы измеряют на холодном дизеле, а при работе температура его коленчатого вала значительно выше температуры машинной рамы, и это обстоятельство не может не отразиться на изменении раскепов.
Колебания раскепов коленчатого вала на судне с грузом при значительном волнении моря были измерены английскими исследователями на теплоходе «Сан-Франциско». Измерения показали, что амплитуда колебаний раскепов при различных положениях судна достигает 0,3 мм, что соответствует дополнительным напряжениям в коленчатом валу ±300 кгс/см2. Стрелка прогиба корпуса при этом достигала 70 мм
Приводится пример поломки коленчатого вала на шестицилиндровом дизеле Доксфорд (с диаметром шейки вала 580 мм) в результате изменения прогиба вала при работе судна в грузу и без груза. При этом максимальная разница в раскепах коленчатого вала достигала 0,762 мм
Как показала статистика, в большинстве случаев разрушение коленчатых валов начинается с появления усталостных трещин в галтелях перехода от шейки вала к щеке, так как при переменных нагрузках в них возникают наибольшие концентрации напряжений на изгиб.
Для того чтобы определить влияние разности температур коленчатого вала и машинной рамы на изменение раскепов, на одном из судов Балтийского пароходства были замерены раскепы коленчатого вала у только что остановленного вспомогательного дизеля. Сравнение результатов таких замеров и замеров на холодном дизеле показало, что при рабочей температуре ось коленчатого вала изгибается кверху. Если вал был уложен в холодном состоянии также с изгибом оси кверху, то в сумме эти изгибы приведут раскепы к недопустимым величинам, что произойдет во время работы дизеля.
Судовые механики не занимаются укладкой коленчатых валов даже вспомогательных дизелей, не говоря уже о главных. Работа эта трудоемкая, связанная с заменой и подгонкой рамовых подшипников на полностью разобраннам дизеле, и выполняют ее на СРЗ.
Приведенные же сведения о раскепах нужны механикам прежде всего потому, что они периодически замеряют раскепы, изменения которых при различных состояниях дизеля позволяет механикам критически отнестись к полученным величинам и прежде всего к их знаку — минусу или плюсу.
Положение вала по скобе обычно проверяют во время профилактических вскрытий рамовых подшипников. Упругие деформации подшипников вала можно проверять, не разбирая подшипники, независимо от осмотра рамовых подшипников, поэтому необязательно выдерживать сроки проверок, а делать их чаще.
Смысл замера раскепов коленчатого вала заключается в следующем. При длительной работе дизеля половинки рамовых подшипников изнашиваются неодинаково. Поскольку вал во время работы дизеля в основном прижат к нижним половинам, он упруго изгибается в их сторону и во время вращения испытывает знакопеременные упругие деформации. Упругая деформация вызывает напряжения изгиба в щеках и шейках вала. В некоторые моменты поворота вала эти напряжения складываются с рабочими напряжениями, вызываемыми силами давления газов на поршень, и сумма их может достигнуть значительных величин.
Так как коленчатый вал при значительной длине имеет большую массу, то во время стоянки дизеля он лежит на нижних половинках рамовых подшипников и упруго изогнут, если половинки лежат не на одной высоте. При повороте вала в различные положения его щеки сближаются или расходятся в зависимости от положения соседних со щеками рамовых подшипников. Если нижние половинки рамовых подшипников лежат строго на одной высоте и вал не изогнут, то расстояние между щеками мотылей в любых положениях вала останется постоянным. Разность расстояний между щеками мотылей и принято называть упругими раскепами коленчатого вала.
На рис. 90 показано, как изгибается вал при изменении положения рамовых подшипников. По изменению расстояния между щеками можно судить о направлении деформации вала в районе данного мотыля. Так, если расстояние между щеками мотыля в в. м.т. больше, чем в н. м. т., то ось вала прогибается выпуклостью вниз и соседние с мотылем рамовые подшипники лежат ниже своего нормального положения. В этом случае раскеп считается положительным и обозначается знаком плюс. При обратном положении, т. е. в случае уменьшения расстояния между щеками при положений мотыля в в. м.т., раскеп считается отрицательным и обозначается знаком минус. При отрицательном раскепе соседние с мотылем рамовые подшипники находятся выше своего нормального положения.
