Ремонт судовых двигателей внутреннего сгорания
Демонтаж, разборка и дефектация
В зависимости от производственных возможностей предприятия и конструктивных особенностей двигателя ремонт его может осуществляться на судне или в цехе. Как правило, при капитальном ремонте двигатель демонтируют (снимают с судового фундамента) и доставляют в цех для ремонта. Крупногабаритные дизели большой массы с фундамента не снимают, а демонтируют отдельными узлами.
Ремонт двигателя в цехе сокращает сроки ремонта, однако последующие работы на судне по монтажу и центровке двигателя могут быть весьма трудоемкими, поэтому необходимость демонтажа в каждом отдельном случае должна быть обоснована.
При капитальном ремонте двигателя в цехе основными этапами являются: разборка; дефектация (выявление износов и повреждений); восстановление деталей; изготовление новых деталей взамен забракованных; узловая сборка; общая сборка двигателя; испытание в цехе; монтаж на судовом фундаменте; испытание на судне.
Демонтажные работы начинают с отсоединения от двигателя всех трубопроводов, предварительно удалив из них и из двигателя воду, масло и топливо; затем снимают с двигателя контрольно-измерительные приборы, арматуру; все отверстия закрывают заглушками. Одновременно ведут работы по разборке площадок, приводов к арматуре и других частей, соединяющих двигатель с конструкциями корпуса судна. Затем разъединяют фланцы коленчатого и приводного валов, отсоединяют двигатель от судового фундамента, выгружают и транспортируют в цех, где устанавливают в горизонтальном положении на специальный фундамент или металлические балки.
Разборка двигателя — один из важнейших технологических процессов ремонта, во многом определяющий его продолжительность и стоимость. Небрежная разборка нередко приводит к повреждению, а иногда и к утере деталей.
Процесс разборки двигателя на судне и в цехе по существу одинаков, однако разборка в цехе удобнее и значительно производительнее, так как выполняется в более благоприятных условиях. Последовательность разборки двигателя зависит от его конструкции; в каждом отдельном случае разборка должна производиться в соответствии с инструкцией завода-изготовителя.
Должное внимание при разборке дизелей необходимо уделять клеймению и маркировке деталей и мест их установки в соответствии с инструкцией, чтобы при последующей сборке установить детали правильно. На специализированных предприятиях, ремонтирующих быстроходные дизели одного типа, детали при разборке не маркируют.
Последовательность разборки двигателей, имеющих в качестве основной детали остова фундаментную раму, примерно такова: сначала снимают контрольно-измерительные приборы, затем электрооборудование, трубопроводы, тяги топливных насосов и регулятора частоты вращения, удаляют стойки с клапанными рычагами, толкатели и штанги клапанов, навесные агрегаты, кожух шестерен, распределительный вал, крышки цилиндров, производят разъем нижних головок шатунов и, поворачивая коленчатый вал, последовательно поднимают поршни с шатунами, извлекая их из цилиндров. Затем выпрессовывают втулки цилиндров, отделяют цилиндры (блок цилиндров), снимают маховик, вскрывают рамовые подшипники, поднимают коленчатый вал и укладывают его на козлы. До выпрессовки втулок цилиндров зарубашечное пространство очищают от накипи и подвергают гидравлическому испытанию, причем выпрессовку втулок удобнее производить после демонтажа блока цилиндров или отдельных цилиндров. Если разборке подвергают несколько одинаковых двигателей, то их детали, как правило, не обезличивают. Ремонт быстроходных двигателей, как уже указывалось, производят на специализированных предприятиях, где внедрен технологический опыт заводов массового или крупносерийного производства данных двигателей. Высокая точность механической обработки, стандартизация и взаимозаменяемость многих деталей позволяют вести ремонт по поточной схеме с обезличиванием значительного количества-деталей; избегают обезличивания лишь совместно обработанных деталей. На ряде предприятий разборке двигателей предшествует их наружная мойка в специальных моечных машинах.
У двигателей крейцкопфного типа сначала отсоединяют шток поршня от поперечины крейцкопфа и только после этого, подняв поршень вместе со штоком, вынимают из цилиндра. Затем временно закрепляют крейцкопф на параллели, разбирают головные соединения и мотылевый подшипник шатуна (кривошип коленчатого вала находится в ВМТ). Медленно вращая коленчатый вал, выводят шатун из станины и вынимают его, снимают крейцкопфы и параллели.
