După aproximativ 60 ore de întreținere și funcționare a unui anumit tip de motor diesel cu propulsie principală marin în W5, s-a constatat că jocul supapelor de evacuare a 40 de cilindri a depășit toleranța și au fost uzate 38 de locuri ale supapei de evacuare. dincolo de limita de reparare a chiulasei. După înlocuirea a 38 de chiulase noi și funcționarea timp de aproximativ 60 de ore, s-a produs din nou o suprafață mare de uzură a scaunului supapei de evacuare, iar pentru ambele teste de navigație a fost folosită motorină 0 #. Pe baza fenomenului de defecțiune, enumerați arborele de defecțiune al uzurii anormale a chiulasei și a scaunului supapei de evacuare și analizați și depanați-l din trei aspecte: întreținere și instalare, calitatea componentelor și condițiile de utilizare.
Analizând și judecând mecanismul defecțiunii, cauza defecțiunii este utilizarea de 0 # motorină auto cu conținut scăzut de sulf, care nu a reușit să formeze un strat anti-uzură eficient și a accelerat uzura scaunului supapei de evacuare. Sunt propuse soluții corespunzătoare pentru uzura anormală a scaunului supapei motorului diesel, oferind o soluție pentru analiza ulterioară a defecțiunilor similare.
În 2 aprilie019, o anumită navă a efectuat lucrări de reparații la șantierul naval. Două motoare diesel MTU956V20 au fost reparate și întreținute conform standardului de nivel W5 (fiecare a funcționat timp de aproximativ 5800 de ore înainte de reparație, iar în timpul reparației, două chiulase au fost înlocuite din cauza uzurii scaunului supapei de evacuare care depășește chiulasa). limita de reparare). În septembrie, după finalizarea reparației și instalării nivelului W5, motorul diesel nu a putut porni când era în funcțiune timp de aproximativ 60 de ore. După inspecție, s-a constatat că jocul supapelor a 40 de cilindri a depășit toleranța, iar 38 de locuri ale supapelor de evacuare au fost uzate dincolo de limita de reparație a chiulasei. După înlocuirea a 38 de chiulase noi în noiembrie și utilizarea lor timp de aproximativ 60 de ore, a existat din nou o suprafață mare de uzură a scaunului supapei de evacuare. Ambele teste de navigație au folosit motorină auto 0 #. După înlocuirea a 9 capete de cilindri pentru a doua oară, o anumită navă a folosit -10 # motorină pentru testele de navigație și sarcinile ulterioare, intercalate cu 0 # motorină auto (în principal 10 # motorină). Din decembrie 2020, acesta a funcționat de aproximativ 1000 de ore (timp de funcționare acumulat de aproximativ 6900 de ore) fără nicio uzură anormală sau defecțiune a chiulasei și a scaunului supapei de evacuare.
Când motorul diesel funcționează, arborele cu came antrenează supapa de evacuare să se deschidă în funcție de sincronizarea setată a supapei prin mecanismul tachetului și culbutorului pentru evacuare și apoi se închide sub acțiunea arcului supapei. Designul motorului diesel MTU956 urmărește greutate ușoară, putere mare și densitate scăzută. Nu există un inel al scaunului supapei din aliaj rezistent la căldură încorporat în scaunele supapelor de admisie și evacuare ale chiulasei. Scaunul supapei si chiulasa sunt integrate si realizate din fonta; Supapa de evacuare este echipată cu un mecanism de supapă rotativă, iar supapa de aer se rotește sub acțiunea mecanismului de supapă rotativă de fiecare dată când este deschisă. În timpul funcționării, temperatura suprafeței scaunului supapei de evacuare este de aproximativ 300-350 grade din cauza spălării gazului la temperatură înaltă și a fluxului de aer evacuat în interiorul cilindrului. Când supapa este închisă și așezată, aceasta va lovi suprafața supapei la o anumită viteză. Când turația motorului diesel este de 1450r/min, viteza de așezare a supapei este de 0,2 m/s, iar impactul este de 727 de ori/min. Suprafața scaunului supapei de evacuare este supusă la temperaturi ridicate și la un impact mare de contact în timpul funcționării, ceea ce duce la condiții dure de lucru.
