Sistemul de propulsie al unei anumite nave de aplicare a legii de pescuit constă din două motoare diesel de propulsie, o cutie de viteze reductoră paralelă cu dublu-motor, un set de elice și arbore cu pas controlabil. Motorul principal este un motor marin în patru-timpi, injecție directă, turbo și intercooler cu viteză medie-în configurație în-linie. Cutia de viteze adoptă o cutie de viteze paralelă cu rulmenți axiali și ambreiaje cu elastic-înalt. Diagrama schematică a structurii dispozitivului principal de propulsie a navei este prezentată în figura 1.
Figura 1 Diagrama schematică a sistemului principal de propulsie al navei
I. Fenomenul Defectului
În timpul întreținerii lunare, echipajul a găsit o cantitate mare de resturi metalice în baia de ulei a motorului principal. După raportare, s-a decis să se efectueze imediat întreținerea motorului principal pentru a identifica sursa resturilor metalice. Echipajul navei a dezasamblat și inspectat motorul diesel, efectuând verificări detaliate asupra componentelor importante, cum ar fi chiulasa, căptușeala cilindrului, ansamblul bielei pistonului, bucșa rulmentului principal, arborele cu came și arborele cotit. În timpul procesului, au fost descoperite următoarele simptome de defecțiune.
1) Rugina a fost găsită pe mai multe părți.
(1) Arborele cu came
După dezasamblarea „capacului găurii de observare”, s-a observat rugină pe suprafețele arborilor cu came al 4-lea și al 6-lea. Condițiile de rugină ale arborilor cu came al 4-lea și al 6-lea sunt prezentate în Figura 2.
Figura 2 Condițiile de rugină ale arborilor cu came nr. 4 și nr. 6
(2) Carcase de lagăr principal.
La dezasamblarea și inspectarea carcaselor de rulmenți principale, s-a constatat că carcasele de rulment principale corespunzătoare fiecărui cilindru erau toate ruginite în diferite grade, iar ruginirea s-a adâncit treptat de la capătul liber până la capătul de ieșire. Părțile ruginite erau toate jumătatea superioară a carcasei rulmenților principale.
Starea de ruginire a jumătății superioare a carcasei rulmentului principal al primei trepte de viteză este prezentată în Figura 3.
Figura 3 Starea de rugină a jumătății superioare a bucșei rulmentului principal al angrenajului nr. 1
(3) Arborele cotit
După ce biela pistonului și alte accesorii de pe arborele cotit, cum ar fi bucșa lagărului, au fost îndepărtate, s-a observat că pe suprafața arborelui cotit era rugină, pivotul principal al angrenajului No. 5 fiind cel mai grav. Starea de rugină a jurnalului principal al angrenajului nr. 5 este prezentată în Figura 4.
Figura 4 Starea de rugină a arborelui angrenajului 5#
2) Uzura bucșei lagărului principal și a șaibei de presiune.
După dezasamblare, s-a constatat că bucșa rulmentului principal și șaiba de tracțiune a treptei a 7-a au fost uzate grav, având loc ruperea metalului. S-a stabilit preliminar că aceasta este principala sursă de resturi metalice. Condițiile de uzură ale bucșei lagărului principal și ale șaibei de tracțiune a treptei a 7-a sunt prezentate în Figura 5.
Figura 5 Condițiile de uzură ale bucșei lagărului principal și ale șaibei de presiune a angrenajului nr.. 7
II. Metoda de analiză a arborelui defecțiuni și analiza navei reale
Analiza arborelui de defecțiuni este o metodă utilizată în mod obișnuit pentru rezolvarea eficientă a sistemelor de defecte complexe. Efectuează o analiză deductivă a eșecului de sus în jos. Mai exact, analizează diferiți factori care pot cauza defecțiuni într-un mod-cu-pas cu pas, de la sistemul general la componentele sale într-o structură arborescentă-cum ar fi ramificație. Această metodă de analiză poate diagnostica defecțiunile sistemului prin construirea de diagrame bloc logice și raționând pas cu pas pentru a analiza cauzele defecțiunilor.
