Το σύστημα πρόωσης ενός συγκεκριμένου αλιευτικού σκάφους επιβολής του νόμου αποτελείται από δύο κινητήρες ντίζελ πρόωσης, ένα κιβώτιο ταχυτήτων παράλληλης μείωσης διπλού-κινητήρα, ένα σετ ελίκων ελεγχόμενου βήματος και άξονα. Ο κύριος κινητήρας είναι ένας τετράχρονος, άμεσος ψεκασμός, υπερτροφοδοτούμενος και ενδοψυκτικός ναυτικός κινητήρας μεσαίας-ταχύτητας σε διάταξη σε-γραμμή. Το κιβώτιο ταχυτήτων υιοθετεί ένα παράλληλο κιβώτιο ταχυτήτων με ρουλεμάν ώσης και συμπλέκτες υψηλής- ελαστικότητας. Το σχηματικό διάγραμμα της δομής της κύριας διάταξης πρόωσης του σκάφους φαίνεται στο Σχήμα 1.
Σχήμα 1 Σχηματικό Διάγραμμα του Κύριου Προωστικού Συστήματος του Σκάφους
Ι. Φαινόμενο σφάλματος
Κατά τη μηνιαία συντήρηση, το πλήρωμα εντόπισε μεγάλη ποσότητα μεταλλικών υπολειμμάτων στη λεκάνη λαδιού του στροφαλοθαλάμου της κύριας μηχανής. Μετά την αναφορά, αποφασίστηκε να γίνει άμεσα συντήρηση στον κύριο κινητήρα για να εντοπιστεί η πηγή των μεταλλικών υπολειμμάτων. Το πλήρωμα του πλοίου αποσυναρμολόγησε και επιθεώρησε τον κινητήρα ντίζελ, διενεργώντας λεπτομερείς ελέγχους σε σημαντικά εξαρτήματα όπως η κυλινδροκεφαλή, η επένδυση κυλίνδρου, το συγκρότημα μπιέλας εμβόλου, το κύριο ρουλεμάν, ο εκκεντροφόρος και ο στροφαλοφόρος άξονας. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, ανακαλύφθηκαν τα ακόλουθα συμπτώματα σφάλματος.
1) Βρέθηκε σκουριά σε πολλά μέρη.
(1) Εκκεντροφόρος άξονας
Μετά την αποσυναρμολόγηση του «καλύμματος οπής παρατήρησης», παρατηρήθηκε σκουριά στις επιφάνειες του 4ου και 6ου εκκεντροφόρου. Οι συνθήκες σκουριάς του 4ου και 6ου εκκεντροφόρου φαίνονται στο Σχήμα 2.
Σχήμα 2 Συνθήκες σκουριάς των εκκεντροφόρων No. 4 και No. 6
(2) Κύρια φέροντα κελύφη.
Κατά την αποσυναρμολόγηση και την επιθεώρηση των κελύφων του κύριου ρουλεμάν, διαπιστώθηκε ότι τα κύρια κελύφη ρουλεμάν που αντιστοιχούσαν σε κάθε κύλινδρο ήταν όλα σκουριασμένα σε διάφορους βαθμούς και η σκουριά βαθμιαία βαθαίνει από το ελεύθερο άκρο στο άκρο εξόδου. Τα σκουριασμένα μέρη ήταν όλα το πάνω μισό του κύριου φέροντος κελύφους.
Η κατάσταση σκουριάς του άνω μισού του κύριου κελύφους έδρασης της 1ης ταχύτητας φαίνεται στο Σχήμα 3.
Σχήμα 3 Κατάσταση σκουριάς του άνω μισού του κύριου δακτυλίου ρουλεμάν χωρίς. 1 γρανάζι
(3) Στροφαλοφόρος άξονας
Μετά την αφαίρεση της μπιέλας του εμβόλου και άλλων εξαρτημάτων στον στροφαλοφόρο άξονα, όπως ο δακτύλιος του ρουλεμάν, παρατηρήθηκε ότι υπήρχε σκουριά στην επιφάνεια του στροφαλοφόρου άξονα, με το κύριο γρανάζι του γραναζιού No. 5 να είναι το πιο σοβαρό. Η κατάσταση σκουριάς του κύριου ημερολογίου του γραναζιού No. 5 φαίνεται στο Σχήμα 4.
