[12-1999] Сталеалюминиевые подшипники для транспортных дизелей

[poster444]

Сталеалюминиевые подшипники для транспортных дизелей

Сталеалюминиевые подшипники (подробнее о подшипниках можно почитать на сайте https://vgr.by/) коленчатых валов завоевывают все больше позиций на железнодорожном транспорте России. Первый широкий опыт их применения на транспортных дизелях имел Коломенский завод. В 1970 — 1972 гг. он выпустил 200 дизелей ЗА-6Д49 с данными подшипниками. Эстафету подхватил Шадринский завод по ремонту промышленных тепловозов. Здесь более 15 лет серийно выпускаются сталеалюминиевые подшипники для дизелей Д49 и др. С 1988 г. харьковский завод им. Малышева успел выпустить около 80 дизелей 10Д 100, оборудованных коренными и шатунными и около 3000 двигателей, оснащённых шатунными сталеалюминиевыми подшипниками.
В 1994 г. на трех заводах АО “Желдорреммаш" организовано изготовление таких подшипников для дизелей 10Д100 (г. Улан-Удэ), 12VFE 17/24 (г. Великие Луки) и K6S310DR (г. Мичуринск). Для Д49 подшипники в это время изготавливались на Украине (г. Запорожье). За 5 лет ремонтные заводы оборудовали сталеалюминиевыми подшипниками в общей сложности более 500 дизелей. В 1997 г. эти детали дизелей Д49 начало производить ОАО “Рыбинские моторы” для Воронежского ТРЗ. Последний оборудовал более 70 дизелей 5Д49 данными подшипниками.
Таким образом, на дорогах России и стран СНГ работает около 4000 моторов различных марок со сталеалюминиевыми подшипниками. Это позволяет объективно оценить результаты применения, выявить преимущества и особенности этих подшипников в сравнении с серийно выпускаемыми

