Дисциплина: Технология судоремонта (ТСР)
Лабораторная работа: Оценка технического состояния поршней судовых дизелей
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Приобретение практических навыков оценки технического состояния поршней судовых двигателей внутреннего сгорания посредством их визуального осмотра и обмеров.
2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В процессе эксплуатации, вследствие термических и механических напряжений, конструктивных недостатков у поршней возникают следующие характерные дефекты:
- изнашивание рабочих поверхностей;
- обгорания и трещины поверхностные и сквозные;
- задиры рабочих поверхностей; деформация.
Изнашивание
Изнашиванию подвергаются рабочие поверхности тройка, противоизносные кольца, поршневые пальцы, отверстия бобышек и втулок, боковые поверхности канавок для компрессионных и маслосъемных колец.
Изнашиванию подвергаются рабочие поверхности тронков и канавок для поршневых колец, противоизносные кольца(при их наличии), поршневые пальцы, отверстия бобышек и втулок в результате чего происходит изменение формы и размеров деталей поршней.
Тронки поршней в большинстве случаев приобретают овальность, т. к износ в направлении оси двигателя и по ходу вращения вала будет различным. У тронковых дизелей износ по ходу, как правило, больший, что обусловлено воздействием на пару поршень-втулка нормального усилия. У крейцкопфного дизеля боковые поверхности головки и тронка поршня изнашиваются незначительно, поскольку они не передают нормальных усилий на стенки втулки, цилиндра.
Возможен также неравномерный износ тронка по длине и в этом случае появляется конусность. Характер износа тронка по длине определяется главным образом степенью перекоса деталей шатунно-поршневой группы в цилиндре, т.е. зависит от центровки движения. Нарушение центровки вызывает повышенный нагрев тронка, заедание или задиры.
Значительному изнашиванию подвергаются противоизносные пояски из цветного металла, (бронзы) на тронке поршня.
Износ поршневого пальца и головной втулки тронкового дизеля зависит от способа крепления пальца в бобышках. При фиксированном положении пальца в бобышках изнашивается только его средняя часть, расположенная в головной втулке. Плавающие пальцы изнашиваются по всей поверхности. При этом в поперечном сечении отмечается эллиптичность, а по длине — конусность. Кроме изнашивания могут образовываться задиры и трещины пальца. Цилиндрическая поверхность бобышек изнашивается в виде овала, большая ось которого параллельна оси поршня.
Причины повышенного или неравномерного износа поршневых пальцев могут быть следующие:
- увеличение зазора между пальцем и втулкой;
- перекос деталей поршневого движения;
- недостаточные зазоры в головном подшипнике или неудовлетворительная пригонка его по пальцу;
- отсутствие смазки или недостаточная смазка головного подшипника.
Канавки поршня изнашиваются уплотнительными и маслосъемными кольцами, которые при работе двигателя перемещаются, попеременно прижимаясь то к верхней, то к нижней кромке канавки. Одновременно с канавками изнашиваются и поршневые кольца, в результате чего зазор между кольцом и торцом канавки увеличивается. Увеличение зазоров больше допустимых снижает компрессию, повышает расход масла, вызывает удары, разбивающие канавки. Недостаточные зазоры обычно являются причиной прихватывания колец в канавках, потери их упругости и могут привести к задиру поршня.
Обгорание
Обгорание головки и прогорание днища поршня возникают в результате газовой коррозии, которая развивается при высоких температурах и неправильного распыла топлива, а также при ухудшении теплоотвода от головки поршня. При этом головка поршня теряет свою форму и утоняется. Утонение донышка ограничивается инструкцией завода-изготовителя. Внутренние температурные напряжения и усталостные явления вызывают на поверхности перегретого поршня микротрещины, которые под воздействием окислительного процесса топливного факела быстро развиваются и разрушают днище. Большое количество нагара на головке поршня приводит к потере подвижности поршневых колец. При этом выхлопные газы прорываются и разрушают перемычки между канавками. Нагар и недостаточная смазка являются причинами нарушения теплоотвода, чрезмерного нагрева поршня и возникновения трещин.
Задиры на рабочей поверхности втулки и поршня связаны с возникновением между поршнем и втулкой сухого трения из-за плохой смазки или нарушения охлаждения поршня.
При этом возможны заклинивание поршня в цилиндре и задир рабочей поверхности. Задиры могут возникнуть также вследствие:
- нагарообразования и попадания нагара на поверхности трения;
- поломки поршневых колец, мелкие осколки которых могут попасть между тронком и втулкой;
- недостаточных тепловых зазоров в замках колец и между поршнем и втулкой;
- некачественной центровки поршней в цилиндре;
- деформации поршня и втулки.