Εικόνα 4 Κατάσταση σκουριάς του περιοδικού άξονα μετάδοσης κίνησης 5#
2) Φθορά του κύριου δακτυλίου ρουλεμάν και της ροδέλας ώθησης.
Μετά την αποσυναρμολόγηση, διαπιστώθηκε ότι ο δακτύλιος του κύριου ρουλεμάν και η ροδέλα ώθησης της 7ης ταχύτητας ήταν πολύ φθαρμένα, με αποτέλεσμα το σχίσιμο του μετάλλου. Προκαταρκτικά έχει καθοριστεί ότι πρόκειται για την κύρια πηγή μεταλλικών υπολειμμάτων. Οι συνθήκες φθοράς του κύριου δακτυλίου ρουλεμάν και της ροδέλας ώσης της 7ης ταχύτητας φαίνονται στο Σχήμα 5.
Σχήμα 5 Συνθήκες φθοράς του κύριου δακτυλίου ρουλεμάν και της ροδέλας ώθησης του γραναζιού αρ.. 7
II. Μέθοδος ανάλυσης δένδρων σφαλμάτων και ανάλυση πραγματικού πλοίου
Η ανάλυση δένδρων σφαλμάτων είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την αποτελεσματική επίλυση πολύπλοκων συστημάτων σφαλμάτων. Διενεργεί επαγωγική ανάλυση αστοχίας από πάνω προς τα κάτω. Συγκεκριμένα, αναλύει διάφορους παράγοντες που μπορεί να προκαλέσουν σφάλματα σταδιακά{--από το συνολικό σύστημα στα στοιχεία του σε μια δομή δέντρου-όπως η δομή διακλάδωσης. Αυτή η μέθοδος ανάλυσης μπορεί να διαγνώσει σφάλματα συστήματος κατασκευάζοντας λογικά μπλοκ διαγράμματα και συλλογισμό βήμα προς βήμα για την ανάλυση των αιτιών των σφαλμάτων.
2. Ανάλυση Δέντρου Βλαβών Βλαβών Κελύφους Κύριου Τρουλεμάν
Υπάρχουν πολλοί λόγοι για την ανώμαλη φθορά των εδράνων του κινητήρα ντίζελ. Σύμφωνα με τη μέθοδο ανάλυσης δέντρου σφαλμάτων, λαμβάνοντας ως κορυφαίο γεγονός τη ζημιά του κύριου φέροντος κελύφους του κινητήρα ντίζελ, αναλύονται τα αίτια που οδηγούν σε αυτό το σφάλμα. Το δέντρο σφαλμάτων παρατίθεται και αναλύεται σύμφωνα με την κατάλληλη λογική σχέση. Το δέντρο σφάλματος της ζημιάς στο κύριο ρουλεμάν φαίνεται στο Σχήμα 6.
Σχήμα 6 Δέντρο σφάλματος βλάβης κελύφους κύριου ρουλεμάν
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6, τα αίτια της βλάβης μπορούν να αποδοθούν στα ακόλουθα επτά βασικά γεγονότα: ακατάλληλη εγκατάσταση του σώματος του κινητήρα, ακατάλληλη τοποθέτηση των κελύφους ρουλεμάν, σπηλαίωση των εδράνων κελύφους, φτωχό υλικό των εδράνων κελύφους, κακή ποιότητα λιπαντικού λαδιού, ανεπαρκές λιπαντικό λάδι, και μακροπρόθεσμη βλάβη στο κέλυφος του ρουλεμάν λειτουργία υψηλού-φορτίου του κινητήρα ντίζελ.
1) Εγκατάσταση του μηχανήματος.
Η τοποθέτηση των κύριων κινητήρων, όπως κεντράρισμα και απομόνωση κραδασμών, δεν πληρούσε τις απαιτήσεις, με αποτέλεσμα την ανομοιόμορφη φόρτιση ή δόνηση των κύριων κινητήρων, που οδήγησε σε φθορά των ρουλεμάν.
