Загальні положення з ремонту дизельних двигунів

4.1 Загальні положення з ремонту дизельних двигунів

Завантажити книгу у форматі «word» ви можете в кінці опису.

 

4.1.1 Технічна ремонтна документація

Основним документом, який регламентує ремонтні робо­ти є Керівництво з деповського ремонту (Керівництво ДР) ЦР 3887/ ЦР 3731, що визначає: загальну характеристику кожної деталі (матеріал, термообробку, твердість і основа йзчіри): порядок дефектації деталей (пояси вимірювання, місця огляду тощо): можливі дефекти і способи їх виявлен­ня; допустимі розміри деталей без ремонту; ознаки кінцевого браку; рекомендовані способи відновлення деталей.

Керівництво з ДР є відомчим документом, який вводиться в дію відпо-відним наказом по галузі, що керує ремонтом, а також розповсюджується тільки на певний тип двигунів внутрішнього згоряння.

Керівництво з ДР складається а трьох частин:

—   технічних умов на дефектяцію і ремонт деталей та вузлів;

— технічних умов на складання і випробування агрегатів, вузлів і двигуна в цілому;

—   альбому креслень ремонтних і додаткових деталей.

Керівництво з ДР є основою для дефектації деталей двигуна після його розбирання. При дефектації результати вимірювань, огляду, гідравлічних випробувань заносять у відомість дефектації. Використовуючи Керівництво з ДР, у відомості записують дані про стан деталей і визначають їх групу залежно від ступення придатності. Відомість дефектації є основою для уточнення ремонтної відомості і загального об’єму ремонтних робіт, одержання запасних частин складання відповідних замовлень на відновлення деталей або на їх виготовлення.

На вагоноремонтних підприємствах, які ремонтують дви­гуни середньої і великої потужності, до складу документації на ремонт двигунів внутрішнього згоряння входять: правила деповського ремонту; карти технологічного процесу ремонту; графік ремонту, який вивчає послідовність робіт; інструкції на розбирання, дефекттацію, ремонт, складання і регулювання окремих вузлів і двигуна в цілому; техноло­гічні інструкції на виготовлення окремих відповідальних де­талей; опис пристосувань, які застосовуються при ремонті, та їх креслення; відомості норм витрати матеріалів і технічні умови на обкатку та випробування двигуна з бланками таб­лиць вимірювання.

 4.1.2. Несправності дизелів та причини їх виникнення

Несправності дизеля часто виникають через порушення теплових і навантажувальних режимів роботи, а також в ре­зультаті використання недоброякісного дизельного палива і мастильних матеріалів. Наприклад, при запуску охолодже­ного дизеля температура повітря в циліндрі у кінці такту стиснення може бути недостатньою для само за-палення па­ливно-повітряної суміші, через що дизель довго не запус­каться і його вал не розвиває потрібної частоти обертання. На цьому режимі масляний насос не розвиває продуктив­ності, яка передбачена технічною характеристикою, масло з картера не розбризкується на стінки циліндрів. В результаті виникає інтенсивне спрацювання деталей циліндро-во-поршне­вої групи. Неприпустимо важкі умови виникають для шатун­них підшипників дизеля при запуску в холодному стані.

При роботі охолодженого дизеля, відразу після запуску, в’язкість масла в картері у декілька разів перевищує в’яз­кість при нормальному теп-ловому режимі, що не сприяє ут­воренню масляного клину між деталями, які труться одна об одну. Тому на спряжених деталях виникає під-вищене тертя з виділенням тепла.

При збільшенні навантаження зростає тиск на поверхнях тертя, і тепловиділення різко підвищується. Це викликає розрідження масла, що знаходиться між поверхнями тертя і посилено витікає із зазорів. Надходження на поверхню тертя свіжого масла через його загуснення прак-тично не відбувається і деталі працюють в умовах напівсухого тертя. Це викликає посилене молекулярно-механічне спрацювання поверхонь тертя. Особливо несприятливі умови складаються в кривошипно-шатунному механізмі, який зазнає значних знакозмінних навантажень від тиску робочих газів та інерційних сил. Тому одночасно з інтенсивним спрацюванням деталей на них з’являються задири ( нап-рилад, на шатунних шийках колінчатого валу, підшипникових циліндрових втулках).

Завдяки розігріванню деталей і циркуляції по його системі масла невідповідність між кількістю масла, що витікає, і його подачею до підшип-ників зменшується і при досягненні нормальної температури повністю усувається.

