Файл: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования керченский государственный.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 25.10.2023

Просмотров: 1027

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
104 цементированного слоя сохраняется только до 200…225 ℃ . Процесс азотирования может проводиться различными способами, в зависимости от типа деталей и требуемых характеристик. Одним из наиболее распространенных методов является газовое азотирование, при котором детали помещаются в специальную камеру, где они насыщаются атомами азота при определенной температуре и давлении. Также существуют методы азотирования в жидкой среде и плазменное азотирование. Азотирование в основном выполняют в газовых средах (аммиаке, смесях аммиака и азота, аммиака и водорода, аммиака и кислорода и др.) при температурах 500-550℃. Процесс насыщения азотом при таких температурах протекает очень медленно, из-за чего для получения упрочнённого слоя глубиной 0,5 мм требуется не менее 50-100 ч. Азотированию в основном подвергают легированные стали, содержащие нитридообразующие элементы (45Х14Н14В2М, 1Х12Н2ВМФ, 38Х2МЮА, 15Х12Н2МВФАБ и др.).
Обычно глубина упрочненного слоя составляет 0,1-0,5 мм, а содержание азота в приповерхностных объемах металла – 10-12%. Стойкость к износу азотированных поверхностей значительно выше цементированных, так как в азотированном слое возникают остаточные напряжения величиной 600-800
МПа. Это способствует увеличению усталостной прочности; при этом предел выносливости увеличивается на 30-40%
Ионное азотирование – это процесс поверхностной обработки металлических изделий, при котором в вакуумной камере создается плазма, состоящая из ионов азота. Ионы азота взаимодействуют с поверхностью металла, проникая в его поверхность на глубину нескольких микрометров. В результате образуется твердое, износостойкое и коррозионностойкое покрытие, улучшающее технические характеристики изделия. Эта наиболее современная технология азотирования выполняется в условиях бомбардировки поверхности ионами газов насыщающей среды. Ионное азотирование выполняется в охлаждаемых жидкостью камерах, в которые помещаются садки с деталями. В камере вакуумным насосом создается разряжение, после чего в нее подается смесь азота и водорода. Водород в этом процессе служит восстановителем для

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
105 окислов на поверхностях элементов. Между заземленной камерой установки
(анод) и садкой с деталями (катод) создается высокое напряжение (0,8-1,5 кВ), в результате чего возникает тлеющий разряд, вызывающий ионизацию среды; частицы плазмы тлеющего разряда бомбардируют поверхности деталей, очищая и нагревая их. Процесс выполняется при давлении порядка 10-20 Па и напряжении около 1000 В. После очистки производится азотирование в смесях азота и водорода при давлении 133-1330 Па. Активные атомы азота диффундируют в поверхности деталей, формируя упрочненный слой. При этом ионное азотирование занимает примерно вдвое меньше времени, чем газовое [3].
В работах УГАТУ [1] предлагается предварительная активизация поверхности детали перед ХТО методом ионной имплантации. Ионно- имплантационная обработка приводит к образованию тонкого однородного слоя, который способен равномерно поглощать диффундирующий азот. Начальный процесс диффузии является определяющим процессом для дальнейшей диффузии азота. Несмотря на небольшую толщину имплантированного слоя
(порядка 3 мкм), последний обеспечивает образование более равномерного и однородного азотированного слоя поверхности детали, что подтверждалось результатами триботехнических испытаний образцов из стали 30ХГСА, которые приведены в таблице 1.
Сравнение характера износа упрочненных образцов, обработанных без высокоэнергетической активации и при подготовке поверхности ионной имплантацией, указывает на более высокую износостойкость азотированной поверхности с использованием процесса ионной имплантации. Лазерное упрочнение основано на изменении физико-химических свойств материалов при воздействии лазерного луча, при этом из-за особенности самого лазерного луча возможен точечный нагрев с высокой интенсивностью, поэтому лазерная закалка является перспективным направлением термообработки компонентов машин.
Лазерным упрочнением выполняют также отжиг, отпуск, глазурирование, поверхностное легирование, наплавку, плакирование.


СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
106
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   53

Таблица 1 – Результаты триботехнических испытаний образцов из стали
30ХГСА
№ партии
образцов
Результаты триботехнических испытаний образцов
Вид ХТО
Потеря массы,
m*10⁴ г
Коэффициент трения
(без смазки)
0
Исходный материал
(ИМ)
210 0,18-0,17
1
Газовое азотирование
(ГА)
20 0,17-0,16
2
Ионное азотирование
(ИА)
12 0,16-0,15
3
Ионная имплантация + газовое азотирование
(ИА+ГА)
10 0,16
4
Ионная имплантация + ионное азотирование
(ИИ+ИА)
3 0,16-0,15
Локальная термическая обработка осуществляет модифицирование структуры поверхностного слоя. При этом обеспечиваются высокие скорости нагрева и охлаждения. В результате формируется слой с твердостью, превышающей на 15-20% твердость после закалки существующими способами.
За счет создания особой поверхности детали после лазерной обработки удается до двух раз уменьшить коэффициент трения сопрягаемых деталей. Поэтому у большей части конструкционных сталей и сплавов наблюдается кратное увеличение износостойкости после лазерной обработки до 5раз.
В результате теплового воздействия на поверхности металлических изделий образуется высокодисперсная структура, которая прочнее основного материала в 2–4 раза.
Перед закалкой с помощью лазера не требуется проводить сложную предварительную обработку или прогревать деталь: ее сразу помещают в оборудование и подвергают тепловому воздействию. Изделия сохраняют свои физические свойства, так как время нагрева и охлаждения минимальны, а риск их повреждения или деформации полностью отсутствует.
В автотракторостроении лазерное упрочнение применяется для повышения износостойкости распределительных валов, шестерен заднего моста, рабочих

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
107 поверхностей клапанов, клапанных седел, поршневых канавок, компрессионных колец, рычагов и других деталей.
Лазерная наплавка – это процесс поверхностной обработки металлических изделий, при котором на поверхность изделия наносится слой металла с помощью лазерного излучения. Технология лазерной наплавки позволяет восстанавливать изношенные детали автомобильной, дорожно-строительной, судовой, горнодобывающей, энергетической техники.
При этом восстанавливаемые детали, например, коленчатые валы большегрузных автомобилей, имеют ресурс работы нового коленчатого вала, а стоимость восстановления методом лазерной наплавки коленчатого вала составляет 30-40% от стоимости нового.
Глазурирование заключается в создании тонкого слоя расплава на поверхности, который, остывая, образует своеобразный слой глазури – остеклованной (аморфной) поверхности. Сверхбыстрая кристаллизация расплава, обусловливающая получение сверхмелкозернистых структур или структур, обладающих сверхвысокой дисперсностью упрочняющих фаз с высокой однородностью химического состава, обеспечивает более высокие эксплуатационные свойства поверхностных слоев. В работе [4] данные методы упрочнения использовались для повышения ресурса коленчатых валов из чугуна
ВЧ60-2. Результаты подтвердили их высокую эффективность.
Технология лазерного наклепа для повышения усталостной прочности используется в США с 2002 г. (в частности, фирма P&W для двигателей F119 и
F136), Великобритании (RollsRoyce) и, с недавнего времени, в Китае. Суть технологии, описанная в патенте Буханова И.Ф [5]. «Способ термической обработки коленчатого вала» заключается в следующем: на обрабатываемую поверхность наносится поглощающий материал (краска, лак или пленка); через слой воды на деталь воздействуют сверхмощным кратковременным лазерным импульсом (плотность мощности 10 ГВт/см
2
); под воздействием излучения испаряемая краска превращается в плазму, вызывающую ударную волну, воздействующую на металл и создающую в нем сжимающие напряжения. Вода,