Procesul de inspecție și reparare din specificația procesului de reparare a chiulasei MTU 956 este în concordanță cu manualul de întreținere MTU V956/1163 TB.2. Datele de proeminență ale supapei de aer instalate pe scaunul supapei sunt în general între 4,80~5,10 mm (standardul limită este de 3,0 mm), iar calitatea reinstalării îndeplinește cerințele de întreținere MTU V956/1163 TB.2 manual. După ce s-a produs prima defecțiune, după înlocuirea a 38 de chiulase noi și funcționarea timp de aproximativ 60 de ore, a apărut din nou problema uzurii anormale a scaunului supapei chiulasei, excluzând astfel posibilitatea unei reparații necorespunzătoare care să provoace defecțiunea.
Inspecția înregistrărilor de fabricație și asamblare a produsului, reexaminarea înregistrărilor de inspecție și asamblare a pieselor relevante ale mașinii defecte, înregistrările originale ale chiulasei pentru prima defecțiune, inspecția dimensiunilor camerei de apă a chiulasei, camerei de aer și scaunul supapei și verificarea potrivirii între supapele de admisie și evacuare și scaunele supapelor; Verificați etanșarea chiulasei, adâncimea scaunului supapei și integritatea chiulasei și asigurați-vă că calitatea asamblarii componentelor îndeplinește cerințele tehnice.
Investigarea performanței materialului supapei chiulasei. După prima defecțiune, au fost extrași cilindrii A1 și B6 cu uzură severă a scaunului supapei de evacuare, iar Comitetul profesional de analiză a eșecurilor Societății de inginerie mecanică din Shanghai a fost însărcinat să efectueze teste de duritate pe suprafețele de lucru ale supapei de evacuare și ale scaunului supapei, precum și metalografice. testarea pe suprafetele de lucru ale scaunului supapei. Numărul de desen al supapei de evacuare a motorului diesel MTU956 este 580 053 02 05, iar cerința de duritate este Mai mare sau egală cu 280HB (echivalent cu duritatea Rockwell de 29,2HCR, cu valori HB și HV similare). Valorile durității supapelor de evacuare ale cilindrilor A1 și B6 sunt prezentate în Tabelul 1, iar duritatea supapei este mult mai mare decât valoarea cerută, dar îndeplinește cerințele documentelor tehnice ale supapelor.
Documentul tehnic pentru chiulasa motorului diesel MTU956 necesită o matrice de perlit cu conținut de perlit mai mare de 95%; Cerința de duritate este de 200~260HB (199,5~262,5HV, HB=(HV+10,5)/1,05). Rezultatele durității scaunelor supapei de evacuare ale cilindrilor A1 și B6 sunt prezentate în Tabelul 2. Duritatea măsurată a scaunului supapei chiulasei este puțin mai mare decât cerința de proiectare.
Rezultatele analizei supapei de evacuare și scaunului supapei emise de Comitetul profesional de analiză a defecțiunilor al Societății de inginerie mecanică din Shanghai arată că: 1) duritatea suprafeței de etanșare (la o distanță de 0.1 mm de suprafață) și gradientul de duritate al supapei de evacuare sunt relativ uniforme. 2) Nu există nicio diferență semnificativă în gradientul de duritate între scaunul supapei de evacuare și scaunul supapei de admisie. Datorită prezenței grafitului în matrice, există fluctuații ale durității testate, ceea ce este un fenomen normal. 3) Structura metalografică a suprafețelor de lucru ale scaunului supapei de evacuare și ale supapei de admisie este compusă din perlit, o cantitate mică de element de fier și o cantitate foarte mică de element de carbon. Rezultatele testului arată că duritatea supapei de evacuare la temperatura camerei îndeplinește cerințele, iar duritatea punctelor de măsurare de pe scaunul supapei de evacuare este puțin mai mare decât valoarea necesară. Structura metalografică îndeplinește cerințele tehnice.
