Технология судоремонта

Федеральное агентство морского и речного транспорта Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волжская государственная академия водного транспорта Кафедра технологии конструкционных материалов и машиноремонта А.С. Курников, В.А. Орехво, С.Ю. Ефремов ТЕХНОЛОГИЯ СУДОРЕМОНТА Курс лекций для студентов специальностей 180101 «Кораблестроение», 180403 «Эксплуатация судовых энергетических установок» Нижний Новгород Издательство ФГОУ ВПО «ВГАВТ» 2008 УДК 629.004.67 К93 Курников, А.С. Технология судоремонта : курс лекций / А.С. Курников, В.А. Орехво, С.Ю. Ефремов. – Н. Новгород : Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2008. – 240 с. Проанализированы причины образования дефектов корпуса судна и судовых технических средств. Даны методы их обнаружения. Приведены общие принципы технологии судоремонта с применением передовых методов. Для студентов IV курса специальностей 180101 «Кораблестроение» и 180403 «Эксплуатация судовых энергетических установок». Участие авторов: Ефремов С.Ю., Курников А.С. – глава I; Курников А.С. – глава II; Орехво В.А. – главы III и IV. Работа рекомендована к изданию кафедрой технологии конструкционных материалов и машиноремонта (протокол № 9 от 27.05.2008 г.). © ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2008 2 ВВЕДЕНИЕ Ничто в этом мире не вечно Козьма Прутков Основой эффективной работы речного транспорта по обеспечению перевозок народнохозяйственных грузов и пассажиров является хорошее техническое состояние судов, поддерживаемое правильной эксплуатацией – своевременным проведением технического обслуживания и качественным ремонтом при передовых методах труда. Следует отметить, что на техническое обслуживание и ремонт затрачивается более 20% всех эксплуатационных расходов. Для обслуживания флота существует более 100 различных судоремонтных предприятий и около 200 портов, к которым приписан речной флот. К сожалению, технический уровень судоремонтных предприятий значительно ниже машиноремонтных заводов. Вопрос усложняется и целым рядом особенностей судоремонта. 1. Объекты ремонта – многономенклатурные, с низким уровнем модификации. 2. Ремонтные цеха и заводы удалены от судов. 3. Основные работы выполняются на судне и на открытых площадках. Все это ставит перед Министерством транспорта сложные задачи по индустриализации ремонтного производства. В курсе лекций изложены вопросы современной технологии судоремонта. Рассмотрены причины образования и методы обнаружения дефектов судовых технических средств и корпуса судна, способы восстановления и повышения срока службы судна в целом. Приведены общие принципы ремонта судов на предприятии, а также подробная технология ремонта корпуса судна, главных двигателей, валопроводов, котлов, судовых устройств и трубопроводов с применением передовых методов ремонта. 3 1. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СУДНА И ОРГАНИЗАЦИЯ СУДОРЕМОНТА 1.1. Характеристика и классификация дефектов судна В процессе эксплуатации судна и его элементов возникают дефекты, количество, размер, характер и место расположения которых определяют техническое состояние элементов и судна в целом. Под дефектом понимается каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Дефекты классифицируются по расположению, конфигурации и причинам возникновения. По расположению дефекты подразделяются на поверхностные, подповерхностные и внутренние. Поверхностными являются такие дефекты, которые располагаются или имеют раскрытие на поверхности детали. Дефекты, залегающие на глубине не более 2 мм, называются подповерхностными, а залегающие на большей глубине – внутренними. По конфигурации дефекты бывают объемные и плоские. К объемным относятся дефекты, размеры которых по трем взаимно перпендикулярным осям соразмеримы. Это газовые или шлаковые включения, некоторые виды непроваров. У плоских дефектов один из размеров значительно меньше, чем два других. Такими дефектами являются трещины, тонкие непровары, отслоения, риски, задиры, наработки на рабочих поверхностях деталей механизмов и т.