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
108 в данном случае, играет роль опорной инерционной среды и многократно увеличивает эффективность воздействия. Создаваемые сжимающие напряжения достигают сотен МПа на поверхности и в объеме образца, препятствуют развитию усталостных трещин.
Методы деформационного упрочнения. Поверхностное пластическое деформирование как вид технологической обработки деталей машин имеет следующие разновидности: дробеструйная обработка, обкатка роликами, алмазное выглаживание, иглофрезерование. Для деталей типа валов преимущественно применяются первые три.
Дробеструйная обработка - обработка дробью поверхности готовых деталей. Применяется как для упрочнения деталей, так и для удаления окалины.
Дробеструйной обработке подвергают изделия типа пружин, рессор, звенья цепей, гусениц, гильзы, поршни, зубчатые колеса. При обработке роликами деформация осуществляется давлением ролика из твердого металла на поверхность обрабатываемого изделия. При усилиях на ролик, превышающих предел текучести обрабатываемого материала, происходит наклеп на нужную глубину. Так, при обработке поверхности стали 45 возникает наклеп глубиной до 1 мм, твердость повышается на 20%.
Обкатка роликами улучшает микрогеометрию детали – создание остаточных напряжений сжатия повышает предел усталости и долговечность изделия. Обкатка роликами применяется при обработке валов, калибровке труб, прутков. Микроструктура упрочненного поверхностного слоя образца стальной оси железнодорожного вагона из стали 45 представляет собой деформированные зерна феррита и перлита. Глубину упрочнения контролируют по изменению микротвердости (Рисунок 2) [6].
Алмазное выглаживание – процесс, при котором поверхность детали подвергается воздействию давлением алмазного наконечника, в результате чего сглаживаются гребни микронеровностей на поверхности вращающейся детали и впадины заполняются металлом, профиль поверхности детали выравнивается.

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
109
Рисунок 2 – Изменение микротвердости по
глубине поперечного сечения валов различного
диаметра
Это приводит к уменьшению шероховатости, способствует упрочнению поверхности детали, повышению его микротвердости и предела усталости. При этом класс чистоты поверхности повышается на две единицы, а твердость увеличивается на 20
– 30 %.
Алмазному выглаживанию можно подвергать детали из сталей и сплавов цветных металлов [7].
Профессором Емельяновым В.Н. [8] создано новое научное направление повышения качества прямых и коленчатых валов методом поверхностного пластического деформирования, в соответствии с которым при упрочнении галтелей ППД зона пластической деформации распространяется и на шейку, и на щеку. Разработаны алгоритмы и программы для коленчатых валов различных видов, позволяющие рассчитать величину и направление коробления в зависимости от режимов ППД. Разработанные способы и устройства, с помощью которых можно править прямые и коленчатые валы, просты в реализации и обеспечивают высокую точность (до 0,01-0,02 мм) и сопротивление усталости.
Комбинированные
технологии
ППД.
Разработана комплексная технология и показана эффективность обработки коренных и шатунных шеек коленвалов ДВС ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработкой [9, 10].
Для создания композиционного упрочненного слоя, отличающегося наличием регулярных градиентных областей с модифицированным структурно- фазовым состоянием, перспективными являются технологии, совмещенные с
ППД [8]. Предварительная холодная пластическая деформация перед ХТО усиливает диффузионные процессы и позволяет достичь более высоких значений концентрации углерода в диффузионной зоне. Проведение ППД перед

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
110 цементацией позволяет получать структуру с более мелкими карбидными частицами, что повышает эксплуатационные свойства поверхностного слоя.
Установлено [11], что поверхностный слой после ППД и ХТО имеет в 2-3 раза меньшее содержание остаточного аустенита и более равномерную структуру скрытоигольчатого мартенсита.
Эффективность волнового деформационного упрочнения, в том числе в сочетании с ХТО (цементацией), определялась экспериментально: в результате упрочнения материала волной деформации, в т.ч. комбинированного, отмечено кратное (в 7-10 раз) повышение долговечности при работе в условиях контактно- усталостного изнашивания [12, 13].
Также перспективно применение волнового деформационного упрочнения в процессах прямого послойного синтеза изделий в аддитивных технологиях
[14]. Процесс аддитивно-субтрактивной обработки, совмещенный с волновым деформационным упрочнением, позволяет уплотнить материал выращенного слоя, сформировать вместо растягивающих остаточных напряжений термической природы сжимающие.
Совместное воздействие ППД и лазерной обработки может также применяться [4] для увеличения эксплуатационной стойкости коленчатых валов тепловозных двигателей из высокопрочного чугуна. Лазерная обработка сопровождается возникновением остаточных напряжений растяжения, снижающих усталостную прочность чугуна. При этом целесообразным будет проведение последующего отпуска при 300-350 ℃ , снижающего уровень напряжений растяжений, и обкатывания роликом, переводящего их в напряжения сжатия. В итоге мы получим существенный рост износостойкости, предел выносливости поверхности без снижения усталостной прочности чугуна, обработанного лазером.
Выводы. Проведенный анализ методов поверхностного упрочнения деталей машин показал, что достижению более высоких показателей прочности и износостойкости коленчатых валов поможет комбинированная химико- термическая обработка, совмещенная с последующим поверхностным