РЕЗУЛЬТАТЫ

Дизели Д100. Сталеалюминиевые подшипники коленчатого вала дизеля 10Д100, выпущенные заводом им. Малышева, эксплуатируются практически без замечаний. Тепловозы с этими моторами имеют пробег более 1 млн. км без замены подшипников в депо приписки Сольвычегодск Северной и Оренбург Южно-Уральской дорог. На дизелях с бронзобаббитовыми (баббит БК2) узлами замена последних проводится после 200 — 300 тыс. км пробега. В случае, если подшипники изготовлены в депо перезаливкой, то моторесурс их снижается до 100 тыс. км пробега. Очевидное увеличение срока службы подшипников в 4 — 5 раз объясняется более высокими служебными свойствами сплава А020-1, по сравнению с баббитом БК2, а именно: износостойкостью, коррозионной стойкостью и усталостной прочностью.
Несмотря на столь большое увеличение срока службы сталеалюминиевых подшипников на дизелях 10Д100 в процессе эксплуатации выявился и недостаток — более высокая склонность к возникновению “задиров”, чем у серийных бронзобаббитовых. Особенно это проявилось после того, как детали начали изготавливать ремонтные заводы и подшипники стали использовать при ремонте дизелей в депо.
Подавляющее число “задиров" наблюдалось после ремонта моторов при обкаточных испытаниях или в начале эксплуатации. Причем, повреждался, как правило, один подшипник при соблюдении правил обкатки и эксплуатации. Эти повреждения объясняются неудовлетворительной приработкой, которая, в свою очередь, предопределяется нарушениями в геометрии сопряженных деталей: подшипников, шеек коленчатых валов, постелей подшипников.
Имелись случаи “задиров” большинства или всех подшипников дизеля при различных сроках эксплуатации. Такой “комплектный” выход узла связан в основном с нарушением условий маслоснабжения: отсутствие его прокачки, отказ насоса, пониженная вязкость или недопустимая загрязненность (выход из строя фильтра), холодный запуск.
После различных сроков длительной эксплуатации нередко появлялись единичные задиры. Предполагается, что это связано с наличием “неприставания” сплава А020-1 к стали.
Дизели Д49. На дизелях ЗА-6Д49 сталеалюминиевые подшипники успешно работают до капитального ремонта. Редкий выход из строя узла в основном связан с нарушением условий смазки и неприставанием сплава А020-1 к стали. Дизели 5Д49, выпускаемые Коломенским заводом, имеют сталебронзовые подшипники с тонким (30 — 36 мкм) слоем сплава свинца с оловом и медью. Он наносится гальваническим способом на внутреннюю рабочую поверхность вкладышей. Работоспособность таких подшипников на тепловозных дизелях 5Д49 определяется износостойкостью данного сплава. После его износа бронза (ОС1-22 и СЗО) быстро теряет свои триботехнические свойства (коэффициент трения, сопротивляемость схватыванию и др.) по причине обеднения бронзы свинцом из- за коррозионного воздействия масла.
Практические данные свидетельствуют о том, что после пробега тепловоза 250 — 300 тыс. км на значительной части подшипников свинцовый сплав изнашивается. Поэтому в Правила эксплуатации и ремонта введено требование о замене детали при износе свинцового гальванического покрытия на площади более 15 %. Алюминиевые сплавы не подвержены коррозионному воздействию масел, поэтому после износа приработочного покрытия ухудшения триботехнических свойств не наблюдается.
Со времени применения (1993 г.) сталеалюминиевых подшипников при капитальном ремонте дизелей 5Д49 на Воронежском ТРЗ ведут наблюдения за их работой. В первый период внедрения (1993 — 1995 гг.) применялись детали, изготавливаемые на Запорожском механическом заводе. В это время задиры вкладышей и коленчатых валов появлялись уже при заводских испытаниях. Исследования указали на низкое качество изготовления вкладышей: несоответствие их геометрии требованиям чертежа, недостаточная эффективность приработочного покрытия, случаи отслоения алюминиевого сплава от стали.
Для устранения недостатков организовали изготовление подшипников на ОАО “Рыбинские моторы”. Здесь стабильно обеспечиваются требования чертежа по геометрии и выполняется ультразвуковой контроль вкладышей с целью выявления “неприставания” (несплошности) алюминиевого сплава к стали. Кроме того, была разработана и применена химическая обработка поверхности алюминиевого сплава. Она обеспечила хорошее сцепление дисульфидмолибденового покрытия с алюминиевым сплавом и, тем самым, более эффективную приработку.
При внедрении для сталеалюминиевых подшипников дизеля 5Д49 установлены оптимальные значения зазоров “на масло”. В результате этих мероприятий с 1997 г. на Воронежском ТРЗ в период заводских испытаний задиры сталеалюминиевых подшипников и коленчатых валов не наблюдаются.
В эксплуатации дизелей 5Д49 со сталеалюминиевыми подшипниками отмечено следующее: максимальный пробег тепловозов на апрель 1999 г. — 500 тыс. км, и они успешно продолжают работать. Из 88 моторов, находящихся в эксплуатации, на трех дизелях были случаи задиров. На одном они возникли по причине некачественного изготовления вкладышей Запорожского механического завода — не имели “лимонной” расточки. На втором дизеле задир коренных подшипников произошел по причине выхода из строя антивибратора, на третьем — при не выясненных обстоятельствах.
Дизели 12VFE 17/24. Эксплуатируемые на дизель- поездах Д1 моторы 12VFE 17/24 сегодня устарели. Они уже прошли несколько капитальных ремонтов. Применение сталеалюминиевых подшипников на этих дизелях потребовало более точного соблюдения технологии ремонта в части геометрии блоков, шатунов, коленчатых валов и их укладки, а также применения химической обработки поверхности вкладышей для улучшения приработки последних с коленчатым валом. Необходимо отметить, что на этих дизелях шейки коленчатых валов восстанавливаются газотермическим способом с использованием специальных порошков со слоем толщиной до 2 мм.
Данные дизели со сталеалюминиевыми подшипниками имели пробег до 300 тыс. км, что в среднем в 2 раза превышает нормативный показатель для таких деталей. Большинство моторов 12VFE 17/24 в настоящее время оборудовано сталеалюминиевыми подшипниками. Они используются и при капитальном ремонте на Великолукском ЛРЗ, а также и при ремонте в депо Узловая Московской дороги. При внедрении подшипни¬ков на этом дизеле встретились с теми же проблемами, что и на 10Д100 и Д49.
Дизели K6S310DR. Внедрение сталеалюминиевых подшипников на дизелях K6S310DR (тепловоз ЧМЭЗ) при капитальном ремонте на Мичуринском ТРЗ подобно другим моторам потребовало изменения зазора “на масло” и мероприятий по улучшению приработки, а именно: обработка в щелочи и покрытие дисульфидмолибденовой суспензией.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Применение сталеалюминиевых подшипников коленчатых валов на тепловозных дизелях выявило ряд их преимуществ. Среди них выделяются такие, как высокие износостойкость и усталостная прочность, а также сопротивляемость коррозии: в сравнении с бронзобаббитовыми они служат в 4 — 5 раз дольше.
Более высокие антифрикционные свойства и коррозионная стойкость сплава А020-1 в сравнении со свинцовистой бронзой обеспечивают увеличение срока службы сталеалюминиевых подшипников в 2 раза по сравнению со сталебронзовыми.
Кроме того, применение более совершенной технологии при изготовлении сталеалюминиевых деталей дает снижение их стоимости на 30 — 50 % по сравнению со сталебронзовыми.

