Курсовая работа: Восстановление вкладыша подшипника MAN K6Z 57/80

Втулки цилиндров отлиты из легированного чугуна. Верхняя часть втулки окружена чугунной охлаждающей рубашкой. Втулка цилиндра имеет продувочные окна и сверления для штуцеров цилиндровой смазки.

Крышка цилиндра

Крышка цилиндра откована из стали, цельная, имеет сверления для охлаждающей воды. Она имеет центральное отверстие для выпускного клапана и каналы для форсунок, предохранительного клапана, пускового клапана и индикаторного крана. Крышка цилиндра присоединяется к блоку цилиндра шпильками и гайками, затягиваемыми гидродомкратом.

Выпускной клапан и его гидропривод

Выпускной клапан состоит из корпуса клапана и штока. Корпус клапана чугунный и имеет водяное охлаждение. Нижняя часть корпуса клапана изготовлена из стали с наплавкой твердого сплава на седло. Нижняя часть охлаждается водой. Шток изготовлен из жаростойкой стали, также с наплавленной твердым сплавом тарелкой. В корпусе установлена направляющая клапана.

Корпус выпускного клапана крепится к крышке цилиндра на шпильках с гайками. Выпускной клапан открывается гидравлически, и закрывается сжатым воздухом. При работе клапан медленно вращается под действием выпускных газов, воздействующих на небольшие лопатки, укрепленные на штоке клапана. Гидравлическая система состоит из поршня насоса, трубки высокого давления и рабочего гидроцилиндра на выпускном клапане. Насос гидропривода клапана приводится посредством кулачной шайбы распределительного вала.

Предусмотрено воздушное уплотнение направляющей штока выпускного клапана.

Лубрикаторы

Двигатель снабжается как минимум шестью лубрикаторами цилиндровой смазки. Лубрикаторы устанавливаются на переднем конце блока цилиндров.

Лубрикаторы имеют возможность подрегулировки подачи масла. Они выполнены по типу SIGHT FEED Lubricator и снабжены прозрачной трубкой (дозатором) для каждой точки смазки. Масло поступает в лубрикаторы через трубопровод из напорной цистерны, установленной с возвышением.

Будучи отрегулированными, лубрикаторы, в основном, сохраняют подачу масла пропорционально частоте вращения двигателя.

Стандартными для лубрикаторов являются сигнализаторы отсутствия подачи и низкого уровня. Кроме того лубрикаторы оборудованы электрообогревом. В качестве альтернативы лубрикатору с подачей масла в зависимости от частоты вращения, может быть установлен лубрикатор, обеспечивающий изменение подачи масла в зависимости от частоты вращения и среднего эффективного давления. Система, зависимая от изменения нагрузки (Load Change Dependent), - будет автоматически увеличивать подачу масла в случае внезапного изменения нагрузки двигателя, например при маневрах или в условиях волнения моря.

Форсунки, пусковой клапан, предохранительный клапан и индикаторный кран

Каждая крышка цилиндра имеет две форсунки, один пусковой клапан, один предохранительный клапан и один индикаторный кран. Открытие форсунок производится топливом высокого давления, создаваемого топливными насосами высокого давления, а закрытие осуществляется пружиной. Автоматический золотник обеспечивает циркуляцию топлива между форсункой и трубками высокого давления и предотвращает заполнение камеры сгорания топливом, в случае заедания иглы форсунки, при остановленном двигателе.

Топливо от выпускного золотника и других стоков отводится в закрытую систему.

Топливный насос и топливопроводы высокого давления

Двигатель оборудован индивидуальными топливными насосами высокого давления (ТНВД) для каждого цилиндра. ТНВД состоит из корпуса насоса из мелкозернистого чугуна и расположенных центрально втулки и плунжера из азотированной стали. Во избежание смешивания топлива с маслом привод насоса снабжен уплотнительным устройством.