Раскепы замеряют в четырех положениях мотыля: в. м.т., правый борт, н.м.т., левый борт. При замерах вал поворачивают только в одном направлении, соответствующем работе дизеля на передний ход. Для суждения об изменении раскепов обычно положение мотыля в н.м.т. принято считать за нулевое.
Так как замерить раскеп точно при положении мотыля в н.м.т. мешает шатун, замер производят при отклонении мотыля от н.м.т. на 12—15° в сторону вращения на передний ход. Расстояние между щеками следует измерять всегда между определенными точками, и, чем дальше эти точки удалены от оси мотылевой щейки, тем больше величина раскепа. Эти определенные точки отмечены на щеках мотылей кернами, в которые должны упираться концы измерительного инструмента.
В качестве измерительного инструмента применяют пружинные индикаторы с удлинителями с точностью шкалы до 0,01 мм.
Индикатор обычной конструкции (рис. 91, а) (для измерения расстояния между щеками L = 100/140 мм) зажат в хомуты 2 и 3, в левом конце установлена пружина 1, а в правом — сменные гильзы с резьбой, при помощи которых можно регулировать длину индикатора.
Длину индикатора регулируют так, чтобы в свободном состоянии она превышала измеряемое расстояние на 3—3,5 мм. При измерении больших расстояний (L > > 140 мм) вместо деталей гильзы 4, 5, 6 и 7 ставят удлинитель несколько иной конструкции (рис. 91,6). Стержней 8 удлинителя имеется несколько, и их подбирают в зависимости от измеряемого расстояния.
На рис. 92 показаны различные схемы установки индикатора.
Имеется также приспособление, при помощи которого можно проверять деформацию каждой щеки в отдельности (рис. 93).
Позиции на рисунке означают 1 — хомут, 2 — штанга; 3— муфта с правой и левой резьбой; 4 — индикатор, 5—корпус прибора; 6—контргайка, 7 — измерительный штифт.
Необходимость применения такого приспособления вызвана тем, что рамовые подшипники и шейки изнашиваются неодинаково. Возникающий при этом раскеп выражается в различной величине деформации щек одного и того же мотыля. При помощи приспособления можно определить, за счет какого из двух рамовых подшипников или их шеек возросли упругие деформации вала.
При измерении раскепов не обязательно знать абсолютную величину расстояния между щеками, так как для определения упругих деформаций вала достаточно иметь данные об относительных изменениях расстояния между ними.
Методика замера сравнительно проста и сводится к следующему:
протирают начисто внутренние поверхности щек, отыскивают керны и обводят мелом для того, чтобы их можно было сразу найти при установке индикатора;
ставят мотыль так, чтобы он вращался на передний ход, прошел н.м.т. и начал восходящий ход только на такую величину, чтобы шатун не мешал установке индикатора;
устанавливают приспособление, в котором зажат индикатор так, чтобы подвижный стержень индикатора и неподвижный конец приспособления уперлись в керны: установка должна быть не очень напряженной и индикатор должен поворачиваться вместе с приспособлением от руки, но слабины в установке не должно быть, и приспособление должно держаться в кернах за счет сжатия пружины;
ставят шкалу индикатора на нулевое положение и проворачивают вал в сторону переднего хода до тех пор, пока мотыль не встанет в положение «Левый борт» или «Правый борт»;
записывают показания индикатора, учитывая, что минусовые показания соответствуют расхождениям щек, а плюсовые — сближению (например, индикатор показал отклонение влево от нуля на 0,08 мм; это указывает на то, что щеки разошлись на 0,08 мм, и эту величину нужно записать со знаком плюс; если индикатор показал положительную величину 0,08 мм, это означает, что щеки сблизились на 0,08 мм, и эту величину нужно обозначить знаком
минус);
последовательно проворачивают мотыль в положения в. м.т. и «Правый борт» и также записывают показания индикатора;
после получения последнего замера снова проворачивают мотыль в направлении н.м.т., но не доводят до нее;
отмечают показания индикатора, и если получена отметка 0,00 мм, то считают, что замеры произведены правильно; в случае большого расхождения (например, 0,07 мм) снова повторяют замеры.
