Повышение надежности работы рамовых подшипников судовых дизелей 8NVD48

В настоящее время на флоте рыбной промышленности наметилась тенденция понижения тоннажности рыбодобывающих судов с одновременным увеличением их количества. Это объясняется рядом объективных причин таких, как снижение уставного капитала рыболовецких компаний, вызванное разукрупнением рыбодобывающих объединений советского времени, снижение роли человеческого фактора в обеспечении процессов движения, навигации, добычи и переработки рыбной продукции за счет всеобщего применения автоматизированных систем управления и средств механизации, увеличение затрат на горюче-смазочные материалы и ряд других. Практика показала, что наиболее экономически выгодными оказались суда проектов 502, 502Э, 502ЭМ, относящихся к классу средних траулеров морозильных кормовых (СРТМК). Двигатели 8ЧРН32/48 (8NVD48) фирмы SKL Motoren (Магдебург) (далее по тексту — SKL) различных серий, установленные на судах этих проектов в качестве главных, и имеющие широкое применение на флотах за время эксплуатации показали низкую надежность рамовых и мотылевых подшипников коленчатых валов, в связи с чем резко возросло количество аварий с тяжелыми повреждениями последних со снижением срока эксплуатации всего двигателя. Попытки решения данной проблемы, предпринятые рядом ремонтных фирм и научно-исследовательских институтов, такие, как ужесточение остова, подшипники с гальваническим несущим слоем с одновременным увеличением диаметров мотылевых и рамовых шеек, установка противовесов, повышение давления масла и т. д., не принесли желаемых результатов. Среди предполагаемых факторов, влияющих на надежность работы рамовых подшипников особое место, занимает затяжка анкерных связей (далее АС).

Априори считается, что затяжка анкерных связей рекомендованным моментом обеспечивает достаточное для надежной работы двигателя усилие в них. Проведенные в рамках диссертации экспериментальные работы по определению усилий в анкерных связях, затянутых рекомендованным моментом показали крайне низкую эффективность данного метода.

Целью диссертационной работы ставилось исследование проблемы повреждения рамовых подшипников, исходя из предположения о недостаточной затяжке анкерных связей. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решается ряд задач: анализ способов затяжки резьбовых соединений, применяемых в машиностроении с точки зрения эффективности и себестоимостиисследование зависимостей собственных частот изгибных колебаний в круглых стержнях при различных условиях их заделки, полученных путем численного решения частотных уравненийстендовые испытания по определению собственных частот изгибных колебаний анкерных связей диаметром 36, 40 и 28 мм от усилия в них, сравнительный анализ результатов эксперимента и теоретических исследованийразработка и обоснование метода определения усилий в анкерных связях по их собственным частотам изгибных колебаний. В диссертационной работе разрабатывается и обосновывается метод определения усилий в анкерных связях по их собственным частотам изгибных колебаний как наиболее эффективный для двигателей данного типа. Проводится анализ причин повреждения рамовых подшипников однорядных дизелей серии NVD фирмы SKL и разрабатывается методика устранения причин повреждения рамовых подшипников в двигателях 8NVD48 (AU, A2U) данной фирмы с применением виброметрии.

В первой главе диссертации приводится оценка эффективности работ по повышению надежности работы рамовых подшипников, рассматривается назначение анкерных связей, конструктивные особенности, обоснование критериев расчета усилий предварительной затяжки, проводится анализ способов затяжки резьбовых соединений, направленный на сравнительную их оценку с точки зрения точности обеспечения усилий затяжки, их технологической применимости и себестоимости.

Во второй главе обосновывается метод контроля усилий затяжки в анкерных связях по собственной частоте их изгибных колебаний, для чего проведен сравнительный анализ зависимостей собственных частот изгибных колебаний в круглых стержнях при различных условиях их заделки, полученных путем численного решения частотных уравнений. Расчеты зависимостей собственных частот изгибных колебаний от осевого растягивающего усилия производились для 1-го тона свободных колебаний. Выдвинуто предположение, что модель с жестко защемленными концами должна наиболее близко соответствовать условиям монтажа анкерной связи в дизеле.

В третьей главе описываются экспериментальные работы по определению зависимостей собственных частот изгибных колебаний анкерных связей от величины осевого растягивающего усилия для АС, применяемых в двигателях серий NVD завода SKL. Дается сравнительный анализ зависимостей собственных частот изгибных колебаний от усилия, полученных экспериментально и путем решения частотных уравнений для различных моделей защемления круглого стержня.

