Износ гребных валов и технологии их ремонта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Износ гребных валов и технологии их ремонта

УДК 621.791.927

Хегай Виктор Игоревич, магистрант кафедры машиностроительных технологий и материалов, e-mail: zol24@rambler.ru

Токарев Александр Михайлович, доцент кафедры машиностроительных технологий и материалов, e-mail: tokarev@istu.edu

664074, Россия, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Аннотации

Рассмотрены основные причины износа гребных валов речных судов и последствия, к которым он может привести. Описаны основные технологии ремонта изношенных гребных валов, выделены достоинства и недостатки этих технологий, проведено сравнение технологий между собой.

Ключевые слова: гребной вал, износ, диагностика гребного вала, восстановление изношенных поверхностей.

TAIL-SHAFTS WEAR AND THEIR REPAIR TECHNOLOGIES

Khegai Victor, a postgraduate student of Engineering Technology and Materials Department, e-mail: zol24@rambler.ru

Tokarev Alexander, Associate Professor of Engineering Technology and Materials Department, e-mail: tokarev@istu.edu

Irkutsk National Research Technical University,

83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia

The paper considers the main causes of tail-shafts wear of river vessels and the consequences to which it may lead. The authors describe the basic repair technologies of worn out tail-shafts; underline the advantages and disadvantages of these technologies; compare the technologies.

Keywords: tail-shaft; deterioration; tail- shaft diagnosis; worn out surfaces restoration.

Речные суда играют важную роль в жизнедеятельности Восточной Сибири. Ежегодно пассажирскими судами Восточно-Сибирского речного пароходства перевозится около 200 тысяч человек по 12 рейсовым маршрутам и грузовыми судами - около 2 миллионов тонн грузов. Речной транспорт, как и любой другой, нуждается в обслуживании и ремонте. В Иркутске этим занимается Иркутская ремонтно-эксплуатационная база флота, которая проводит мелкий и средний ремонт судна.

Механизм ДРК - движительно-рулевой комплекс это неотъемлемая часть судна. Состоит из гребного вала, промежуточного вала, резинометаллического подшипника, баллера, гельмпортовой втулки (верхней, нижней), насадки винта и др (рис. 1). Выход из строя механизма ДРК приводит к финансовым потерям, во много раз превышающим стоимость разрушенного вала. Возникают ремонтные расходы, потери эксплуатационной прибыли за время вынужденного простоя, а так же затраты на буксировку судна. Слабое место в механизме ДРК гребной вал. Поломка гребного вала одновинтового судна при штормовой погоде делает его неуправляемым и может привести к гибели судна. Поэтому изучение вопросов, связанных с повышением надежности работы гребного вала способствует снижению аварийности на флоте.

Гребной вал передает крутящий момент от двигателя через промежуточный вал на винт судна, а винт в свою очередь приводит в движение судно при передаче толкающей силы. Гребные валы бывают разных размеров на предприятии в основном суда, у которых длинна вала от 1500 мм до 8500 мм диаметром от 60 до 185 мм, изготавливаются из стали 35, 40Х, 20Х13, 38ХМ и др. Основная масса используемых гребных валов изготавливается и стали 35. Сталь поставляется в виде поковок круглой, квадратной или прямоугольной формы. Гребной вал имеет 2 или 3 рабочие шейки, конус со шпоночным пазом (кормовой носовой). Вес гребного вала проекта 758АМ (?185 мм при L=8000 мм достигает приблизительно 1200 кг.

Рис. 1. Расположение механизма ДРК в корпусе судна: 1 - перо руля; 2 - гребной винт; 3 - кормовой подзор судна; 4 - гребной вал; 5 - промежуточный вал; 6 - двигатель внутреннего сгорания

Раз в пять лет производят диагностику гребного (рис. 2) вала независимо от часов его наработки. Во время диагностики проверяют биение гребного вала и его шеек, искривление вала относительно своей оси, износ шеек вала. Виды эксплуатационных повреждений гребного вала достаточно многообразны. Одним из наиболее опасных из них являются появление и развитие в теле вала трещин, растущих с увеличением наработки гребного вала, что может привести к полному выходу из строя гребного вала. Значительное количество валов бракуется из-за повреждения (износа) шеек гребного вала в резинометаллических подшипниках и местная выработка в сальниковых уплотнениях. Причина износа является попадание твердых частиц в резинометаллические подшипники и сальниковые уплотнения, что приводит к абразивному износу и увеличению зазора между шейкой вала и телом подшипника, в свою очередь это приводит к биению вала с передачей вибраций на весь комплекс - винт, вал, подшипники, главный двигатель, корпус судна. Также это может привести к искривлению вала (особенно часто это происходит с валами малых диаметров).

