Тема: «Анализ повреждений и износов головок поршней МОД. Пути повышения их надежности.»
Дипломный проект содержит: 92 c., 40 рис., 6 табл., 23 библ. источн.
ГОЛОВКА ПОРШНЯ, МАЛООБОРОТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ПОВРЕЖДЕНИЕ, ИЗНОС, РЕМОНТ, ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Показано, что значительная часть заменяемых головок поршней судовых МОД не вырабатывает свой назначенный ресурс, по причине характерных повреждений, следствием чего являются повышенные финансовые расходы на приобретение новых головок поршней.
В целях экономии средств разработан участок и технология восстановления канавок головок поршней, методом горячей обработки металлов давлением.
По результатам расчёта видно что, продлевая срок эксплуатации изношенной головки поршня путём восстановления её по новой технологии, можно ожидать экономию до 20% на каждую головку поршня, по сравнению с закупкой новой.
THE DAMAGES AND WEARS ANALYSIS OF LOW SPEED ENGINES PISTON HEAD. THE WAYS OF INCREASING ITS RELIABILITY.
Instructor: V.D.Tkachuk
The Diploma Paper contains: pages - 92, pictures - 40 , tables - 6,
literature sources 23, drawings - 7
PISTON HEAD, LOW SPEED ENGINES, DAMAGE, WEAR, REPAIR, TECHNOLOGY OF RESTORING
In this D/p has been shown that the considerable part of the replaced piston heads in marine slow speed engines does not fully work out its nominal resource due to typical damages resulting in the increase of financial expenses for buying new pistons heads.
In order to minimize the expenses a new technology of restoring the piston head recesses by means of hot treatment metals method under pressure has been developed.
According to the result of the economic effect calculations it is seen that by prolonging of worn out piston head life by means of its restoration we can save 20 percent on each piston head when compared with buying a new one.
ВВЕДЕНИЕ--------------------------------------------------------------------------------8
1 ПОРШЕНЬ И ШТОК ПОРШНЯ---------------------------------------------------39
2 АНАЛИЗ ОТКАЗОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ ПОРШНЕЙ
СУДОВЫХ МОД----------------------------------------------------------------------41
3 ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПОРШНЕЙ И ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ
СУДОВЫХ МОД И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ--------------------------52
3.1 Неисправности поршней и поршневых колец и способы
их устранения
4 АНАЛИЗ МЕТОДОВ УСТРАНЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ
4.1 Способы восстановления деталей СТС
4.2 Применяемые технологии для восстановления головок поршней
4.3 Объективные недостатки существующих
методов восстановления
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
РАБОТАСПОСОБНОСТИ ГОЛОВКИ ПОРШНЯ-----------------------------62
5.1 Сущность нового метода
5.1.1 Сопротивления усталости
5.1.2 Износостойкость
5.1.3 Сопротивление схватыванию металла
5.1.4 Сопротивление контактной усталости
5.2 Маршрутно-операционная последовательность
восстановления головки поршня
5.3 Организация участка по восстановлению камеры сгорания
6 РАСЧЕТ ПОРШНЯ НА ПРОЧНОСТЬ-------------------------------79
7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ
ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННОЙ ГОЛОВКИ ПОРШНЯ-------------82
8 ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ--------------------------------------------
8.1 Предотвращение загрязнения воздушной среды при вентиляции
рабочего помещения по наплавке головки поршня
ЗАКЛЮЧЕНИЕ--------------------------------------------------------------------------95
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ--------------------------------97
Исследование российских зарубежных ученых показали, что ежегодная стоимость запасных частей составляет сотни миллионов рублей. Использование тяжелых сортов топлива, старение флота и другие причины способствуют увеличению потребности в запасных частях. В результате наблюдается тенденция ежегодного возрастания общего дефицита запасных частей.
Очевидно, что в этих условиях восстановление изношенных деталей является актуальной и важной задачей. Оно позволяет экономить материалы высвобождать мощности, трудовые и валютные ресурсы за счет повторного использования деталей по прямому назначению. Кроме этого, применение дешевых и в некоторых случаях, более долговечных восстановленных деталей, дает прямое сокращение затрат на ремонт и техническое обслуживание судовых механизмов. Одно из наиболее ответственных частей дизеля является цилиндропоршневая группа (ЦПГ). Условия работы ЦПГ судовых дизелей определяется совместным влиянием множества факторов, к основным из которых относятся воздухоснабжение, нагрузка, условия смазки, охлаждение, качество монтажа и технологических операций при изготовлении и ремонте и т.п.. Отказ, потеря работоспособности деталей ЦПГ, влечет за собой значительные материальные затраты на их восстановление. Статистика показывает, что при удовлетворительном уровне технической эксплуатации до 25% тру-дозатрат при обслуживании дизеля приходится на детали ЦПГ. С ухудшением качества эксплуатации доля их резко возрастает. Из всех неисправностей детали ЦПГ отказы поршней являются наиболее опасным, поскольку часто приводят к тяжелым авариям всего двигателя. В лучшем случае возникает необходимость переборки, ремонта и замены деталей. Поршни судовых дизелей работают в жестких условиях. Их днище являются частью камеры сгорания и подвергаются воздействию высоких температур и давление со стороны газов. Компрессионные кольца, расположенные в канавках в головке поршня, скользят по поверхности цилиндровой втулки и одновременно по нижним поверхностям кольцевых каналов. При этом на них, особенно на первое кольцо действуют давление и температура газа, прорывающихся из камеры сгорания. Кроме того на поршень действуют силы инерции, а в его днище возникают высокие температурные напряжения, связанные с неравномерностью нагрева головки и неизбежными перепадами температур между наружной и огневой поверхностью и внутренними поверхностями, охлаждаемый водой или маслом. В связи с этим основными неисправностями и повреждениями поршневой группы являются; выгорание и растрескивание металла днища поршня; повреждение или износ компрессионных колец и их канавок; отложение нагара и кокса в поршневых канавках и на поверхностях головки поршня; износы и задиры тронка и.т.д..
