Реферат: Анализ эксплуатационных качеств и разработка мероприятий на техническое обслуживание судового дизеля 8ЧН20/26 для судов типа «Атлантик 433»

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МОРСКАЯАКАДЕМИЯ

Судомеханическийфакультет

КафедраСЭУ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Эксплуатация судовых ДВС»

на тему: «Анализ эксплуатационных качеств и разработкамероприятий на техническое обслуживание судового дизеля 8ЧН20/26 для судов типа«Атлантик 433»».

240500.М-592(1).02.00.ПЗ

Выполнил: курсант Асипович Д.Н. _____________

Проверил: ст.преподаватель Злобин А.В. ______________

МУРМАНСК

2004

Содержание: стр.

1.

Анализ эксплуатационных качеств и надежности двигателя

2.

Разработка мероприятий на техническое обслуживаниедизеля

3.

Разработка и составление программы специальныхиспытаний дизеля1.Анализ эксплуатационных качеств и надёжности двигателя 8ЧН20/26

1.1.

Техническиехарактеристики и назначение двигателя 8ЧН20/26.

Таблица1 Технико-эксплуатационные характеристикидизеля 8ЧН20/26

Наименование

Единицы измерения

Параметры

Обозначение по ГОСТ 3493-82

Заводское обозначение

Тип камеры сгорания

Смесеобразования

Наддув

Эффективная мощность

Частота вращения

Средняя скорость поршня

Быстроходность

Ход поршня

Диаметр поршня

Число цилиндров

Порядок работы цилиндров

Среднее эффективное давление

Удельный эффективный расход топлива

Удельный расход масла

Степень сжатия

Максимальное давление сжатия

Максимальное давление сгорания

Степень наддува

Температура наддувочного воздуха

а)до холодильника наддувочного воздуха

б)после холодильника наддувочного воздуха

Масса двигателя с маховиком без эксплуатационных материалов

Габариты:

а)длина

б)ширина

в)высота

Температура выпускных газов за цилиндрами

Температура выпускных газов перед турбиной

Температура выпускных газов после турбины

---

кВт

об/мин

м/с

---

мм

---

МПа

г/кВт ч

кг/ч

---

МПа

---

0С

кг

мм

˚С

8ЧН20/26

8VDS26/20 AL-2

неразделённая

внутреннее

газотурбинный

839

1000

8,67

средняя

260

200

1-2-4-6-8-7-5-3

1,621

222

1.8

12,5

3,42

12,7

2,7

175

<55

10500

4138

1300

2530

450

575

450

Продолжениетаблицы 1.Технико-эксплуатационныехарактеристики дизеля 8ЧН20/26

Наименование

Единицы измерения

Параметры

Давление срабатывания предохранительного клапана на крышке цилиндра

Диаметр рамовой шейки

Диаметр шатунной шейки

Давление смазочного масла перед фильтром

Максимально-допускаемая температура смазочного масла на выходе

Максимально-допускаемая температура смазочного масла на входе

Температура заданного значения охлаждающей воды во внутреннем контуре

Температура охлаждающей воды на входе во внутренний контур

Максимально допускаемая температура охлаждающей воды во внутреннем контуре

Давление пускового воздуха

а)максимальное

б)минимальное

МПа

мм

МПа

˚С

°C

МПа

17,3

180

150

0,49

2,94

1,0

2,94

1,0

Вэнергетическую установку траулера входят:

Дизель-редукторныйагрегат с двумя главными приводными двигателями типа 6 VDS48/42 AL-2 мощностью 2650 кВт каждый.

Два вспомогательных дизель-генераторас приводными двигателями типа 8VD26/20AL-2 мощностью 2´

839 кВт

В состав гребной установки судна «Атлантик-433» входитдизель-редукторный агрегат с отбором мощности на валогенераторы.