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
111 пластическим деформированием, направленным на достижение равномерной мелкой структуры, создание напряжений сжатия, обеспечивающих низкую шероховатость.
Список использованной литературы
1.
Криони, Н. К. Высокоэнергетическая обработка поверхности стальных деталей / Н. К.
Криони, А. Ю. Мордвинова // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2018. – №1. – С. 11-14.
2.
Гуляев, А. П. Металловедение : учебник для втузов / А. П. Гуляев. - 5-е изд., перераб. -
Москва : Металлургия, 1986.
– С. 294.
3.
Технология производства авиационных газотурбинных двигателей : учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подгот. бакалавров и магистров "Авиа- и ракетостроение" и по специальности "Авиац. двигатели и энергет. установки" направления подгот. дипломир. специалистов "Двигатели летат. аппаратов" / Ю. С.
Елисеев, А. Г. Бойцов, В. В. Крымов, Л. А. Хворостухин. - Москва : Машиностроение,
2003. - 511 с. – ISBN 5-217-03143-3 (в пер.)
4.
Малыгина, И. Ю. Влияние лазерного упрочнения и последующих механо-термических обработок на сопротивление усталостному разрушению и износостойкость высокопрочного чугуна / И. Ю. Малыгина, А. В. Макаров, А. Л. Осинцева // Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН. - 2006. - С. 46-55.
5.
Патент № 2082774 Российская Федерация, МПК C21D 9/30(2006.01). Способ термической обработки коленчатого вала : № 94036351/02 : заявл. 29.09.1994 : опубл.
27.06.1997 / И. Ф. Буханова [и др.] - 3 с.
6.
Патент № 730550 СССР, B24B 39/00(2006.01). Способ термической обработки коленчатого вала : № 2510677 : заявл. 13.07.1977 : опубл. 30.04.1980 / И. В. Кудрявцева.
- 3 с.
7.
Киричек, А. В.
Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием / А. В. Киричек, Д. Л. Соловьев, А. Г.
Лазуткин. - Москва : Машиностроение, 2004. - 287 с. – ISBN 5-217-03245-6 (в пер.)
8.
Федонин, О. Н. Технологическое повышение эксплуатационных свойств деталей машин
/ О. Н. Федонин, А. В. Киричек, Д. И. Петрешин // Наукоёмкие технологии в машиностроении. – 2018. – № 4. – С. 44-47.
9.
Муханов, И. И. Импульсная упрочняюще-чистовая обработка деталей машин ультразвуковым инструментом. – Москва: Машиностроение, 1978. - 44 с.
10.
Гилета, В. П. Обработка шеек коленчатых валов ультразвуковым инструментом / В. П.
Гилета, В. Б. Асанов, А. И. Безнедельный // Новые материалы технологии в машиностроении. – 2007. – № 7. – С. 8-12 11.
Папшев, Д. Д. Эффективность упрочнения цементованных деталей машин / Д. Д.
Папшев, А. М. Пронин, А. Б. Кубышкин // Вестник машиностроения. – 1990. – № 8. – С.
61-64.
12.
Киричек, А. В. Повышение контактной выносливости деталей машин гетерогенным деформационным упрочнением статики-импульсной обработки / А. В. Киричек, Д. Л.
Соловьев, С. В. Баринов, С. А. Силантьев // Упрочняющие технологии и покрытия. –
2008. – № 7(43). – С. 9-15.
13.
Киричек, А. В. Упрочнение железоуглеродистых сплавов комбинированной обработкой волной деформации и цементацией / А. В. Киричек, Д. Л. Соловьев, Д. Е. Тарасов //
Упрочняющие технологии и покрытия. – 2013. – № 12. – С. 36-39.
14.
Возможности аддитивно-субтрактивно-упрочняющей технологии / А. В. Киричек [и др.]
// Вестник Брянского государственного технологического университета. – 2016. – № 4(52). – С. 151-160.