Во время разборки любого двигателя рекомендуется соблюдать следующие общие правила:
— детали и трубы систем и приборы укладывать на заранее подготовленные места;
— разборку производить только специально предназначенными для этой цели инструментами и приспособлениями;
— при разборке не применять чрезмерных усилий, а если узел не поддается разборке, выяснить причины;
— все открытые полости закрывать специальными крышками (использование в качестве заглушек пакли и ветоши воспрещается) ;
— концы трубок глушить деревянными пробками или специальными заглушками;
— если деталь крепится несколькими гайками, то сначала последовательно ослабить их, а уже потом отвертывать; гайки после разборки навертывать обратно на болты или шпильки, а если этого сделать нельзя, то гайки с каждого узла собирать на отдельную проволоку с биркой.
Следующий этап — подетальная разборка, т. е. разборка узлов на отдельные детали.
Иногда при ремонте двигателя в цехе в целях уменьшения массы двигателя и предотвращения возможных повреждений его узлов и деталей при выгрузке с судна и транспортировке в цех производят демонтаж отдельных узлов на судне и отправляют их в цех. Облегченный двигатель отсоединяют от судового фундамента и также направляют в цех.
Рассмотрим технологию разборки некоторых наиболее ответственных узлов двигателя. Выпрессовку втулок цилиндров производят для их замены, а иногда для очистки водяного пространства. Втулки выпрессовывают с помощью приспособления, показанного на рис. 104. Снизу к торцу втулки подводится диск 8, имеющий по окружности четыре отверстия, в которые заводят стержни 7. Сверху на шпильки цилиндра устанавливают четыре подставки 6 и два гидравлических домкрата 5. На головки плунжеров домкратов помещают жесткие прокладки 4, которые упираются в скобу 3, насаженную на стержень 7 и закрепленную гайками. На две другие подставки 6 устанавливают скобу 2, соединенную с двумя другими стержнями 7; под эту скобу заводят клинья 1. Установив приспособление, в за-рубашечное пространство впускают пар низкого давления для подогрева цилиндра и облегчения выпрессовки втулки, слегка подбивают клинья и вводят в действие домкраты, с помощью которых и выпрессовывают втулку.
Последовательность разборки поршней зависит от их конструкции. Разборка большинства поршней двигателей крейцкопфного типа сводится к отсоединению штока поршня от его головки и снятию поршневых колец с поршня. Отсоединение поршня тронкового двигателя производится путем выпрессовки поршневого пальца с помощью специального приспособления, позволяющего избежать ударов по пальцу. На рис. 105 показано простейшее приспособление для выпрессовки пальца 1 поршня 2. Через пустотелый палец поршня пропущен болт 4, под головку которого подложена шайба 5. Вторым концом болт проходит через отверстие П-образной скобы 3, опирающейся на поверхность поршня. Навертывая гайку на болт 4, выпрессовывают палец и отсоединяют шатун от поршня. Если палец плавающий, а поршень силуминовый, то снимают заглушки, фиксирующие палец, нагревают поршень в масле до 250° С (523 К) и вынимают палец из поршня. Поршневые кольца снимают при помощи несложных приспособлений, предохраняющих их от поломки.
Разборка шатуна тронкового типа сводится к выпрессовке втулки головного подшипника с предварительным высверливанием стопоров, а также удалению вкладышей мотылевого подшипника.
Разбирая коленчатый вал, спрессовывают шестерню привода распределительного вала и маховик, снимают заглушки, обеспечивающие герметичность масляных полостей шеек вала; при необходимости снимают противовесы.
При разборке распределительного вала спрессовывают передаточную шестерню, а в случае необходимости и кулачковые шайбы. Если вал состоит из нескольких частей, их разъединяют.
Перед дефектацией разобранные детали двигателя чистят и моют для удаления нагара, коррозии, жирового слоя и накипи. Очистку производят химическим, механическим и ультразвуковым способами.
Дефектация деталей — ответственный этап технологического процесса ремонта ДВС. Задачей дефектации является проверка цельности деталей (обнаружение наружных и внутренних трещин, обломков и т. п.) и определение степени износа, деформации, нарушений взаимного расположения поверхностей и их чистоты.
От того, как организована дефектация, зависят качество и стоимость ремонта. При недостаточно внимательном контроле может снизиться его качество, а чрезмерно жесткий контроль может вызвать перерасход запасных деталей. Дефектация позволяет разделить все детали на три группы. К 1-й группе относят детали, имеющие допустимый износ, а также прошедшие необходимые виды проверки; ко 2-й группе — детали, которые имеют предельный износ и изменение геометрической формы поверхности, но восстановление которых возможно; к 3-й группе относят детали, имеющие признаки окончательного брака и непригодные к восстановлению.
При дефектации деталей производят внешний осмотр, проверку на специальных приборах для выявления невидимых глазом дефектов, проверку герметичности, измерение размеров и проверку для выявления отклонений от первоначальной геометрической формы.
Внешний осмотр предшествует всем остальным проверкам и производится с помощью лупы. Он позволяет обнаружить трещины, раковины и другие дефекты, а также изменения поверхностного слоя металла (например, перегрев — по наличию цветов побежалости). До применения лупы производят визуальную проверку, а места, недоступные осмотру, проверяют обстукиванием для выявления трещин. Для обнаружения в деталях пороков, невидимых простым глазом, на предприятиях применяют магнитную дефектоскопию, просвечивание рентгеновскими лучами, гамма-дефектоскопию, ультразвуковой и люминесцентный контроль.
При дефектации деталей ДВС (исключая детали топливной аппаратуры) необходимы следующие контрольно-измерительные инструменты, приборы и приспособления: микрометрические скобы с пределами измерений 0—75 мм, 25—50 мм и более в зависимости от размеров поршневых пальцев, шеек коленчатого вала и поршней; индикаторный нутрометр со вставками различной длины; микрометрический нутрометр; индикатор линейный со штативом; щупы; штангенциркули; уровень слесарный с ценой делений 0,05—0,20 мм на 1 м длины; резьбомеры; проверочная линейка стальная; приспособление для измерения расхождения щек кривошипа; грузы и тонкая стальная проволока для отвесов; металлические рулетки и метр.
На специализированных предприятиях наряду с обычным инструментом широко применяют браковочные калибры и специальные измерительные приборы. Контроль с помощью калибров высокопроизводителен. Калибры бывают необходимы при проверке размеров труднодоступных поверхностей. Для определения размеров деталей прецизионных пар топливной аппаратуры внедряется пневматический метод измерений. Пневматические приборы отличаются высокой производительностью и большей точностью, чем индикаторные.
Измеряя детали, пользуются определенной методикой, учитывающей конструктивные особенности и условия работы каждой детали. Диаметр цилиндрических поверхностей трения проверяют в нескольких поясах, определяя отклонения от цилиндрической формы по длине (конусность, бочкообразность, корсетность). Диаметр проверяют в нескольких взаимно-перпендикулярных плоскостях, определяя отклонения от цилиндрической формы по поперечному сечению (овальность). Записав данные измерений в карту замеров и обработав их, делают заключение о том, к какой группе по степени дефектности следует отнести данную деталь двигателя.
Источник
Технология ремонта cудовых двигателей внутреннего сгорания
Лекция 3
Типовые технологические процессы ремонта и повышения срока службы морской техники.
Технология ремонта cудовых двигателей внутреннего сгорания
Типовой технологический процесс разборки и дефектации Подготовка двигателя к разборке Объем разборочных работ определяется целями и категорией ремонта.
При капитальном ремонте производится полная разборка ДВС. Процесс разборки дизеля сопровождается дефектацией его отдельных узлов и деталей. Перед разборкой ДВС (особенно в судовых условиях) уделяется особое внимание подготовке такелажных средств, разборочных приспособлений, инструментов и вспомогательных материалов: деревянных и других прокладок, обмоточных материалов, маркирующих бирок, моющих и консервирующих средств и т. п. Подготавливаются соответствующие места для хранения деталей в судовых условиях. До разборки двигателя его системы освобождаются от топлива, воды, масла и воздуха. Соответствующие клапаны перекрывают. Клапаны забортной воды стопорят и пломбируют в закрытом положении. Линия валопровода стопорится валоповоротным устройством от самопроизвольного прокручивания. Индикаторные краны и клапаны продувочного воздуха открывают. До начала разборки и в ее процессе обращается внимание на маркировку деталей и положение меток, фиксирующих взаимное расположение сопряженных деталей. При необходимости маркировки и метки возобновляются в соответствии с принятыми условными обозначениями. Типовая схема разборки ДВС: Последовательность разборки зависит от конструкции двигателя и определяется техническими документами завода-изготовителя. В общем случае процесс разборки осуществляется в следующем порядке. Снимают контрольно-измерительные приборы и упаковывают их в ящики. Отсоединяют трубопроводы систем двигателя. Снятые трубы маркируют бирками. Отверстия оставшихся трубопроводов закрывают деревянными пробками или заглушками. Демонтируют навешанные механизмы: воздуходувки; продувочные насосы; топливные насосы и т. д. Отсоединяют всасывающий и выпускной коллекторы. Разбирают приводы газораспределения. При этом замеряют зазоры между зубьями шестерен привода. Снимают все клапаны, форсунки, индикаторные краны. Замеряют высоту камер сжатия специальными приспособлениями (или свинцовыми столбиками). Снимают крышки цилиндров. Гайки ослабляют постепенно и в порядке крест-накрест для исключения деформации и образования случайных трещин в крышке и цилиндровой втулке. Разбирают индикаторные тяги и устройства для охлаждения поршней. Далее приступают к разборке узлов движения. У тронковых ДВС нижние головки шатунов отсоединяют от коленчатого вала. Шатунные шейки последовательно ставят в положение в.м.т. В поршни ввинчивают рым-болты (приспособления для подъема поршней). С помощью талей удаляют поршни с шатунами. В крейцкопфных двигателях сначала отсоединяют шток поршня от поперечины, затем вынимают поршень. Закрепив временно поперечину, разбирают головное соединение и шатунные подшипники, затем вынимают шатун. После этого (при необходимости) разбирают параллели и снимают поперечины с ползунами. В процессе разборки проверяют зазоры в подшипниках, между ползунами и параллелями. Затем снимают распределительный вал и разбирают его привод. На реверсивных двигателях разбирают реверсивное устройство. Замеряют раскепы коленчатого вала, его проседание, осевой разбег в упорном подшипнике и масляные зазоры в коренных подшипниках. Блоки и станины демонтируют только при необходимости. При демонтаже коленчатого вала его отсоединяют от валопровода, затем снимают маховик, разбирают подшипники и шейки вала защищают от случайных повреждений ветошью и деревянными накладками. Для хранения и транспортировки отдельных деталей применяют специальные ящики и контейнеры. Дальнейшая разборка и дефектация узлов ДВС осуществляется в цеховых условиях. После полной разборки, очистки и мойки деталей производится их рабочая дефектация визуально, обмером и физическими методами контроля на скрытые дефекты. Для длительного хранения детали подвергаются консервации. Консервация деталей, узлов и механизмов производится с целью предохранения их от коррозии. В зависимости от срока консервации, условий хранения деталей, а также типа дизеля применяют различные составы консервирующей смеси.
Характерные дефекты и ремонт деталей остова. Ремонт фундаментных рам.
Фундаментные рамы дизелей большой мощности изготовляются стальными сварными (штампованными) или чугунными, а для дизелей малой и средней мощностей применяются также силуминовые сплавы. В процессе технического обслуживания и ремонта необходимо осматривать фундаментные рамы на несоосность, овальность постелей коренных подшипников, износ вертикальных стенок постелей и наличие трещин. Следует учитывать, что несоблюдение технических условий на ремонт и монтаж дизеля может привести к деформации его фундамента. При заварке швов на фундаменте дизеля или корпуса судна в районе фундамента болты должны быть ослаблены. Одновременно с креплением фундаментной рамы к судовому фундаменту производится ее проверка на отсутствие деформации, а также проверка центровки дизеля. Для укрепления чугунных рам с трещинами с двух сторон поперечины устанавливают стальные накладки толщиной около 10 мм. Они выполняются по форме поверхностей и закрепляются болтами и штифтами. Трещины в чугунных рамах могут устраняться также сваркой или постановкой гужонов (резьбовых ввертышей) или специальных стяжек. После выявления трещины на ее концах высверливают отверстия и нарезают резьбу. Затем плотно ввинчивают гужоны, резьба которых покрыта эпоксидным или другим клеем. Затем размечают и просверливают отверстия с нечетными номерами так, чтобы между ними оставались перемычки на 1/3 их диаметра. Поставленные в них гужоны зачищают наравне с поверхностью. Затем сверлят отверстия с четными номерами и аналогично ставят стальные ввертыши. Такой способ заделки трещин обеспечивает плотность, а для повышения прочности ставят стяжки в паз. Расстояние между осями конусных отверстий паза больше, чем такое же расстояние у замка. Замки изготовляют по форме паза из малоуглеродистой отожженной стали. Зачеканка стяжного замка может производиться вхолодную или с нагревом. В последнем случае термические напряжения после охлаждения замка обеспечивают дополнительное сжатие трещины. Деформацию фундаментной рамы выявляют накладкой контрольных линеек на базовые плоскости, оптическим плоскомером ИС-41 М2 или прибором ППС-11 по расцентровке постелей рамовых подшипников или с помощью технологического вала (фальшвала), который укладывается в постели коренных подшипников. Технологический вал изготовляется из стальной трубы с высокой точностью и жесткостью: прогиб вала под собственным весом не должен превышать 0,005 мм на 1 м длины; допуск на изготовление размера шеек вала должен находиться в пределах 0,01…0,02 мм. В цеховых условиях кроме того применяются индикаторные измерительные инструменты с установкой рамы на контрольной плите. Для контроля деформации крупных фундаментных рам используют также специальные гидростатические уровни (УГС-1), выполненные по принципу сообщающихся сосудов. Геометрия посадочных гнезд коренных подшипников проверяется калибрами, щупом и на краску. Наклеп базовых поверхностей и деформации рамы устраняют шабрением, обработкой на фрезерных и строгальных станках шлифованием, а постели коренных подшипников — на расточных станках. В судовых условиях используются переносные фрезерные станки и расточные борштанги. Точность обработки базовых поверхностей должна быть не ниже поля допуска Н7.
Ремонт блоков.
Основные дефекты блоков: коррозионно-кавитационные разрушения посадочных буртов и поясов под цилиндровые втулки, наклеп опорных поясов и трещины, особенно в угловом переходе верхнего пояса. Причиной образования трещин являются механические и термические напряжения, возникающие из-за нарушения теплового режима пуска, работы и остановки двигателя. Дефекты выявляются внешним осмотром и физическими методами контроля. Коррозионные разрушения и мелкие трещины устраняются эпоксидными составами по одинаковой технологии. Приготовляется эпоксидный клей, например такого состава: смола ЭД-20 (100 мас. ч.); полиэтиленполиамин (12…14 мас. ч.); дибутилфталат (15…20 мас. ч.). Наполнителем может служить прокаленный чугунный порошок (100 мас. ч.). Поверхность трещины зачищается и обезжиривается, например, уайт-спиритом. Для лучшего склеивания рекомендуется поверхность трещины подогревать с противоположной стороны до температуры 70…80°С инфракрасными лампами или газовыми горелками (при соблюдении мер безопасности). На трещину шпателем наносится и втирается эпоксидный клей. Длительность отвердевания с подогревом составляет не более 4… 5 ч. Эпоксидные составы обеспечивают герметичность при давлениях до 1,5 МПа и температурах до 80…100°С. Трещины с раскрытием менее 0,1 мм ремонтируются составами без наполнителей. Трещины на блоках устраняются также пос.тановкой гужонов и стяжек. Ремонт посадочного пояса блока эпоксидными составами При значительных коррозионных разрушениях и поверхностных трещинах на верхнем посадочном поясе производят расточку блока 1 и постановку стального проставочного кольца на эпоксидном составе. Посадочные места под втулку в проставочном кольце обрабатываются для блоков по посадкам: Н9f9, Н9f7 при шероховатости Rz 20 и Ra 2,5 Ремонт посадочного поясаблока постановкой проставочного кольца на эпоксидном составе. Несоосность посадочных отверстий не более 0,03 мм. Неперпендикулярность осевых отверстий к основанию блока допускается не более 0,05 мм на 1 м высоты блока. Ремонт цилиндровых втулок. Цилиндровые втулки тихоходных и среднеоборотных дизелей изготовляются из чугунов типа СЧ 30, а быстроходных — также из легированных сталей 45Х или 38ХМЮА. При осмотре рабочей поверхности втулок цилиндров необходимо выявлять натиры, раковины, задиры, царапины, трещины на зеркале, а также на перемычках выпускных и продувочных окон, а при осмотре поверхностей, омываемых водой, буртов и посадочных поясков — коррозионно-эрозионные разрушения. Разрешается оставлять без выведения натиры общей площадью не более 50 см², глубиной 0,2 мм и длиной 80 мм для цилиндров диаметром до 0,5 м. Для цилиндров большего диаметра общая площадь натира увеличивается прямо пропорционально его диаметру, а для меньшего диаметра — обратно пропорционально. При выпрессовке цилиндровых втулок необходимо обратить особое внимание на отсутствие трещин в посадочном месте втулок и блока, а также на заострение кромок выпускных продувочных окон двухтактных дизелей. Кромки окон закругляют, соблюдая рекомендации завода-изготовителя. Величину износа и наработки втулки замеряют в нескольких сечениях по высоте. Предельно допускаемые износ и овальность втулки зависят от диаметра цилиндра и частоты вращения коленчатого вала. Например, для двигателей с n≤2,55 с-1 и Dц=220…550 мм предельная овальность 0,55…0,85, а наибольшее увеличение диаметра — 2,50…5 мм. При 2,558,5≤n≤8,5 с-1 и Dц= 150…400 мм овальность допускается в пределах 0,3…0,5 мм, а увеличение диаметра — 1,6…3,2 мм. Задиры и царапины на зеркале втулки устраняются шабрением и шлифованием с плавными переходами. Острые кромки продувочных окон у втулок двухтактных дизелей спиливаются. При значительных дефектах и износах зеркала втулок доводятся до ремонтного размера алмазным (тонким) точением, а для быстроходных дизелей — специальными хонинговальными головками. Зернистость брусков выбирается от 16 до 14М. Возможность расточки проверяется расчетом остаточной толщины стенки втулки на прочность по формуле Регистра; S = Du2 (√σp + 0,4Pzσp — 1,3Pz — 1), где Dц — диаметр цилиндра, см; σp — допускаемое напряжение на растяжение, МПа; Рz — давление сгорания, МПа. Цилиндровые втулки с трещинами выбраковывают. Кавитационные и коррозионные разрушения поверхности охлаждения, посадочных поясов и канавок под уплотнительные резиновые кольца можно устранить эпоксидными составами, как и для блоков. При значительных разрушениях посадочных поясов применяют клеевые составы со стеклотканью по технологии, аналогичной применяемой для защиты гребных валов. После отвердевания состава втулка обрабатывается на токарном станке до необходимых размеров посадочных поясов с соблюдением поля допуска Н7, а для крейцкопфных дизелей — Н9. Восстановление посадочных поясов. Восстановление посадочных поясов цилиндровой втулки эпоксидным составом: 1 — эпоксидный состав; 2 — резиновое кольцо; 3 — картонная прокладка; 4 — стяжное кольцо После ремонта втулки подвергают гидравлическим испытаниям на прочность согласно требованиям Регистра. Величина пробного давления составляет 0,7 МПа. Поверхность охлаждения новых и отремонтированных втулок защищают от коррозии окраской или эмалированием» эпоксидными составами, цинкованием» хромированием и т. п. Выпрессовка втулок для дефектации и ремонта является трудоемкой операцией. Перед этим необходимо убедиться в наличии риски на верхнем бурту, определяющей ее положение в блоке. Для выпрессовки втулок используются специальные винтовые или гидравлические приспособления. Некоторые конструкции втулок имеют для этой цели в опорных буртах резьбовые отверстия для отжимных болтов.
Источник