Для предотвращения серьезных повреждений ЦПГ крейцкопфных двигателей рекомендуется возможно чаще проверять состояние цилиндров и поршневых колец, тем более, что это легко делать путем их осмотра через продувочные окна. Состояние втулок тронковых двигателей оценивается при каждом вскрытии цилиндров. Если с течением времени масляная пленка по той или иной причине частично исчезает и на зеркале образуются сухие участки, последние и поверхности поршневых колец , под действием трения и нагрева упрочняются и подвергаются микрозадирам. На них появляются темные пятна, в этих местах зеркальная поверхность исчезает. Поверхности с микрозадирами, признаком которых является наличие вертикальных полос, становятся относительно твердыми и это провоцирует усиленные износы. Поврежденные участки могут исчезнуть, если увеличить подачу масла. Если же они не исчезают, то их образование было следствием прорыва газов через поршневые кольца (заедание колец в кепах, их поломка или коллапс). О наличии прорыва свидетельствует наличие темных сухих участков на кольцах и на верхней части цилиндровых втулок . В ряде случаев износ цилиндров в сечении напоминает «клеверный лист» – на втулке появляются вертикальные полосы повышенного износа (рис 4.15), располагающиеся между смазочными отверстиями. Объясняется это недостатком масла в зонах полос или малым запасом щелочности масла (по мере растекания масла в горизонтальной плоскости щелочность его убывает в связи с нейтрализацией кислоты).
Может также сказываться сгорание масла с поверхности по мере его продвижения, что является следствием высоких температур втулки из-за нарушений в распыливании топлива форсункой или недостатка воздуха (нарушения в работе ГТК).
Практические рекомендации.
Появившиеся участки с микрозадирами и твердые участки зеркальной поверхности необходимо удалять, используя для этого крупнозернистый шлифовальный камень. Образующиеся на втулке горизонтальные участки износа (в ВМТ первого кольца и НМТ нижнего кольца) также необходимо зачистить, используя ручную шлифовальную машинку.
Интенсивный аварийный износ втулок цилиндров и поршневых
колец чаще всего возникает у двигателей с высоким уровнем форсировки, при этом скорость изнашивания увеличивается в 5и более раз в сопоставлении с нормальным износом (в 2-х тактных двигателях – 0,02- 0,05 мм \1000 часов, в 4-х тактных – 0,01- 0,04 мм\1000 часов).
Причины:
• Высокие температуры зеркала цилиндра и головки поршня в зоне уплотнительных колец – перегрузка цилиндра, резкое ухудшение распыливания топлива, уменьшение заряда воздуха в цилиндрах из-за загрязнения воздушного фильтра, воздухоохладителя, ГТК и выхлопного тракта.
• Нарушение режимов приработки после смены колец или втулки. При быстром увеличении нагрузки на не приработанные детали интенсивность тепловыделения в зонах контакта трущихся поверхностей резко возрастает, что вызывает мгновенное повышение температуры микроплощадок до 1000-2000 °С и их микросхватывание (сварку) с последующим отрывом одной из них и попаданием в зону трения. Высокая температура микросхватывания и последующее быстрое охлаждение вызывают образование в местах схватывания тонкого закаленного слоя металла, твердость которого в 4-5 раз превышает твердость неповрежденной поверхности. Вследствие хрупкости и слабой связи с основным металлом частицы закаленного слоя выкрашиваются, что и приводит к интенсификации износа.
• Радиальная вибрация (коллапс) поршневых колец.
• Потеря подвижности или поломка поршневых колец.Неудовлетворительная центровка поршня.
• Неудовлетворительная смазка цилиндра.
• Наличие в топливе абразивных частиц алюмосиликатов.
• Низко – температурная коррозия зеркала вследствие высокого содержания серы в топливе и низкого щелочного числа используемого масла и др.
Задиры втулок цилиндров чаще всего проявляются в 2-х тактных двигателях. Задир можно обнаружить по повышению температуры охлаждающей воды цилиндра и охлаждающей воды (масла) поршня, глухим стукам в цилиндре, нарушению уплотнения втулки в поясе блока, снижению частоты вращения или перемещению указателя нагрузки на регуляторе в сторону увеличения.
Причины в своем большинстве совпадают с ранее отмеченными.
К ним можно добавить:
• Длительная перегрузка цилиндра или двигателя в целом.
• Малые зазоры между втулкой и направляющей частью поршня.
• Неудовлетворительная работа поршневых колец – поломка, зависание, большой износ – прорыв газов.
• Быстрая нагрузка непрогретого двигателя или резкое охлаждение перегретого двигателя.
• Воспламенение отработавшего масла в под поршневой полости.
• Нарушение газообмена вследствие закоксовывания окон.
• Перегрев головного (поршневого) подшипника, осевое смещение поршневого пальца или ослабление посадки и разворот вытеснителя в пальце.
Тяжелые задиры, если своевременно не будут приняты необходимые меры, приводят к полному заклиниванию поршня и возникновению трещин во втулке цилиндра.
Признаками появления водотечной трещины во втулке являются:
• Поступление воды в цилиндр и обводнение масла;
• Повышение температуры выходящей из цилиндра охлаждающей воды;
• Резкие колебания давления охлаждающей воды;
• Появление пузырьков газов в смотровом стекле отводного трубопровода.
Трещины 1 (см. рис 4.16,а) были вызваны воспламенением масла в полости продувочных окон и вызванным этим перегревом и деформацией втулки. Поперечные трещины 5 (рис 4.16,6) возникают в перемычках окон при заклинивании поршня. Результатом задира поршня вследствие быстрой нагрузки перегретого дизеля и нарушения режима охлаждения (вначале недостаточного, а затем резкого охлаждения перегретого дизеля) являются трещины 6 (рис 4.16, в).
Зоны расположения трещин (верхняя 1 и нижняя 11 границы посадочного пояса в блоке) являются типичными при быстрой нагрузке и нарушении режима охлаждения. Здесь надо учитывать, что расширение втулки в радиальном направлении ограничено поясом блока. В результате подобной деформации на границах посадочного пояса в слоях металла, расположенных ближе к зеркалу втулки, возникают напряжения растяжения, которые и приводят к образованию трещин.
Продольные трещины 2 (см рис4.16,б) в верхней части втулки типичны для относительно непродолжительной работы с недостаточным охлаждением, плохой смазкой и плохим распыливанием топлива.
Трещины 3 и 4 являются результатом усталостного разрушения вследствие наличия большого зазора между ребрами втулки и одетого на нее силового кольца (двигатели Зульцер RD76). В этом случае силовое кольцо не берет на себя часть нагрузок со стороны газов, возникающие во втулке напряжения растяжения превышают предел усталостной прочности и с течением времени в ней образуются водотечные трещины.
Трещины 7 под опорным фланцем втулки (Рис 4.16,г ) с последующим их развитием и обрывом втулок возникают по следующим причинам.
о Неудачная конструкция фланцевой части втулки (большой изгибающий момент от сил затяга шпилек крышки и их реакции на посадочном поясе блока),
о Фреттинг-коррозия опорного бурта блока и втулки, ографичивание чугуна посадочной поверхности блока.
о Вибрация втулки из-за большого зазора в нижнем посадочном поясе блока,
о Заедание и заклинивание поршня во втулке.
