Il sistema di propulsione di una certa imbarcazione delle forze dell'ordine nel settore della pesca è costituito da due motori diesel di propulsione, un riduttore parallelo a doppio-motore, un set di eliche a passo regolabile e alberi. Il motore principale è un motore marino a quattro-tempi, iniezione diretta, turbocompresso e intercooler a velocità media-in una configurazione in-linea. Il cambio adotta un cambio parallelo con cuscinetti reggispinta e frizioni ad alta-elasticità. Il diagramma schematico della struttura del dispositivo di propulsione principale della nave è mostrato nella Figura 1.
Figura 1 Diagramma schematico del sistema di propulsione principale della nave
I. Fenomeno di colpa
Durante la manutenzione mensile, l'equipaggio ha trovato una grande quantità di detriti metallici nella coppa dell'olio del motore principale. Dopo la segnalazione, si è deciso di procedere immediatamente alla manutenzione del motore principale per identificare la fonte dei detriti metallici. L'equipaggio della nave ha smontato e ispezionato il motore diesel, effettuando controlli dettagliati su componenti importanti come la testata, la camicia del cilindro, il gruppo biella del pistone, la boccola del cuscinetto principale, l'albero a camme e l'albero motore. Durante il processo sono stati rilevati i seguenti sintomi di guasto.
1) È stata trovata ruggine su più parti.
(1) Albero a camme
Dopo aver smontato il "coperchio del foro di osservazione", è stata osservata della ruggine sulle superfici del 4° e 6° albero a camme. Le condizioni di ruggine del 4° e 6° albero a camme sono mostrate in Figura 2.
Figura 2 Condizioni di ruggine degli alberi a camme No. 4 e No. 6
(2) Gusci dei cuscinetti principali.
Durante lo smontaggio e l'ispezione dei gusci dei cuscinetti principali, si è constatato che i gusci dei cuscinetti principali corrispondenti a ciascun cilindro erano tutti arrugginiti a vari livelli e la ruggine si era gradualmente approfondita dall'estremità libera all'estremità di uscita. Le parti arrugginite erano tutta la metà superiore dei gusci dei cuscinetti principali.
Lo stato di ruggine della metà superiore del semicuscinetto principale della 1a marcia è mostrato nella Figura 3.
Figura 3 Condizioni di ruggine della metà superiore della boccola del cuscinetto principale dell'ingranaggio No. 1
(3) Albero a gomiti
Dopo aver rimosso la biella del pistone e altri accessori sull'albero motore, come la boccola del cuscinetto, è stato osservato che era presente della ruggine sulla superficie dell'albero motore, di cui il perno principale dell'ingranaggio No. 5 era il più resistente. Le condizioni di ruggine del perno principale dell'ingranaggio n. . 5 sono mostrate nella Figura 4.
Figura 4 Stato di ruggine del perno dell'albero dell'ingranaggio 5#
2) Usura della boccola del cuscinetto principale e della rondella reggispinta.
Dopo lo smontaggio, si è constatato che la boccola del cuscinetto principale e la rondella reggispinta della 7a marcia erano gravemente usurate, con lacerazioni del metallo. È preliminarmente determinato che questa è la principale fonte di detriti metallici. Le condizioni di usura della boccola del cuscinetto di banco e della rondella reggispinta della 7a marcia sono mostrate in Figura 5.
Figura 5 Condizioni di usura della boccola del cuscinetto principale e della rondella reggispinta dell'ingranaggio N.. 7
II. Metodo di analisi dell'albero dei guasti e analisi della nave reale
L'analisi dell'albero dei guasti è un metodo comunemente utilizzato per risolvere efficacemente sistemi di guasto complessi. Conduce l'analisi deduttiva dei guasti dall'alto verso il basso. Nello specifico, analizza vari fattori che possono causare guasti in modo passo-per-passo dal sistema complessivo ai suoi componenti in una struttura ramificata ad albero-. Questo metodo di analisi può diagnosticare i guasti del sistema costruendo diagrammi a blocchi logici e ragionando passo dopo passo per analizzare le cause dei guasti.
