Основы технологии ремонта и защиты цилиндровых втулок судовых двигателей эрозионностойкими покрытиями

• Автор: Матвеевский, Олег Олегович
• Шифр специальности: 05.08.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Анализ надежности деталей судовых ЛВС в системах охлаждения
1Л Статистика отказов
1.2 Идентификация повреждений в системах охлаждения дизелей
1.3 Характер кавитационно-эрозионного изнашивания ЦВ
1.4 Сравнительный анализ способов повышения кавитационно - эрозионной стойкости ЦВ ДВС
1.5 К механизму микроударного нагружения деталей при кавитации
1.6 Влияние конструкции системы охлаждения и температуры воды на скорость изнашивания втулки
1.7. Постановка общей и частных задач исследования
Глава 2. Лабораторное оборудование и методы испытаний материалов
2.1. Стенды для эрозионных испытаний материалов
2.2. Исследования кавитационно-эрозионной стойкости полимерных материалов и композитов
2.3 Стойкость нихромовых газотермических покрытий
Глава 3. Моделирование кавитационно-эрозионной стойкости демпфирующих материалов и покрытий
3.1. Теоретическая модель поведения эластичных покрытий в потоке жидкости
3.2. Сопоставление результатов моделирования с опытными данными
Глава 4. Структурно-энергетическая модель надежности материалов и покрытий
4.1. Критерии стойкости материалов и покрытий при ударном внешнем воздействии
4.2. Экспериментальная оценка работоспособности материалов по новым критериям
Глава 5. Разработка технологии защиты НВ ЛВС эластичными
ПОКРЫТИЯМИ
5.1 Определение оптимальной толщины синтетического защитного покрытия боковой стенки цилиндровой втулки
5.2 Технологический процесс нанесения на поверхность втулок синтетического защитного покрытия
5.3 Стендовые испытания двигателей с штатными и опытными втулками с синтетическим покрытием
5.4 Результаты натурных испытаний двигателей
Заключение
Список литературы
Приложения
Перечень сокращений
ЦВ — цилиндровая втулка
СДВС - судовой двигатель внутреннего сгорания
ЦПГ - цилиндро - поршневая группа
СОД — среднеоборотные двигатели
ВОД - высокооборотные двигатели
КЭИ — кавитационно—эрозионное изнашивание
III1Д - поверхностное пластическое деформирование
ГТП - газотермические покрытия

Введение
Детали цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) судовых двигателей внутреннего сгорания (СДВС) в процессе эксплуатации подвергаются весьма жесткому силовому, температурному, гидро- и газообразивному воздействию, а таюке различным видам изнашивания трибосопряжений поршневые кольца - цилиндровая втулка [7, 8, 12].
Значительное число работ посвящено способам предотвращения кавитационной эрозии блоков цилиндров и втулок со стороны охлаждающей жидкости и еще больше — повышению износостойкости внутренней поверхности втулок, так называемого «зеркала» при трении скольжения в условиях гидродинамической и граничной смазки, а также в режиме полусухого трения при адгезионном и абразивном изнашивании пары втулка - кольцо [12, 19, 27, 28, 32, 33, 34, 38, 39, 40].
Ресурс (долговечность) втулок по допустимой глубине эрозионных раковин на водоохлаждаемой поверхности примерно в четыре раза меньше ресурса по изнашиванию «зеркала». Это означает, что выбраковка цилиндровых втулок ВОД и СОД двигателей во многих случаях производится по кавитационным разрушениям, а не по износу внутренней поверхности. В связи с этим для достижения примерно одинаковой долговечности втулок при изнашивании с наружной и внутренней стороны следует существенно снизить интенсивность эрозии водоохлаждаемых поверхностей ДВС при вибрационной кавитации.
Известны различные способы борьбы с кавитационной эрозией цилиндровых втулок, в основном конструкционного и материаловедческого характера. Целью конструкционных мероприятий является снижение виброактивности втулок, а материаловедческое направление заключается в применении эрозионностойких материалов и покрытий. Практическая
лепестковой формы, особенно это важно для металла в районе галтели бурта, где часто появляются трещины и происходят локальные разрушения. Однако кавитационно-эрозионная стойкость водоохлаждаемой поверхности при этом возрастает незначительно, (п.8 табл. 1.4).
Значение предварительного пластического деформирования 1111Д стали и чугуна, как способов повышения износостойкости деталей, многие исследователи переоценивают. Известно, что создание остаточных напряжений сжатия при ППД деталей заметно увеличивает их долговечность при циклических макронагрузках. Значительно меньший эффект наблюдается при эрозии поверхности черных металлов, подвергнутых III1Д (п.7 табл. 1.3). Это связано с тем, что ППД поверхности переведет часть микроударов со стороны жидкости в разряд эрозионно-неопасных, т.е. в упругую область. В то же время достаточно мощные микроудары останутся эрозионно-опасными и будут вызывать локальные пластические деформации и на предварительно наклепанной поверхности, однако число циклов до разрушения микрообъемов материала при этом уменьшится пропорционально степени ППД. При медленно развивающейся эрозии на водоохлаждаемых поверхностях втулок в условиях эксплуатации значительного эффекта от ППД не будет, поскольку скорость коррозионных процессов наклепанных металлов не уменьшится, а наоборот возрастает.
Из способов упрочнения (защиты) поверхности ЦВ от КЭИ заслуживают внимания способы, отмеченные в п.9 и 10 табл. 1.4, заключающиеся в нанесении на ЦВ газотермических (плазменных) и эластичных (демпфирующих покрытий) [35-40].
В качестве демпфирующих покрытий могут быть использованы материалы, обладающие высокой эластичностью, например наирит. Покрытия типа наирит НТ представляют собой 50-70% растворы резиновой смеси жидкого наирита (низкомолекулярных хлоропреновых каучуков различных типов) в растворителе. Демпфирующие антикавитационные