Состав осадка в системах смазки паровых турбин

Шлам в картерах автомобильных двигателей состоит на 50 - 70 % из масла, на 5 -15 % из воды, а в остальном из горючего, про­дуктов окисления масла и твердых частиц. В состав осадка систем смазки паровых турбин входят масло, нерастворимые продукты окис­ления, вода, кремний, окислы железа, меди, цинка, сульфаты и хло­риды. Количественное содержание осадка в системе смазки паровых турбин по данным Олд и Николсона представлено в табл. 1.1.

Шлам может встречаться в виде отдельных сгустков, плавающих в масле или, в исключительных случаях, в виде больших комьев.

Шламообразование, связанное с интенсивным старением масла, существенно зависит от температуры последнего. Обводнение смаз­ки, засорение ее механическими частицами, в особенности мельчай­шими, являющимися эмульгаторами, частичное или полное засоре­ние сапуна в двигателях внутреннего сгорания способствуют образо­ванию шлама. Накопившийся шлам забивает фильтры, маслоохла­дители и полости центрифуг, уменьшает пропускную способность мас­ляных каналов. Забивка шламом приемника масляных насосов мо­жет полностью нарушить работу масляной смстемы. При центробеж­ной очистке масла в полостях шатунных шеек коленчатых валов от­делившийся шлам освобождается от жидкой фазы и спрессовывает­ся. Эти отложения могут ограничивать ресурс двигателя.

Отложения смолистых веществ из рабочей жидкости гидравли­ческих систем на детялях прецизионных золотниковых пар могут при­вести к временному зависанию золотниковых пар или к полному зак­линиванию пары.

4. Изменение антифрикционных свойств подшипников скольжения при эксплуатации

При эксплуатации двигателей внутреннего сгорания происходит неизбежное попадание на рабочие поверхности подшипников твер­дых частиц в виде песка или пыли, продуктов износа (металлических частиц), продуктов коксования масла (твердых углистых частиц) и др. Попадание твердых частиц на мягкую заливку подшипника суще­ственно влияет на его работу не только в начальный период, но и в течение всей эксплуатации двигателя. Причиной большего износа шеек коленчатых валов автомобильных двигателей по сравнению с износом их подшипников, являются именно эти мелкие твердые час­тицы, содержащиеся в автомобильном картерном масле. Эти части­цы во время работы попадают в подшипник скольжения и некоторое количество их остается на его поверхности. Способность подшипни­кового материала работать со смазкой, содержащей абразивные ча­стицы, является важной его эксплуатационной характеристикой, имеющей большое практическое значение. Это значение возрастает при уменьшении толщины заливки подшипника и при повышении твердости подшипникового материала.Исследования американских ученых по оценке работоспособно­сти подшипниковых материалов при смазке, содержащей абразивные частицы, свидетельствуют, что при попадании абразивных частиц в подшипник происходит резкое повышение его температуры. Степень повышения температуры находится в линейной зависимости от кон­центрации абразива в смазке. При этом для каждого подшипниково­го материала имеется критическая величина концентрации абразива, при которой подшипник немедленно выходит из строя. Величина из­носа цапфы также находится в линейной зависимости от концентра­ции абразива. Для абразивных частиц большего размера, чем номи­нальная толщина масляного слоя, повышение температурного режи­ма подшипника пропорционально номинальному размеру частиц. При увеличении толщины заливки подшипника степень подъема тем­пературы подшипника при попадании в него абразива резко снижа­ется и при дальнейшем увеличении асимптотически приближается к прямой линии, имеющей малый угол наклона к оси абсцисс. В том случае, когда толщина заливки существенно меньше, чем номиналь­ный размер абразивных частиц, основной материал подшипника су­щественно влияет на работоспособность подшипника. Так, например, при основном металле - меди, происходит большее повышение тем­пературы, чем при основном металле — алюминии.

В некоторых случаях для улучшения работы твердых подшипни­ковых материалов, когда при эксплуатации неизбежно попадание в смазку абразивных частиц, прибегают к изготовлению “сетчатых” подшипников с заполнением углублений “сетки”, образованной из твердого материала, мягким антифрикционным металлом, например баббитом. Такая конструкция облегчает работу подшипника при попадании абразивных частиц. Испытания показали, что если чис­тая медь при попадании абразива дает увеличение температуры под­шипника на 1800 °С в минуту (получено путем интерполяции), то “сетчатый” подшипник с углублениями, заполненными баббитом при тех же условиях испытаний, дал увеличение температуры всего на 36 °С в минуту. Различные подшипниковые материалы обладают раз­ной работоспособностью при смазке, содержащей абразив. Наибо­лее чувствительными являются медь и свинцовистая бронза. Мягкие покрытия на твердых подшипниковых материалах увеличивают ра­ботоспособность подшипника при смазке, содержащей абразив.

Как уже упоминалось, при эксплуатации двигателей в верхний слой материала подшипника впрессовываются твердые частицы, ока­зывающие влияние на его работоспособность на протяжении всего ресурса. В практике ремонта мощных тяжелонагруженных авиаци­онных поршневых двигателей с бронзовыми подшипниками естествен­но возникает вопрос о том, насколько снижаются антифрикцион­ные свойства подшипников за период их эксплуатации и не может ли вследствие снижения антифрикционных свойств произойти заеда­ние или выход их из строя при повторном использовании. В связи с этим были проведены испытания образцов из вкладышей подшип­ников, залитых свинцовистой бронзой, бывших в эксплуатации (про­работавших более 300 ч),и новых вкладышей. Исследованию подвергались образцы вкладышей со свинцовым покрытием и без него в ус­ловиях граничной смазки (фитильная подача смазки). Поверхности трения образцов, вырезанных из вкладышей, бывших в эксплуата­ции, не повреждалась. Поверхности стальных образцов, вырезанных из материала коленчатого вала, зачищались наждачной шкуркой № 400 и промывались бензином. Один и тот же режим зачистки сохра­нял постоянную величину шероховатости рабочей поверхности стального контртела.

Химический анализ поверхностей трения вкладышей из свинцо­вистой бронзы, проработавших длительное время на двигателе, про­водили послойно. С рабочей поверхности двенадцати вкладышей ос­трым шабером снимали тонкий слой, который подвергали химичес­кому анализу на содержание железа и алюминия. Затем снимали вто­рой слой и также определяли содержание железа и алюминия.

Проведенные исследования позволили сделать следующие вы­воды.

1. Коэффициенты трения образцов из вкладышей (свинцовистая бронза), выработавших ресурс, при трении по стали выше (на 25— 30 %) по сравнению с образцами из новых вкладышей как освинцо­ванных, так и не освинцованных.

2. Период приработки образцов из вкладышей, выработавших ресурс, больше (на 25—30 %) по сравнению с образцами из новых освинцованных и не освинцованных вкладышей.

3. При резком увеличении нагрузки (в период приработки) заеда­ние образцов из вкладышей, выработавших ресурс, происходит при более низкой нагрузке, чем образцов из новых освинцованных и не освинцованных вкладышей.

4. Химический состав верхнего слоя свинцовистой бронзы вкла­дышей, выработавших ресурс, отличается от химического состава новых вкладышей; в нем содержится до 2,37 % железа и до 2,5 % алю­миния. По техническим условиям допускается в новых вкладышах железа не более 0,3 % и алюминия 0,02 %.

Выполненные исследования позволили скорректировать режимы приработки двигателей, прошедших капитальный ремонт, с вклады­шами коленчатого вала,установленными повторно.