Рис. 2. Внешний вид гребного вала

Преждевременный износ шеек вала или искривление может вызвать несоосность соседних валов (вал упорный либо промежуточный вал) или расцентровка механизма ДРК, способствующих появлению дополнительных напряжений в материале валов и дополнительных усилий, воспринимаемых опорами. гребной вал судно речной

Дефектация механизма ДРК выполняется в два этапа. На первом этапе проверяется состояние работы механизма ДРК во время предремонтного выхода судна, измеряется величина вибрации, нагрев отдельных узлов механизма ДРК, величина биения и т. д. Затем проводится подетальная дефектация сопровождающая разборкой и демонтажем механизма ДРК. По результатам предремонтной и рабочей дефектации устанавливают категорию ремонта механизма ДРК. При дефектации валов путем визуального осмотра обнаруживаются механические повреждения, трещины и износ шеек. Проводится неразрушающий контроль шеек вала для выявления микротрещин и скрытых трещин. С помощью технических измерений устанавливают отклонения шеек вала от правильной цилиндрической формы, одновременно измеряют биение вала. Дефектами вала являются механический износ рабочих поверхностей, пластические деформации, трещины разрывы.

Под ремонтом судна понимается комплекс операций по восстановлению исправного или работоспособного состояния судна на определенный интервал времени. Судоремонт является составной частью системы технической эксплуатации флота, входя в подсистему «Техническое обслуживание и ремонт флота». Целевой функцией данной подсистемы, и в частности судоремонта, является сокращение ремонтного времени, которое в значительной степени определяет продолжительность эксплуатационного периода судов.

Выбор способа ремонта зависит от вида дефектов вала. Самый распространенный дефект гребного вала износ его шеек. Восстанавливаются рабочие шейки двумя способами: одеванием втулки на изношенную шейку и автоматической наплавкой изношенной части дуговым способом под слоем флюса.

Чтоб одеть втулки на вал его предварительно протачивают до величины внутреннего диаметра втулки. Марка материала втулки идентична марке материала вала, в некоторых случаях втулки вытачиваются из бронзы в зависимости от проекта судна и его класса. Втулка изготавливается точением и с натягом садится на вал. Для обеспечения достаточного натяга втулка предварительно разогревается до температуры 200-300 ?С. Недостатки этого метода восстановления в ограниченных возможностях его использования и ослаблении вала в результате уменьшения его диаметра в местах шеек, что делает вал менее прочным. Пример ремонта, судно с диметром цевья гребного вала 95 мм, диаметр рабочей шейки составляет 100 мм минимальная стенка втулки, после монтажа на гребной вал и обработки должна быть не менее 5 мм. При таком размере вала и технологии ремонта невозможно отремонтировать шейки посредине вала или значительно удаленные от конца вала.

Способ восстановления изношенной шейки наплавкой более универсальный, так как позволяет восстанавливать детали независимо от конфигурации вала, к тому же вал после восстановления остается цельнометаллическим, что не ведет к понижению его механической прочности как в предыдущей технологии.

Перед наплавкой подготавливают поверхность вала. Подготовку производят на токарном станке. В процессе подготовки протачивают изношенные шейки вала, диаметр до которого протачивается вал, выбирается для каждого вала индивидуально и зависит от степени износа вала. При проточке следы и риски от износа удаляются полностью.

Наплавка вала производится дуговым способом под слоем флюса. Установка для наплавки состоит из токарного станка 1М65-5 сварочной головки АДФ и источника питания ВДУ 506С. Токарный станок служит для вращения вала во время наплавки. Ремонтируемый вал устанавливается в токарном станке, над ним на неподвижной консоли закреплена сварочная головка, на головку от источника питания поступает ток. Для наплавки используются сварочные материалы, сварочная проволока Св-08А диаметром 2,0 мм и флюс АН-348А.

Согласно правилам Российского речного регистра, наплавлять шейки гребных валов допускается не более трёх раз, это связано с усталостью металла и возможным изменением его структуры. Срок службы гребного вала ограничен и составляет 15 лет согласно правилам Российского Речного Регистра из-за усталости металла не зависимо от наработки вала. Валы подлежат выбраковке в обоих случаях в зависимости от того что наступит раньше. Суда в зависимости от назначения и интенсивности эксплуатации нарабатывают разное количество моточасов, так одни суда нарабатывают в навигацию 2500 моточасов, а другие 500 моточасов в навигацию. Разница в наработке гребных валов различных судов может отличаться в 5 раз и более. Эти данные не учитываются при выбраковке гребных валов. Валы подлежат выбраковке в обоих случаях.

Усталость металла зависит от количества циклов нагружения и величины нагрузки по этому определять срок службы гребных валов фиксированным временным интервалом не совсем корректно, так как за это время валы могут проработать разное количество моточасов. Отсутствие данных об усталости металла и изменении его свойств и структуры требуют исследований и детальной проработки так как ни чем не подтверждены. Эти проблемы являются актуальными и при их решении окажут значительный экономический эффект и повысят надежность гребных валов.

Библиографический список

1. Вешкельский С.А. Справочник судового дизелиста. Вопросы и ответы. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л. : Судостроение, 1990. - 368 с.

2. Астахов С.В., Ватипко Б.А., Холявко Л.П. Оценка надежности судовых механизмов при проектировании и экспуатации. - Л. : Судостроение, 1979. - 368 с.

3. Российский речной регистр: в 4 т. Выпущено по заказу ФГУ «Российский речной регистр» / отв. за вып. Н.А. Ефремов. - М. : Изд-во Москва, 2008.

4. Каталог-справочник оборудования и приспособления для механизации судоремонтных работ. - Министерство речного флота. - Центральное проектно-конструкторское бюро отраслевой отдел обмена опытом и технической информации. - М. : Изд-во Москва 1965.

Размещено на Allbest.ru