CC BY
20[4] Юсуфова В. Д., Горзанов А. Л. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу при сжигании водомазугных эмульсий в паровом котле // Промышленная энергетика. - № 7. - 1984. - С. 34-36.
BURNING WATER-BLACK OIL EMULSION IN SHIP AND COMMON INDUSTRIAL BOILER INSTALLATIONS AS A METHOD OF EFFECTIVE DECREASE IN FORMATION OF OXIDES OF NITROGEN
V. A. Orehvo
The collective of scientific employees of the Volga state academy of water transport (VSAWT) investigates, develops and introduces various techniques of preparation and use miter-black oil (water-fiiel) emulsion in ship and common industrial purpose boiler installations. By results of carried out works the following advantages of operational character have been revealed:
uniformity raises and the structure of fuel improves;
process of burning is intensified and the sizes of a torch are reduced;
reliability monnueonodaiu increases;
intensity of process clogging with coke atomisers and carbonization on heat-transmitting surfaces decreases;
emissions of harmful substances in an atmosphere are considerably reduced, namely: nitrogen on 10-30%;
soot particles and hydrocarbons (including cancerogenic) in 2-3 times; the received economy offuel makes from Sup to 15 %.
УДК 621.431.74-233.21
С. Г. Фирое, аспирант.
Ю. И. Матвеев, к. т. доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ СУДОРЕМОНТА
Актуальность проблемы ресурсосбережения с течением времени неуклонно возрастает, Повышенное внимание уделяется вопросу’ восстановления и ремонта изношенных деталей машин и механизмов. Восстановление деталей трения связано с получением покрытий, отвечающих высоким требованиям эксплуатации.
В статье дан анализ технологий восстановления изношенных вкладышей подшипников скольжения судовых среднеоборотных дизелей. Отмечена целесообразность применения той или иной технологии в современных условиях судоремонта.
Развитие современного транспортного флота неразрывно связано с необходимостью улучшения экономических показателей перевозок и роста производительности. Повышение скорости движения судов, связанное с увеличением цилиндровой и агрегатной мощности судовых дизелей, при снижении массогабаритных показателей, вызывает форсирование режимов работы судовых энергетических установок. В результате резко повысилась напряженность работы основных узлов и деталей дизелей.
В настоящее время многие суда находятся в эксплуатации более 20 лет и все чаще требуют проведения восстановительных работ, направленных на обеспечение требуемого технического состояния всех механизмов, в том числе главных и вспомогательных судовых дизелей.
Опыт эксплуатации судовых дизелей показывает, что надежность их работы, в большей степени, зависит от технического состояния базовых и наиболее ответственных узлов трения, выход из строя которых приводит к отказу дизеля. Одним из таких узлов является коленчатый вал - подшипник скольжения (ПС).
Известно, что многие суда речного флота оборудованы среднеоборотными дизелями (СОД) зарубежного производства (5АХ, Бкос1а, Бикег). Эти дизели укомплектованы, в большей степени, тонкостенными три- или биметаллическими вкладышами, имеющими конструкцию с многослойным антифрикционным покрытием. Средний (наибольшей толщины) слой выполняется из материалов на основе А1, Си, Йп, а верхний гальванический (рабочий у триметаллических) - из сплава на основе 8п или РЬ. У триметаллических вкладышей промежуточный слой между средним и рабочим выполняется, как правило, из никеля.
В соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации, например, триме-таллические вкладыши, имеющие механический износ до никелевого подслоя, подлежат замене. Однако на практике это требование часто не выполняется, и после износа верхнего антифрикционного слоя металла и никелевого подслоя подшипники продолжают эксплуатироваться на среднем слое. При достаточной смазке и хорошей фильтрации и сепарации масла эксплуатация подшипников на среднем слое из алюминиевого сплава, в общем случае, не является опасной, в отличие от среднего слоя из бронзы. Однако такое состояние вкладышей с гальваническими антифрикционными покрытиями является предельным и требуется их незамедлительная замена, в противном случае под угрозу ставится работоспособность коленчатого вала, ремонт которого не соизмерим с заменой подшипников.
В настоящее время в сложившейся экономической ситуации многие судоходные компании испытывают ряд трудностей с обновлением не только судовых дизелей и механизмов, но и сменно-запасных частей, к которым относятся и вкладыши подшипников. Особенно остро встает проблема с заменой импортных вкладышей. Следует отметить, что цена одного комплекта импортных вкладышей превосходит отечественные в 4 и более раз.
Одной из проблем, с которой сталкиваются судовладельцы, является то, что спустя длительный срок эксплуатации дизелей иностранного производства во время капитальных ремонтов требуется замена изношенных вкладышей на большие ремонтные размеры. Однако, приобретение импортных вкладышей таких размеров возможно только по предварительному заказу, а это крайне дорого.