2. Analiza arborelui de defecte a deteriorării carcasei rulmentului principal
Există multe motive pentru uzura anormală a carcasei rulmenților motorului diesel. Conform metodei de analiză a arborelui de defecte, luând ca eveniment principal deteriorarea carcasei rulmentului principal al motorului diesel, sunt analizate evenimentele cauzatoare care duc la această defecțiune. Arborele de erori este listat și analizat în conformitate cu relația logică corespunzătoare. Arborele de defecte a deteriorării carcasei rulmentului principal este prezentat în Figura 6.
Figura 6 Arborele defecțiunilor deteriorării carcasei rulmentului principal
După cum se arată în Figura 6, cauzele defecțiunii pot fi atribuite următoarelor șapte evenimente de bază: instalarea necorespunzătoare a corpului motorului, instalarea necorespunzătoare a carcasei lagărelor, cavitația carcaselor lagărelor, materialul slab al carcasei rulmentului, calitatea slabă a uleiului de lubrifiere, uleiul de lubrifiere insuficient și deteriorarea lagărului principal de sarcină mare cauzată de operațiunile de sarcină mare{1} motor diesel.
1) Instalarea utilajelor.
Instalarea motoarelor principale, cum ar fi centrarea și izolarea vibrațiilor, nu a îndeplinit cerințele, rezultând o încărcare neuniformă sau vibrații ale motoarelor principale, ceea ce a dus la uzura rulmenților.
După ce s-a produs defecțiunea, au fost verificate condițiile de centrare ale celor două motoare principale. Inspecția a constatat că parametrii de centrare ai celor două motoare principale îndeplinesc cerințele de instalare, iar diferențele față de ultima reparație de doc uscat erau în limitele acceptabile. Prin urmare, acest incident poate fi practic exclus.
2) Instalarea carcasei rulmentului.
Carcasa inferioară a rulmentului principal susține arborele cotit, păstrând linia centrală a fusului principal al arborelui cotit într-o linie dreaptă.
Nealinierea liniei centrale determină îndoirea arborelui cotit și o creștere a sarcinii pe rulmentul principal. Dacă cei doi rulmenți din stânga și din dreapta manivelei sunt prea jos, linia centrală a arborelui cotit se va îndoi în jos și va forma un arc.
Când manivela este în punctul mort inferior, aceasta va fi retrasă; invers, când se află în punctul mort superior, racordarea manivelei va fi extinsă.
Diferența de extindere și retragere a manivelei este proporțională cu diferența de înălțime a rulmentului principal, astfel încât poate fi utilizată pentru a măsura dacă arborele cotit este centrat și, prin urmare, starea carcasei rulmentului.
După consultarea specificației de proiectare a acestui motor diesel de-viteză medie, s-a constatat că arborele cotit al motorului diesel are o rigiditate relativ mare. Alinierea greșită a liniei centrale ar putea fi cauzată doar de golul din carcasele inferioare ale lagărelor principale. Examinați datele despre diferența de curgere a arborelui cotit al motorului principal după ultima revizie din fabrică și măsurați diferența actuală de curgere a arborelui cotit a motorului principal și, respectiv, comparați-le cu cerințele parametrilor din manual. După investigare și verificare, s-a constatat că cerințele de gol au fost îndeplinite, iar influența golului de instalare a carcasei rulmentului a putut fi practic exclusă.
3) Eroziunea prin cavitație a cochiliilor de rulment.
Când suprafața carcasei rulmentului se mișcă relativ cu uleiul de lubrifiere, temperatura locală ridicată și presiunea ridicată cauzate de ruperea bulelor de gaz duc la oboseală și vărsarea suprafeței carcasei rulmentului, provocând astfel defecte.
Fenomenul de cavitație se prezintă ca un fagure dens de găuri asemănătoare ace-, iar suprafața exterioară a găurilor este curată și, în general, nu este acoperită cu produse de coroziune.
Pe baza caracteristicilor lagărelor acestui motor diesel, se poate determina că nu a avut loc nicio eroziune prin cavitație, iar influența eroziunii prin cavitație asupra carcaselor lagărului poate fi practic exclusă.
4) Materialul bucșei de rulment.