Після запуску непрогрітого дизеля між кільцями і втулкою циліндра, а також в замках кілець можуть з’являтися зазори, які зникають в міру підвищення температури цих деталей і відповідно об’ємного розшире-ння або лінійного подовження металу. Тому під час прогрівання двигу-на виникає збільшений прорив робочих газів з надпоршневого просту в картер дизеля і відчутна втрата потужності агрегату. Це може супро-воджувати посилене винесення масла в зворотно­му напрямку і за коксову-ння, а не згоряння його в кільцевих канавках поршнів через недостатню для повного згоряння температури. Такий процес, зазвичайно, супроводжується викидом в атмосферу густого сизобілого диму.

Окрім того, в непрогрітому маслі внаслідок підсиленого окислення виникають смолянисті речовини, які також спри­яють пригорянню (заляганню) поршневих кілець. Причиною підвищеного смоловиникнення може бути недостатня фільт­рація холодного масла. Смолянисті осади, які накопичують­ся на поверхні компресійних кілець, поступово заповнюють зазори між канавками і кільцями, а це запобігає їх вільно-му пересуванню. Під тиском робочих газів накопичені відкладання виштовхуються всередину канавок і просуваються далі навколо кілець. Рух кілець дещо утруднюється, якщо вони втрачають здатність пружинити.

На технічний стан дизеля негативно впливає його перенаваження і перегрівання.

При перегріванні може закипіти вода в сорочці охолодження блоку і головках циліндрів а одночасним підвищенням температури масла в картері вище 100 ’С. Поряд з приско-реним старінням масла зростає інтен­сивність спрацювання деталей (в результаті надмірного розрід-ження шару мащення і значних температурних дефор­мацій деталей). При перегріванні дизеля в його водяній со­рочці і зонах найбільшого нагрівання перемичках між клапанними гніздами в головках циліндрів і верхніх поясах втулок циліндрів виникають парові мішки, які спричи-ня­ють інтенсивне жолоблення перерахованих деталей, прого­ряння прокладок між головками циліндрів і блоком та утво­рення тріщин в дни-щах головок.

При надмірно високій температурі стінки камери згорян­ня. Через масляний шар, який осів на них, швидко покрива­ються нагаром, що погір-шує відведення тепла від нагрітих поверхонь. Перегрівання двигуна найчастіше виникає через його перевантаження, наявність в системі охолодження ве­ликої кількості накипу, забруднення охолоджувача води, ви­хід з ладу електродвигуна водоохолоджувача або через не спра-вність водяного насосу.

Залежно від спрацювання деталей шатунно-поршневої групи при перегріванні двигуна зростає угар масла. Угар — це втрати масла в картері через попадання його в камеру зго­ряння і винесення з випускними газами, а також випарюван­ня, згоряння і термічного розкладання (старіння) в умовах підвищених температур і тиску. Угар масла зале-жить голов­ним чином від ступеня спрацювання деталей, а також режи-му роботи двигуна.

Підвищене спрацювання і несправності окремих вузлів або систем дви-гуна викликають, як правило, глухий стук в міс­цях спряження деталей, погіршують процеси згоряння пали­ва, зниження показників потужності і економічності, збої в роботі двигуна тощо.

Двигун е складною системою взаємопов’язаних елементів, тому багато його несправностей проявляються однаково. Щоб розпізнати їх, не обхідні досвід і навички. Несправності двигуна досить часто знаходять методом вимкнення. На­приклад, циліндр чотирициліндрового дизеля перевіряють почерговим відключенням подачі палива у форсунки і циліндри.

 

Щоб попередити передчасне спрацювання двигуна і виникнення різномунітних несправностей, необхідно дотримуватися таких вимог:

— перед запуском дизеля в холодну пору року прогрівати масло в картері. волу в системі охолоді;

— при прогріванні дизеля навантажувати його поступово, доводячи до повного навантаження при температур води в системі охолодження не нижче 70 °С  і масла в ка­ртері — не нижче 50 °С;

— слідкувати за тим, щоб дизель довго не працював з перевантаженням, і не допускати його перегрівання;

— не допускати роботу дизеля з перебоями;

— не експлуатувати двигун на холостому ходу більше 20 хв.

Несправності паливної системи, що виникають під час експлуатації, складають 75% всіх несправностей і відмов у дизелю рефрижераторного рухомого складу. Найбільш частими з них є незадовільна робота форсунок; занадто раннє або пізнє впорску­вання палива в циліндри; нерівномірна подача палива насосними елементами; задири на робочих поверхнях, заклинювання і передчасне спрацювання прецизійних пар; незадовільна робота регулятора частоти обертання колінчастого валу тощо.