Результаты измерений сводят в таблицу и по показаниям индикатора строят условную кривую оси коленчатого вала (рис. 94).
Дизель отработал с момента постройки судна 1924 ч. Замер произведен при собранном дизеле. Количество груза на судне 4700 т, топлива — 820 т. Температура воздуха в МО 34°С, температура забортной воды 29°С.
Для каждого коленчатого вала существует диапазон величин упругих раскепов: от монтажных, т. е. наименьших, до наибольших, когда требуется переукладка вала. Вначале эти нормы связывали с диаметром вала, а в настоящее время их связывают с ходом поршня.
Правилами Регистра СССР установлены следующие величины упругих раскепов в зависимости от хода поршня S: монтажные Д=0,00015; допустимые в эксплуатации Д=0,000155; недопустимые A=0,00025S.
На основании этих данных построена диаграмма (рис. 95, а), по которой можно определить величины раскепов для дизелей с различными ходами поршня и решить, к какой категории раскепы отнести. На рис. 95,6 приведена подобная диаграмма, составленная фирмой «Зульцер» для своих дизелей.
Если сравнить обе диаграммы, можно видеть, что фирма устанавливает более жесткие нормативы для предельно допустимых раскепов по сравнению с нормативами Регистра СССР.
Кривые на рисунке показывают величины раскепов: 1— монтажные; 2, 3— предельно допустимые при монтаже и в эксплуатации; 4 — не допустимые.
Величины упругих раскепов позволяют судить только об иск ривлении оси коленчатого вала, но по ним нельзя определить абсолютную величину проседания того или иного рамового подшипника. Можно только констатировать факт, что носовой подшипник такого-то мотыля сидит ниже, чем кормовой.
Замер по скобе положения вала позволяет получить абсолютные величины проседаний каждого из рамовых подшипников, а сравнение результатов замера с предыдущими — судить о скорости и характере износа рамовых подшипников.
Для получения надежных результатов замера должны быть вскрыты одновременно все рамовые подшипники. На судах, имеющих большие многоцилиндровые дизели, такую работу не всегда можно выполнить и чаще положение вала замеряют по скобе постепенно, по мере вскрытия подшипников.
Скоба (рис. 96) для замера положения рамовых шеек в подшипниках вала главного дизеля имеется на каждом судне; ее изготавливает завод, построивший дизель. Скоба может быть изготовлена и на СРЗ в том случае, если этот завод производил какие-либо работы, существенно изменившие положение вала.
Корпус скобы изготавливают из стального листа или из чугуна. После отливки у скобы точно обрабатывают две плоскости 1 и плоскость 2. Иногда в плоскость 2 вставляют стальной закаленный стержень с отшлифованной поверхностью. Окончательно скобу подгоняют по валу после того, как он уложен в рамовые подшипники на судне.
При снятых верхних половинках рамовых подшипников плоскости 1 опираются на чисто обработанные поверхности фундаментной рамы и подгоняются так, чтобы между шейкой вала и плоскостью 2 оставался минимальный зазор. Затем замеряют щупом зазоры между плоскостью 2 и шейкой вала на всех шейках и выбивают или гравируют величины этих зазоров на латунной бирке, которую затем приклепывают к скобе. В процессе дальнейшей эксплуатации периодически вскрывают рамовые подшипники и замеряют зазоры между каждой из шеек и скобой. Полученные зазоры сравнивают с первоначальными и определяют, насколько сработались нижние половинки рамовых подшипников и насколько просел вал.
Кроме описанной конструкции просадочной скобы, имеются и другие. Например, скоба с микрометрическим винтом, позволяющим замерять зазоры без щупа.
Просадки рамовых шеек замеряют на носовой и кормовой частях шейки, а у длинных шеек — в положениях «Нос—середина— корма». При замерах мотыли должны стоять в определенных положениях. Например, если первоначальный замер был снят при положении мотыля № 1 в в. м.т., то и последующие замеры просадки вала должны производиться в том же положении вала. При установке скобы в положениях «Нос — корма» нужно следить за тем, чтобы она стояла всегда в одном положении относительно кромок подшипника. Для этого на поверхности рамы, на которую опирается скоба, кернами намечают (Специальные площадки.
