Слободянюк Іван Михайлович. Підвищення довговічності суднових дизелів з відновленими головками поршнів : Дис... канд. наук: 05.08.05 - 2007.
Анотація до роботи:
Слободянюк І.М. Підвищення довговічності суднових дизелів з відновленими головками поршнів.
Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.08.05 – суднові енергетичні установки. Одеська національна морська академія, Одеса, 2007р.
У дисертаційній роботі представлене нове рішення задачі підвищення довговічності експлуатації суднових дизелів шляхом забезпеченням номінальних параметрів робочого процесу за рахунок замкнутості робочого об’єму циліндрів. Підвищення довговічності ГП забезпечується на етапах відновлення і технічного обслуговування.
Мета досягається за рахунок розробки способу зменшення зношування канавок ГП.
На основі теоретичних і експериментальних досліджень встановлені основні закономірності зміни експлуатаційних властивостей канавок ГП при створенні в них білих шарів, що дозволило за рахунок управління цими властивостями підвищити їх довговічність. Виконані дослідження довговічності відновлених ГП малообертових дизелів МАН на 7 суднах безпосередньо в рейсі, протягом більше 8 років показали, що вдосконалення технічного обслуговування і ремонту ГП з використовування білих шарів, дозволяє підвищити ресурс до 11–11,5 тис. год., з урахуванням установки кілець ремонтного розміру – до19,5-20 тис. год.
У дисертаційній роботі представлене нове комплексне рішення актуальної наукової задачі по підвищенню довговічності суднових дизелів, встановлених на морських і річних суднах морегосподарського комплексу України, шляхом розробки способу збільшення в 1,6 рази довговічності ГП, яка досягається відновленням геометричних розмірів зношених поршнів і їх зміцненням до твердості не меншої HRC 57-58 з подальшим зниженням швидкості зношування регулюванням подачі мастила під час експлуатації.
Проведене вивчення закономірностей процесів зношування та відновлення ГП, побудована математична модель забезпечення заданої довговічності ГП за рахунок одержання зносостійкості і глибини зміцнення, а також визначено вплив технічного стану деталей ЦПГ на зношування ГП і отримані наступні основні результати:
Аналіз експлуатації суднових дизелів з відновленими ГП показав що їх довговічність низька в результаті прискореного зношування робочих поверхонь, головним чином через зношуванням кільцевих канавок головок поршнів. Для підвищення довговічності вперше використані „білі шари”, які мають високу твердість, зносову і корозійну стійкість, тобто властивості які в повній мірі відповідають умовам експлуатації ГП при значних теплових і механічних навантаженнях в корозійному середовищі.
Встановлені закономірності формування оптимальних експлуатаційних властивостей торців канавок ГП за рахунок фазових і структурних перетворень. Розроблено спосіб одержання в відновленій ГП заданих структур матеріалу сталі, який дозволяє, відмінно від існуючих технологій відновлення, підвищити більше ніж в 1,5 рази корозійну стійкість при заданій інтенсивності зношування робочих поверхонь ГП, що важливо при експлуатації деталі в агресивному середовищі.
Встановлено:
– мінімальна швидкість зношування канавок ГП досягається шляхом:
збільшення твердості (до HRC 57), глибини зміцненого білого слою на
40-60 % і однорідності цементованого білого шару канавок, зміцненням швидко обертаючимся диском в два етапи:
– попереднім - при тиску 1,0-1,5 МПа;
– остаточним - при тиску 3-4 МПа;
підвищення корозійної стійкості канавок ГП на 45–50% за рахунок повного розпаду залишкового аустеніту в зміцненому шарі при збільшенні температури відпустки до 260-280С;
– закономірності зношування першої канавки відновлених головок поршнів із зміцненими різними способами ПУТ канавками, які дозволили розрахувати їх довговічність і номінувати строки і об'єми регламентних робіт по ТО.
– нелінійну залежність між довговічністю tвідновлених головок поршнів та зносом циліндрових втулок S, яка описується емпіричною формулою: , що дозволяє контролювати ступінь зношування канавок ГП по інтенсивності зношування втулок циліндрів і уточнити показники довговічності відновлених ГП.
Показано, що використання розробленої технології цементації і зміцнення швидко обертаючимся диском з створенням білого шару, та збільшення подачі мастила на 4%, підвищує довговічність експлуатації дизеля до 20 тис. год. без обмеження циліндрової потужності, частоти і зміни параметрів роботи системи охолодження.
Одержала подальший розвиток методика розрахунку довговічності і залишкового ресурсу відновлених ГП за рахунок уточнення коефіцієнтів показників надійності, довговічності і технічного стану деталей, що підвищує достовірність результатів на 40–45%.
На підставі результатів досліджень розроблено і впроваджено:
нову технологію підвищення експлуатаційних властивостей відновлених ГП, а також вдосконалено спосіб зміцнення робочих поверхонь канавок, на які одержані авторські свідоцтва на винаходи; розроблені Рекомендації для суднових механіків по використанню і технічному обслуговуванню відновлених головок поршнів малообертових судних дизелів; запропоновано зміни термінів ТО з урахуванням зношування втулок циліндрів.
Таким чином, на прикладі дизеля МАН, розроблено спосіб підвищення довговічності малообертових суднових дизелів, який збільшує ресурс поршнів до 11–11,4 тис. годин, а при установці кілець ремонтного розміру – до 19,5–20 тис. годин при одноразовому відновленні ГП на СРЗ.