Главная силовая установка,состоящая из двух дизелей типа 6ЧН42/48, предназначена для передачи мощности навинт, а также для выработки электроэнергии на судне. Силовая установка состоитиз двух главных двигателей, которые через высокоупругиесцепные муфты (пневматические двухконусные фрикционныемуфты с высокоупругими резиновыми элементами) работают

на общий понижающий редуктор. Благодаря пустотелой конструкции входных валовпонижающего редуктора возможно при отключенных сцепных муфтах работать толькона валогенераторы мощностью по 1500 кВт, приводимыекаждый через вспомогательный выходной вал понижающего редуктора и высокоупругую муфту, в то время как гребной вал неприводится. При включенных сцепных муфтах приводятся как гребной винт, так и валогенераторы. При приводе только гребного винта валогенераторы работают без возбуждения.

Составсудовой энергетической установки:

В состав энергетической установкивходят следующие агрегаты и механизмы:

— два главных двигателя типа 6ЧН 42/48;

— две высокоупругие муфтытипа Спирофлекс KJR200;

— две электромагнитные сцепные муфты Pneumaflex KAE 340;

— ВРШ;

— понижающий редуктор типа 10 АО 2*1400*3,57,

— два валогенератора DGFSO1421-6

— системы и механизмы, обеспечивающие работуэнергетической установки

Принципиальнаясхема главной силовой установки предоставлена на рисунке 1.1.

Рисунок1.1. Принципиальная схема главной силовой установки:

1-МИШ;

2-упорныйподшипник;

3,10-валогенераторDGFSO 1421-6;

4-высокоупругиемуфты типа Спирофлекс

KJR 200;

5-редуктортипа 10 АО 2*1400*3,57;

6,9-двеэлектромагнитные сцепные муфты Pneumaflex KAE 340;

7,8-двигатель6ЧН42/48; 11-ВРШ.

Основные потребители электроэнергии на судне: траловыелебедки; консервные линии; компрессоры морозильных установок; судовое освещение;оборудование камбуза; грузовые лебедки; якорно-швартовные механизмы; оборудованиеобщесудовых систем.

1.2. Характерные режимыработы двигателя на судне.

Таблица2 Среднесуточные режимы работы дизелей 8ЧН20/26

Наименование режима

Количество работающих дизелей

Средняя мощность одного дизеля, кВт

Мощность вспомогательных двигателей, %

Расход

топлива,

кг/ч

1. Переход на промысел

320

2.Работа на промысле

356

3.Стоянка у базы

285

4. Переход с промысла в порт

362

100

5. Стоянка в порту с рыбопродукцией

333

6.. Стоянка в порту без рыбопродукции

213

Рисунок 2.- Изменение нагрузкивспомогательных двигателей на промысле в течении суток.

На промысле мощность вспомогательных дизелейиспользуется на 30-70% номинальной, такая низкая степень загрузки обусловленаприменением валогенераторов для обеспеченияэлектроэнергией судовых потребителей.

1.3.Конструктивныеособенности дизеля 8ЧН20/26.

1.3.1.Поршневаягруппа

Поршневая группа двигателя состоит из составного поршня, поршневых колец(уплотнительных, маслосъёмных), поршневого пальца.

Условия работы поршня тяжёлые, так как он подвергаетсявоздействию как механических нагрузок от давления газов и сил инерции, так и термическихнагрузок в следствие необходимости отвода теплоты от головки поршня в охлаждающуюсреду.

Основные требования предъявляемые к конструкциипоршня:

-надежноеуплотнения цилиндра от пропуска газов

-эффективныйотвод теплоты от головки поршня

-высокаяизносостойкость направляющей поверхности поршня и поршневых колец

-выборнадлежащих материалов для головки и направляющей гарантирующих надёжную идлительную работу поршня

-обеспечениенадёжной смазки направляющей, поршневых колец и пальца

-максимальновозможный срок службы до первой переборки поршневой группы [3]

Днище поршня подвергается высоким механическим итепловым нагрузкам Температура нагрева днища поршня из жаропрочной сталидостигает 500°

С, во избежание чрезмерных термических напряжений днище поршняохлаждается маслом. [3]

Рисунок3 Поршень

1-тронк; 2-уплотнительное кольцо; 3-головка; 4-штифт;5-болт; 6-первое компрессионное кольцо; 7-резьбовая вставка; 8-второе и третьекомпрессионные кольца; 9-маслосъёмное кольцо; 10-крышка; 11-поршневой палец; 12-шпилька.