Насос приводится топливным кулачком, а дозировка топлива осуществляется поворотом плунжера зубчатой рейкой, которая связана с механизмом регулирования.

Регулировка опережения подачи осуществляется установкой прокладок под насосом.

Топливный насос снабжен перепускным клапаном. В положении аварийной остановки клапан направляет топливо обратно на всасывание насоса и таким образом предотвращает открытие топливом форсунок и поступление его в цилиндр.

Топливопроводы высокого давления снабжены защитным кожухом или изготовляются в виде двойных трубок с изоляцией.

Индикаторный привод.

В базовом исполнении двигатель оборудован индикаторным приводом.

Индикаторный привод состоит из кулачка, установленного на распределительном валу, и подпружиненного толкателя с роликом, движущегося возвратно-поступательно, соответственно движению поршня в цилиндре двигателя. В верхней части толкатель имеет ушко, к которому присоединяется индикаторный шнур после установки индикатора на индикаторном кране.

Механизмы движения

Коленчатый вал

Коленчатый вал полусоставной. На кормовом конце коленчатый вал имеет фланец для маховика и соединения с промежуточным валом.

На носовом конце коленчатый вал имеет фланец для установки дополнительного маховика и/или противовесов для уравновешивания, при необходимости. Фланец может быть также использован для отбора мощности, если он предусмотрен.

Шатун

Шатун изготовлен из стальной поковки и комплектуется крышками подшипников из чугуна для крейцкопфных (головных) и мотылевого подшипников.

Крышки головных и мотылевого подшипников крепятся к шатуну шпильками и гайками, затягиваемыми гидродомкратами.

Головной подшипник состоит из комплекта тонкостенных стальных вкладышей, залитых антифрикционным сплавом. Крышка крейцкопфного подшипника цельная с вырезом для поршневого штока.

Мотылевый подшипник имеет тонкостенные стальные вкладыши, залитые антифрикционным сплавом. Смазочное масло подается по каналам в крейцкопфе и шатуне.

Поршень, шток поршня и крейцкопф

Поршень состоит из головки поршня и юбки. Головка поршня изготовлена из жаростойкой стали и имеет четыре поршневые канавки, хромированные по верхней и нижней поверхностям. Юбка поршня чугунная.

Шток поршня стальной кованый с поверхностным упрочнением рабочей поверхности, проходящей через сальник. Шток поршня соединяется с крейцкопфом четырьмя болтами.

Шток поршня имеет центральное сверление, где установлена труба охлаждающего масла, образующая каналы для его подвода и отвода.

Крейцкопф откован из стали и снабжен башмаками из мелкозернистого чугуна с заливкой рабочих поверхностей белым металлом. Кронштейн на крейцкопфе служит опорой для телескопической трубы, подающей смазочное и охлаждающее масло к крейцкопфу, поршню и мотылевому подшипнику. Выпускная труба масла для охлаждения поршня крепится к противоположному торцу крейцкопфа.

Демпфер продольных колебаний.

Двигатель оборудован демпфером продольных колебаний, который устанавливается на носовом конце коленчатого вала. Демпфер состоит из поршня и разъемного корпуса, расположенного в нос от переднего рамового подшипника. Поршень выполнен в виде цельного гребня на рамовой шейке, а корпус прикреплен к опоре рамового подшипника. Установлено механическое устройство для проверки функционирования демпфера.

Распределительный вал и кулачные шайбы

Распределительный вал состоит из ряда секций. Каждая отдельная секция состоит из участка вала с кулачными шайбами выхлопных клапанов и топливных насосов и соединительных частей.

Кулачные шайбы выхлопных клапанов и топливных насосов стальные с закаленной рабочей поверхностью. Они регулируются и демонтируются гидравлически.

Система наддува

Воздух принимается турбокомпрессорами непосредственно из машинного отделения через глушитель всасывания турбокомпрессоров. Из турбокомпрессоров воздух направляется через нагнетательный патрубок, холодильники наддувочного воздуха (ХНВ) и ресивер продувочного воздуха к продувочным окнам втулок цилиндров.

