Блоки, станины, картер

Блоки, станины и картеры вместе с рамой образуют герметичный остов дизеля, детали которого во время эксплуатации подвергаются статическим и динамическим нагрузкам. Длительное воздействие напряжений в сочетании с наличием начальных микродефектов структуры конструкционных материалов инициирует развитие трещин в основаниях и на боковых поверхностях, в опорных посадочных поясах, в приливах для гнезд под шпильки для крепления цилиндров. Длительное воздействие статических растягивающих напряжений может вызвать ползучесть материала болтов и шпилек и ослабление креплений вследствие релаксации. Ослабление креплений создает условия для циклических относительных смещений деталей, в результате которых развиваются наклеп и износ плоскостей разъема. Кроме того, некоторые зоны, например стенки полостей охлаждения, подвергаются воздействию коррозионных процессов, вызывающих местные очаговые разрушения.

Втулки цилиндров

Ответственный элемент дизеля, к которому предъявляется достаточно жесткие требования по точности геометрических размеров, качеству материала, прочности и долговечности. Ресурс втулок цилиндров диаметром до 440 мм должен быть не ниже ресурса дизеля до первого капитального ремонта, для втулок диаметром более 440 мм - не ниже 0,5 ресурса дизеля до первого капитального ремонта.

Во время эксплуатации дизеля материал втулок находится в сложном напряженном состоянии, обусловленном циклическими силовыми нагрузками и термонапряжениями, вызываемыми градиентами температур, изменяющимися в зависимости от режима работы дизеля (рис.4).

Рис.4. Температурные поля втулки цилиндра (град. C)

Относительный износ

Внутренняя (рабочая) поверхность втулки образует пару трения с поршнем и кольцами Для внутренней поверхности втулок дизелей характерно неравномерное распределение по высоте степени износа (рис. 4, 5).   Рис.5.Средняя относительная эпюра износа втулок цилиндров дизелей ЧН 25/34, построенная по данным износа 1800 втулок

Наружная охлаждаемая поверхность может подвергаться воздействию кавитации и коррозии. Интенсивность этих процессов зависит от ряда факторов, и в том числе, от температуры охлаждающей воды (см. рис. 6).

Рисунок 6 Зависимость интенсивности коррозии втулки цилиндра от температуры охлаждающей воды

Эксплуатационные нагружения в сочетании с возможными нарушениями технологии сборки и начальной дефектностью материала, загрязнением масла и охлаждающей воды, наличием вредных примесей в топливе и низким качеством его распыла вызывают развитие разнообразных процессов деградации технического состояния:

§ возникновение усталостных микротрещин на теле втулки, развитие макротрещин в районе верхнего посадочного бурта, откалывание кромок продувочных и выпускных окон;

§ деформация втулки;

§ износы рабочей поверхности втулки (натиры на зеркале втулки, микрозадиры и микроизносы зеркала, неравномерный износ зеркала);

§ выкрашивание азотированного слоя, ступенчатая выработка в зоне остановки верхнего поршневого кольца;

§ кавитационный и коррозионный износ наружной поверхности втулки.

Ряд типичных повреждений втулок показан на рис. 7: А – разрушение втулки; Б - сквозное повреждение в результате кавитации в зоне водяной рубашки; В – обрыв буртика; Г – продольная трещина; Д - поперечная трещина и задиры рабочей поверхности гильзы.

Крышки цилиндров

Крышки цилиндров работают в тяжелых условиях, обусловленных высокими температурами (см. рис.5) и пульсациями температур и давлений.

А	Б
В	Г
Д	Рис.7 Эксплуатационные повреждения втулок

Рис.8. Температурное поле ЦПГ дизеля Z40_48

Рис.9. Крышка дизеля МАК М20 после 16400 часов работы

 

Изменения температурных и силовых полей при изменении режима работы двигателя (пуски, остановки, реверсы, изменения мощности) и агрессивные воздействия продуктов сгорания и вредных примесей также сказывается на долговечности этих деталей (рис. 9).

 

Рис.10. Износ поверхности поршневого кольца (слева) и «вымывание» материала поршня при поломке поршневого кольца (справа)
Рис.11. (справа) – Поломка поршневого пальца Рис.12. (внизу) – Задиры на поверхности поршня и трещина
	Рис.13 Повреждённое седло клапана   Рис.14 (слева) - Окна и поршневые кольца дизеля RTA96C после 6000 часов работы

Рис.15. Выпускной клапан дизеля Vasa 32 после 10000 часов работы на тяжёлом топливе	Рис.16. Изношенное седло клапана, восстановленное методом наплавки
	Рис.17Распределительный вал (слева), шестерня привода газораспределителя (внизу слева) и кулаки клапанов (внизу справа) дизеля МАК М32 после 15000 часов работы

 

Характерные процессы деградации технического состояния крышек цилиндров:

- возникновение и развитие трещин в дне крышки со стороны камеры сгорания, вокруг отверстий под форсунки и пусковые клапаны;

- коробление;

- коррозия и выгорание рабочей поверхности;

- нарушение герметичности цилиндра из-за удлинения шпилек крепления.