Μετά την εμφάνιση της βλάβης, επιθεωρήθηκαν οι συνθήκες κεντραρίσματος των δύο κύριων κινητήρων. Η επιθεώρηση διαπίστωσε ότι οι παράμετροι κεντραρίσματος των δύο κύριων κινητήρων πληρούσαν τις απαιτήσεις εγκατάστασης και οι διαφορές σε σύγκριση με την τελευταία επισκευή ξηράς αποβάθρας ήταν εντός του αποδεκτού εύρους. Επομένως, αυτό το περιστατικό μπορεί βασικά να αποκλειστεί.
2) Εγκατάσταση κελύφους ρουλεμάν.
Το κάτω κέλυφος ρουλεμάν του κύριου ρουλεμάν στηρίζει τον στροφαλοφόρο άξονα, διατηρώντας την κεντρική γραμμή του κύριου γεμιστήρα του στροφαλοφόρου άξονα σε ευθεία γραμμή.
Η κακή ευθυγράμμιση της κεντρικής γραμμής προκαλεί κάμψη του στροφαλοφόρου άξονα και αύξηση του φορτίου στο κύριο έδρανο. Εάν τα δύο ρουλεμάν στα αριστερά και στα δεξιά της ρίψης του στροφάλου είναι πολύ χαμηλά, η κεντρική γραμμή του στροφαλοφόρου άξονα θα λυγίσει προς τα κάτω και θα σχηματίσει ένα τόξο.
Όταν η ρίψη στροφάλου βρίσκεται στο κάτω νεκρό σημείο, θα ανασυρθεί. Αντίθετα, όταν βρίσκεται στο πάνω νεκρό σημείο, η ρίψη στροφάλου θα εκτείνεται.
Η διαφορά στην προέκταση και την ανάκληση του στροφαλοφόρου είναι ανάλογη με τη διαφορά ύψους του κύριου ρουλεμάν, επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετρηθεί εάν ο στροφαλοφόρος είναι κεντραρισμένος και επομένως η κατάσταση του κελύφους του ρουλεμάν.
Μετά από διαβούλευση με τις προδιαγραφές σχεδιασμού αυτού του κινητήρα ντίζελ μεσαίας-ταχύτητας, διαπιστώθηκε ότι ο στροφαλοφόρος άξονας του κινητήρα ντίζελ έχει σχετικά υψηλή ακαμψία. Η κακή ευθυγράμμιση της κεντρικής γραμμής θα μπορούσε να προκληθεί μόνο από το κενό στα κάτω κελύφη ρουλεμάν των κύριων ρουλεμάν. Ελέγξτε τα δεδομένα διαφοράς ρίψης στροφαλοφόρου άξονα του κύριου κινητήρα μετά την τελευταία εργοστασιακή επισκευή και μετρήστε την τρέχουσα διαφορά ρίψης στροφαλοφόρου άξονα του κύριου κινητήρα και συγκρίνετε τα αντίστοιχα με τις απαιτήσεις παραμέτρων στο εγχειρίδιο. Μετά από έρευνα και επαλήθευση, διαπιστώθηκε ότι πληρούνταν οι απαιτήσεις του κενού και η επίδραση του κενού εγκατάστασης του κελύφους ρουλεμάν μπορούσε βασικά να αποκλειστεί.
3) Σπηλατική διάβρωση των φερόντων κελυφών.
Όταν η επιφάνεια του φέροντος κελύφους κινείται σχετικά με το λιπαντικό λάδι, η τοπική υψηλή θερμοκρασία και η υψηλή πίεση που προκαλούνται από τη ρήξη των φυσαλίδων αερίου οδηγούν σε κόπωση και απόρριψη της επιφάνειας του κελύφους ρουλεμάν, προκαλώντας έτσι ελαττώματα.
Το φαινόμενο της σπηλαίωσης εμφανίζεται ως μια πυκνή κηρήθρα από βελόνες-όπως οπές και η εξωτερική επιφάνεια των οπών είναι καθαρή και γενικά δεν καλύπτεται με προϊόντα διάβρωσης.
Με βάση τα χαρακτηριστικά των περιβλημάτων έδρασης αυτού του κινητήρα ντίζελ, μπορεί να προσδιοριστεί ότι δεν έχει σημειωθεί διάβρωση σπηλαίωσης και μπορεί βασικά να αποκλειστεί η επίδραση της διάβρωσης της σπηλαίωσης στα κελύφη των ρουλεμάν.