Холодильник наддувочного воздуха (ХНВ).

Двигатель оборудован ХНВ моноблочного типа для обычного охлаждения забортной водой рабочим давлением 2.0-2.5 бар или центрального охлаждения пресной водой рабочим давлением не более 4.5 бар.

Холодильник воздуха спроектирован таким образом, что перепад температур между продувочным воздухом и водой на входе может быть выдержан в пределах не более 12 град.С.

Влагоотделитель проточного типа расположен в воздушной камере под холодильником воздуха.

Система выпускных газов.

От выпускных клапанов газы направляются в выпускной коллектор, где выравниваются пульсации давлений от отдельных цилиндров, далее весь газ направляется к турбокомпрессору при постоянном давлении. После турбокомпрессора газы направляются в газовыпускной трубопровод.

Между выпускными клапанами и коллектором, а также между коллектором и турбокомпрессором установлены компенсаторы.

Для быстрой разборки и сборки соединений между коллектором и выпускными клапанами использованы бандажи с зажимами. Выпускной коллектор и выпускные патрубки изолированы и обшиты оцинкованными стальными листами.

Между выпускным коллектором и турбокомпрессором имеется предохранительная решетка.

Вспомогательная воздуходувка

Двигатель оборудован двумя электровоздуходувками, управляемыми автоматически давлением продувочного воздуха в ресивере.

Всасывающие стороны воздуходувок соединены с патрубком, идущим от ХНВ, и невозвратные клапаны в выходном патрубке от ХНВ закрываются, как только вспомогательная воздуходувка сможет повысить давление продувочного воздуха.

Система пускового воздуха.

Система пускового воздуха включает главный пусковой клапан, невозвратный клапан, разрывную диафрагму предохранительного клапана на трубопроводе к каждому цилиндру, воздухораспределитель пускового воздуха и пусковые клапаны на каждом цилиндре.

Главный пусковой клапан связан с системой управления, которая управляет пуском двигателя.

Распределитель пускового воздуха регулирует подвод управляющего воздуха к пусковым клапанам так, чтобы пусковой воздух поступал в цилиндры двигателя в соответствии с порядком вспышек.

1.3 Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Cуществует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные. В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60...70%.

Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень - металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем - пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Далее уже, в частности на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Топливная смесь (желтого цвета) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.

Принцип работы двухтактного ДВС:

1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное, а затем выпускное окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной

камере вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

1.1. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

1.2. Когда поршень дойдет до выпускного окна, оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу, заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

1.3. Далее цикл повторяется. Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-то поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ.

1.4 Общая разборка двигателя внутреннего сгорания

Разборку двигателя выполняют как в судовых, так и в цеховых условиях, объем ее определяется видом ремонта. Полную разборку проводят при капитальном ремонте.

Перед разборкой двигателя проверяют состояние механизма газораспределения, измеряют раскепы коленчатого вала (до разобщения вала двигателя с валопроводом); проверяют после разобщения соосность коленчатого и упорного валов (либо упорного и первого промежуточного валов, если упорный соединен вместе с коленчатым), наличие рисок, определяющих мертвые точки (при их отсутствии наносят риски на моховике или фланце коленчатого вала); измеряют зазоры между роликами толкателей топливных насосов и кулачными шайбами, а также в механизме газораспределения.

Укрупненно технологическую последовательность разборки главного двигателя можно представить в следующем порядке:

1. Во избежание самопроизвольного проворачивания двигателя от гребного винта и пусковой системы включают валопоротное устройство, спускают воздух из пусковой системы и оставляют открытыми продувочные и индикаторные краны;

2. Открывают и удаляют крышки картера и кожухи распределительного вала;

3. Разбирают и снимают трубопроводы – топливный, масляный, водяной, воздушный, всасывающий и выхлопной. Чтобы в трубопроводы не могли попадать грязь и посторонние предметы, в отверстия труб и фланцев ставят деревянные пробки;

4. Восстанавливают отметки мертвых точек мотылей коленчатого вала;

5. Определяют линейные величины камер сжатия и заносят в формуляр доремонтного состояния двигателя;

6. Проверяют правильность установки газораспределения всех цилиндров и результаты проверки заносят в формуляр доремонтного состояния двигателя;

7. Разбирают и снимают тяги и валики привода регулятора, топливных насосов и реверсивного устройства;

8. Разбирают соединительные валики и снимают стойки с клапанными рычагами и толкателями;

9. Удаляют клапаны и форсунки рабочих цилиндров;

10. Снимают кожух передаточных шестерен, отмечают положение шестерен и измеряют зазоры между зубцами; после этого снимают шестерни. Если привод цепной, то после осмотра разбирают его;

12. Разбирают распределительные и передаточные валы;

13. Снимают масляный и воздушный холодильники;

14. Отвертывают гайки и снимают цилиндровые крышки;

15. Разбирают и снимают систему охлаждения поршней, а также трубопроводы смазки и охлаждения, расположенные в картере двигателя;

16.Отвертывают стяжные болты и снимают нижние половины мотылевых подшипников;

17. Поочередно ставят мотыли коленчатого вала в верхнюю мертвую точку (ВМТ), ввертывают в головки поршней рамы или закрепляют скобу в имеющихся нарезных отверстиях и при помощи стропов вынимают поршни вместе с шатунами из цилиндров;

18. Разбирают продувочный насос;

19. У двигателей, имеющих отдельные рабочие цилиндры, снимают последние (в случае необходимости);

20. Разъединяют коленчатый вал, валопровод и снимают маховики;

21. Если разборка коленчатого вала в картере затруднена, снимают станину или блок цилиндров (в зависимости от конструкции двигателя);

22. Микрометрическим штихмассом или специальным индикатором измеряют раскепы между щеками коленчатого вала: полученные данные заносят в формуляр доремонтного состояния двигателя;

23. Вскрывают рамовые подшипники коленчатого вала и микрометрическим индикатором определяют бой рамовых шеек вала; результаты заносят в формуляр доремонтного состояния двигателя:

24. Посредствам контрольной скобы определяют посадку коленчатого вала относительно контрольных плоскостей фундаментной рамы;

25. Поднимают коленчатый вал и удаляют нижние вкладыши рамовых подшипников. Коленчатый вал отпускают на брусьях, положенные на контрольные плоскости гнезд рамовых подшипников, и микрометром обмеряют рамовые и мотылевые шейки. Результаты измерений заносят в формуляр доремонтного состояния двигателя;

26. Конечной операцией является выпрессовка цилиндровых втулокиз

блоков, если проверка измерения показала, что эти втулки необходимо заменить. Выпрессовку проводят при помощи специального приспособления.

До выпрессовки необходимо удалить из втулок штуцеры для подводки смазки.

В ходе разборки двигателя, кроме того, выполняют следующие операции:

измеряют зазоры между трущимися поверхностями деталей и полученные данные заносят в формуляр доремонтного состояния двигателя;

все снятые прокладки подшипников маркируют и либо сдают с соответствующими бирками на хранение, либо вновь зажимают между крышками подшипников;

гайки пересчитывают по количеству шпилек разобранного соединения, нанизывают на проволоки и связки с прикрепленными бирками сдают на хранение в машинную и цеховую кладовую.

У разобранных деталей, направляемых в цех ремонтного завода, рабочие поверхности тщательно изолируют ветошью и деревянными планками.

1.5 Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм служит для передачи усилий от давления газов на коленчатый вал. В крейцкопфных двигателях — из поршня, штока, поперечины, ползуна, шатуна и коленчатого вала.

При работе двигателя в кривошипно-шатунном механизме действует движущая сила Р, являющаяся суммой сил от давления газов, сил веса и сил инерции. Движущая сила Рд направлена по оси цилиндра и совпадает по направлению с шатуном только при положении поршня в мертвых точках; в остальных положениях она раскладывается на две составляющие — силу Рш, направленную по шатуну, и силу Рн, направленную перпендикулярно оси цилиндра. Силу Рш воспринимает коленчатый вал, передающий ее на стенки цилиндра. В крейцкопфных двигателях ползун передает силу Рн на параллель. Величина Рн зависит от силы давления газов в цилиндре и от площади поршня. В двигателях с диаметром цилиндра 450— 500 мм Рн достигает 120 кН.

В крейцкопфных двигателях головной подшипник шатуна и трущаяся пара ползун-параллель вынесены из зоны высоких температур в картер двигателя, где можно обеспечить надежную смазку. Трущаяся поверхность ползуна залита антифрикционным сплавом (баббитом). Поэтому при равной величине Рн работа трения у пары ползун—параллель меньше, чем у пары поршень — тулка в тронковых двигателях, что при прочих равных условиях обеспечивает повышение механического КПД у крейцкопфных двигателей по сравнению с тронковыми на 4 % и большую надежность работы подшипников.

Шатун двигателя — с отъемными головными и мотылевым подшипниками. Стержень шатуна 28 из углеродистой стали, полый, с жесткой безвильчатой головкой.

Мотылевые подшипники 35 диаметром 380 мм имеют ширину рабочей поверхности у верхней половины 175 мм. Нижние половины головных подшипников имеют на рабочих поверхностях продольные и поперечную смазочные канавки.

Полые рамовые 33 и мотылевые 36 шейки из углеродистой стали имеют одинаковый диаметр и длину. По торцам шейки закрыты крышками 32 на болтах. Рамовые подшипники имеют стальные вкладыши 29, залитые баббитом, с кольцевой маслоподводящей канавкой в верхних половинках. Крышки 27 подшипника выполнены из стального литья. Они крепятся к фундаментной раме шпильками 25. Подача масла через верхний вкладыш рамовых подшипников к мотылевым и головным подшипникам показана стрелками.

Коленчатый вал состоит из рамовых и шатунных шеек, щек и соединительных фланцев. Рамовые шейки, щеки и шатунная шейка образуют колено, или кривошип (мотыль), вала (мотыль — старое название, имеющее широкое распространение). Расстояние от центра рамовой до центра шатунной шейки называется радиусом кривошипа. Коленчатый вал — одна из наиболее ответственных и напряженных деталей. Стоимость коленчатого вала составляет около 15% стоимости двигателя. Моторесурс двигателя обычно зависит от срока службы вала (до проточки или шлифовки его шеек).

К коленчатым валам судовых дизелей предъявляют требования обеспечения необходимой прочности, жесткости и износоустойчивости.

Вал нагружается силами давления газа и силами инерции поступательно движущихся и вращающихся масс и подвергается одновременному действию знакопеременных изгибающих и крутящих моментов. В результате воздействия этих сил и моментов материал вала «работает» на усталость. Усталость металла объясняется возникновением в наиболее слабом месте микроскопической трещины, которая под влиянием знакопеременной нагрузки растет, уменьшая расчетное сечение и вызывая рост напряжений. В итоге напряжения превышают предел прочности материала, вызывая быстрое разрушение деталей.

В данной курсовой работе рассматривается ремонт вкладыша мотылевого подшипника.

Вкладыш подшипника изготовлен из баббита БС (ГОСТ 1320-74).

БС – свинцовый баббит имеет δв.р не менее 8,6 кГ/мм2 и с δв.и не менее 14,7 кГ/мм2, твердость 20-25 НВ.

Химический состав баббита приведен в таблице 1.

Таблица – 2. Химический состав баббита БС,%

2. Дефектация

Страницы: 1, 2, 3