Основними причинами перерахованих несправностей є во­рушених умов зберігання дизельного палива, недотримання правил технічного обслуговування системи живлення, нес­воєчасне і неякісне регулювання пали-вної апаратури. Для забезпечення безперебійної роботи паливної апаратури про­тягом тривалого часу необхідно ретельно фільтрувати ди­зельне паливо, не допускати потрапляння в нього водо, своєчасно зливати відстій з паливного бака і корпусів фільт­рів. промивати і замінювати фільтруючі елементи, своєчасно доливати масло в корпус паливного насосу і регулятора час­тоти обертання та промивати їх при заміні масла.

 

  4.1.3. Діагностика дизеля без розбирання

Діагностика дизеля здійснюють тільки під час деповського ремонту (ДР). Діагностику умовно поділяють на загальну, коли оцінюють

фактичний технічний стан дизеля в цілому за сукупністю параметрів, і поелементну (локальну), яка дозволяє оцінити технічний стан окремих вузлів або систем двигуна (паливний насос високого тиску, водяний насос, форсунка тощо).

Загальна діагностика побудована на аналізі різних зовнішніх ознак і на результатах інструментального дослідження. Найбільшого поширення набули методи, засновані на вивчен­ні кольору випускних газів, шумів у працюючому двигуні й визначенні потужності, яка розвивається. За кольором продуктів згоряння можна робити висновки про технічний стан окремих систем дизеля:

— білий колір газів вказує на неповне згоряння палива (пізнє впорскування або погане розпилення), низьку компресію циліндра, попадання в циліндр води, пере­охолодження дизеля, пропускання спалахів палива, спрацювання робочих поверхонь плунжерів і втулок па­ливного насосу високого тиску або забруднення фільтрів тонкої очистки;

— темно- або світло-сірий колір газів свідчить про на несп­равність форсунки, вигоряння масла або переповнення картера, залягання поршне-вих кілець, спрацювання направляючих втулок робочих клапанів;

— чорний колір вихлопних газів свідчить про погане роз­пилення палива форсункою або зменшення кута випе­редження впорскування. Ця ознака характерна також для недостатньої подачі повітря і завищеної подачі палива;

— сизий або світло-сірий колір газів спостерігається при запуску двигуна після ремонту, коли деталі поршневої групи ще не встигли припрацюватися або у випадку за­лягання поршневих кілець та при спрацюванні деталей поршневої групи.

Якщо після запуску дизеля відсутній дим або він вики­дається рідкими клубами, то це свідчить про: недостатню по­дачу палива, зламану пружину паливопідкачуючого насосу, заклинення плунжера або тріснуту його пружину, про мож­ливу відмову форсунки або зворотного клапана паливного насосу високого тиску.

Метод діагностики дизеля за шумом поширений не менше, ніж за кольором газів, що випускаються. Він також не потре­бує застосування дорогого обладнання, хоча й доступний тіль­ки кваліфікованим спеціалісттам. За останні роки створено цілий ряд механічних і електричних стетоскопів, що значно полегшує виявлення несправного з’єднання деталей. На рис. 228 а, б показані (заштриховані) рекомендовані зони проелуховування деталей.

Рис. 228. Зови проелуховування дизеля при діагностуванні

Залізничною лабораторією технічного діагностування рефрижераторного депо “Передпортова” розроблено метод діагнос­тування технічного стану дизелів, що дозволяє прогнозувати залишковий моторесурс найбільш відповідальних деталей. Потужність дизеля перевіряють підк-люченням до електрогене­ратора печей обігріву вантажних вагонів. При нормально від­регульованій паливній апаратурі частотні обертання колін­частого валу 1000 об/хв. за тахометром або 50 Гц за частотоміром на головному розподільному щиті дизель 4ВД- 21/15 повинен стійко віддавати потужність 62-70 кВт, що відповідає струму генератора 93-104 А. Перевищення по­тужності вказує на порушення регулювання паливної апара­тури і не повинно прийматися за позитивний фактор. Пере­вищення потужності дизеля порівняно з номінальною більше ніж на 5%, як і зниження її на 7% і більше, вважаєть­ся відмовою.

Перевищення верхньої межі потужності на 10% веде за собою збільшення швидкості спрацювання окре­мих деталей на 25-30%.

