CC BY
50
Ю. В. Чеботарев
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СЛУЧАЕВ ПРОГИБА КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ МАРКИ 6 ЧН 31,8/33
Коленчатый вал (КВ) является одной из самых сложнонагруженных и особо ответственных деталей ДВС, во многом определяющих их ресурс. В процессе эксплуатации КВ приобретает различные виды дефектов, в том числе остаточные деформации изгиба оси, называемые прогибом. Прогиб входит в число наименее изученных дефектов и в общей массе дефектов составляет 5.. .10 %.
Прогиб КВ вызывает повышенный износ и задиры шеек, нарушение размерных связей в двигателе, значительный дисбаланс вала, динамические нагрузки и удары. Из-за прогиба КВ также возникают увеличенные раскепы в щеках, которые могут вызвать снижение усталостной прочности.
Вопросы восстановления КВ автотракторных ДВС правкой достаточно широко представлены в литературе. КВ правят на многих ремонтных предприятиях по обоснованным технологиям. Эти технологии отличаются глубиной проработки, способами создания деформации КВ, наличием или отсутствием нагрева, возможностью повышения надежности, а также оснасткой.
Восстановление крупногабаритных валов среднеоборотных и тихоходных ДВС является проблемой.
Большие габаритные размеры, малая жесткость, высокие технические требования по надежности обусловливают ряд причин, из-за которых обоснованная технология правки отсутствует.
На ремонтных предприятиях крупногабаритные КВ правят разными способами и по технологиям, разработанным на основе производственного опыта, а подчас - по интуиции работника. Поэтому отремонтированные КВ имеют низкую усталостную прочность, нестабильную форму и трещины на шейках. По опытным данным каждый третий отремонтированный двигатель, у которого восстанавливали правкой КВ, имел повреждения усталостного характера.
На предприятиях, осуществляющих капитальный ремонт судовых ДВС, где проводится пооперационная приемка КВ инспекторами Морского Регистра судоходства, не ведется учет сведений о случаях прогиба. Фактическая картина состояния с деформированными КВ судовых ДВС отсутствует. Неизвестны максимальные стрелки прогиба, на каких шейках и на валах какого ремонтного размера и с какой частотой они встречаются. Такие сведения отсутствуют также в технической литературе. Статистика по этому вопросу позволила бы разработать мероприятия по упреждению случаев прогиба и научно обоснованную технологию правки КВ.
В свете изложенного работа по сбору и анализу прогибов КВ в статистическом аспекте представляется актуальной.
Объектом исследования явился широко используемый на флоте КВ двигателя 6 ЧН 31,8/33, заводская марка Д50.
Основные конструктивные характеристики КВ: длина - 3 740 мм, диаметр рамовой шейки - 240 мм, диаметр мотылевой шейки - 210 мм. Расстояние между осями соседних цилиндров - 490 мм, расстояние между щеками - 162 мм. Вал изготовлен из стали 35 ГОСТ 1050-92. Имеет 10 ремонтных размеров. Ремонтный интервал составляет 0,25 мм.
Исследованию было подвергнуто 25 деформированных КВ разных ремонтных размеров, а именно с третьего по девятый с максимальными стрелками прогиба от 1,05 до 4,15 мм.
На основе анализа данных построена гистограмма распределения частот прогибов рамовых шеек КВ в зависимости от номера ремонтного размера (рис. 1), согласно которой наибольшая частота прогиба КВ наблюдается у пятого и шестого ремонтных размеров.
Рис. 1. Гистограмма распределения частот прогибов (Р) рамовых шеек КВ в зависимости от номера ремонтного размера (Ы)
Следует отметить, что по характеру распределения гистограмма близка к кривой нормального распределения случайных величин.
На рис. 2 показана точечная диаграмма распределения прогибов в зависимости от номера рамовых шеек КВ. Из диаграммы следует, что в 60 % наблюдаемых случаев прогиб приходится на четвертую рамовую шейку, 32 % - на третью рамовую шейку, остальные случаи - на вторую. При этом на четвертой шейке стрелка прогиба находится в интервале от 1,96 до 4,15 мм, на третьей - от 1,57 до 2,55 мм, на второй - от 1,05 до 1,15 мм.
ооооооооо о <х» о
♦♦
♦ о
оос
4
3
2
§, мм
0,5
1,5
2,5
3,5
4,5
Рис. 2. Точечная диаграмма распределения прогибов на рамовых шейках коленчатых валов: 5 - номер рамовой шейки КВ; 5 - стрелки прогиба КВ
На рис. 3 представлена точечная диаграмма распределения прогибов КВ в зависимости от номера шейки и номера ремонтного размера.
5
▲ і А
1 А
N
10
0
0
2
3
4
5
5
4
3
2
0
0
2
4
6
8
Рис. 3. Точечная диаграмма распределения стрелок прогиба в зависимости от номера шейки (Ы) и номера ремонтного размера (5)
Из диаграммы видно, что у КВ шестого ремонтного размера 20 % случаев прогиба наблюдается на четвертой рамовой шейке и по 4 % - на второй и третьей. У КВ четвертого и седьмого ремонтного размеров по 8 % случаев прогиба приходится на третью шейку и по 12 % - на четвертую рамовую шейку. У коленчатых валов третьего, пятого, восьмого и девятого ремонтных размеров количество случаев прогиба заметно ниже, и наблюдаются они на четвертой, третьей и второй рамовых шейках.
Представленные результаты статистического анализа прогибов КВ двигателей 6 ЧН 31,8/33 будут полезны при разработке новых конструкций дизелей, а также для научного обоснования технологии восстановления деформированных КВ.