ОСОБЕННОСТИ

Однако применение сталеалюминиевых подшипников выявило ряд особенностей, которые необходимо учитывать при изготовлении, монтаже и эксплуатации данных узлов. Прежде всего, сталеалюминиевые подшипники требуют большего зазора “на масло” (не менее 0,01 от диаметра вала), чем бронзобаббитовые и даже чем сталебронзовые. Кроме того, сталеалюминиевые подшипники в сравнении с бронзобаббитовыми необходимо изготавливать очень точно (в соответствии с техническими требованиями чертежей). То же самое относится и к сопряженным деталям: коленчатым валам, постелям в блоках цилиндров и шатунах, т.е. требуется более высокий уровнь производства.
Подшипники требуют мероприятий по улучшению их прирабатываемости. Для этого применяется их обработка в щелочи и покрытие дисульфидмолибденовыми суспензиями.
Для контроля качества соединения сплава А020-1 со сталью необходимо применять ультразвуковую диагностику.

ПЕРСПЕКТИВА

Накопленный опыт эксплуатации сталеалюминиевых подшипников позволяет расширять их применение вплоть до полной замены бронзобаббитовых и сталебронзовых деталей на дизелях 10Д100, Д49, 12VFE 17/24, K6S310DR. Производственная база по изготовлению подшипников для данных моторов организована на ремонтных заводах МПС, а также на ОАО “Рыбинские моторы". Последний имеет современное механообрабатывающее оборудование, здесь высока культура труда, есть необходимые средства контроля и, что самое важное, квалифицированные специалисты. Этот завод освоил изготовление подшипников для дизелей Д49. Все детали идут на Воронежский ТРЗ, однако при необходимости рыбинцы могут обеспечить потребность всей сети дорог.
В течение 1999 г. “Рыбинские моторы” планируют наладить выпуск подшипников для дизелей 10Д 100 в объеме 20000 вкладышей ежегодно, начиная с 2000 г. При наличии заказов “Рыбинские моторы” могут взяться за изготовление сталеалюминиевых деталей других типов дизелей. Таким образом, имеется надежная перспектива получения долговечных и дешевых подшипников скольжения для транспортных моторов.

Канд. техн. наук В.К. ФРОЛОВ,
ведущий научный сотрудник ЕШИИЖТа
В.А. НИКИФОРОВ,
начальник отдела ремонта тепловозов
Департамента локомотивного хозяйства МПС

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin