Метод базирования и выверки (регулирования) коленчатых валов на станках при механической обработке.

Конструкторско-технологические особенности коленчатых валов ВОД и МОД, обуславливающие качественные и количественные различия фактических износов баз и принципиально отличные схемы окончательной механической обработки для устранения этих износов.

Коленчатые валы высокооборотных дизелей, как правило, имеют меньшие габаритные размеры и отличаются тем, что для повышения износостойкости коренных и шатунных шеек предусматривают при их изготовлении поверхностное упрочнение термической (поверхностной закалкой) или химико-термической обработкой.

Из химико-термических процессов для повышения износостойкости коленчатых валов наибольшее применение получило азотирование коренных и шатунных шеек. В результате термически или химико-термически обработанные валы, благодаря повышенной твердости шеек, имеют незначительные износы к моменту поступления дизелей в ремонт.

С другой стороны, коленчатые валы с поверхностной закалкой коренных и шатунных шеек оказываются более чувствительными к температурным изменениям в эксплуатации и, естественно, более склонными к

трещинообразованию. Такая склонность к трещинообразованию вынуждает особенно строго подходить к назначению режимов резания при шлифовании коренных и шатунных шеек. Ограничения по режимам резания нужны для снижения вероятности образования шлифовочных трещин и прижогов. Известно, что шлифование отличается большим тепловыделением и при форсированных режимах резания возможно появление таких трещин и прижогов. Прижоги всегда для ответственных деталей не только нежелательны, но и относятся к браковочным признакам.

Коленчатые валы малооборотных дизелей изготавливают с коренными и шатунными шейками без термической обработки. Эти валы имеют большие износы.

При дефектации коленчатых валов, принципиально мало отличающихся для валов высокооборотных и малооборотных дизелей, геометрические изменения размеров выявляют микрометрическими измерениями. Отклонения от круглости коренных и шатунных шеек определяют в средних сечениях по длине шеек измерениями микрометром с точностью 0,01 мм этих шеек в двух взаимно перпендикулярных направлениях, одинаково ориентированных для всех кривошипов. Фактические значения некруглости как разность размеров в указанных направлениях сравнивают с предельно допустимыми, которые для большинства коленчатых валов.

Отклонения от цилиндричности контролируют реже из-за малой длины коренных и шатунных шеек.

Радиальное биение коренных шеек при изготовлении и дефектации коленчатых валов регламентируют и измеряют в виде двух значений: предельных биений соседних шеек, биений любых произвольных шеек. Схемы проверки радиальных биений коренных шеек установлены стандартами. По этим схемам коленчатые валы с шестью кривошипами базируют при проверках на двух постоянных призматических опорах крайними шейками и одной регулируемой, всегда подводимой под четвертую шейку. Контролируют радиальное биение индикаторами часового типа.

Макро- и микротрещины на поверхности шеек и щеках коленчатых валов обнаруживают соответственно визуальным осмотром или методами неразрушающего контроля. Микротрещины выявляют на поверхности и в подповерхностных слоях магнитопорошковыми или токовихревыми дефектоскопами.

Геометрические формы азотированных коренных и шатунных шеек коленчатых валов восстанавливают механической обработкой «на годность» путем полирования, при которой добиваются одновременно и повышения параметров микрорельефа рабочих поверхностей шеек. Такой ремонт обусловлен тем, что

1) износы коренных и шатунных шеек невелики;

2) шлифование, в отличие от полирования, сопровождается всегда образованием в поверхностном слое обрабатываемых деталей больших растягивающих напряжений, которые отрицательно влияют на усталостную прочность металла при его знакопеременных нагружениях;

3) твердость азотированного слоя по глубине гиперболически снижается, и, следовательно, удаление даже небольших припусков механическим путем приведет к заметному снижению износостойкости валов.

Коленчатые валы с шейками, упрочненными поверхностной закалкой ТВЧ, имеют большую глубину упрочненного слоя. По этой причине в случае необходимости их ремонтируют по системе ремонтных размеров. Иногда такие коленчатые валы шлифуют для удаления неглубоких поверхностных трещин.

Для ремонта коленчатых валов наращиванием металла применяют железнение, хромирование и плазменное напыление.

Очевидно, что по конструктивным соображениям гальванические процессы (железнение, хромирование) в стационарных ваннах являются неприемлемыми. По этой причине используют локальные ячейки с проточным электролитом.

В частности, при хромировании шеек коленчатых валов в проточном электролите наиболее целесообразные режимы и параметры процесса.

Для повышения предела выносливости металла предусматривают предварительное пластическое деформирование восстанавливаемой поверхности, использование реверсивного тока и т. п.

Содержание дефектовочных операций при ремонте фундаментных рам.

Фундаментные рамы для устранения искажений геометрических форми взаимного расположения баз ремонтируют механической обработкой посистеме ремонтных размеров или с предварительным восстановлением этихповерхностей наращиванием металла или неметаллических материалов.Ремонт механической обработкой по системе ремонтных размеровоказывается наиболее простым и экономичным. Ремонт изношенных поверхностей фундаментных рам наращиваниемслоя металла и последующей механической обработкой при относительноболее низких экономических показателях метода по сравнению с механической обработкой по системе ремонтных размеров обеспечивает восстановление баз до номинальных размеров и тем самым устраняет главныйнедостаток метода ремонта по системе ремонтных размеров.Восстановление опорных поверхностей под вкладыши подшипниковнаращиванием металла возможно металлизацией распыливанием или полимерными и гальваническими покрытиями, в частности (электролитическим железнением).Наилучшие результаты получают при металлизации распыливанием сприменением плазменной струи.Полимерные покрытия на восстанавливаемую поверхность наносят спредварительным подогревом детали или с использованием полимеров

холодного отверждения, в которые вводят металлические добавки дляулучшения теплопроводности.Технология применения компаундов для восстановления поверхностейсводится к тому, что полимерный состав из эпоксидной смолы, пластификатора и отвердителя наносят на изношенные поверхности. Гальванические покрытия поверхностей гнезд подшипников фундаментных рам обеспечивают хорошие результаты. Трещины являются наиболее трудно устранимыми повреждениямифундаментных рам.

Известны технологические процессы ремонта трещин с помощью спе-циальных фигурных вставок.При больших раскрытиях трещин разрушенные элементы деталейстягивают силовыми приспособлениями (домкратами).Для уплотнения трещин при сборке используют полимерные компаунды. Для обеспечения технологических параметров по точности размеров имикрорельефу восстановленные замковые поверхности подвесок шлифуют.

Содержание дефектовочных операций при ремонта блок и крышек цилиндров.

Ремонт шатунов.

Шатуны судовых дизелей представляют собой конструкции, состоящие из стержня шатуна и крышки нижней половины вкладыша шатунного подшипника. В ряде случаев, особенно у МОД большой мощности, стерж-

ни шатунов выполняют разъемной конструкции в виде кривошипной головки и собственно стержня шатуна. Этим разнообразием конструктивного исполнения и количества контактных поверхностей, подвижных и неподвижных соединений подшипников шатунов, нижней головки и крышки шатунных вкладышей определяются разновидности износов шатунов.

Шатуны в эксплуатации находятся под действием динамических нагрузок, что способствует развитию усталостного разрушения.

К ведущим износам шатунов относят:

искажения геометрической формы и размеров подшипников кривошипной и поршневой головок шатуна, плоскостей поверхности разъемалапы шатуна с кривошипной головкой;ослабление и искажение формы баз головки шатуна; нарушение взаимного расположения осей подшипников шатунов и баз поршневой икривошипной головок в результате неравномерного изнашивания и ис-

кривления стержня шатуна;усталостные трещины на стержне шатуна.

Искривления стержня шатуна оценивают по непараллельности и перекосу осей подшипников.

Конусные контрольныевтулки применяют для компенсации износов шатунных подшипников,которые для каждого шатуна могут заметно отличаться друг от друга.

Измерения в специальных приспособлениях позволяют за одну установку определять непараллельность, перекос. Настраивают приспособления для измерений с помощью специального калибра. Усталостные трещины на стержнях шатунов ВОД выявляют магнитопорошковым методом. Хорошие результаты при такой дефектоскопииполучают благодаря тому, что все поверхности стержней шатунов ВОДпри изготовлении полируют для предотвращения концентраторов напряжений при эксплуатации. Контролируют стержни шатунов дефектоскопами. На дефектоскопию шатуны направляют в сборе с крышкой, но безвкладышей подшипников. Перед магнитопорошковым контролем деталиочищают от смазочного материала, нагара и цветов побежалости.

Трещины на шатунах являются недопустимыми дефектами, поэтомушатуны в случае обнаружения трещин выбраковывают.

В заключении магнитопорошкового контроля шатуны, как и обычно,размагничивают в камере для размагничивания или на дефектоскопе.Ремонт шатунов предполагает восстановление точности баз по форме,размерам и взаимному расположению осей подшипников шатунов механической обработкой.Рабочие поверхности головного и шатунного подшипников после ремонта (замены) растачивают одновременно на алмазно-расточных станках, станках повышенной точности. Подшипники шатунов на универсальных горизонтально-расточныхстанках обрабатывают раздельно, а затем окончательно растачивают подшипники на номинальный илиремонтный размеры.

Ремонт втулок цилиндров.

Цилиндровые втулки малооборотных (МОД) и высокооборотных(ВОД) отличаются друг от друга не только материалами, из которых ихизготавливают, но в ряде случаев и конструктивным исполнением. Этиразличия обусловливают особенности изнашивания цилиндровых втулокуказанных дизелей и развития ведущих износов.Наиболее характерными износами цилиндровых втулок являются искажения геометрической формы и размеров баз, коррозионно-эрозионные разрушения наружных поверхностей, омываемых охлаждающей водой. Коррозионные разрушения помимо снижения механической прочности могут привести к нарушению сплошности металла и герметичности рабочего пространства цилиндров.Образование коррозионно-эрозионных разрушений наружных поверхностей втулок цилиндров объясняется кавитационными явлениями, происходящими на этих поверхностях под действием вибрации стенки цилиндровой втулки. Втулки ВОД изготавливают из легированных сталей. Они намного чувствительнее к вибрациям и, следовательно, к интенсивному кавитационному изнашиванию преимущественно наружной поверхности.

Внутренняя рабочая поверхность втулок ВОД имеет высокую поверхностную твердость.Искажения геометрической формы и размеров внутренней поверхности определяют микрометрическими измерениями. По существующейметодике оценки технического состояния ЦПГ дизелей в эксплуатации ипри ремонте эти измерения производят в двух поясах. Ремонт цилиндровых втулок МОДнаиболее часто сводят к замене ихновыми. Ремонт втулок механической обработкой по системе ремонтных размеров является пригодным для восстановления как внутренней, так и наружной поверхностей, потому что для большинства марок серийных дизелей, устанавливаемых на судах речного транспорта, разработана и действует система ремонтных размеров.Технологический процесс восстановления внутренней поверхностивключает в себя растачивание и обязательное хонингование для обеспечения заданной точности по размерам, их предельным отклонениям, а такжепо форме этой поверхности в продольном и поперечном сечениях.

Восстановление работоспособности втулок гальваническим наращиванием электролитическим железом (железнением) широко применяютдля ремонта цилиндровых втулок небольших габаритов.Цилиндровые втулки ВОД при достижении предельных износов не

ремонтируют и всегда заменяют новыми.

Ремонт поршней.

Наиболее характерными износами поршней судовых дизелей являются искажения геометрических форм и размеров тронка, отверстия под поршневой палец, канавок под верхние компрессионные кольца, а также прогорания донышка поршня. Скорости изнашивания в пределах одной и той же детали существенно отличаются и тем самым превращают поршень в деталь с низкой вероятностьюбезотказной работы.Для поршней ВОД, изготавливаемых из деформируемыхалюминиевых сплавов, ведущими износами оказываются прогорание донышка поршня, закоксовывание двух верхнихканавок под поршневые кольцаи износ этих канавок с увеличением торцевого зазора междуканавкой и кольцом. Практически срок службы канавок подпоршневые кольца для этихпоршней составляет одну – двенавигации, в то время как подругим изнашиваемым элементам сроки службы до ремонтазначительно выше. Прогораниедонышка поршня является бра-

ковочным признаком.

Износ канавок и других конструктивных элементов при дефектацииобнаруживают микрометрическими измерениями и при износах, большедопускаемых по техническим условиям, поршень ремонтируют. Обычно, иособенно для поршней МОД с наддувом или без наддува, этот ремонт сводят к обработке канавок, тронка поршня и отверстия под поршневой палецпо системе ремонтных размеров на ближайший ремонтный размер. Причемтак же, как и при изготовлении новых поршней, основная характерная особенность технологического процесса состоит в использовании искусственнойустановочной базы для установки на станке детали, обеспечивающейсоблюдение принципа постоянства баз при механической обработке.

Поскольку после ремонта поршни должны удовлетворять условиювзаимозаменяемости, то к качеству восстановления геометрических характеристик всех конструктивных элементов предъявляются высокие технические требования. Особенно жестко эти требования регламентируютсядля отверстия под поршневой палец. Для удовлетворения этих требованийпоршни растачивают на алмазно-расточных станках.Из методов восстановления поршней наращиванием металла на практике находят применение наплавка и анодное оксидирование канавок подкольца поршней из алюминиевых деформируемых и литейных сплавов.

Восстановление наплавкой предусматривает полное заполнение металлом двух верхних (а иногда и всех) канавок под поршневые кольца и последующую механическую обработку относительно искусственной установочной базы. Наиболее эффективна в этих случаях плазменная наплавка порошковой проволокой, легированной хромом и другими износостойкимиматериалами. Такой процесс используют для повышения долговечности

канавок поршней не только при восстановлении, но и в машиностроительномпроизводстве при изготовлении новых деталей путем наплавки болееизносостойкого металла на предварительных этапах технологического процесса с последующей чистовой механической обработкой.

Анодное оксидирование (анодирование) как при изготовлении новых,так и при восстановлении изношенных поршней из алюминиевых сплавовв первую очередь преследует цель повышения износостойкости канавокдля поршневых колец. Прианодировании на поверхностидетали образуются пленки, этот процесс может обеспечивать и восстановление размеров торцовых поверхностей перемычекмежду канавками под поршневые коль

11. Классификация и причины образования дефектов.

В процессе эксплуатации судна и его элементов возникают дефекты,количество, размер, характер и место расположения которых определяюттехническое состояние элементов и судна в целом.Под дефектомпонимается каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям.Дефекты классифицируются по расположению, конфигурации и причинам возникновения.

По расположениюдефекты подразделяются на поверхностные, подповерхностные и внутренние. Поверхностными являются такие дефекты,которые располагаются или имеют раскрытие на поверхности детали. Дефекты, залегающие на глубине не более 2 мм, называются подповерхностными, а залегающие на большей глубине – внутренними.

По конфигурациидефекты бывают объемные и плоские. К объемным относятся дефекты, размеры которых по трем взаимно перпендикулярным осям соразмеримы. Это газовые или шлаковые включения, некоторые виды непроваров. У плоских дефектов один из размеров значительно меньше, чем два других. Такими дефектами являются трещины, тонкие непровары, отслоения, риски, задиры, наработки на рабочих поверхностях деталей механизмов и т.д.

По причинам возникновениядефекты подразделяются на конструктивные, производственные и эксплуатационные. В свою очередь, эксплуатационные дефекты можно подразделить на дефекты, возникающие отнарушения правил эксплуатации, эксплуатационные отложения и дефектыот физического изнашивания и разрушений.Детали технических средств и элементов корпуса судна подвержены

действию различного вида механического, абразивного и коррозионномеханического изнашиваний, а также коррозионному и усталостному разрушениям. Материал деталей, работающих в условиях высоких температур, под действием внешних нагрузок

подвергается ползучести (медленному нарастанию пластической деформации).

Изнашивание– это процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформациипри трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров и (или)формы тела. Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (длины, объема, массы), называется износом.Различают два вида износов – материальный (физический), приводящий к изменению формы, свойств, характеристик деталей, узлов и элементов судов, и моральный, обусловленный научно-техническим прогрессом на речном транспорте и в отраслях, строящих флот.Интенсивность материального (физического) изнашивания зависит отвнешних и внутренних факторов. К первым относятся значение и характер нагрузки, наличие и качество смазочного материала, температурныеусловия, режим трения, характер образующихся на поверхности защитных окисных пленок; ко вторым – твердость, предел упругости, теплофизические характеристики, химическая стойкость, характеристики структу-

ры материала, способность адсорбировать смазочный материал и т.д.

Вертикальные судоподъемники

Получили распространение только в последнее время. Они позволяютвести круглогодичный подъем за счет ограниченной акватории, входящейв состав сооружения

Доки

Бывают трех типов: сухие откачивающие, сухие наливные и плавучие. Все доки оборудованы насосными отделениями. Плавучесть дока достигается с помощью балластных и сухих отсеков.Сухие доки – самые дорогие сооружения. Их размеры практически не

ограничиваются. Строят в основном в низовьях рек, в морских гаванях,где незначительны перепады уровня акватории.

Плавучие доки различают:

– по материалу корпуса – стальные, железобетонные и композитные;

– по целостности корпуса – монолитные, секционные;

– по конструкции корпуса – однобашенные, двухбашенные, безбашенные;

– по автономности – самоходы, автономные, несамоходные, неавтономные.

Самодокующийся секционный док обладает хорошей остойчивостью.Эти доки состоят из ряда секций, каждая из которых может быть поднятапри помощи остальных. В секционном доке на каждой секции можноподнимать суда небольшого размера. Это дает возможность ставить в доксуда с различными объемами ремонта и независимо от срока ремонта одного судна выпускать другое. Грузоподъемность плавучих доков достигает 100 000 т. Продолжительность подъема – от 1 до 2 ч. Плавучие докиполучили самое широкое распространение.

Кессоны

Являются секцией плавучего дока и предназначены для подъема оконечности судна с целью осмотра, обслуживания и ремонта движительно-рулевого комплекса и выполнения сопутствующих работ по корпусу. Кессоны и сменный комплект кильблоков для оконечностей всех форм может быть снабжен собственной силовой и насосной установками.

Кессоны также могут использоваться при подъеме мелких судов дляремонта их корпуса.

Эллинги и слипы

Эллинги представляют собой сооружения для вытаскивания судов изводы на берег при помощи наклонных путей, особых тележек и тяговыхлебедок без изменения расположения судов в плане. Эллинги бываютпродольными и поперечными. У продольных диаметральная плоскостьсудна при подъеме располагается перпендикулярно к берегу, а у поперечных – параллельно берегу. Максимальная масса судна составляет до10000 т. Распространения на речном флоте не получили.Слипы отличаются от эллингов тем, что суда не только вытаскиваются с помощью тележек по наклонным путям, но и перемещаются на боковые стапельные места посредством дополнительного комплекта тележек.Слипы бывают поперечные и продольные. Поперечный слип – наиболее распространенный тип судоподъемных сооружений. Масса судна – до 10000 т.Гребенчатый слип – поперечный слип, на котором судно поднимаетсяна комплекте подъемных тележек и передается для горизонтального пере-движения на комплект стапельных тележек.

Кормоподъемники

Применяют для частичного обнажения оконечностей судна, позволяют вести ремонт движительно-рулевого комплекса, подруливающего устройства и части корпуса. Различают 2 типа:

1) корпусоподъемник в виде козлового крана, расположен на плавучем кране или понтоне;

2) деррик-кран.

Метод базирования и выверки (регулирования) коленчатых валов на станках при механической обработке.

Базирование коленчатых валов на станках, их выверка перед обработкой или регулировка при выполнении технологической операции имеют ряд особенностей. Главная из этих особенностей состоит в выборе рациональной схемы базирования и определении наиболее правильного положения коленчатого вала на станке в процессе обработки. Для крупных коленчатых валов малооборотных дизелей это обстоятельство является весьма существенным из-за их меньшей относительной жесткости по сравнению с коленчатыми валами высокооборотных дизелей.

На практике различают три метода базирования и выверки (регулирования) коленчатых валов на станках при механической обработке: на призматических постоянных и регулируемых опорах, количествокоторых зависит от числа кривошипов, а схема установки регламентируется стандартами;в патроне и на люнетах;в патроне или призматических постоянных опорах с выверкой положения вала по нулевым раскепам.

Первый из этих методов предусматривает установку коленчатых валов с тремя или шестью кривошипами на трех опорах. Две крайние из этих опор являются постоянными, а средняя (под четвертой шейкой) –регулируемой. Основное преимущество этой схемы состоит в ее простоте.

Однако сравнительно малая жесткость крупных коленчатых валов предопределяют недостаточную надежность такой установки и возможнобольшие радиальные биения коренных шеек.Проверяют радиальное биение коренных шеек коленчатых валов. Посредственнона станке или на контрольной плите. При этом всегда наибольшую точность измерений достигают при установке деталей в призматические опоры. При измерениях радиального биения в центрах на прямолинейность вала, а следовательно, и на биение заметное влияние оказывает усилие поджатия заднего центра. Для ответственных деталей проверки радиального биения в центрах следует по возможности избегать.Сущность установки коленчатых валов на токарных или шлифовальных станках в патронах и на люнетах состоит в том, что за базу для регулирования вала на промежуточных поддерживающих люнетах при выверке и обработке коренных шеек принимают, естественно, упруго изогнутую под действием собственного веса ось вала, установленного на двухконцевых опорах. При этом фланцевый конец коленчатого валазакрепляют в патроне станка после предварительной выверки с помощью индикатора часового типа по посадочному пояску под шестерню газораспределения. Это объясняется тем, что посадочный поясокпод шестерню газораспределения в эксплуатации практически не изнашивается и не изменяет своей формы и взаимного расположения относительно оси вала. Под другую концевую коренную шейку подводят люнеттаким образом, чтобы базирование осуществлялось по нерабочему пояскуэтой шейки. Последовательными регулировками кулачков люнетов добиваются такого положения вала, при котором его центральное отверстиеточно согласуется с задним центром станка. Положение вала при регулировке концевого люнета контролируют двумя индикаторами часового типа, измеряющими смещения шейки вала в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Совпадение оси вала с линией центровстанка считают удовлетворительным в том случае, если при поджатиизаднего центра оба индикатора не изменяют своих показаний.

Очередной этап подготовки вала к обработке при этом методе установкисостоит в протачивании или шлифовании базового пояска на средней шейке для установки промежуточного поддерживающего люнета. Сэтой целью при фиксированном положении коленчатого вала (например,при вертикальном расположении шатунной шейки первого кривошипа)под среднюю шейку подводят кулачки люнета до полного устраненияестественных люфтов в люнете. Регулировку считают законченной тогда,когда показания индикаторов, расположенных в плоскости перемещениякулачков люнета изменяются не более чем на 0,02 мм. В таком положении обрабатывают посадочный поясок «как чисто». Последополнительной подрегулировки среднего люнета обрабатывают остальные шейки. При необходимости под другие шейки коленчатого вала устанавливают дополнительные люнеты по аналогичной методике их регулирования и фиксирования.

Отклонения от цилиндричности контролируют реже из-за малой длины коренных и шатунных шеек.

1) износы коренных и шатунных шеек невелики;

Содержание дефектовочных операций при ремонте фундаментных рам.