Поршень двигателя 8ЧН20/26 является составным. Тронк изготовлен из высококачественного износостойкогоалюминиево-кремниевого сплава, с головкой из жаропрочной стали.

Он оборудован тремя компрессионными кольцами и двумямаслосъёмными кольцами. На юбку поршня навинчена его головка из стали. Первоекомпрессионное кольцо является хромированным. Маслосъёмное кольцо имеет с двефаски, его рабочая поверхность хромирована.

Поршневой палец сделан пустотелым и зафиксирован отосевого смещения крышками. Охлаждающее масло поступает из втулки верхнейголовки шатуна через поршневой палец в головку поршня. Пройдя через поршеньохлаждающее масло стекает в картер. [3]

1.3.2.Коленчатыйвал

Коленчатый вал–одна из наиболее ответственныхнапряжённых и трудоёмких в изготовлении деталей. Вал воспринимает периодическиенагрузки от давления газов а также сил инерции поступательно-движущихся ивращающихся масс, вызывающих значительные знакопеременные скручивающие иизгибающие моменты

Периодическиизменяющийся крутящий момент при определённых условиях может вызвать крутильныеи продольные колебания вала которые приводят к возникновению дополнительныхнапряжений Указанные силы кроме того вызывают трение и износ шеек вала иподшипников а также усталостные явления в местах наибольшей концентрациинапряжений вала

Основные требования предъявляемые к конструкцииколенчатого вала:

-надёжность работы коленчатого вала в различныхэксплуатационных условиях

-прочность, жёсткость и износостойкость

-высокая точность изготовления, а также обеспечениетребуемой твёрдости и чистоты обработки шеек

-динамическая уравновешенность, отсутствие вибрации изон опасных крутильных колебаний на рабочей частоте вращения двигателя

Коленчатый вал состоит из следующихотдельных элементов: колен, коренных и шатунных шеек, щёк и соединительныхфланцев

В двигателе 8ЧН20/26 Коленчатый вал откованцельным из легированной стали и улучшен термически до большой прочности. Онсмонтирован в подшипниках фундаментной рамы

В зависимости от условий использованиядвигателя к каждой щеке коленчатого вала привинчен противовес. Передачасмазочного масло из рамовых подшипников в шатунныеосуществляется по отверстиям в щеках колен и в шейках вала.

Для возможности отбора мощности к двигателюприкован фланец, который, кроме того, несёт на себе шестерню для приводасистемы газораспределения.

Между последним коленом вала иприводной шестернёй насоса к коленчатому валу прикован фланец, который служитдля прикрепления демпфера колебаний.

Коленчатый вал должен осматриваться каждые10000 часов. Такой контроль необходимдля учёта всех влияний на подшипники коленчатого вала, при работе дизелядопускается наличие небольших рисок или заеданий на рамовыхили мотылёвых шейках, но рельефные участки необходимоудалить.

Также необходим контроль болтов, служащих длякрепления противовесов на наличие трещин. Для мотылёвыхи коренных шеек допуск на овальность составляет 0,015 мм, допуск на цилиндричность 0,01 мм При замене коленчатого валадвигатель должен пройти обкатку .

Рисунок4 Коленчатый вал

1-мотылёвая шейка; 2-шестерня привода насосов;3-штифт;

4-противовес; 5-штифт; 6-шестерня приводараспределительного

вала; 7-шпонка; 8-заглушка; 9-щека; 10-отверстие;11-рамовая шейка.

Рамовыеподшипники выполнены одинаковыми для всех опорныхточек. Они состоят из двух безбуртиковых тонкостенныхполувкладышей готовых к монтажу и взимозаменяемых.

Верхнийполувкладыш фиксируется выступом входящим в масляную канавку крышки подшипникаВерхний полувкладыш снабжён по всей окружности смазочной канавкой Последняясообщается отверстиями с масляной канавкой крышки подшипника.