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
112
УДК 629.5.03:621.436:378.162.3
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЗАПУСКА
ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ MAN B&W S60MC-C В ТРЕНАЖЕРЕ
МАШИННОГО ОТДЕЛЕНИЯ
Шаратов Алексей Сергеевич,
кандидат технических наук, доцент кафедры судовых энергетических установок,
ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет», г. Керчь
Рогаткин Владимир Алексеевич,
курсант морского факультета,
ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет», г. Керчь
Аннотация. На основании данных ходовых испытаний двигателя MAN B&W S60MC-C выполнена оценка адекватности модели системы сжатого воздуха, применяемой в тренажере, по критерию расхода воздуха. Определен удельный расход воздуха на запуск прогретого двигателя.
Ключевые слова: тренажер, система сжатого воздуха, главный двигатель, запуск двигателя, реверс двигателя.
Введение. Подготовка судовых инженеров-механиков тесно связана с использованием тренажеров [1]. При анализе эксплуатации, поиске возможных неисправностей и отработке навыков по их устранению, важно подобие процессов в моделируемых и действующих энергетических установках [2].
Моделируемые процессы, время реакции на управляющие воздействия занимают в тренажере то же время, что и в реальной обстановке на судне. При обучении и тренажерной подготовке судовых инженеров-механиков необходима отработка навыков и формирование требуемого уровня компетентности для проведения одного из важнейших элементов цикла эксплуатации судна – ходовых испытаний. Объем определяемых показателей и проверок при испытаниях систем сжатого воздуха устанавливает проектант судна в зависимости от типа главной энергетической установки и этапа испытаний [3].
Пусковая система главного двигателя является одним из характерных объектов для испытаний на соответствие проектной документации, требованиям заказчика и классификационных обществ.

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
113
Цель работы. На основании результатов испытаний систем запуска и реверса двигателя MAN B&W S60MC-C оценить качество моделирования системы сжатого воздуха и выработать рекомендации, позволяющие учесть особенности тренажера ERS-5000 при подготовке и повышении квалификации судовых инженеров-механиков.
Методы и материалы. Системами сжатого воздуха оборудуют энергетических установки всех типов судов. Наиболее развиты системы сжатого воздуха в дизельных энергетических установках промысловых крупнотоннажных судов и на транспортном флоте. Объектом исследования является часть системы сжатого воздуха морского судна, используемая для запуска главного малооборотного двигателя MAN B&W S60MC-C. Воздух для пуска главного двигателя (ГД) должен храниться в двух баллонах одинаковой вместимости [4]. Давление пускового воздуха 3 МПа. Запас воздуха также определяется правилами Регистра, и составляет количество, обеспечивающее 12 последовательных (попеременно на передний ход и задний ход) пусков и реверсов реверсируемых двигателей.
На рисунке 1 представлена моделируемая система сжатого воздуха [5]. По компоновке и назначению основных элементов достаточно полно повторяет типовые проектные решения, соответствующие малооборотному двигателю транспортного судна, работающего на винт фиксированного шага.
В состав системы входят и моделируются в тренажере:
– система трубопроводов и емкостей;
– два электроприводных двухступенчатых компрессора сжатого воздуха с водяным охлаждением и с воздухоохладителем, с рабочим давлением до 3,5 МПа для заполнения двух главных пусковых баллонов сжатого воздуха;
– аварийный электроприводной компрессор для заполнения резервного баллон сжатого воздуха, предназначен для обеспечения запуска дизель- генераторов при "оживлении" судна, выведенного из эксплуатации;
– главные баллоны сжатого воздуха, подаваемого для пуска дизелей, главных и вспомогательных (без снижения давления), в систему управления

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
114
(через редукционную станцию, снижающую давление приблизительно до
0,7 МПа) и на технические нужды - через редукционный клапан;
– система автоматики, запускающая компрессор при снижении давления в главных баллонах до 2,2 МПа и останавливающая его при давлении 3,0 МПа;
– масло- и водоотделитель на выходе компрессоров, продуваемый в льяла автоматически при пуске компрессора и вручную во время его работы. Кроме того, предусмотрены клапаны для продувки главных баллонов с целью удаления скопившейся влаги.
Для сравнительной оценки математической модели тренажера использованы результаты ходовых испытаний контейнеровоза
«Punta arenas challenger» с главным двигателем MAN B&W 8S60MC-C.
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   53