Анализ причин отказов и поломок поршней малооборотных дизелей различных фирм указывает на преобладающее влияние на показатели надежности тепловой и механической напряженности уровень которой определяется режимом нагружения, качеством регулирования рабочего процесса, а также эффективностью работы системы смазки и охлаждения. Совершенствование методов технической эксплуатации и ремонта позволяет значительно снизить эксплуатационные затраты, повысить эксплуатационную надежность поршней и дизельной установки в целом.
Для двигателей внутреннего сгорания наиболее характерным и крупным недостатком является выход из строя головок поршней, причины выхода могут быть различными, но наиболее существенным недостатком является периодически возникающий их интенсивный износ.
В связи с этим на кафедре судоремонта мне поручена тема дипломного проекта “Анализ повреждений и износов головок поршней МОД. Пути повышения их надежности”.
Товарищ председатель Государственной Аттестационной Комиссии, курсант Пупкин на защиту дипломного проекта прибыл.
Уважаемые члены Государственной Аттестационной Комиссии, вашему вниманию представлен дипломный проект на тему: «Анализ повреждений и износов головок поршней МОД. Пути повышения их надёжности».
Из всех неисправностей деталей ЦПГ поломка поршней являются наиболее опасными, поскольку часто приводят к авариям всего двигателя. В лучшем случае возникает необходимость переборки, ремонта и замены деталей. В дипломном проекте проведен анализ износов и повреждений поршней судовых МОД а так же поиск и анализ способов и технологий их восстановления.
1) На первом чертежи представлен поперечный разрез двигателя 6S50MC который взят за базовый с техническими характеристиками…
Головка поршня изготавливается из средне углеродистой стали легированной хромом (0.4% углерода и хрома примерно 1%)
2) Анализ износов и повреждений головок поршней судовых малооборотных двигателей показывающий что основными причинами отказов являются повреждение и износ канавок компрессионных колец, поломка и выпадение компрессионных колец, выгорание и растрескивание металла днища поршня, а также прочие дефекты такие как: отложение нагара и кокса в поршневых канавах и на поверхности головки поршня, износы и задиры тронка и другие дефекты.
Основными причинами появление указанных дефектов являются: высокие температурные и механичес¬кие напряжения, наличие агрессивной среды и концентраторов напряжений, изнашивание и другие.
3) Из данных диаграмм видно, что набольшее количество отказов головок поршней происходит по причине износа их канавок.
В связи с тем, что износ канавок ГП является самой распространенной причиной поломок ГП, предложен перспективный способ повышения надежности их работы методом накатки горячим пластическим деформированием наплавленного слоя с последующим упрочнением трением. На данном плакате показана специальная установка для накатки канавок ГП и схема упрочнения трением торцов канавок ГП, быстровращающимся диском инструментом
4) Проведен анализ методов устранения неисправностей ГП, в котором были рассмотрены применяемые технологии для восстановления ГП и объективные недостатки существующих методов восстановления. Как показывает анализ существует множество способов и методов восстановления изношенных поверхностей ГП, из которых самым распространенным является снятие поврежденного слоя механической обработкой и наплавка нового с последующей механической обработкой. К сожалению данный метод и все другие методы связанные с похожими операциями, обладают существенным недостатком заключающимся в том что наплавленный слой при последующей механической обработке имеет нарушение сплошности структурных составляющих(разрыв волокон металла). В связи с чем надежность работы восстановленной ГП снижается. Поэтому наиболее эффективным в этом отношении является поиск способов упрочнения поверхностей, наплавленных общедоступными, стандартными материалами . В определенной мере таким способом является упрочнение трением. На основании проведенных исследований разработан технологический процесс восстановления ГП, который. Процесс восстановления осуществляется по типовой технологической схеме, которую вы можете увидеть на плакате.
5) По экономическому вопросу, в результате расчёта получен экономический эффект от восстановления изношенной головки поршня, который составил 22.500 тыс. руб. на каждую восстановленную ГП.
6) В разделе охраны окружающей среды представлены способы предотвращение загрязнения воздушной среды при вентиляции рабочего помещения по наплавке поверхностей головки поршня.
Доклад окончен, благодарю за внимание.