Вместе с результатами замеров записывают следующие данные, относящиеся к моменту замеров: число часов, отработанных дизелем с момента предыдущего замера; температуру в МО; в каком положении механизма движения произведены замеры; количество и расположение груза, топлива и балласта.
При замерах нужно тщательно следить за чистотой опорных поверхностей скобы, рамовых шеек и поверхностей рамы, на которые опирается скоба.
Результаты замеров записывают в формуляр, в котором имеются специальные таблицы для таких данных.
Возвратимся, однако, к раскепам. В отличие от дизелей береговых установок, поставленных на жесткие фундаменты, судовые дизели таких фундаментов не имеют. Поэтому при одном и том же состоянии коленчатого вала и его подшипников ось вала может принимать различные положения в зависимости от внешних условий: количества и расположения груза в трюмах, топлива и воды в танках; величины крена и дифферента судна; температуры МО.
Известно, что корпус судна на плаву не является жесткой балкой, а упруго изгибается на волне, и стрелка прогиба его в средней части у крупных судов может достигать значительных величин.
Естественно, что та часть корпуса, на которой установлена машинная рама, также претерпевает деформации, а вместе с нею циклически деформируется и машинная рама. При деформации рамы опоры рамовых подшипников перемещаются в вертикальной плоскости и вынуждают ось коленчатого вала искривляться.
Величины перемещений опор рамовых подшипников на некоторых судах определяли с помощью довольно сложной аппаратуры, и вполне понятно, что такой аппаратурой судовой механик не располагает. Таким образом, механик не знает, каких величин достигает деформация вала при ходе судна на крупной волне и до каких пределов доходят раскепы мотылей, а имеет возможность измерять их только во время стоянки при статической деформации корпуса судна, т. е. в такой момент, когда это менее всего интересно.
Существенным недостатком контроля положения вала по раскепам является отсутствие каких-либо указаний на условия, при которых они должны замеряться, и прежде всего условия загрузки судна. Действительно, всем известно, насколько разные показатели замеров упругих раскепов получаются при положении судна в полном грузу и в балласте, и однако до сих пор нет оговорок или указаний, при каком состоянии судна их снимать. Вследствие этого возникают недоразумения, например, у нового судна, принявшего полный груз, раскепы оказываются такими, что требуется вновь укладка коленчатого вала. Это случилось на серии теплоходов, на которых установлены дизели Герлицер 8SV55uA и МАН K6Z57/80A3.
Долгое время существовала рекомендация монтировать коленчатый вал так, чтобы его ось имела небольшой изгиб, обращенный выпуклостью вверх. Предполагалось, что такое положение оси вала компенсирует неизбежный износ рамовых подшипников, расположенных в средней части дизеля, и со временем линия вала будет приближаться к прямой. Но на заводе-строителе коленчатый вал укладывают в то время, когда судно не только не имеет груза, но и танки его ничем не заполнены.
А. Н. Анциферов приводит данные о раскепах на нескольких теплоходах с упомянутыми дизелями, снятых при состоянии судна в балласте. Для примера взяты раскепы коленчатых валов на пяти дизелях Герлицер 8SV55uA, установленных на теплоходах типа «Андижан», и на двух дизелях марки MAHK6Z57/80C, установленных на теплоходах типа «Шенкурск».
На дизелях Герлицер раскепы всех средних мотылей при замере их в момент балластного состояния судна имели минусовые значения (от —0,01 до —0,05 мм). У большинства крайних мотылей раскепы были плюсовые и достигали +0,09 мм.
При замерах раскепов у полностью загруженного судна картина резко изменилась, и прежде всего у мотыля № 1 (у этих судов отсчет номеров цилиндров идет от маховика). Раскепы этих мотылей стали минусовыми и достигли — 0,114- —0,14 мм.