Forța de impact dintre supapa de aer și scaunul supapei depinde de viteza de așezare a supapei de aer, care este influențată de profilul arborelui cu came al supapelor de admisie și evacuare. Conform celei de-a treia înlocuiri a chiulasei, motorul diesel a funcționat aproximativ 1000 de ore fără anomalii, iar uzura anormală a scaunului supapei de evacuare a fost eliminată. Prin urmare, posibilitatea de uzură anormală a scaunului supapei chiulasei cauzată de mecanismul de transmisie al supapei și arborele cu came este practic exclusă.
La întreținerea W5, fabrica a inspectat mecanismul supapei rotative a chiulasei și a constatat că funcționează normal. După prima defecțiune, au fost înlocuite 38 de ansambluri de chiulasă noi, dar un număr mare de defecte de uzură a chiulasei au apărut încă pe termen scurt. Prin urmare, posibilitatea ca mecanismul supapei rotative să cauzeze defecțiunea este practic exclusă.
În timpul inspecției condițiilor de funcționare a motorului diesel de la întreținere până la prima defecțiune a lui W5 și de la înlocuirea noului chiulasă până la a doua defecțiune, nu a fost găsită nicio uzură anormală a chiulasei și nicio uzură anormală pe scară largă a cilindrului. capul a apărut în timpul utilizării W5 înainte de întreținere și după a doua defecțiune a fost înlocuit cu motorină -10. Judecata de bază este că condițiile de funcționare vor avea un impact asupra uzurii scaunului supapei, dar nu este cauza directă a acestei defecțiuni. Motorul diesel MTU956 este proiectat cu o pompă de lubrifiere în conducta de admisie, care poate lubrifia supapa de admisie. Verificând dacă pompa de ulei funcționează corect și că nu există uzură anormală a scaunului supapei de admisie, pot fi excluse probleme de calitate a lubrifierii. Nava a folosit 0 # motorină pentru automobile ca combustibil după întreținerea W5 și nu a folosit niciun aditiv, care îndeplinește cerințele GB19147-2013. Cu toate acestea, conținutul de sulf este prea scăzut (mai mic sau egal cu 10 mg/kg), ceea ce nu îndeplinește specificațiile tehnice ale MTU.
Încredințați Institutului de Fizică Chimică Lanzhou, Academia Chineză de Științe să analizeze aditivii, LUBRIZLO ®ADX766M Aditivul pentru motorină este un amestec de sare de potasiu și solvent, substanța solidă fiind docetat de potasiu și solventul fiind ulei de solvent de hidrocarburi grase de 200 # . Încredințați Institutului de Fizică Chimică din Lanzhou, Academia Chineză de Științe, să efectueze analiza SEM și compoziția EDS pe suprafața de etanșare a supapei de evacuare și selectați supapa de evacuare în patru condiții pentru inspecție. Observarea SEM și analiza compoziției supapei de evacuare defecte și a suprafeței de etanșare a scaunului supapei a arătat că suprafața suprafeței de etanșare a supapei de evacuare era aspră, cu aderență la substratul chiulasei. Suprafața de etanșare a scaunului supapei chiulasei era plană, în timp ce substratul din fontă prezenta curgerea plasticului și ruperea adezivului. Supapa de evacuare nu a suferit uzură, iar piesa uzată anormal este chiulasa și scaunul supapei de evacuare. Chiulasa motorului diesel 956 este realizată din fontă din aliaj special, care are o rezistență slabă la uzură. În absența protecției de suprafață a măștii faciale, stresul tangențial cauzat de contactul direct cu metalul determină exfolierea rapidă prin oboseală a matricei sale și uzura; Între timp, din cauza potrivirii nerezonabile a diferenței de duritate dintre supapa de aer și scaunul supapei, duritatea ridicată a supapei de aer exacerbează și mai mult uzura. Conform rezultatelor testelor de mai sus, componenta principală a stratului anti-uzură de pe suprafața de etanșare a celor patru scheme este carbonul amorf. După ardere, particulele mari formează un strat anti-uzură pe suprafața scaunului supapei pentru a separa suprafețele de etanșare ale supapei de evacuare și ale scaunului supapei. Prin evitarea contactului direct între suprafețele de etanșare și reducerea uzurii adezivului, uzura este suprimată.