Această bucșă de rulment adoptă un design cu pereți-subțiri și este compus dintr-un strat de aliaj de aluminiu, o acoperire și un ecran de nichel. Diagrama structurii bucșei de rulment este prezentată în Figura 7.
Figura 7 Diagrama structurii căptușelii rulmentului
Structura canelurilor adoptată de această bucșă de rulment nu se poate uza în general prin ecranul de nichel, iar calitatea sa este relativ fiabilă. Între timp, această bucșă de rulment are o rată de uzură scăzută. Conform testelor efectuate de producătorul original, chiar și atunci când bucșa rulmentului se află în condiții de sarcină mare și în condiții de peliculă subțire de ulei, uzura bucșei de rulment rămâne scăzută. Ambele bucșe de rulment sunt din același lot de produse, astfel încât influența materialului bucșei de rulment poate fi practic exclusă.
5) Calitatea uleiului lubrifiant.
Calitatea slabă a uleiului de lubrifiere poate duce la uzura anormală a principalelor perechi mobile de motoare diesel, cum ar fi inelele de împingere, carcasele lagărelor principale și carcasele rulmenților bielei etc. [3].
Există diverse situații în care calitatea uleiului de lubrifiere este substandard. Poate fi din cauza impurităților care pătrund în ulei sau a uleiului care este oxidat și formează sedimente după utilizare pe termen lung-sau uleiul este emulsionat și deteriorat din cauza amestecului de apă de mare sau apă dulce, rezultând o peliculă de ulei necalificată.
La inspecție, s-a constatat că suprafețele lagărelor principale, arborele cotit, arborele cu came etc. din interiorul corpului motorului diesel erau ruginite în diferite grade, iar uleiul de lubrifiere a prezentat un ușor fenomen de emulsionare. Prin urmare, nu se poate exclude ca impactul să fi fost cauzat de calitatea proastă a uleiului de lubrifiere.
6) Ulei lubrifiant insuficient.
Uleiul de lubrifiere insuficient include în principal volumul insuficient de ulei de lubrifiere sau presiunea insuficientă a uleiului de lubrifiere. Volumul insuficient de ulei de lubrifiere va duce la o lubrifiere inadecvată și va fi dificil să se stabilească o peliculă de ulei între bucșa rulmentului și arborele cotit. Presiunea insuficientă a uleiului de lubrifiere va duce la o răcire insuficientă a bucșei lagărului, generând temperaturi ridicate și provocând deteriorarea bucșei lagărului. După verificarea volumului și presiunii uleiului de lubrifiere, s-a constatat că acestea îndeplinesc cerințele de proiectare ale volumului de ulei de lubrifiere al motorului diesel, astfel încât influența cauzată de uleiul de lubrifiere insuficient poate fi practic exclusă.
7) Funcționare pe termen lung-sub sarcină mare.
Când un motor diesel funcționează sub sarcină mare pentru o perioadă lungă de timp, sarcina de impact între bucșa rulmentului și arborele cotit crește, pelicula de ulei dintre ele devine mai subțire și, în unele cazuri, nu se poate forma o peliculă de ulei completă. Această situație duce la uzura anormală a bucșei lagărului și poate provoca chiar defecțiunea rulmentului.
După verificarea jurnalului de navigare, nu a existat nicio înregistrare de-funcționare pe termen lung sub sarcină mare, astfel încât influența cauzată de funcționarea-pe termen lung sub sarcină mare poate fi practic exclusă.
III. Localizarea și eliminarea erorilor
Pe baza analizei arborelui de defecte a deteriorării bucșei lagărului principal, posibila cauză a deteriorării bucșei rulmentului principal al acestui motor ar putea fi calitatea substandard a uleiului de lubrifiere. Prin urmare, a fost efectuată o analiză suplimentară a sistemului de ulei de lubrifiere. A fost studiat sistemul de ulei de lubrifiere al acestui vas, iar schema schematică a sistemului de ulei de lubrifiere este prezentată în Figura 8.