Направляющийподшипник располагается между 1-ым и 2-ым цилиндрами.

Всоответствующие выточки по обеим сторонам подшипниковой постели рамызакладывают упорные кольца из свинцовистой бронзы. Привинченные к крышкамподшипников шайбы препятствуют вращению упорных колец совместно с валом.Направляющий подшипник смазывается маслом вытекающим из рамовыхподшипников.

На рабочихповерхностях подшипниковых вкладышей в процессе работы могут появиться риски,запрессовки, эрозия и иные механические повреждения. Такие явления в общем имеютограниченное действие по времени и месту. Если подшипниковый вкладыш выдержалтакие явления не показывая при демонтаже серьёзных повреждений, то имеетсягарантия в надёжности дальнейшей работы.

Такженеобходимо осуществлять контроль зазоров в подшипниках его осуществляют тогдакогда давление масла за фильтром станет меньше 0,34 МПа. Зазор в направляющемподшипнике должен контролироваться через каждые 5000 ч работы.[3]

Таблица3 Зазоры направляющего подшипника.

Зазор между:

Монтажный

зазор мм

Предельный зазор мм

рамовой шейкой и вкладышем подшипника

коленчатым валом и направляющим подшипником

0,15-0,24

0,50-0,90

0,35

2,0

Указываемые зазорыдействительны для замеров на холодном двигателе. Предельные зазоры следуетрассматривать следует рассматривать как ориентировочные величины.

Внаправляющем подшипнике необходимо контролировать осевой зазор. В случаепревышения предельного зазора закладываются новые упорные кольца[3]

1.3.3.Шатун

Шатунный механизм служит для передачи действующего напоршень усилия от давления газов на шейку кривошипа коленчатого вала

Шатун тронковых двигателейсостоит из: стержня, поршневой и кривошипной головок, вкладышей головок ишатунных болтов.

Условия работы шатунной группы: нижняя часть верхней головки и верхняя часть нижней головки шатуна подвергаются сжатию движущей силой, а стержень – сжатию и продольному изгибу

Шатун откован в штампе из целой заготовки. Разъеммежду стержнем и крышкой шатуна выполнен косым под углом 45°. Обе части соединяются друг с другом жесткопри помощи четырех шатунных болтов с упругим стержнем. Такая конструкция шатунапозволяет осуществить выем шатуна через цилиндр, но непозволяетосуществлять реверс двигателя. [3]

Верхняя головка шатуна неразъёмная, головнымподшипником служит запрессованная бронзовая втулка. В ней имеется канавка стремя отверстиями для подвода масла к головному подшипнику и поршневому пальцу.

Мотылёвыйподшипник состоит из двух безбуртиковых,тонкостенных полувкладышей, находящихся в готовом к монтажу состоянии изаменяемых каждый в отдельности. Оба полувкладыша фиксируются выступами,входящими в масляную канавку подшипникового корпуса шатуна. Вкладыши залитыслоем бронзы толщиной 0,6-1,2 мм, слоем баббита толщиной 0,3-0,6 мм, поверхгальванически наносится слой никеля.

Новые полувкладыши покрываются слоем олова для защитыот коррозии.

Смазочное масло в шатунный подшипник подаётся поотверстиям в коленчатом валу. Через соответственно высверленные отверстия маслопоступает во втулку под поршневой палец.[3]

1.3.4.Фундаментнаярама

Фундаментная рама является основанием остова двигателяи опорой рамовых подшипников коленчатого вала. Рама представляет собой две жесткие продольные балки, связанные между собойпоперечными балками, расположенными между цилиндрами. Эти поперечные перегородкиразделяют раму на семь отдельных отсеков и служат опорами для установки рамовых подшипников.

Условия работыфундаментной рамы определяются действием сил газов, сил инерции деталей движения, сил, возникающих при деформации корпуса судна и тепловой деформации остова.