2. Analisi dell'albero dei guasti dei danni al guscio del cuscinetto principale
Le cause dell'usura anomala dei semicuscinetti dei motori diesel possono essere molteplici. Secondo il metodo dell'analisi dell'albero dei guasti, considerando come evento principale il danneggiamento del semicuscinetto principale del motore diesel, vengono analizzati gli eventi causali che portano a questo guasto. L'albero dei guasti viene elencato e analizzato secondo la relazione logica appropriata. L'albero dei guasti relativo ai danni al guscio del cuscinetto principale è mostrato nella Figura 6.
Figura 6 Albero dei guasti relativo ai danni al guscio del cuscinetto principale
Come mostrato nella Figura 6, le cause del guasto possono essere attribuite ai seguenti sette eventi fondamentali: installazione errata del corpo del motore, installazione errata dei gusci dei cuscinetti, cavitazione dei gusci dei cuscinetti, materiale di scarsa qualità dei gusci dei cuscinetti, scarsa qualità dell'olio lubrificante, olio lubrificante insufficiente e danni ai gusci dei cuscinetti principali causati dal funzionamento a lungo termine-a carico elevato-del motore diesel.
1) Installazione dei macchinari.
L'installazione dei motori principali, come il centraggio e l'isolamento dalle vibrazioni, non soddisfaceva i requisiti, con conseguente carico irregolare o vibrazioni dei motori principali, con conseguente usura dei cuscinetti.
Dopo che si è verificato il guasto, sono state verificate le condizioni di centratura dei due motori principali. Dall'ispezione è emerso che i parametri di centraggio dei due motori principali soddisfacevano i requisiti di installazione e che le differenze rispetto all'ultima riparazione nel bacino di carenaggio rientravano nell'intervallo accettabile. Pertanto questo incidente può essere sostanzialmente escluso.
2) Installazione del guscio del cuscinetto.
Il guscio inferiore del cuscinetto principale sostiene l'albero motore, mantenendo la linea centrale del perno principale dell'albero motore in linea retta.
Il disallineamento della linea centrale provoca la flessione dell'albero motore e un aumento del carico sul cuscinetto principale. Se i due cuscinetti a sinistra e a destra della corsa della pedivella sono troppo bassi, la linea centrale dell'albero a gomiti si piegherà verso il basso e formerà un arco.
Quando la pedivella si trova al punto morto inferiore, verrà retratta; al contrario, quando si trova al punto morto superiore, la gittata della pedivella risulterà estesa.
La differenza nell'estensione e nella retrazione della manovella è proporzionale alla differenza di altezza del cuscinetto principale, quindi può essere utilizzata per misurare se l'albero motore è centrato e quindi le condizioni del guscio del cuscinetto.
Dopo aver consultato le specifiche di progettazione di questo motore diesel a velocità media-, si è riscontrato che l'albero motore del motore diesel ha una rigidità relativamente elevata. Il disallineamento dell'asse potrebbe essere causato solo dalla fessura nei semicuscinetti inferiori dei cuscinetti principali. Rivedere i dati sulla differenza di lancio dell'albero motore del motore principale dopo l'ultima revisione di fabbrica e misurare l'attuale differenza di lancio dell'albero motore del motore principale e confrontarli rispettivamente con i requisiti dei parametri nel manuale. Dopo indagini e verifiche si è riscontrato che i requisiti relativi alla fessura erano soddisfatti e che l'influenza della fessura di installazione del guscio del cuscinetto poteva essere sostanzialmente esclusa.
3) Erosione da cavitazione dei gusci dei cuscinetti.
Quando la superficie del guscio del cuscinetto si muove relativamente all'olio lubrificante, l'alta temperatura locale e l'alta pressione causate dalla rottura delle bolle di gas portano all'affaticamento e al distacco della superficie del guscio del cuscinetto, causando così difetti.
Il fenomeno della cavitazione si presenta come un denso nido d'ape di fori aghiformi-e la superficie esterna dei fori è pulita e generalmente non ricoperta da prodotti di corrosione.
In base alle caratteristiche dei semicuscinetti di questo motore diesel si può constatare che non si è verificata alcuna erosione da cavitazione e che si può sostanzialmente escludere l'influenza dell'erosione da cavitazione sui semicuscinetti.
4) Materiale della boccola del cuscinetto.