Регулятор частоти обертання перевіряють на стійкість ро­боти миттєвим відключенням від генератора максимального навантаження. Після цього частота обертання колінчастого валу не повинна перевищувати 1000 об/хв. Рівномірність розподілення навантаження по циліндрах визначають за ефективною потужністю дизеля при роботі на трьох циліндрах з почерпанім відключенням подачі палива в кожний з чотирьох. Різниця потужностей (струм за ампер­метром), заміряних при роботі на чотирьох і трьох циліндрах, дорівнює умовній індикаторній потужності відключеного циліндра. Після замірювання по всіх циліндрах визначають коефіцієнт рівномірності їх роботи:

(27)

де— найменша і найбільша умовна індикаторна потужність. Допустиме значення коефіцієнта ∆ = 0,93-0,96.

Спрацювання циліндрів, погіршення технічного стану компресійних кілець супроводжується збільшеним пропус­канням газів у картер дизеля.

Спрацювання нижніх і верх­ніх підшипників призводить до дострокового виходу з ладу шатунно-поршневих вузлів. Відхилення від норми виявля­ють пристосуванням і приладами, які підключені до дизеля (рис. 229).

Для створення в циліндрі дизеля 1 підвищеного проти ат­мосферного тиску або розрідження використовують компре­сорно-вакуумну уста-новку 5. Витратомір 2 з напороміром дозволяють визначити кількість повітря, що просочується з камер через нещільності між поршнями з кільцями і ци­ліндровими втулками. Пневмонимірювач 3 з індикатором го­динникового типу дозволяє, не демонтуючи головку цилінд­ра і не виймаючи з дизеля поршень з шатуном, визначити зазор у нижньому і верхньому підшипниках шатуна.

Розподільна станція 4 є своєрідним пультом управління, з якого переключаються трубопроводи для підсмоктування повітря з циліндра, або навпаки, для створення в ньому тиску. Крім того, пристроєм з індикатором заміряють вісевий розбіг колінчастого вала, а за показниками контроль­ного манометра слідкують за тиском масла в системі зма­щення.

Рис. 229. Схема підключення до дизеля засобів діагностування

Стан циліндрово-поршневої групи дизеля в цілому визна­чають на працюючому без навантаження агрегаті. При цьому дизель повинен мати температуру води 75-80 С, тиск масла 0,5 МПа, частоту обертання колінчастого валу — 800-850 об/хв, що відповідає показанням вольтметра — 240- 250 В на голов­ному розподільному щиті.

Для визначення величини спрацювання циліндрів і ком­пресійних кілець иоршнів необхідно відокремити від сапуна вентиляційний шланг і на його місце підключити газовий витратомір. При пропусканні в картер газів більше 60 л/хв необхідно перевірити герметичність кожного циліндра ок­ремо, особливу увагу звертаючи на стан клапанів газорозпо­ділу.

Герметичність циліндра перевіряють з частковим розби­ранням дизеля: знімають кришки клапанних коробок, коромисли клапанів газорозпо-ділу, демонтують форсунки і на їх місце встановлюють пневмовимірювачі.

Перевірка полягав у створенні тиску в камері згоряння ци­ліндра, який мас складати 0,6-0,7 МПа. та у визначенні кількості повітря, що проривається через компресійні кіль­ця і клапани газорозподілу.

Якщо тиск в камері згоряння повітря буде більше 0,5 МПа, а витоки його складатимуть менте 40 л/хв, то стан циліндро­во-поршневої групи буде задовільний і дизель можна експлуа­тувати далі.

Якщо при тиску менше 0,5 МПа витоки складають більше 40 л/хв, то деталі циліндрово-поршневої групи або клапани газорозподілу необхідно ремонтувати.

Якщо загальний прорив газів циліндрово-поршневої гру­пи у картер менше 50 л/хв. то значні витоки повітря при обпресуванні циліндрово-поршневої групи вказують на не­обхідність ремонту місць посадки клапанів газовоз поділу.

Якщо загальний прорив газів циліндрово-поршневої гру­пи у картер більше 50 л/хв. то несправним є один з циліндрів або група циліндрів.

Загальний стан системи змащення дизеля перевіряють ме­тодом порівняння показників контрольного і встановленого на дизелі манометрів.

Якщо їх показання розходяться більше ніж на 0.05 МПа. то здійснюється подетальна перевірка стану системи, при цьому контролюється щільність посадки редукційного кла­пана. справність самого манометра, відповідність масла ви­могам, що пред’являються, щільність масляної магістралі, чистоту масляних фільтрів.

Якщо при перевірці перерахованих елементів відхилень від норми не виявлено, перевіряють зазори у вузлах підшип­ників колінчастого вала.

Зазори в корінних підшипниках вала визначають непря­мим шляхом. Для цього затягують редукційний клапан до межі, при якій тиск масла в магістралі повинен становити для дизеля не менше 0,7 МПа.