Согласно номограмме, определяющей зависимость раскепа от хода поршня (см. рис. 96), для дизелей с ходом поршня 550 мм состояние коленчатого вала считается удовлетворительным при величине раскепа до 0,07 мм. В процессе эксплуатации таких дизелей допускается увеличение раскепов от 0,07 до 0,14 мм, но при этом рекомендуется коленчатый вал переукладывать. Если же раскеп достиг 0,14 мм или превысил эту величину, то переукладка вала обязательна
То же самое происходило и на теплоходах с дизелями МАН. Раскепы при полной загрузке судна у всех мотылей изменялись в сторону отрицательных величин и колебания их имели наибольшее значение также у мотыля № 1. Так, на теплоходе «Переяславль-Залесский» раскеп этого мотыля при полной загрузке судна достигал —0,24 мм, а колебание его по сравнению с замером при балластном состоянии судна было равно —0,14 мм.
По уже упомянутой номограмме для дизелей с ходом поршня 800 мм рекомендуется переукладка коленчатого вала при раскепах более 0,1 мм и переукладка обязательна при раскепах 0,2 мм.
Следовательно, раскепы у коленчатого вала главного дизеля теплохода «Переяславль-Залесский» при полностью загруженном судне достигали таких величин, при которых переукладка коленчатого вала обязательна
Такое положение возникло вследствие того, что коленчатый вал при монтаже его на заводе-строителе был уложен с отрицательными раскепами, а при полной загрузке судна величины раскепов в сторону минуса еще более увеличиваются.
Наши СРЗ при переукладке коленчатых валов указанных дизелей стараются добиться нулевых раскепов: чем ближе раскепы к нулю после переукладки, тем лучшим считается качество работы. Такой метод укладки коленчатых валов дает результаты лучшие, чем создание кривизны оси вала, направленной вверх, и раскепы мотылей при полной загрузке судна не достигают приведенных выше угрожающих величин.
И все же такие способы далеки от действительности. Прежде всего невозможно без применения очень сложной аппаратуры' измерять раскепы на ходу груженого судна во время сильной килевой качки. Кроме того, раскепы измеряют на холодном дизеле, а при работе температура его коленчатого вала значительно выше температуры машинной рамы, и это обстоятельство не может не отразиться на изменении раскепов.
Колебания раскепов коленчатого вала на судне с грузом при значительном волнении моря были измерены английскими исследователями на теплоходе «Сан-Франциско». Измерения показали, что амплитуда колебаний раскепов при различных положениях судна достигает 0,3 мм, что соответствует дополнительным напряжениям в коленчатом валу ±300 кгс/см2. Стрелка прогиба корпуса при этом достигала 70 мм
Приводится пример поломки коленчатого вала на шестицилиндровом дизеле Доксфорд (с диаметром шейки вала 580 мм) в результате изменения прогиба вала при работе судна в грузу и без груза. При этом максимальная разница в раскепах коленчатого вала достигала 0,762 мм
Как показала статистика, в большинстве случаев разрушение коленчатых валов начинается с появления усталостных трещин в галтелях перехода от шейки вала к щеке, так как при переменных нагрузках в них возникают наибольшие концентрации напряжений на изгиб.
Для того чтобы определить влияние разности температур коленчатого вала и машинной рамы на изменение раскепов, на одном из судов Балтийского пароходства были замерены раскепы коленчатого вала у только что остановленного вспомогательного дизеля. Сравнение результатов таких замеров и замеров на холодном дизеле показало, что при рабочей температуре ось коленчатого вала изгибается кверху. Если вал был уложен в холодном состоянии также с изгибом оси кверху, то в сумме эти изгибы приведут раскепы к недопустимым величинам, что произойдет во время работы дизеля.
Судовые механики не занимаются укладкой коленчатых валов даже вспомогательных дизелей, не говоря уже о главных. Работа эта трудоемкая, связанная с заменой и подгонкой рамовых подшипников на полностью разобраннам дизеле, и выполняют ее на СРЗ.
Приведенные же сведения о раскепах нужны механикам прежде всего потому, что они периодически замеряют раскепы, изменения которых при различных состояниях дизеля позволяет механикам критически отнестись к полученным величинам и прежде всего к их знаку — минусу или плюсу.
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.