Одержані результати досліджень являються важливими для машинобудівельної промисловості при виготовленні нових та відновлені зношених ГП, можуть бути використані в таких галузях науки і техніки, як теплові двигуни, експлуатація та ремонт засобів транспорту, технології суднобудування та судноремонту.
Слободянюк И.М. Управление свойствами рабочих поверхностей путем использования особенностей структурных и фазовых превращений при отпуске восстановленных головок поршней дизелей // Проблеми техніки № 2. 2003. –С: 81-89.
Слободянюк И.М., Молодцов Н.С. Повышение качества восстанавливаемых деталей путем цементации и упрочнения трением // Судостроение. - 1988. - № 2. – С. 44-46.
Слободянюк И.М., Молодцов Н.С. Повышение ресурса малооборотных судовых дизелей путем использования технологии восстановления головок поршней. // Судовые энергетические установки. Науч. техн. сб.- Одесса: ОНМА, 2003. Вып. № 9. -С: 66-75.
Слободянюк И.М., Молодцов Н.С. Повышение эффективности эксплуатации судовых дизелей с восстановленными головками поршней. // Судовые энергетические установки: Науч. техн. сб.- Одесса: ОНМА, 2004. Вып. № 11. – С: 116-125.
Слободянюк И.М., Молодцов Н.С. Повышение надежности восстановленных головок поршней судовых дизелей, путем повышения их эксплуатационных свойств, при ремонте.//Судовые энергетические установки. Научн. техн. сб.- Одесса: ОНМА. 2005. Вып. № 14. –С: 127 –134.
Молодцов Н.С., Слободянюк И.М., Мичурин Л.В., Волков В.Ф. Совершенствование технологии восстановления канавок головок поршней дизелей МАН K6Z 57/80 A3, С путем применения упрочнения трением цементированных поверхностей. // Морской транспорт. Сер. Судоремонт. - М.: В/О “Мортехинформреклама”, 1986. Вып. 20(1569).
Слободянюк И.М. Оптимизация технологии восстановления головок поршней судовых дизелей с использованием цементации и упрочнения трением // - М.: В/О Мортехинформреклама Морской транспорт. Сер. Судоремонт. – Вып. 9 (628). – 1990.С: 1-8.
Молодцов Н.С., Левченко А.А., Гладков В.Е., Кривощеков В.Е., Ковтун В.Г., Слободянюк И.М. Судовые дизели иностранной и отечественной постройки. Стальные головки поршней рабочих цилиндров. Восстановление наплавкой с последующим упрочнением трением торцов канавок поршневых колец: КД 31.55.03.02-86.-М.: В/О Мортехинформреклама, -1987.– 77 с.
Способ упрочнения поверхности изделий: А.С. 1749251 СССР МКИ С 21 Д 1/09 В.И. Дегтярь, И.М. Слободянюк (СССР) №4833023 Заявлено 28.01.1990; опубл. 23.07.92 Бюл. №27.
Способ восстановления поршней: А.С.№ 1770110 СССР, МКИ В 23 Р 6/00 Е.Г. Киперник, В.И. Дегтярь, И.М. Слободянюк, И.Б. Лужанский, Б.В. Гизер, О.П. Карпов (СССР) № 4844765 Заявлено 23.04.1990; опубл. 23.10.1992 Бюл. №39
Способ восстановления канавок под компрессионные кольца поршней: А.С. 1734976 СССР, МКИ В 23 Р 6/00 И.М. Слободянюк, В.И. Дегтярь, Е.Г. Киперник, Л.А. Морозов (СССР). – №4755363. Заявл. 2.11.1989; опубл. 23.05.92, Бюл. №12.
Слободянюк И.М. Повышение долговечности восстановленных головок поршней МОД // Матеріали 55 наукової і науково-методичної конференції 15-20 травня 2003. Одеса: ОНМА, 2003. –С: 229-230.
Слободянюк И.М., Воробьёв В.Л. Определение глубины функционального упрочнения перемычек стальных головок поршней на основе решения уравнения теплопроводности //Тезисы докладов отраслевого семинара „Современные методы сварки, наплавки и восстановления деталей судовых технических средств и подъёмно-транспортных механизмов” 14-17 мая 1990. Одесса: ЮжНИИМФ, 1990. –С: 55-60.
Особистий внесок здобувача в роботах опублікованих у співавторстві:
[3] - досліджені закономірності і запропоновані оптимальні режими цементації і зміцнення, рентгенівське і електронно-мікроскопічне дослідження зміцнених білих шарів; [6] – розробка способу двостадійного зміцнення цементованих поверхонь канавок ГП, дослідження закономірностей формування експлуатаційних властивостей канавок; [7]–проведення експлуатаційних випробувань довговічності відновлених ГП, дослідження впливу зносу втулок на довговічність ГП і коректування ТО, висновки; [8] - досліджено закономірності експлуатаційних властивостей канавок ГП від режимів зміцнення; [9] - виконано аналіз задачі, її актуальність, досліджена структура, фазовий склад, виконане відновлення і зміцнення ГП на СРЗ, досліджені фізико-механічні властивості, рентгенівський і металографічний аналіз. [11] – вивчення основних закономірностей цементації і ПУТ, розробка схеми відновлення канавок ГП; [12 - 14] запропоновано формули винаходу, проведено випробування по дослідженню і впровадженню; [16] - постановка задачі, аналіз рішення рівняння теплопровідності, експериментальна перевірка.