4) Υλικό του θάμνου ρουλεμάν.
Αυτός ο θάμνος ρουλεμάν υιοθετεί ένα σχέδιο με λεπτά-τοιχώματα και αποτελείται από ένα στρώμα κράματος αλουμινίου, μια επίστρωση και μια οθόνη νικελίου. Το διάγραμμα δομής του δακτυλίου ρουλεμάν φαίνεται στο σχήμα 7.
Σχήμα 7 Διάγραμμα δομής της επένδυσης ρουλεμάν
Η δομή αυλάκωσης που υιοθετείται από αυτόν τον θάμνο ρουλεμάν γενικά δεν μπορεί να φθαρεί μέσω της οθόνης νικελίου και η ποιότητά της είναι σχετικά αξιόπιστη. Εν τω μεταξύ, αυτός ο θάμνος ρουλεμάν έχει χαμηλό ποσοστό φθοράς. Σύμφωνα με τις δοκιμές που έγιναν από τον αρχικό κατασκευαστή, ακόμη και όταν ο δακτύλιος ρουλεμάν βρίσκεται υπό συνθήκες υψηλού φορτίου και λεπτής μεμβράνης λαδιού, η φθορά του δακτυλίου ρουλεμάν παραμένει χαμηλή. Και οι δύο θάμνοι ρουλεμάν προέρχονται από την ίδια παρτίδα προϊόντων, επομένως μπορεί βασικά να αποκλειστεί η επίδραση του υλικού του ρουλεμάν.
5) Ποιότητα λιπαντικού.
Η κακή ποιότητα λιπαντικού λιπαντικού μπορεί να οδηγήσει σε ανώμαλη φθορά των κύριων κινούμενων ζευγών κινητήρων ντίζελ, όπως οι δακτύλιοι ώθησης, τα κύρια κελύφη ρουλεμάν και τα κελύφη εδράνων μπιέλας κ.λπ. [3].
Υπάρχουν διάφορες περιπτώσεις όπου η ποιότητα του λιπαντικού είναι κατώτερη. Θα μπορούσε να οφείλεται σε ακαθαρσίες που εισέρχονται στο λάδι ή το λάδι που οξειδώνεται και σχηματίζει ίζημα μετά από μακροχρόνια-χρήση ή το λάδι που γαλακτωματοποιείται και αλλοιώνεται λόγω του μείγματος θαλασσινού νερού ή γλυκού νερού, με αποτέλεσμα να δημιουργείται μια ακατάλληλη μεμβράνη λαδιού.
Μετά από έλεγχο, διαπιστώθηκε ότι οι επιφάνειες των κελύφους του κύριου ρουλεμάν, του στροφαλοφόρου άξονα, του εκκεντροφόρου κ.λπ. μέσα στο σώμα του κινητήρα ντίζελ είχαν σκουριάσει σε διάφορους βαθμούς και το λιπαντικό παρουσίασε ένα ελαφρύ φαινόμενο γαλακτωματοποίησης. Επομένως, δεν μπορεί να αποκλειστεί ότι η πρόσκρουση προκλήθηκε από την κακή ποιότητα του λιπαντικού.
6) Ανεπαρκές λιπαντικό.
Το ανεπαρκές λιπαντικό λάδι περιλαμβάνει κυρίως ανεπαρκή όγκο λιπαντικού ή ανεπαρκή πίεση λιπαντικού. Ο ανεπαρκής όγκος λιπαντικού λαδιού θα οδηγήσει σε ανεπαρκή λίπανση και θα είναι δύσκολο να δημιουργηθεί μια μεμβράνη λαδιού μεταξύ του δακτυλίου ρουλεμάν και του στροφαλοφόρου άξονα. Η ανεπαρκής πίεση λιπαντικού λαδιού θα έχει ως αποτέλεσμα την ανεπαρκή ψύξη του δακτυλίου ρουλεμάν, τη δημιουργία υψηλών θερμοκρασιών και την πρόκληση ζημιάς στο δακτύλιο ρουλεμάν. Μετά τον έλεγχο του όγκου και της πίεσης του λιπαντικού λαδιού, διαπιστώθηκε ότι πληρούσαν τις απαιτήσεις σχεδιασμού του όγκου λιπαντικού του κινητήρα ντίζελ, επομένως η επίδραση που προκαλείται από ανεπαρκές λιπαντικό λάδι μπορεί βασικά να αποκλειστεί.