Найскладніше перевіряються зазори у верхніх і нижніх підшипниках шатунів. Заміряють їх за допомогою спеціаль­ного пристрою, встановленого замість форсунки на головку циліндра. Для цього поршень циліндра ставлять в положення, при якому обидва клапани закриті. За допомогою вакуумної установки в циліндрі плавно створюють розрідження. За рахунок вакууму поршень м’яко переміщується вгору спочатку на розмір зазору у верхньому підшипнику шатуна (за­зор між пальцем і втулкою), а потім на розмір зазору в ниж­ньому підшипнику.

Лінійні розміри зазорів фіксуються за Індикатором, вста­новленому на пристрої. Цю операцію повторюють два або три рази і середній результат записують у карту обмірювання. Практика показала, що перший замір не завжди забезпечує потрібну достовірність.

Загальні витрати палива визначають витратоміром рідини при роботі дизеля під повним навантаженням мережі — 380 В. Після цього його поступово знижують при 50, 65, 80 і 110 А повторно заміряють витрати палива.

Результати заміру порівнюють з даними, одержаними на еталонному дизелі.

 

4.1.4. Демонтаж і розбирання дизеля

Перед початком демонтажу або розбирання необхідно звільнити всі трубопроводи і порожнини систем двигуна від масла, води і палива; відокремити муфту від вала генератора, а трубопроводи систем двигуна — від трубопроводів систем дизельного приміщення. Вільні кінці труб повинні бути заглу­шені. Потім звільняють болти, які кріплять двигун на фунда­ментальній рамі, піднімають його з фундаменту і транспорту­ють на ремонтну дільницю.

Послідовність розбирання дизельного двигуна залежить від конструктивних особливостей агрегату, тому не існує єдиного для всіх дизелів технологічного процесу розбирання, але є за­гальні правила. Для прикладу наведемо послідовність розби­рання дизеля К-461М рефрижераторної одиниці ВО БМЗ:

— зняти контрольно-вимірювальні прилади;

— відокремити електрообладнання і всі трубопроводи па­ливної, водної, масляної і повітряної систем;

— демонтувати вузли систем впускання повітря і наддуву. щиток управління і коробку а релерегулнтором;

— зняти газовипускний колектор і кришки головок ци­ліндрів;

— зняти турбонагнітач;

— зняти паливний фільтр, масляну центрифугу і полинний насос високого тиску та закрити штуцери пробками;

— зняти кронштейни коромисел з осями і коромислами;

— зняти головки циліндрів з ущільнюючими прокладками;

— демонтувати електростартер і зняти кришки люків блоку циліндрів;

— розібрати і зняти нижні кришки шатунів та вийняти поршні з шатунами, попередньо очистивши нагар на верхній частині втулок;

— демонтувати маховик з колінчастого вала; розібрати вузол сальника колінчастого вала; зняти водяний і масляний насоси, холодильник для мас­ла та передню кришку;

— вийняти штовхані;

— відкрутити на 10-12 мм фіксатори опорних підшипни­ків розподільного валу; .

— відкрутити болти кріплення упорного підшипника розподільного валу до блоку циліндрів;

— вийняти розподільний вал;

— зняти проміжні шестерні з осей, вийняти вісь проміжної шестерні приводу зарядного генератора і болти кріплен­ня коробки шестерні;

— зняти коробку розподільних шестерень:

— зняти піддон (картер), попередньо перекантувавши ди­зель блоком циліндрів донизу;         .

— відкрутити гайки болтів кріплення кришок корінних підшипників і зняти кришки з нижніми половинками вкладишів;

— демонтувати колінчастий вал і вийняти верхні половин­ки вкладишів підшипників;

— випресувати втулки циліндрів.

Під час розбирання будь якого двигуна необхідно дотриму­ватися таких загальних правил: деталі, груби, прилади укла­дають на завчасно підготовлені місця; розбирання здійснюють тільки спеціально призначеними для цього інструментами і пристроями; при розбиранні не доклада ти надмірних зусиль, а якщо вузол не піддається розбиранню — з’ясувати причину; всі відкриті порожнини закрити спеціальними кришками; кінці труб заглушати дерев’яними пробками абоспеціальними заглушками. Якщо деталі кріпляться декількома гайками то спочатку послідовно ослабити їх, а потім відкрутити. Гайки  після розбирання накрутити знову на болти або шпильки. Звертати увагу на позначки, які є на деталях, і визначити їх взаємне положення, а якщо їх погано видно – перед розбиранням відновити.

Наступний етап — подетальне розбирання, тобто розбирання на окремі деталі, які перед дефектаціею необхідно жирати, очистити від нагару, накипу і корозії.