Восстановление коленчатого вала судовых двигателей в России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Восстановление коленчатого вала судовых двигателей в России

Ведищев К.А., студент 4 курса, направление «Проектирование технологических машин и комплексов» Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова Россия, г. Белгород

Полторан Я.Е., студент 4 курса, направление «Проектирование технологических машин и комплексов» Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова Россия, г. Белгород

Аннотация

В статье рассматриваются методы восстановления коленчатых валов двигателей российских судов. Затронута тема касающаяся современной ситуации в России, связанная с износом коленчатых валов и способами решения этой проблемы. Более подробно рассмотрены основные современные методы восстановления коленчатых валов .

Ключевые слова: коленчатый вал, износ коленчатых валов, методы восстановления, лазер, плазменное напыление.

Annotation

The article discusses methods for restoring crankshafts of Russian ships engines. The topic touched upon the current situation in Russia related to the wear of crankshafts and ways to solve this problem. In more detail, the basic modern methods of restoring crankshafts are considered.

Key words: crankshaft, crankshaft wear, recovery methods, laser, plasma spraying.

При производстве и эксплуатации судовых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) не всегда используются наиболее эффективные средства снижения износа с учетом конкретных условий труда. По этой причине Россия и другие технически развитые страны несут большие материальные затраты, связанные с ремонтом.

Одной из основных частей судового двигателя внутреннего сгорания, определяющим ресурс его работы, является коленчатый вал, долговечность которого, в свою очередь, зависит от его усталостного сопротивления и износостойкости рабочих поверхностей. Основной причиной выхода из строя машин является не их поломка, а износ рабочих поверхностей, что обуславливает актуальность проблемы надежности и увеличения ресурсов детали [3, с. 49 - 54]. Преждевременный износ рабочих поверхностей коленвалов более предельных значений приводит, как правило, не только к значительным затратам на ремонт или замену валов, но и к убыткам из -за простоя ремонтируемого судна. А поломка коленвала может привести к аварии корабля. коленчатый вал судовой двигатель

В сложившейся экономической ситуации парк судовых дизельных двигателей российского флота постепенно устаревает. Из-за повышенного уровня износа рабочих поверхностей многие коленчатые валы работают механически обработанными до самых последних ремонтных размеров или выбраковываются по причине износа выше предельных значений, не достигая заданного полного ресурса.

Более 50% основных судовых двигателей импортируется из-за границы. В связи с этим судоремонтные предприятия часто не имеют возможности закупать запасные части у производителей. Поэтому задача восстановления и упрочнения рабочих поверхностей коленчатых валов, изношенных во время эксплуатации, вместо замены валов на новые, становится актуальной.

Появление проблемы ресурсосбережения требует использования прогрессивных и высокотехнологичных методов восстановления изношенных поверхностей коленвалов.

Методы восстановления коленчатого вала:

1. Без покрытия - шлифование шейки вала на ремонтный размер с последующим упрочнением методом: ультразвуковой обработки; алмазного выглаживания; лазерной закалки; лазерного поверхностного легирования; азотирования; натирания геоматериалами; ультразвуковой обработки по слою геоматериалов.

2. С покрытием: наплавка проволокой под слоем флюса с последующей термообработкой; плазменная наплавка композиционными материалами; плазменное напыление; плазменное напыление с одновременной ультразвуковой обработкой; плазменное напыление с последующим лазерным наплавлением покрытия; гальваническое хромирование [1, с. 174 - 176].

Существенными недостатками большинства методов, используемых для восстановления и упрочнения шеек коленчатого вала, являются их длительность, высокая трудоемкость и энергоемкость, а также низкая защита окружающей среды. Несмотря на большой объем выполненных работ и научных исследований, недостаточно надежных производственных технологий для восстановления и упрочнения рабочих поверхностей крупногабаритных судовых коленчатых валов.

В настоящее время методы лазерной обработки поверхности и плазменного напыления используются для получения требуемых параметров поверхностного слоя, а также плазменного напыления с последующим лазерным нанесением покрытия.

Плазменное напыление является одним из наиболее интересных и эффективных способов нанесения защитных и упрочняющих покрытий на поверхность деталей. Это процесс, в котором нанесенный материал в виде порошка или проволоки вводится в плазменную струю и нагревается в процессе движения с потоком газа до температур, превышающих его температуру плавления, и ускоряется при нагревании до скоростей порядка несколько сотен метров в секунду.

Существуют различные покрытия, которые наносятся в зависимости от условий труда. Если есть какая-либо проблема, связанная с недостаточным сроком службы конкретной детали, почти всегда можно найти или создать материал, который более полно соответствует условиям работы напряженной детали, чем исходный материал и, следовательно, применить его путем плазменное напыление в качестве армирующего покрытия. Ассортимент материалов для наспыления и наплавки, предлагаемых ведущими фирмами, включает в себя сотни наименований и постоянно расширяется по мере появления и решения новых практических задач.

Использование лазера позволяет упрочнить поверхностный слой, а также восстановить коленчатый вал до исходного контура. Лазерное покрытие является подходящим процессом, где требуется локальный подвод тепла и низкий уровень искажений. Более того, за последние десятилетия этот процесс достиг высокого уровня в технологиях обработки поверхности. Особенно мощный диодный лазер хорошо себя показывает в этом процессе. Покрытия достигаемого качества хорошо подходят для опорных поверхностей цапф. Требуемые механические свойства, такие как твердость, износостойкость и характеристики трения можно регулировать и улучшать по сравнению с исходным материалом [2, с. 387 - 397].

Эти технологии позволяют снизить коэффициент трения на 15 -20%, повысить износостойкость поверхности в 2 раза, снизить температуру в зоне трения на 10%. Наблюдается значительное уменьшение параметров шероховатости поверхности трения, изменения структуры поверхностного слоя, что приводит к снижению коэффициента трения и, как следствие, к снижению уровня энергии контактного взаимодействия трением поверхностей. Все эти положительные изменения в технических характеристиках сопряжения позволяют предположить, что эти технологии перспективно использовать для увеличения срока службы коленчатых валов.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Токликишвили А.Г. Восстановление коленчатых валов судовых среднеоборотных дизелей // Вологдинские чтения. 2010. №78.

2. H. Koehler, K. Partes, T. Seefeld, and F. Vollertsen. "Laser reconditioning of crankshafts: From lab to application" Physics Procedia, vol. 5, 2010. doi:10.1016/j.phpro.2010.08.160

3. Технологическое обеспечение качества восстановленных коленчатых валов дизельных двигателей / А.С. Денисов, В.В. Погораздов, Б.Ф. Тугушев, Е.Ю. Горшенина // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. № 4 (49).

Размещено на Allbest.ru