Задиры рабочей поверхности поршневого пальца в основном связаны с нарушением смазки головного подшипника и неудовлетворительной сборкой. Деформация тронка возникает вследствие:
- запрессовки поршневых пальцев со слишком большим натягом;
- повышения температуры сверх допустимой по условиям технической эксплуатации;
- остаточных напряжений (коробление тронка).
3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАМЕРОВ
Вначале необходимо произвести визуальный осмотр поршня до его очистки (в судовых условиях). При этом особое внимание следует обратить на характер нагарообразования, подвижность колец, наличие натиров и т.д. Затем снимают кольца, поршень очищают от нагара, промывают дизтопливом и насухо протирают. После очистки поршень осматривают повторно. Обращают внимание на состояние его днища и канавок (обгорание), наличие трещин, натиров, задиров, рисок и т.д. Все обнаруженные дефекты должны быть записаны в формуляр технического состояния дизеля (приложение 3). В лабораторных условиях обнаруженные визуальным осмотром дефекты поршня необходимо внести в протокол выполнения лабораторной работы.
После визуального осмотра производится обмер поршня для определения износа, овальности, конусности и бочкообразности тронка, отверстий под поршневой палец, а также обмер канавок для поршневых колец с целью определения износа и наработка.
Для определения величины износа рабочей поверхности тронка поршня выполняются обмеры микрометрической скобой его диаметров во взаимно перпендикулярных направлениях — в плоскости оси коленчатого вала и в плоскости движения шатуна, т.е. "по оси" и "по ходу". Измерения делают в нескольких сечениях (поясах) по высоте поршня, которые указываются в технических условиях конкретно для каждого типа двигателя (приложение 1).
Определяют отклонения от цилиндрической формы по длине (конусность, бочкообразность, корсетность) и в поперечных сечениях (эллиптичность) как разность соответствующих наибольшего и наименьшего диаметров.
Для поршней небольших диаметров (вспомогательные дизели) первый обмер производят на расстоянии 10-20 мм от верхней кромки тронка. Последующие измерения — через каждые 100...200 мм (приложение 1), а в случае необходимости и чаще. Если поршни имеют антифрикционные пояса из цветного металла, обмер выполняют по наружным диаметрам этих поясов. При необходимости измерения в поясе поршневого пальца, измерение по "оси" необходимо сместить на минимальный угол, при котором измерительный инструмент будет располагаться в области цилиндрической части тронка. Головку поршня обычно не измеряют, т.к. она при правильной центровке не касается втулки и практически не изнашивается. Однако, для некоторых дизелей, например, М-50, техническими условиями первый пояс замера задан в районе го ловки над верхней поршневой канавкой на расстоянии 15 мм от нее.
Поршни больших диаметров (крейцкопфные дизели) обмеряют таким же образом, как и поршни малых диаметров, количество поясов обмера и их относительное расположение по высоте поршня указаны в карте обмера (приложение 2).
Данные измерений заносят в таблицу протокола (приложение 2). Примеры судового формуляра приведены в приложениях 3 и 4. По данным измерений находят максимальную эллиптичность и наибольшую разность диаметров по длине (конусность). Полученные значения эллиптичности и конусности необходимо сравнить с наибольшими допустимыми значениями износа поршней по таблице 1.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
Отчёт о лабораторной работе оформляется на отдельном бланке (см. приложение 2) бригадой курсантов. Отчёт должен включать техническую характеристику дефектуемых деталей, перечень приборов и инструментов, описание дефектов, обнаруженных визуально, записи в таблице замеров и расчетов износов, значения наибольших допускаемых износов, эскиз поршня и диаграмму износов, выводы о состоянии поршней, даты и подписи исполнителей.
Отчет должен быть выполнен технически грамотно и аккуратно. Графическая часть выполняется в карандаше, текст - чернилами.
Лабораторная работа может быть зачтена, если курсант успешно отвечает на поставленные вопросы, может самостоятельно применить полученные знания на практике.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Какие особенности и причины износа поршней двигателей разных типов?
2. Каковы причины обгорания головки и пригорания днища поршня?
3. Каковы причины задиров и деформаций поршней?
4. Как определяется износ поршней?
5. Что такое эллиптичность и конусность (бочкообразность, корестностъ) ?
6. Как сделать заключение о состоянии поршня по результатам замеров и расчётов?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балякин О.К. Технология судоремонта. -М.: Транспорт, 1983.
2. Беньковский Д.Д. Технология судоремонта. -М.: Транспорт, 1986.
3. Калугин М.Г. Монтаж и ремонт" механизмов морских судов. - М.: Транспорт, 1971.