Figura 8 Schema schematică a sistemului de ulei de lubrifiere
Acest tip de motor diesel poate avea două moduri de lubrifiere: carter umed și carter uscat. Când se folosește o baia umedă, pompa de ulei de lubrifiere acționată de motor-atrage uleiul de lubrifiere din carter. Uleiul de lubrifiere trece printr-o supapă de reținere, supapă de reglare a presiunii, supapă termostatică, răcitor, filtru, rulmenți și turbocompresor înainte de a curge înapoi în carter, formând un ciclu de lubrifiere. Când uleiul de lubrifiere atinge timpul recomandat de funcționare sau calitatea acestuia este substandard, acesta este descărcat în rezervorul de ulei murdar pentru înlocuire. Dacă motorul diesel are un rezervor separat de decantare a uleiului, uleiul de lubrifiere este extras din carter în rezervorul de decantare, separat în continuare de separatorul de ulei și apoi reutilizat.
În urma investigațiilor, s-a constatat că vasul funcționa cu un sistem de bazin umed și purificatorul de ulei lubrifiant nu a fost folosit de mult timp. Prin urmare, se suspectează că ar putea exista o problemă cu calitatea uleiului de lubrifiere, iar uleiul de lubrifiere a fost trimis pentru testare. Conform raportului de testare a uleiului de lubrifiere, conținutul de ioni de Na și Mg s-a dovedit a fi anormal de mare, ceea ce se poate determina preliminar că uleiul de lubrifiere a fost contaminat cu apă de mare.
Pentru a analiza în continuare sursa uleiului lubrifiant care intră în apa de mare și pentru a elimina „cauza principală”, a fost efectuată o analiză suplimentară a sistemului de răcire cu apă de mare al acestui motor principal. Schema schematică a sistemului de răcire cu apă de mare este prezentată în Figura 9.
Figura 9 Diagrama schematică a sistemului de răcire cu apă de mare
După ce este aspirată de pompa de apă de mare, apa de mare este trecută prin răcitorul principal de aer al motorului, prin răcitorul principal de ulei de lubrifiere al motorului și, respectiv, prin răcitorul principal cu apă dulce a motorului pentru a le răci. Dacă pătrunde apă în uleiul de lubrifiere, apa de mare se poate infiltra în uleiul de lubrifiere prin răcitorul de ulei de lubrifiere, provocând deteriorarea uleiului de lubrifiere și, ulterior, ducând la rugină și deteriorarea carcasei lagărelor principale, lagărelor și arborilor cu came etc.
În concluzie, după o analiză detaliată a arborelui de defecte a deteriorării bucșei lagărului principal, s-a constatat că cauza fundamentală a deteriorării bucșei rulmentului principal a fost infiltrarea apei de mare în uleiul de lubrifiere la răcitorul de ulei de lubrifiere, ceea ce a dus la deteriorarea uleiului de lubrifiere și, ulterior, la coroziunea componentelor interne ale motorului principal, ducând în cele din urmă la uzura severă a bucșei rulmentului principal.
Prin urmare, sunt propuse următoarele planuri de reparații și sugestii de întreținere zilnică pentru echipaj:
1) Înlocuiți carcasele lagărelor uzate și ruginite și șaibele de presiune, reparați carcasele lagărelor ușor ruginite și reparați arborele cu came ruginit.
2) Reparați jurnalul principal al arborelui cotit și verificați parametrii mecanici ai acestuia după reparație.
3) Spălați sistemul de ulei de lubrifiere, înlocuiți noul ulei de lubrifiere și eșantionați și verificați calitatea uleiului de lubrifiere după înlocuire.
4) Se recomandă ca echipajul să trimită în mod regulat uleiul de lubrifiere pentru inspecție, iar eșantioanele pentru inspecție să fie luate din diferite sisteme de lubrifiere.
IV. Concluzie
Uzura anormală a bucșei lagărului motorului principal este o defecțiune comună la motoarele diesel. Acest articol folosește metoda de analiză a arborelui de defecte pentru a analiza posibilele cauze ale uzurii anormale a bucșei rulmentului motorului principal una câte una, determinând rapid cauza problemei. După rectificarea și verificarea ulterioară, nu s-a constatat nicio uzură anormală, ceea ce indică faptul că analiza și rectificarea au fost eficiente.