În conformitate cu referința Tratamentul scaunului supapei – O revizuire independentă a datelor existente furnizată de Shaanxi Diesel Engine Heavy Industry Co., Ltd., combinată cu eșecurile anterioare ale uzurii scaunului supapei și mecanismul de formare a măștii faciale de suprafață, se poate observa că masca facială de suprafață a suprafeței de etanșare aparține unui film de consum dinamic. În condiții scăzute de lucru, rata de formare a măștii faciale de suprafață este mai mare decât rata de îndepărtare, iar capacitatea de protecție a grupului de supape de evacuare este întărită; În condiții de funcționare ridicate, rata de formare este mai mică decât rata de îndepărtare, iar capacitatea de a proteja scaunul supapei de evacuare scade treptat. Se poate explica de ce nava nu a funcționat defectuos timp de mii de ore înainte de întreținerea motorului diesel W5, dar a experimentat rapid defecțiuni repetate la 60 de ore după reparație. Acest lucru se datorează utilizării combustibilului cu conținut ridicat de sulf și aditivilor în perioada timpurie de testare în fabrică și utilizării combustibilului cu conținut ridicat de sulf în timpul călătoriei de probă, care a format o peliculă de protecție mai riguroasă pentru a proteja scaunul supapei.
În conformitate cu starea istorică de utilizare a două motoare diesel 956, acestea au fost operate cu -10 # motorină cu agent anti-uzură adăugat ca combustibil timp de aproximativ 50 ore în timpul etapei de testare din fabrică la Shaanxi Diesel Engine Heavy Industry Co., Ltd. Înainte de a naviga spre Sanya, au fost operate cu -10 # motorină timp de aproximativ 100 oră. În combinație cu rezultatele analizei, se indică faptul că pe suprafața de etanșare a scaunului supapei de evacuare s-a format o peliculă densă de protecție a suprafeței înainte de a aplica motorină 0 # în Sanya. Prin urmare, nu a avut loc nicio uzură anormală în timpul călătoriei de aproximativ 5000 de ore în Sanya. În timpul întreținerii W5, supapa de evacuare și scaunul supapei au fost reparate, ducând la îndepărtarea măștii faciale de mai sus. După întreținere, a fost folosită motorină pentru vehicule cu conținut scăzut de sulf 0 # și nu s-a format nicio mască facială de suprafață, ceea ce a cauzat uzura anormală a scaunelor supapelor ulterioare.
Pe baza analizei cauzei defecțiunii și a situației actuale a utilizării acestui tip de motor diesel, se propun următoarele măsuri recomandate: este necesar să se determine dacă motorina îndeplinește cerința de conținut de sulf mai mare de 500mg/kg. înainte de utilizare; Prin instalarea unui dispozitiv de depozitare și adăugare a aditivilor anti-uzură în compartimentul motorului diesel, este posibilă adăugarea automată a aditivilor în rezervorul zilnic de combustibil, îndeplinind cerințele pentru conducerea motoarelor diesel. Din perspectiva rezolvării temeinice a problemei uzurii scaunului supapei pe termen lung, este necesară îmbunătățirea rezistenței la uzură a scaunului supapei de evacuare a chiulasei. Chiulasa adoptă în general un scaun de supapă imbricat pentru a îmbunătăți rezistența la uzură și durata de viață a supapei și a scaunului supapei. Se recomandă ca institutele autohtone de cercetare a motoarelor diesel sau producătorii de motoare diesel să efectueze cercetări privind schemele de modificare a chiulasei, să finalizeze dezvoltarea și producția de noi chiulase, iar schema îmbunătățită de proiectare a chiulasei are aplicații mature și riscurile tehnice ale designul îmbunătățit este controlabil.