Таким образом, возникает задача - снизить расходы на замену тонкостенных вкладышей подшипников коленчатого вала путем восстановления изношенных деталей на судоремонтных предприятиях. Кроме того, при восстановлении вкладышей необходимо сформировать такое покрытие, которое по своему комплексу свойств не уступало бы антифрикционным материалам серийных подшипников.
При современной тенденции ресурсосбережения данная проблема экономии материальных затрат и обеспечения длительной и надежной работы подшипников скольжения коленчатых валов требует применения прогрессивных и высокотехнологичных методов не только изготовления, но и ремонта изношенных деталей.
В настоящее время известно большое количество методов формирования антифрикционных покрытий с заранее заданными свойствами. Однако применение того или иного метода в судоремонтном производстве направлено на восстановление, главным образом, толстостенных подшипников.
Традиционным, все еще применяющимся способом восстановления ПС является центробежная заливка баббитом или бронзой. Нанесение антифрикционного слоя этим способом сопровождается высоким расходом дефицитного сплава (большая потеря металла на припуск для механической обработки), большой вероятностью появления ликвации, крупных кристаллов и, как следствие, пониженными эксплуатационными свойствами. Кроме того, при заливке возникает высокое термическое воздействие на заготовку, что может вызвать ее коробление [1].
Достаточно широко применяется гальванический способ формирования антифрикционных покрытий. Как правило, гальваникой получают тонкие рабочие (20...40мкм) или приработочные (2...4мкм) покрытия из сплава «свинец-олово-медь», которые имеют достаточно высокие триботехнические характеристики. Качественные покрытия могут быть получены толщиной до 100... 150 мкм. При больших толщинах наблюдается отслаивание покрытий за счет внутренних напряжений [2]. Процесс гальванопокрытия достаточно трудоемок и насчитывает более 20 технологических операций. Скорости осаждения покрытий сравнительно невелики и составляют обычно до десятков микрометров в час. Одним из недостатков этого процесса так же является высокая экологическая вредность.
Таким образом, сейчас применение гальванического способа получения антифрикционных покрытий становится нецелесообразным, к тому же этим способом можно получать только очень тонкие покрытия. В этом случае более перспективным направлением в ремонте ПС является внедрение газотермических (ГТМ) методов. При этом задача сводиться к получению тонких износостойких покрытий с высокой адгезионной и когезионной прочностью. Кроме того, данная задача исключает получение дополнительных поверхностных приработочных слоев. При восстановлении тонкостенных ПС газотермические методы позволяют формировать покрытия толщиной в достаточно широких пределах от десятков микрометров до нескольких миллиметров. К тому же, ГТМ-покрытия способны улучшать триботехнические характеристики восстановленных деталей [3].
Среди газотермических методов наибольшее распространение получили:
- плазменное напыление;
- газопламенное напыление;
- электродуговая металлизация.
Плазменное напыление имеет свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести высокую производительность процесса, возможность регулирования параметров процесса напыления в широких пределах, а, следовательно, регулирования качества и свойств напыленных покрытий. Качество плазменных покрытий характеризуется равномерностью распределения структурных составляющих в сплаве, высокой адгезионной и когезионной прочностью, развитой пористостью и незначительным содержанием в сплаве окислов. Среди недостатков плазменного напыления нужно отметить, прежде всего, высокую стоимость как оборудования, так и расходных материалов (на порядок выше, чем для других способов). Сложное и дорогое оборудование требует особой квалификации при обслуживании, наладке и ремонте. При распылении порошков имеющих фракции из легкоплавких металлов (Бп, РЬ, С<1) происходит значительное их выгорание, тем самым происходит потеря дорогостоящих составляющих композиции порошков и нарушается соответствие химического состава покрытия исходному составу порошков [4, 5]. Процесс напыления так же имеет ряд вредных для здоровья оператора факторов.
Газопламенное напыление, в свою очередь, характеризуется применением более простого и дешевого оборудования. Однако порошки для напыления и горючие газы
отличаются так же высокой стоимостью, и тем самым не оправдывают в полной мере затраты на получение покрытий с высоким качеством и заданными рабочими характеристиками. При газопламенном напылении окислительные процессы интенсифицируются химико-термическим воздействием струи горячего газа. В покрытии образуется высокое содержание интерметаллических окисных включений, влияющих на свойства формирующегося сплава. Кроме того, процесс напыления порошками сопровождается механическим износом соплового аппарата горелки, из-за чего с течением некоторого времени нарушаются режимы, качество и эффективность напыления [5].