Рисунок 1 – Элементы типовой системы сжатого воздуха, моделируемой в тренажере:
1 – воздух на вспомогательные нужды, 2 – редукционные клапан, 3,8 – баллоны
пускового воздуха, 4 – главный двигатель, 5 – станция понижения давления воздуха
для пневматической системы управления, 6 – вспомогательный двигатель,
7 – резервный баллон пускового воздуха; 9 – продувочный клапан; 10 – водо-
маслоотделитель; 11, 12 – компрессоры пускового воздуха: резервный и основные
В соотвествии с рисунком 1 основыми потребителями сжатого воздуха на судне являются главный и вспомогательные двигатели. Для обеспечения достаточного запаса воздуха, с учетом рекомендаций завода-изготовителя

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
115 главного двигателя, на судне «Punta arenas challenger» установлены два баллона с объем 5 м
3
каждый [6].
Обсуждение результатов. Методика испытаний двигателя сформирована на основании руководства
РД.31.21.29-85
[7] и предусматривает последовательный запуск двигателя на передний и задний ход. Скорость судна во всех режимах равна нулю.
Обработка и количественная оценка результатов приемо-сдаточных испытаний судна «Punta arenas challenger» выполнена на основе судовой документации. Таблица 1 содержит экспериментально и расчетно полученные данные, характеризующие давление в баллонах пускового воздуха при испытаниях двигателя MAN B&W S60MC-C.
Таблица 1 Параметры пускового воздуха при приемо-сдаточных
испытаниях двигателя MAN B&W S60MC-C
Номер
запуска
«Punta arenas
challenger» Р
н
, МПа
Тренажер танкер,
Р
н
, МПа
1 баллон
1 баллон
2 баллона
0
3,0 3,0 3,0
1
2,5 2,801 2,884(2,913)*
2
2,2 2,599 2,802
3
2,0 2,417 2,697(2,723)
4
1,75 2,253 2,599(2,623)
5
1,55 2,088 2,505(2,528)
6
1,4 1,941 2,417(2,438)
7
1,3 1,795 2,333(2,353)
8
1,15 1,641 2,253
9
1,0 1,506 2,159(2,178)
10
0,95 1,377 2,089
11
0,85 1,256 2,005(2,021)
12
-
1,116 1,941
13
-
1,064 1,88
* В скобках приведены параметры сжатого воздуха для каждого из баллонов при несимметричном падении давления.
Данные, представленные в таблице 1 демонстрируют постоянную погрешность между математической моделью тренажера и эксплуатационными данными, которая обусловлена влиянием количества цилиндров главного двигателя и внешними факторами эксплуатации [8]. Полученные в результате

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
116 анализа данные подтверждают качественное подобие процессов в пусковых системах сжатого воздуха рассматриваемых двигателей и позволяют оценить особенности функционирования систем.
Дополнительно выполнена оценка затрат времени на достижения коленвалом двигателя пусковой частоты вращения, достаточной для перехода на топливо. На рисунке 2 показаны кривые характеризующие влияние начального давления воздуха в пусковом баллоне на продолжительность запуска моделируемого в тренажере главного двигателя MAN B&W 6S60MC-C.
Рисунок 2 – Динамика изменения частоты вращения при запуске тренажерного
дизельного двигателя в зависимости от давления пускового воздуха:
1 – 2,599 МПа; 2 – 1,941 МПа; 3 – 1,256 МПа; 4 – 0,75 МПа
Данные, представленные на рисунке 2, качественно подтверждают адекватность моделирования системы сжатого воздуха тренажера по критерию удельного расхода воздуха затрачиваемого на запуск главного двигателя.
Выводы.
Сравнение результатов ходовых испытаний судна
«Punta arenas challenger» и данных, полученных в моделируемой системе сжатого воздуха тренажера, позволило подтвердить подобие процессов, потикающих при пуске главного двигателя. На основании полученных данных сформированы особенности эксплуатации системы запуска главного двигателя
MAN B&W 6S60MC, моделируемого в тренажерном комплексе:
– нелинейное изменение давления воздуха при последовательном запуске и реверсе главного двигателя;
– пониженный удельный расход пускового воздуха, прогретого главного малооборотного двигателя при последовательном пуске и реверсе;


СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
117
– непропорциональный расход воздуха при подключении двух пусковых баллонов сжатого воздуха;
– зависимость продолжительности запуска двигателя от начального давления в баллонах.
Моделируемая в тренажерноре машинного отделенения система сжатого воздуха качественно моделирует запуск главного двигателя, что может быть использовано для отработки навыков приемо-сдаточных испытаний двигателя
MAN B&W S60MC-C при подготовке и повышении квалификации судовых инженеров – механиков.
При эксплуатации следует учитывать, что несмотря на значительное количество теоретически возможных запусков, со снижением давления воздуха в баллонах увеличиваются затраты топлива и мощности на осуществление запуска. Представляет интерес сравнительная оценка изменение удельного расхода воздуха при пуске главного двигателя из холодного и прогретого состояния, а также динамика изменения частоты вращения для каждого из режимов.
Список использованной литературы
1.
Международная конвенция о подготовке и дипломированные моряков и несении вахты
1978 года с поправками. –
Доступ по подписке из Справочно-правовой системы
«Кодекс» (дата обращения: 11.05.2023).
2.
Transas ERS-5000 ver. 8.35.Тренажер судовой энергетической установки. – Текст : электронный // Transas : [сайт]. – URL: http://www.transas.ru (дата обращения: 01.05.2023)
3.
Вдовиков, Г. В.
Справочник по приемо-сдаточным испытаниям судов / Г. В. Вдовиков,
В. А. Губанов, И. Е. Лучко. - Ленинград : Судостроение, 1983. - 208 с.
4.
Издания Российского регистра. – Текст электронный // Российский морской регистр судоходства : [сайт]. – URL: https://lk.rs-class.org/regbook/rules?ln=ru
(дата обращения:
11.05.2023).
5.
Правила классификации и постройки морских судов. Часть VIII. Системы и трубопроводы. НД 2-020101-095 / Российский морской регистр судоходства. – Санкт-
Перербург, 2017.- 134 с.
6.
S60MC Project guide. – [Электронный ресурс]. – URL: https://marine.man-es.com/
7.
РД 31.21.29-85. Методика испытаний судовых дизельных энергетических установок в условиях эксплуатации / Министерство морского флота. – Ленинград, 1985. – 42 с.
8.
Теоретические основы эксплуатации судовых дизелей / В. Ю. Гиттис, В. Л. Бондаренко,
Т. П. Ефимов [и др.]. - Москва : [Транспорт], 1965. - 376 с.

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
118
УДК 629.423.3
АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ КОЛЕСНО-МОТОРНОГО БЛОКА
ЭЛЕКТРОВОЗОВ
Шевкунова Анастасия Владимировна,
кандидат технических наук, доцент кафедры Тяговый подвижной состав,
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный университет путей сообщения», г. Ростов-на-Дону
Аннотация. В статье проанализированы причины отказов колесно-моторного блока электровозов и даны рекомендации по их устранению.
Ключевые слова: электровоз, колесно-моторный блок, отказ, диаграмма Парето, АВС- анализ
Тяговый привод – это весьма сложная конструкция, которая состоит из множества составляющих и это обстоятельство делает сложной задачу создания надежного узла. Узел электровоза, состоящий из ТЭД, зубчатой передачи и колесной пары, предназначением которого является передача крутящего момента двигателя и веса электровоза на колесную пару называется колесно-моторным блоком (КМБ). Конструктивные решения КМБ находятся в непосредственной зависимости от типа подвешивания ТЭД, силы тяги, характера передачи веса электровоза на колесную пару, тормозной силы состава и др.
Цель работы – анализ причин отказов колесно-моторного блока электровозов и создание рекомендаций по их устранению.
Результаты проведенного анализа отказов
КМБ электровозов, эксплуатируемых на Северо-Кавказской железной дороге (СКЖД) за период
2017-2021 г.г., представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Данные отказов КМБ на СКЖД за 2017–2021 г.г.
Год
2017
2018
2019
2020
2021
Бандажи
90 101 52 82 73
Колесно-зубчатый редуктор
80 134 111 121 118
Моторно-осевые подшипники
111 117 87 58 53
Моторно-якорные подшипники ТЭД
23 40 22 18 17
Буксовые подшипники
14 16 11 11 10