Техническая характеристика втулки цилиндра двигателя sulzer rnd 68. Техническая характеристика двигателя Sulzer RND 68

1 ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВТУЛКИ ЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ SULZER RND 68

Втулка цилиндра, рассматриваемая в данной выпускной квалификационной работе, входит в состав двигателя  Sulzer RND 68, который является 2-х тактным, малооборотным, реверсивным, крейцкопфным с газотурбонаддувом. Применяется на судах в качестве главной энергетической установки. Техническая характеристика представлена в табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Техническая характеристика двигателя Sulzer RND 68

Втулка цилиндра двигателя Sulzer RND 68 изготовлена из специального чугуна близкого по составу к СЧ 25, химический состав и механические свойства представлены в табл. 1.2 и табл. 1.3.

Таблица 1.2 – Массовая доля веществ ГОСТ 1412–85 (%)

Таблица 1.3 – Механические свойства чугуна СЧ 25

Цилиндр является одним из силовых элементов остова и служит для образования камеры сгорания (вместе с поршнем и крышкой), в которой осуществляется рабочий цикл дизеля.

1.1 Характерные виды износов

Высокая тепловая напряженность в сочетании с ассиметрией температурного поля, обусловленной характером движения газов в цилиндре при газообмене, вызывает появление таких дефектов: термоусталостные разрушения верхнего пояса втулки со стороны камеры сгорания и вертикальные трещины, трещины со стороны охлаждения в верхней канавке, овальность в верхнем поясе, интенсивность изнашивания втулки у ВМТ, односторонний износ и овальность втулки в районе выхлопных окон, разрывы втулки в поясе окон.

По условиям работы втулка имеет несколько характерных зон. Верхняя часть втулки, образующая камеру сгорания, подвержена воздействию теплосмен, высоких температур и давлений, вызывающих термоусталостные разрушения. Работа двигателя с высокой мощностью при ухудшённом воздухоснабжении является основной причиной этого отказа.

Трещины втулки в зоне работы поршневых колец носят усталостный характер и вызываются в основном повышенными механическими напряжениями в теле втулки из-за роста зазора (более 0,5 мм) между ней и силовым кольцом. По расчетным данным, увеличение зазора от 0,1 до 0,5 мм повышает эквивалентные механические напряжения на 35–40 %. С увеличением зазора более 0,5 мм силовое кольцо совместно с втулкой практически не работает.

Наблюдаются усталостные трещины в районе установки масляных штуцеров на втулке, обладающем меньшей жесткостью (посадочный бурт и район окон).

Комплексное действие отрицательных факторов приводит к появлению на зеркале втулки локальных зон перегретого, «подзакалённого» (светлого) металла. Эти зоны плохо удерживают масляную пленку и поэтому являются причиной интенсивного износа колец и как следствие – износа втулки. Локальный износ втулки и колец расширяется и охватывает вскоре почти все зеркало втулки. Появление у поршневых колец острых кромок срезает при движении масляную пленку и вызывает задир поверхности втулки. Накапливающаяся на контактных поверхностях пары «втулка–кольцо» большая масса продуктов износа увеличивает скорость износа.

Район перемычек и зона окон втулок при поперечно-щелевой продувке работают в не менее сложных условиях, чем верхний пояс. В этом районе наблюдается интенсивный износ перемычек выхлопных окон и зоны втулки над окнами, что приводит к ступенчатой выработке втулки над и под окнами.  Одностороннее расположение выхлопных окон обуславливает неравномерное распределение температуры  втулки по поперечному сечению. Более высокая температура втулки у выхлопных окон  вызывает местную деформацию зоны выхлопных окон внутрь цилиндра. При движении поршня в этом месте происходит интенсивная выработка втулки и неравномерный по окружности  износ поршневых колец. Ступенчатая выработка втулки обуславливает со временем поломку колец  и вызывает появление интенсивных прорывов газов и прогрессирующий износ втулки.

1.2. Требования, предъявляемые к конструкции втулок

В судовых дизелях находят применение только сменяемые вставные и охлаждаемые «мокрые» втулки.

К конструкции втулки цилиндра предъявляют ряд требований:

– высокая прочность;

– хорошее охлаждение (особенно верхнего пояса) при возможно меньших перепадах температур в стенке;

– наименьшая неравномерность радиальных и осевых деформаций;

– герметичность поверхностей, сопряженных с рубашкой охлаждения и крышкой цилиндра;

– материал втулки должен быть жаростойким и жаропрочным, износостойким.

Согласно РД 31.20.50–87 «Комплексная система технического обслуживания и ремонта» ремонт втулки осуществляется по состоянию.