Questa boccola del cuscinetto adotta un design a pareti sottili-ed è composta da uno strato di lega di alluminio, un rivestimento e uno schermo in nichel. Lo schema della struttura della boccola del cuscinetto è mostrato nella Figura 7.
Figura 7 Diagramma della struttura del rivestimento del cuscinetto
La struttura della scanalatura adottata da questa boccola del cuscinetto generalmente non può usurarsi attraverso lo schermo di nichel e la sua qualità è relativamente affidabile. Nel frattempo, questa boccola del cuscinetto ha un basso tasso di usura. Secondo i test condotti dal produttore originale, anche quando la boccola del cuscinetto è sottoposta a carichi elevati e in condizioni di sottile pellicola d'olio, l'usura della boccola del cuscinetto rimane bassa. Entrambe le boccole dei cuscinetti provengono dallo stesso lotto di prodotti, quindi si può sostanzialmente escludere l'influenza del materiale delle boccole dei cuscinetti.
5) Qualità dell'olio lubrificante.
Una scarsa qualità dell'olio lubrificante può portare a un'usura anomala delle principali coppie mobili dei motori diesel, come anelli reggispinta, semicuscinetti principali e semicuscinetti di biella, ecc. [3].
Esistono varie situazioni in cui la qualità dell'olio lubrificante è inferiore allo standard. Potrebbe essere dovuto alla presenza di impurità nell'olio, oppure all'ossidazione dell'olio che forma sedimenti dopo un uso prolungato-a termine oppure all'emulsione e al deterioramento dell'olio a causa della miscela di acqua di mare o acqua dolce, con conseguente formazione di una pellicola d'olio non qualificata.
Dopo l'ispezione, si è riscontrato che le superfici dei gusci dei cuscinetti principali, dell'albero motore, dell'albero a camme, ecc. all'interno del corpo del motore diesel erano arrugginite a vari livelli e l'olio lubrificante mostrava un leggero fenomeno di emulsione. Non si può quindi escludere che l'impatto sia stato causato dalla scarsa qualità dell'olio lubrificante.
6) Olio lubrificante insufficiente.
L'olio lubrificante insufficiente include principalmente un volume di olio lubrificante insufficiente o una pressione dell'olio lubrificante insufficiente. Un volume insufficiente di olio lubrificante porterà ad una lubrificazione inadeguata e sarà difficile formare un film d'olio tra la boccola del cuscinetto e l'albero motore. Una pressione insufficiente dell'olio lubrificante comporterà un raffreddamento insufficiente della boccola del cuscinetto, generando temperature elevate e danneggiando la boccola del cuscinetto. Dopo aver controllato il volume e la pressione dell'olio lubrificante, si è riscontrato che soddisfacevano i requisiti di progettazione del volume dell'olio lubrificante del motore diesel, quindi l'influenza causata da un olio lubrificante insufficiente può essere sostanzialmente esclusa.
7) Funzionamento a lungo-termine con carico elevato.
Quando un motore diesel funziona a lungo sotto carico elevato, il carico d'impatto tra la boccola del cuscinetto e l'albero motore aumenta, il film d'olio tra loro diventa più sottile e, in alcuni casi, non può formarsi un film d'olio completo. Questa situazione porta ad un'usura anomala della boccola del cuscinetto e può anche causare la rottura del cuscinetto.
Dopo aver controllato il registro di navigazione, non è stata riscontrata alcuna registrazione di funzionamento a lungo-termine sotto carico elevato, quindi l'influenza causata dal funzionamento a lungo-termine sotto carico elevato può essere sostanzialmente esclusa.
III. Localizzazione ed eliminazione dei guasti
In base all'analisi dell'albero dei guasti del danno alla boccola del cuscinetto principale, la possibile causa del danno alla boccola del cuscinetto principale di questo motore potrebbe essere la qualità scadente dell'olio lubrificante. Pertanto è stata condotta un'ulteriore analisi del sistema di olio lubrificante. È stato studiato il sistema di olio lubrificante di questa nave e il diagramma schematico del sistema di olio lubrificante è mostrato nella Figura 8.