Учитывая экономические и технические аспекты, а также специфику мелкосерийного судоремонтного производства, наиболее целесообразным при ремонте вкладышей ПС коленчатых валов СОД является применение метода электродуговой металлизации (ЭДМ). Этот метод имеет ряд преимуществ. Оборудование, используемое для ЭДМ, отличается более низкой стоимостью, простотой и надежностью в эксплуатации. В качестве напыляемых материалов используются проволоки, которые в несколько раз дешевле порошков для плазменного и газопламенного напыления тех же составов, а в качестве транспортирующего газа используется сухой сжатый воздух. Используя разные по материалу (в том числе биметаллические) и диаметру проволоки, можно получать сложные псевдосплавы с широким спектром заранее заданных свойств. При дефиците проволоки (например, из баббита), ее можно получать, используя в ремонтных условиях экструдер несложной конструкции. Производительность металлизатора достигает 50 кг/час и является самой высокой из рассматриваемых технологий. При металлизации исключается высокая степень нафева детали, а, следовательно, в металлических деталях не возникает внутренних напряжений, не деформируется и не меняется структура металла [6],
По сравнению с перечисленными технологиями ЭДМ-покрытия имеют более низкую адгезионную прочность покрытий, которая, в частности, напрямую зависит от способа подготовки поверхности под напыление. Однако из опыта применения ЭДМ-покрытий в других отраслях известно, что сала сцепления покрытия с основой достигающая 20...25 МПа, является вполне достаточной для длительной и надежной работы металлизированных деталей. Как и при плазменном и газопламенном напылении процесс металлизации сопровождается окислением частиц в метапло-воздушном потоке и незначительным выгоранием легкоплавких элементов, но в меньшей степени [7,8].
Рассмотренные выше положительные и отрицательные качества того или иного способа формирования антифрикционных покрытий дают понять, что применение конкретного метода необходимо лишь тогда, когда это технологически и экономически целесообразно, а применение каждого вида покрытий должно быть обусловлено конкретными условиями эксплуатации.
При этом наиболее перспективным методом восстановления тонкостенных ПС коленчатых валов СОД является электродуговая металлизация. Простота и экономичность этого способа очевидна, если сопоставить его с другими способами ремонта ПС, и при своей высокой производительности этот метод позволяет формировать износостойкие антифрикционные покрытия различной толщины, состава и структуры. ЭДМ-покрытия, имея специфическое гетерогенное строение с развитой пористостью, обеспечивающей при эксплуатации устойчивость действия смазки, по своим триботехническим характеристикам и усталостной прочности не уступают материалам антифрикционных покрытий серийных вкладышей ПС, и вполне могу использоваться в качестве их заменителей,
Список литературы
[1] Беляев Г.С. Производство подшипников скольжения в судовом машиностроении. - Л.: Судостроение, 1965. - 257 с.
[2] Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. - 2-е изд. перераб. и доп. 1991. -384 с.
[3] Сонин В.И. Газотермическое напыление материалов в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1973. -152 с.
[4] Кудинов В.В. Плазменные покрытия. - М.: Наука, 1977. - 184 с.
[5] Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. Учебник для вузов.-М.: Металлургия, 1992.-432 с.
[6] Баранов Ф.Я. Металлизация и ее применение в промышленности. - Горький. Волговятское книжное издательство, 1971. - 87 с.
[7] Каггц Н.В., Антошин Е.В., Вадивасов Д.Г. и др. Металлизация распылением. - М.: Машиностроение, 1966,- 197 с.
[8] Красниченко J1.B. Современная технология металлизации распылением. - М.: Всесоюзное учебно-педагогическое изд-во трудрезервиздат, 1958. - 93 с.
RESTORING OF BLOCKS OF POWER DIESEL ENGINES IN MODERN REQUIREMENTS OF REPAIR OF VESSELS
S. G. Firov, V, I. Matveev
The urgency of a problem saving of a resource with fluxion of time steadily increases. The heightened attention is given to a question of restoring and repair of the worn out details of machines and mechanisms. The restoring of details of abrasion is bound to deriving of coverages adequate the high requirements of maintenance.
In a paper the analysis of techniques of restoring of the worn out liners of blocks ship me-dium-speed of diesel engines is giver.. The expediency of application of this or that technique in modern requirements repair of a vessels is marked.
УДК 621.1
П. И. Бажан, д. т. н., профессор, Центр разработки правил РРР.
603010, Нижний Новгород, ул. Рождественская, 386.
К. Л. Мунябин, аспирант, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
КОРРЕЛЯЦИЯ КОНВЕКТИВНОЙ ТЕПЛООТДАЧИ И ТРЕНИЯ В КАНАЛАХ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
Представлены результаты расчетно-аналитического исследования теплоотдачи и сопротивления в каналах различной конфигурации. На основе анализа экспериментальных данных ряда авторов получены обобщающие уравнения для расчета теплогидравлических характеристик наиболее распространенных поверхностей теплообмена. Уравнения позволяют с достаточно большой точностью выполнять расчеты как для уже известных поверхностей, так и моделировать результаты исследований новых поверхностей теплообмена.
При проектировании компактных высокоэффективных судовых теплообменных устройств неизменно возникает вопрос об уменьшении из массы и габаритных размеров за счет применения наилучшего метода интенсификации теплообмена. Применительно к течению однофазных теплоносителей используются: турбулизаторы потока