Стенки фундаментной рамы по высоте выходят за пределыопорных точек. Благодаря этому повышается жёсткость фундаментной рамы и опоране деформируется усилиями, возбуждающимися в месте соединения фундаментной рамыс блоком цилиндров.

Конструкция фундаментной рамы предусматривает наличиекартерных люков с крышками для доступа к кривошипно-шатунному механизму.

Рисунок .5 — Фундаментная рама

1-фундаментная рама; 2-лючок; 3-крышка рамового подшипника;

Фундаментная рама служит заодно и поддономдвигателя, что позволяет достичь лучшейего герметичности. Поддон установлен с небольшим уклоном для стокаотработанного масла в цистерну отработанного масла Для крепления рамы кфундаменту предусмотрены опорные полки. [3]

1.3.5.Блок цилиндров

Наиболееответственной частью остова является его верхняя часть – блок цилиндров, в котором установлены цилиндровые втулки. Условия работы рубашек цилиндров определяются сжимающими усилиями от затяга шпилек.

Моменты затягаопределяются по схеме приведённой в технической документации. На блок цилиндровнасаживаются крышки цилиндров. Которые крепятся с помощью шпилек с следующимиуглами затяжки с использованием торцевых или динамометрических ключей.

Таблица 4 Углы затяжки шпилеккрепления крышки цилиндра

Упругий болт

Размер под ключ мм

Маркировка

Угол затяжки

Момент затяжки

нм

Усилие предварительной затяжки

нм

Шпилька крепления крышки цилиндра

°C

154

345

540

105

165

В блок цилиндров, укладываетсяраспределительный вал, там так же находится камера наддувочноговоздуха. Блок цилиндров представляет собой литую конструкцию, что увеличиваетжёсткость всего остова, и позволяет уменьшить толщину стенок блокацилиндров.[3]

1.3.5.Втулка цилиндра

К конструкции цилиндровой втулки предъявляют следующие основные требования: высокая прочность и жесткость, хорошее охлаждение верхнего пояса при возможно меньших перепадах температур в стенке, наименьшаянеравномерность радиальных и осевых деформаций, герметичностьповерхностей, сопряженных с рубашкой и крышкой цилиндра, свободные радиальные и осевые расширения втулки, материал втулки должен быть жароупорным, износостойким и иметь хорошие антифрикционные качества.

Условия работы втулки определяются воздействием больших механических и термических нагрузок, трением поршневых колец, вызывающим износ и дополнительный нагрев рабочей поверхности (”зеркала”), воздействием коррозии и кавитационной эрозии на охлаждаемую поверхность

Механические нагрузки возникают под действием сил газов, силы давления поршня и силы затяга крепежных шпилек цилиндровой крышки. Давление газов вызывает в стенке втулки напряжения растяжения и сжатия.

Термические нагрузки на втулку обусловлены воздействием горячих газов. Высокая температура зеркала в верхнем поясе втулки ухудшает условия смазывания и способствует изнашиванию втулки и колец, а перепад температур по толщине стенки втулки вызывает в ней термические напряжения.

Втулка цилиндра является направляющей поршня, а так жевместе с крышками цилиндров и поршнями образует камеру сгорания двигателя. Нанижнем конце втулки располагаются три кольца круглого сечения из резины с цельюуплотнения зарубашечного пространства. Контроль этогоуплотнения осуществляется через отверстие в блоке цилиндров между верхними инижними кольцами. Втулка цилиндра омывается непосредственно охлаждающей водойснизу вверх[3]

1.3.6.Крышка цилиндра

Во время работы дизелякрышка подвергается воздействию значительного давления газа и высокойтемпературы. В с этими тяжёлыми условиями работы крышка должна иметь простую исимметричную форму, податливое тонкостенное днище с жёсткой опорной частью иравномерное распределение температуры. Днище крышки следует интенсивноохлаждать водой. Стенки крышки, за исключением опорной части, должно иметьодинаковую толщину во избежание повышенных внутренних напряжений. Выходыклапанных стаканов на огневую поверхность днища требуется выполнять с большимирадиусами закруглений [3]

Механические нагрузки возникают под давлением газов и силы затяга крепежных шпилек. Под действием этих сил в крышке возникают напряжения изгиба. Термические нагрузки обусловленынепосредственным соприкосновением огневого днища крышки с горячими газами. Нагрев днища снижает его прочность, а температурный перепад по толщине вызывает термические напряжения.