Микрометрические инструменты
Лабораторная работа: Оценка технического состояния поршней судовых дизелей
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Приобретение практических навыков оценки технического состояния поршней судовых двигателей внутреннего сгорания посредством их визуального осмотра и обмеров.
2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В процессе эксплуатации, вследствие термических и механических напряжений, конструктивных недостатков у поршней возникают следующие характерные дефекты:
- изнашивание рабочих поверхностей;
- обгорания и трещины поверхностные и сквозные;
- задиры рабочих поверхностей; деформация.
Изнашивание
Изнашиванию подвергаются рабочие поверхности тройка, противоизносные кольца, поршневые пальцы, отверстия бобышек и втулок, боковые поверхности канавок для компрессионных и маслосъемных колец.
Изнашиванию подвергаются рабочие поверхности тронков и канавок для поршневых колец, противоизносные кольца(при их наличии), поршневые пальцы, отверстия бобышек и втулок в результате чего происходит изменение формы и размеров деталей поршней.
Тронки поршней в большинстве случаев приобретают овальность, т. к износ в направлении оси двигателя и по ходу вращения вала будет различным. У тронковых дизелей износ по ходу, как правило, больший, что обусловлено воздействием на пару поршень-втулка нормального усилия. У крейцкопфного дизеля боковые поверхности головки и тронка поршня изнашиваются незначительно, поскольку они не передают нормальных усилий на стенки втулки, цилиндра.
Возможен также неравномерный износ тронка по длине и в этом случае появляется конусность. Характер износа тронка по длине определяется главным образом степенью перекоса деталей шатунно-поршневой группы в цилиндре, т.е. зависит от центровки движения. Нарушение центровки вызывает повышенный нагрев тронка, заедание или задиры.
Значительному изнашиванию подвергаются противоизносные пояски из цветного металла, (бронзы) на тронке поршня.
Износ поршневого пальца и головной втулки тронкового дизеля зависит от способа крепления пальца в бобышках. При фиксированном положении пальца в бобышках изнашивается только его средняя часть, расположенная в головной втулке. Плавающие пальцы изнашиваются по всей поверхности. При этом в поперечном сечении отмечается эллиптичность, а по длине — конусность. Кроме изнашивания могут образовываться задиры и трещины пальца. Цилиндрическая поверхность бобышек изнашивается в виде овала, большая ось которого параллельна оси поршня.
Причины повышенного или неравномерного износа поршневых пальцев могут быть следующие:
- увеличение зазора между пальцем и втулкой;
- перекос деталей поршневого движения;
- недостаточные зазоры в головном подшипнике или неудовлетворительная пригонка его по пальцу;
- отсутствие смазки или недостаточная смазка головного подшипника.
Канавки поршня изнашиваются уплотнительными и маслосъемными кольцами, которые при работе двигателя перемещаются, попеременно прижимаясь то к верхней, то к нижней кромке канавки. Одновременно с канавками изнашиваются и поршневые кольца, в результате чего зазор между кольцом и торцом канавки увеличивается. Увеличение зазоров больше допустимых снижает компрессию, повышает расход масла, вызывает удары, разбивающие канавки. Недостаточные зазоры обычно являются причиной прихватывания колец в канавках, потери их упругости и могут привести к задиру поршня.
Обгорание
Обгорание головки и прогорание днища поршня возникают в результате газовой коррозии, которая развивается при высоких температурах и неправильного распыла топлива, а также при ухудшении теплоотвода от головки поршня. При этом головка поршня теряет свою форму и утоняется. Утонение донышка ограничивается инструкцией завода-изготовителя. Внутренние температурные напряжения и усталостные явления вызывают на поверхности перегретого поршня микротрещины, которые под воздействием окислительного процесса топливного факела быстро развиваются и разрушают днище. Большое количество нагара на головке поршня приводит к потере подвижности поршневых колец. При этом выхлопные газы прорываются и разрушают перемычки между канавками. Нагар и недостаточная смазка являются причинами нарушения теплоотвода, чрезмерного нагрева поршня и возникновения трещин.
Задиры на рабочей поверхности втулки и поршня связаны с возникновением между поршнем и втулкой сухого трения из-за плохой смазки или нарушения охлаждения поршня.
При этом возможны заклинивание поршня в цилиндре и задир рабочей поверхности. Задиры могут возникнуть также вследствие:
- нагарообразования и попадания нагара на поверхности трения;
- поломки поршневых колец, мелкие осколки которых могут попасть между тронком и втулкой;
- недостаточных тепловых зазоров в замках колец и между поршнем и втулкой;
- некачественной центровки поршней в цилиндре;
- деформации поршня и втулки.