Figura 8 Diagramma schematico del sistema di olio lubrificante
Questo tipo di motore diesel può avere due modalità di lubrificazione: a carter umido e a carter secco. Quando viene utilizzata una coppa umida, la pompa dell'olio lubrificante azionata dal motore- aspira l'olio lubrificante dalla coppa. L'olio lubrificante passa attraverso una valvola di ritegno, una valvola di regolazione della pressione, una valvola termostatica, un radiatore, un filtro, dei cuscinetti e un turbocompressore prima di rifluire nella coppa, formando un ciclo di lubrificazione. Quando l'olio lubrificante raggiunge il tempo di servizio consigliato o la sua qualità è inferiore allo standard, viene scaricato nel serbatoio dell'olio sporco per la sostituzione. Se il motore diesel è dotato di serbatoio di decantazione dell'olio separato, l'olio lubrificante viene aspirato dalla coppa nel serbatoio di decantazione, ulteriormente separato dal separatore d'olio e quindi riutilizzato.
Dopo le indagini, si è scoperto che la nave funzionava con un sistema a carter umido e che il purificatore dell'olio lubrificante non era stato utilizzato per molto tempo. Pertanto, si sospetta che possa esserci un problema con la qualità dell'olio lubrificante e l'olio lubrificante è stato inviato per essere testato. Secondo il rapporto di prova dell'olio lubrificante, il contenuto di ioni Na e Mg è risultato anormalmente elevato, il che può essere preliminarmente determinato che l'olio lubrificante era contaminato con acqua di mare.
Per analizzare ulteriormente la fonte dell'olio lubrificante che entra nell'acqua di mare ed eliminare la "causa principale", è stata condotta un'ulteriore analisi del sistema di raffreddamento dell'acqua di mare di questo motore principale. Il diagramma schematico del sistema di raffreddamento dell'acqua di mare è mostrato nella Figura 9.
Figura 9 Diagramma schematico del sistema di raffreddamento dell'acqua di mare
Dopo essere stata aspirata dalla pompa dell'acqua di mare, l'acqua di mare viene fatta passare rispettivamente attraverso il radiatore dell'aria del motore principale, il radiatore dell'olio lubrificante del motore principale e il radiatore dell'acqua dolce del motore principale per raffreddarli. Se vi è ingresso di acqua nell'olio lubrificante, l'acqua di mare potrebbe penetrare nell'olio lubrificante attraverso il radiatore dell'olio lubrificante, provocando il deterioramento dell'olio lubrificante e di conseguenza la ruggine e il danneggiamento dei gusci dei cuscinetti principali, dei cuscinetti e degli alberi a camme, ecc.
In conclusione, dopo un'analisi dettagliata dell'albero dei guasti del danno alla boccola del cuscinetto principale, si è riscontrato che la causa principale del danno alla boccola del cuscinetto principale era l'infiltrazione di acqua di mare nell'olio lubrificante nel radiatore dell'olio lubrificante, che ha portato al deterioramento dell'olio lubrificante e successivamente alla corrosione dei componenti interni del motore principale, con conseguente grave usura della boccola del cuscinetto principale.
Pertanto, si propongono i seguenti piani di riparazione e suggerimenti di manutenzione giornaliera per l'equipaggio:
1) Sostituire i gusci dei cuscinetti e le rondelle reggispinta molto usurati e arrugginiti, riparare i gusci dei cuscinetti leggermente arrugginiti e riparare l'albero a camme arrugginito.
2) Riparare il perno principale dell'albero motore e controllarne i parametri meccanici dopo la riparazione.
3) Lavare il sistema dell'olio lubrificante, sostituire il nuovo olio lubrificante, campionare e controllare la qualità dell'olio lubrificante dopo la sostituzione.
4) Si raccomanda che l'equipaggio invii regolarmente l'olio lubrificante per l'ispezione e che i campioni per l'ispezione vengano prelevati da diversi sistemi di lubrificazione.
IV. Conclusione
L'usura anomala della boccola del cuscinetto principale del motore è un guasto comune nei motori diesel. Questo articolo utilizza il metodo di analisi dell'albero dei guasti per analizzare una per una le possibili cause di usura anomala della boccola del cuscinetto principale del motore, determinando rapidamente la causa del problema. Dopo la successiva rettifica e verifica, non è stata riscontrata alcuna usura anomala, indicando che l'analisi e la rettifica erano efficaci.