7) Μακροχρόνια-λειτουργία υπό υψηλό φορτίο.
Όταν ένας κινητήρας ντίζελ λειτουργεί υπό υψηλό φορτίο για μεγάλο χρονικό διάστημα, το φορτίο κρούσης μεταξύ του ρουλεμάν και του στροφαλοφόρου άξονα αυξάνεται, η μεμβράνη λαδιού μεταξύ τους γίνεται πιο λεπτή και σε ορισμένες περιπτώσεις, δεν μπορεί να σχηματιστεί μια πλήρης μεμβράνη λαδιού. Αυτή η κατάσταση οδηγεί σε μη φυσιολογική φθορά του δακτυλίου ρουλεμάν και μπορεί ακόμη και να προκαλέσει αστοχία του ρουλεμάν.
Μετά τον έλεγχο του αρχείου καταγραφής πλοήγησης, δεν υπήρχε αρχείο μακροχρόνιας-λειτουργίας υπό υψηλό φορτίο, επομένως η επιρροή που προκαλείται από τη μακροχρόνια-λειτουργία υπό υψηλό φορτίο μπορεί βασικά να αποκλειστεί.
III. Εντοπισμός και εξάλειψη σφάλματος
Με βάση την ανάλυση του δέντρου σφαλμάτων της ζημιάς του κύριου δακτυλίου ρουλεμάν, η πιθανή αιτία της ζημιάς στον κύριο δακτύλιο ρουλεμάν αυτού του κινητήρα μπορεί να είναι η κατώτερη ποιότητα του λιπαντικού λαδιού. Ως εκ τούτου, πραγματοποιήθηκε περαιτέρω ανάλυση του συστήματος λιπαντικού λαδιού. Μελετήθηκε το σύστημα λιπαντικού λαδιού αυτού του δοχείου και το σχηματικό διάγραμμα του συστήματος λιπαντικού λαδιού φαίνεται στο Σχήμα 8.
Σχήμα 8 Σχηματικό διάγραμμα του συστήματος λιπαντικού λαδιού
Αυτός ο τύπος κινητήρα ντίζελ μπορεί να έχει δύο τρόπους λίπανσης: υγρό κάρτερ και ξηρό κάρτερ. Όταν χρησιμοποιείται ένα υγρό κάρτερ, η αντλία λαδιού λίπανσης που κινείται με κινητήρα-ανασύρει το λιπαντικό από το κάρτερ. Το λιπαντικό διέρχεται μέσω μιας βαλβίδας αντεπιστροφής, μιας βαλβίδας ρύθμισης πίεσης, μιας θερμοστατικής βαλβίδας, του ψυγείου, του φίλτρου, των ρουλεμάν και του στροβιλοσυμπιεστή πριν ρέει πίσω στο κάρτερ, σχηματίζοντας έναν κύκλο λίπανσης. Όταν το λιπαντικό φτάσει στο συνιστώμενο χρόνο σέρβις ή η ποιότητά του είναι κατώτερη, εκκενώνεται στη βρώμικη δεξαμενή λαδιού για αντικατάσταση. Εάν ο κινητήρας ντίζελ διαθέτει ξεχωριστή δεξαμενή καθίζησης λαδιού, το λιπαντικό αναρροφάται από το κάρτερ στη δεξαμενή καθίζησης, διαχωρίζεται περαιτέρω από τον διαχωριστή λαδιού και στη συνέχεια επαναχρησιμοποιείται.
Μετά από έρευνα, διαπιστώθηκε ότι το σκάφος λειτουργούσε με σύστημα υγρού κάρτερ και ο καθαριστής λιπαντικού δεν είχε χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επομένως, υπάρχει υποψία ότι μπορεί να υπάρχει πρόβλημα με την ποιότητα του λιπαντικού και το λιπαντικό στάλθηκε για δοκιμή. Σύμφωνα με την έκθεση δοκιμής λιπαντικού, η περιεκτικότητα σε ιόντα Na και Mg βρέθηκε ασυνήθιστα υψηλή, γεγονός που μπορεί να προσδιοριστεί προκαταρκτικά ότι το λιπαντικό ήταν μολυσμένο με θαλασσινό νερό.