Крышка цилиндра сделана с плоским днищем. Онарасполагается на втулке цилиндра. Уплотнение между деталями осуществляетсяпрокладкой из мягкого железа. В целях достижения направленного перемещениявоздуха в камере, сгорания впускные клапана имеют собственные каналы, которыене подвергаются взаимному аэродинамическому влиянию. Они тангенциально направленыотносительно стенки втулки цилиндра. На крышке цилиндра находится приводклапанов, заключённый в маслонепроницаемый кожух. Предохранительный клапан ииндикаторный клапан закреплены на крышке цилиндра вне кожуха [3]

Рисунок.6- Крышка цилиндра

1-крышка цилиндра; 2-скоба; 3-индикаторный клапан;4-шпилька крепления кожуха; 5-штуцер; 6-крышка; 7-уплотнительное кольцо

В центре крышки расположенафорсунка, которая прижимается плотно кседлу в крышке цилиндра при помощи зажима. Для уплотнения торцевых поверхностей между форсункой и крышкой ставится резиновая прокладка.

В крышкецилиндра имеются газовые каналы, через которые с помощью впускных и выпускныхклапанов цилиндр дизеля сообщается с ресивером наддувочноговоздуха и выпускным коллектором.

1.4.Характерные отказы в процессе эксплуатации дизеля8ЧН20/26

1.4.1.Фундаментная рама и коленчатый вал

Наиболее часто повторяются следующие отказы:

-появление слабины в соединении блока цилиндров сфундаментной рамой;

-ослабление, вытяжка, образование наклёпа и обрывболтов крепления фундаментной рамы двигателя к судовому фундаменту;

-появление трещин и обрыв в районе опорных листовфундамента;

1.4.2.Газотурбонагнетатель

По истечении 2000-3000 ч. работы двигателя происходитзагрязнение проточной части компрессора воздухом всасываемым из МКО. Наиболеесильно загрязняются лопатки диффузора. При этом значительно падает давлениенаддува и производительность компрессора.

Использование промывочного устройства не далоудовлетворительных результатов. Оно эффективно только для промывки рабочегоколеса компрессора.

1.4.3.Клапаны газораспределения

Зависание выпускных клапанов происходит из-зачрезмерного износа направляющих втулок и отложений на штоках твёрдых лаконагароотложений.

После наработки двигателем 4000-6000 ч. В проточныхканалах впускных клапанов и на штоках наблюдается сильное нагарообразование.Нагар рыхлый, маслянного происхождения. В отдельныхслучаях нагарообразование на штоках и в каналах уменьшает проходное сечение на50%.

1.4.5.Крышка цилиндра

В настоящее время предприятие SKLпоставляет двигатели, у которых уплотнением газовогостыка между втулкой и крышкой цилиндра служит прокладка из мягкой стали.

При применении таких прокладок изменяется моментзатяжки шпилек крепления крышки (по сравнению с моментом затяжки прииспользовании красномедных прокладок), что необходимо учитывать в эксплуатации.

1.4.6.ТНВД и форсунка

У ТНВД наиболее часто повторяются следующие отказы:

-заклинивание плунжерных пар;

-потеря плотности плунжерных пар;

-потеря плотности нагнетательного клапана.

Наиболее частые отказы форсунок:

-зависание иглы в корпусе;

-снижение качества распыла.

Основной причиной перечисленных отказов являетсякоррозия поверхностей прецизионных деталей в результате некачественной топливоподготовки.

Опыт эксплуатации показал, что если топливоподготовкеуделяется серьёзное внимание,

(отстой,и сепарирование), случаи повреждения топливной аппаратуры весьма редки.[4, с119]

1.5 Показатели надёжности двигателя.