В четвертой главе диссертационной работы приводится обоснование «Методики по устранению причин повреждений рамовых подшипников двигателей 8NVD48(AU, 2AU) с применением виброметрии и вибродиагностики». Данная методика одобрена Мурманской инспекцией Российского морского регистра судоходства 10.07.98 г. Описываются основные положения и этапы ремонта двигателей по данной методике. Показано, что основной причиной выхода из строя рамовых подшипников является чрезмерная вибрация коленчатых валов двигателей, вызванная низким качеством затяжки анкерных связей. Определены основные нарушения в работе двигателя, вызванные повышенной вибрацией коленчатого вала из-за низкого качества затяжки АС и взаимного износа плоскостей блока и рамы, для устранения которых требуется ремонт по указанной методике. В методике вырабатывается комплекс мер необходимых для определения достаточного объема ремонта двигателей. Показано, что только комплексный подход к позволяет решить проблему повреждений рамовых подшипников. В процессе работы над методикой разработан ряд программ для автоматизации построения диаграмм усилий в АС, положений оси коленчатого вала по раскепам, принятия решений затяжки АС по собственным частотам с прогнозированием изменений усилий после затяжки.

В пятой главе диссертации проведен анализ некоторых случаев ремонта двигателей, проведенных по данной методике. В процессе применения методики, в части определения усилий в анкерных связях, методами вибродиагностики обследовано 33 двигателя 8NVD48(36) всех модификаций, из них 10 двигателей в аварийном и предаварийном состоянии. Результаты анализа проведенных работ подтверждает обоснованность выводов, сделанных в четвертой главе.

В заключении диссертационной работы приведены основные выводы, сделанные в ходе исследований.

На защиту выносятся следующие результаты, полученные автором и удовлетворяющие требованиям новизны:

1.Методика по устранению причин повреждений рамовых подшипников двигателей 8NVD48(AU, 2AU) с применением виброметрии и вибродиагностики.

2.Результаты анализа влияния условий заделки круглых стержней на характер зависимостей собственной частоты изгибных колебаний от величины растягивающего усилия на примере анкерных связей двигателей 8NVD48, 8NVD36 завода «SKL Motoren» (Магдебург, Германия) (SKL) .

3.Результаты экспериментальных работ по определению зависимостей собственных частот изгибных колебаний от величины растягивающего усилия для анкерных связей двигателей 8NVD48, 8NVD36 завода SKL.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе автором была исследована проблема повреждений подшипников на двигателях серии 8ЧН32/48 (8NVD48 всех модификаций) SKL (Германия). Основываясь на результатах проведенных работ автор пришел к следующим выводам.

1. Существующие на данный момент традиционные методы затяжки анкерных связей неэффективны с точки зрения применения на дизелях конструкции 8ЧН32/48. В частности качество затяжки анкерных связей широко применяемым способом с контролем прилагаемого к гайке момента, в силу влияния на его точность таких факторов, как зависимость коэффициента трения от удельного давленияналичие и тип покрытия резьбысостояние трущихся поверхностейскорость завинчиванияповторяемость, качество сборки и др., становится неудовлетворительным (погрешность достигает ±50%).

2. Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в целях создания более эффективного метода контроля усилия затяжки анкерных связей, показали, что затяжка анкерных связей с контролем собственной частоты их изгибных колебаний имеет более высокую точность по сравнению с методом затяжки по моменту. Данный метод включен в «Методику устранения причин повреждений рамовых подшипников двигателей 8NVD48(AU, 2AU) с применением виброметрии и вибродиагностики.», одобренную 10.07.98 г. Мурманской инспекцией Российского морского регистра судоходства.

3. Моделью, наиболее удовлетворяющей реальным условиями монтажа анкерной связи в дизеле, является модель с жесткой заделкой обоих концов. Сравнительный анализ зависимостей собственных изгибных колебаний от величин усилий, полученных экспериментально и путем решения частотных уравнений для различных условий заделки концов анкерной связи, показал, ни одна модель защемления стержней полностью не описывает поведение анкерных связей в области малых усилий. Можно предположить, что при малых усилиях в анкерных связях собственные частоты изгибных колебаний анкерных связей занижаются вследствие влияния упруго-инерционных параметров дизеля на условие защемления анкерной связи в нем, особенно при малых растягивающих усилиях.

4. Основной причиной низкой надежности работы рамовых подшипников и вала для дизелей марки 8NVD48 фирмы SKL является повышенная вибрация коленчатого вала в следствии неудовлетворительной затяжки анкерных связей и взаимного износа плоскостей блока и рамы. Низкое качество затяжки анкерных связей вызвано рядом таких причин, как неудовлетворительная точность метода затяжки и проверки рекомендованным моментомневыполнение ремонтными предприятиями требований периодичности проверки затяжки анкерных связейкрайне низкий коэффициент запаса стыка «блок-рама» .

5. Только комплексный подход к процессу ремонта с применением современных средств и методов диагностики позволяет эффективно решать проблему повреждения рамовых подшипников в эксплуатации.

6. Сравнительный анализ вибрации на торцах анкерных связей и в районах рамовых подшипниках, усилий в анкерных связях, положения линии оси коленчатого вала двигателя до и после ремонта дает наиболее полную картину эффективности проведенных мероприятий по повышению надежности работы деталей валовой группы на двигателях данного типа.