Για την περαιτέρω ανάλυση της πηγής λιπαντικού λαδιού που εισέρχεται στο θαλασσινό νερό και για την εξάλειψη της «αρχικής αιτίας», πραγματοποιήθηκε περαιτέρω ανάλυση του συστήματος ψύξης θαλασσινού νερού αυτής της κύριας μηχανής. Το σχηματικό διάγραμμα του συστήματος ψύξης θαλασσινού νερού φαίνεται στο Σχήμα 9.
Εικόνα 9 Σχηματικό διάγραμμα συστήματος ψύξης θαλασσινού νερού
Αφού αναρροφηθεί από την αντλία θαλασσινού νερού, το θαλασσινό νερό διοχετεύεται αντίστοιχα από τον ψύκτη αέρα του κύριου κινητήρα, τον ψύκτη λιπαντικού του κύριου κινητήρα και τον ψύκτη γλυκού νερού του κύριου κινητήρα για την ψύξη τους. Εάν υπάρχει εισροή νερού στο λιπαντικό, το θαλασσινό νερό μπορεί να εισχωρήσει στο λιπαντικό μέσω του ψυγείου λαδιού λίπανσης, προκαλώντας αλλοίωση του λιπαντικού και στη συνέχεια οδηγώντας σε σκουριά και ζημιά στα κελύφη του κύριου ρουλεμάν, στα ρουλεμάν και στους εκκεντροφόρους κ.λπ.
Συμπερασματικά, μετά από μια λεπτομερή ανάλυση του δέντρου σφαλμάτων της ζημιάς του κύριου θάμνου ρουλεμάν, βρέθηκε ότι η βασική αιτία της ζημιάς του κύριου θάμνου ρουλεμάν ήταν η διείσδυση θαλασσινού νερού στο λιπαντικό στο ψυγείο λιπαντικού, που οδήγησε στη φθορά του λιπαντικού λαδιού και στη συνέχεια στη διάβρωση των εσωτερικών εξαρτημάτων του κινητήρα, ως αποτέλεσμα σοβαρής φθοράς του κύριου. θάμνος.
Ως εκ τούτου, προτείνονται τα ακόλουθα σχέδια επισκευής και καθημερινές προτάσεις συντήρησης για το πλήρωμα:
1) Αντικαταστήστε τα πολύ φθαρμένα και σκουριασμένα κελύφη ρουλεμάν και τις ροδέλες ώσης, επισκευάστε τα ελαφρώς σκουριασμένα κελύφη ρουλεμάν και επισκευάστε τον σκουριασμένο εκκεντροφόρο άξονα.
2) Επισκευάστε το κύριο ημερολόγιο του στροφαλοφόρου άξονα και ελέγξτε τις μηχανικές του παραμέτρους μετά την επισκευή.
3) Ξεπλύνετε το σύστημα λαδιού λίπανσης, αντικαταστήστε το νέο λιπαντικό και δοκιμάστε και ελέγξτε την ποιότητα του λιπαντικού λαδιού μετά την αντικατάσταση.
4) Συνιστάται το πλήρωμα να στέλνει τακτικά το λιπαντικό για επιθεώρηση και τα δείγματα για επιθεώρηση πρέπει να λαμβάνονται από διαφορετικά συστήματα λίπανσης.
IV. Σύναψη
Η μη φυσιολογική φθορά του κύριου δακτυλίου ρουλεμάν κινητήρα είναι ένα κοινό σφάλμα στους κινητήρες ντίζελ. Αυτό το άρθρο χρησιμοποιεί τη μέθοδο ανάλυσης δέντρου σφαλμάτων για να αναλύσει τις πιθανές αιτίες μη φυσιολογικής φθοράς του δακτυλίου του κύριου ρουλεμάν κινητήρα μία προς μία, προσδιορίζοντας γρήγορα την αιτία του προβλήματος. Μετά από επακόλουθη διόρθωση και επαλήθευση, δεν βρέθηκε μη φυσιολογική φθορά, γεγονός που υποδηλώνει ότι η ανάλυση και η διόρθωση ήταν αποτελεσματικές.