Время работы СТС, тыс.ч

Тип двигателя Рис. 1.7. Количественные соотношения и природа отказов для различных типов судовых дизелей

Рис. 1.6. Схема силового нагру жения порш­невого пальца судового дизеля

Для головки поршня судового дизеля характерно интенсивное воздействие на днище высоко­температурного газового потока, содержащего серный ангидрид и твердые частицы. В результате поверхность днища нагревается до 450...500°С, корродирует и изнашивается. Помимо этого, во время вспышки топлива вся деталь воспринимает значительные силовые нагрузки (среднее индикаторное давление - до 1,5... 2,2 МПа).

Таким образом, на корпус судна и детали СТС могут действовать раздельно или в комплексе следующие основные эксплуатационные факторы:

• значительные внешние силовые нагрузки;

• повышенная или пониженная температура;

• коррозионное воздействие окружающей среды;

• износ при трении металла о металл.

При этом наиболее нагруженной частью детали является, как правило, ее поверхность: на нее действуют самые высокие напряжения при большинстве видов механической нагрузки, а также один или несколько из перечисленных выше специальных факторов.

Результатом такого воздействия являются различные отказы судовых тех­нических средств или их элементов, выявление и устранение которых входит в обязанности машинной команды судна.

Отказы СТС и их классификация. Наработка на отказ

Причины отказов СТС, вызываемые ими последствия и действия машин­ной команды судна по их устранению могут заметно отличаться. Так, для различных типов СДВС соотношения между видами отказов обусловлены не только их конструкцией, но и технологией изготовления (рис. 1.7). Приве­денные отказы характерны и для палубных СТС (брашпилей, кранов и т.п.), однако они теряют работоспособность значительно реже из-за существенно меньшей наработки.

Износовый отказ является результатом процесса изнашивания - механи­ческого разрушения поверхностного слоя детали без изменения химического состава ее материала. Различают механический, абразивный, кавитационный и другие виды износа. В итоге изменяются размеры, форма и масса детали. Судовые механики наиболее часто вынуждены устранять последствия меха­нического износа, происходящего при трении металла о металл и ведущего к увеличению зазора в подвижных сопряжениях деталей сверх допустимого.

Коррозионный отказ связан с развитием на поверхности детали химиче­ского или электрохимического взаимодействия материала детали с окру­жающей средой, в результате чего изменяется ее состав, и образуются веще­ства, не способные сопротивляться действующим эксплуатационным факто­рам. Примером такого отказа является выход уменьшение толщины корпуса судна и снижение из-за этого его конструкционной прочности.

Усталостный отказ обусловлен многократными циклическими нагруз­ками, действие которых приводит к возникновению на поверхности детали микротрещин и их последующему развитию (увеличению глубины). В ре­зультате площадь сечения детали, воспринимающего указанную нагрузку, уменьшается настолько, что происходит быстрое, часто внезапное разруше­ние детали и авария (см. ниже). Именно поэтому важнейшей задачей судово­го механика является тщательное обследование поверхности ответственных деталей СТС с целью своевременного обнаружения на ней трещин и принятия, необходимых мер по предотвращению их развития или замене детали.

Нужно отметить, что все перечисленные отказы развиваются в течение длительного времени - это дает возможность механикам своевременно обна­ружить их во время очередного ТО и контролировать состояние детали.

В зависимости скорости потери работоспособности отказы СТС или их элементов можно разделить на постепенные и внезапные (рис. 1.8).

Постепенный отказ (параметрический) характеризуется достаточно монотонным ухудшением характеристик СТС и выходом их параметров за допустимые пределы. Примером такого отказа является снижение экономичности СДВС вследствие износа поршневых колец головки поршня, ведущего к повышенному расходу топлива.