Задиры рабочей поверхности поршневого пальца в основном связаны с нарушением смазки головного подшипника и неудовлетворительной сборкой. Деформация тронка возникает вследствие:
- запрессовки поршневых пальцев со слишком большим натягом;
- повышения температуры сверх допустимой по условиям технической эксплуатации;
- остаточных напряжений (коробление тронка).
3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАМЕРОВ
Вначале необходимо произвести визуальный осмотр поршня до его очистки (в судовых условиях). При этом особое внимание следует обратить на характер нагарообразования, подвижность колец, наличие натиров и т.д. Затем снимают кольца, поршень очищают от нагара, промывают дизтопливом и насухо протирают. После очистки поршень осматривают повторно. Обращают внимание на состояние его днища и канавок (обгорание), наличие трещин, натиров, задиров, рисок и т.д. Все обнаруженные дефекты должны быть записаны в формуляр технического состояния дизеля (приложение 3). В лабораторных условиях обнаруженные визуальным осмотром дефекты поршня необходимо внести в протокол выполнения лабораторной работы.
После визуального осмотра производится обмер поршня для определения износа, овальности, конусности и бочкообразности тронка, отверстий под поршневой палец, а также обмер канавок для поршневых колец с целью определения износа и наработка.
Для определения величины износа рабочей поверхности тронка поршня выполняются обмеры микрометрической скобой его диаметров во взаимно перпендикулярных направлениях — в плоскости оси коленчатого вала и в плоскости движения шатуна, т.е. "по оси" и "по ходу". Измерения делают в нескольких сечениях (поясах) по высоте поршня, которые указываются в технических условиях конкретно для каждого типа двигателя (приложение 1).
Определяют отклонения от цилиндрической формы по длине (конусность, бочкообразность, корсетность) и в поперечных сечениях (эллиптичность) как разность соответствующих наибольшего и наименьшего диаметров.
Для поршней небольших диаметров (вспомогательные дизели) первый обмер производят на расстоянии 10-20 мм от верхней кромки тронка. Последующие измерения — через каждые 100...200 мм (приложение 1), а в случае необходимости и чаще. Если поршни имеют антифрикционные пояса из цветного металла, обмер выполняют по наружным диаметрам этих поясов. При необходимости измерения в поясе поршневого пальца, измерение по "оси" необходимо сместить на минимальный угол, при котором измерительный инструмент будет располагаться в области цилиндрической части тронка. Головку поршня обычно не измеряют, т.к. она при правильной центровке не касается втулки и практически не изнашивается. Однако, для некоторых дизелей, например, М-50, техническими условиями первый пояс замера задан в районе го ловки над верхней поршневой канавкой на расстоянии 15 мм от нее.
Поршни больших диаметров (крейцкопфные дизели) обмеряют таким же образом, как и поршни малых диаметров, количество поясов обмера и их относительное расположение по высоте поршня указаны в карте обмера (приложение 2).
Данные измерений заносят в таблицу протокола (приложение 2). Примеры судового формуляра приведены в приложениях 3 и 4. По данным измерений находят максимальную эллиптичность и наибольшую разность диаметров по длине (конусность). Полученные значения эллиптичности и конусности необходимо сравнить с наибольшими допустимыми значениями износа поршней по таблице 1.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
Отчёт о лабораторной работе оформляется на отдельном бланке (см. приложение 2) бригадой курсантов. Отчёт должен включать техническую характеристику дефектуемых деталей, перечень приборов и инструментов, описание дефектов, обнаруженных визуально, записи в таблице замеров и расчетов износов, значения наибольших допускаемых износов, эскиз поршня и диаграмму износов, выводы о состоянии поршней, даты и подписи исполнителей.
Отчет должен быть выполнен технически грамотно и аккуратно. Графическая часть выполняется в карандаше, текст - чернилами.
Лабораторная работа может быть зачтена, если курсант успешно отвечает на поставленные вопросы, может самостоятельно применить полученные знания на практике.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Какие особенности и причины износа поршней двигателей разных типов?
2. Каковы причины обгорания головки и пригорания днища поршня?
3. Каковы причины задиров и деформаций поршней?
4. Как определяется износ поршней?
5. Что такое эллиптичность и конусность (бочкообразность, корестностъ) ?
6. Как сделать заключение о состоянии поршня по результатам замеров и расчётов?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балякин О.К. Технология судоремонта. -М.: Транспорт, 1983.
2. Беньковский Д.Д. Технология судоремонта. -М.: Транспорт, 1986.
3. Калугин М.Г. Монтаж и ремонт" механизмов морских судов. - М.: Транспорт, 1971.
Микрометрические инструменты
Общие положения
Микрометрические инструменты общего назначения выпускаются трёх основных типов: микрометр для наружных измерений, микрометрический глубиномер и микрометрический нутромер.
Скачать методические указания и теоретические сведения