д. По причинам возникновения дефекты подразделяются на конструктивные, производственные и эксплуатационные. В свою очередь, эксплуатационные дефекты можно подразделить на дефекты, возникающие от нарушения правил эксплуатации, эксплуатационные отложения и дефекты от физического изнашивания и разрушений. Эксплуатационные дефекты (повышенные износы и повреждения) возникают при нарушении правил эксплуатации (правил технической эксплуатации и правил судовождения). Повреждения корпуса судна, гребных винтов и рулевых устройств зачастую возникают также от тяжелых навигационных условий (штормовая погода, ледовая обстановка). Эксплуатационные отложения образовываются в процессе эксплуатации, когда корпус судна находится в воде, богатой солями и морскими организмами; внутренние поверхности котлов, трубопроводов, теплообменных аппаратов, полостей охлаждения двигателей соприкасаются с водой и конденсатом, содержащими соли; через системы и охладители прокачивается масло, содержащее примеси, и т.д. 4 Эксплуатационные отложения необходимо периодически удалять, так как они ведут к снижению эксплуатационных характеристик и изменению условий работы механизмов. Обрастание подводной части корпуса судна, например, ведет к снижению его скорости, отложение солей в охлаждающих полостях механизмов – к изменению теплового режима работы, появлению ускоренных износов. В связи с этим эксплуатационные отложения могут быть допущены только в тех случаях, когда они не вызывают существенных отклонений эксплуатационных характеристик механизмов, устройств и судна в целом от построечных. Пределы допустимых значений отложений устанавливают во время эксплуатации судна и его механизмов путем наблюдения за изменением эксплуатационных характеристик. Часть эксплуатационных отложений периодически устраняют во время эксплуатации судна (осадки в фильтрах, отложения в полостях охлаждения механизмов), часть – во время ремонтов (обрастание подводной части корпуса судна). Детали технических средств и элементов корпуса судна подвержены действию различного вида механического, абразивного и коррозионномеханического изнашиваний, а также коррозионному и усталостному разрушениям. Материал деталей, работающих в условиях высоких температур, под действием внешних нагрузок подвергается ползучести (медленному нарастанию пластической деформации). Изнашивание – это процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела. Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (длины, объема, массы), называется износом. Различают два вида износов – материальный (физический), приводящий к изменению формы, свойств, характеристик деталей, узлов и элементов судов, и моральный, обусловленный научно-техническим прогрессом на речном транспорте и в отраслях, строящих флот. Оба вида износов (и физический, и моральный) приводят к тому, что стоимость судов уменьшается. Материальный и моральный износы бывают первого и второго родов. Материальный износ первого рода (иначе его называют износом от употребления) является следствием эксплуатации судна, когда в результате процессов трения изменяются геометрические формы деталей. В результате знакопеременных нагрузок возникают усталостные напряжения, из-за воздействия активных веществ (например, паров нефтепродуктов в танках танкеров) происходит коррозионное разрушение и т.п. Материальный износ второго рода (иначе его называют износом от неупотребления) является следствием того, что суда не эксплуатируются, а подвергаются воздействию внешней среды. Коррозионные разрушения обшивки происходят и во время зимнего отстоя судов. Аналогичные про5 цессы протекают с деталями машин и механизмов (если они не законсервированы), трубопроводами, краской и пр. Моральный износ первого рода обусловлен тем, что в результате внедрения на заводах, строящих суда, новой техники повышается производительность труда на этих предприятиях, благодаря чему точно такое же судно строится с меньшими общественно необходимыми затратами труда, чем прежде, а следовательно, и стоимость постройки судна снижается. Поэтому ранее построенные суда, имеющие большую строительную стоимость, подвергаются моральному износу первого рода. Моральный износ второго рода обусловлен тем, что на речном транспорте появляются новые суда того же назначения, что и старые, но с лучшими технико-экономическими характеристиками и, следовательно, более производительные. В результате перевозка единицы продукции на таких судах обходится дешевле, чем на ранее выпускавшихся судах того же назначения. В этом случае старые суда подвергаются моральному износу второго рода. Классификация видов износов представлена на рис. 1.1. Рис. 1.1. Виды износов судов Интенсивность материального (физического) изнашивания зависит от внешних и внутренних факторов. К первым относятся значение и характер нагрузки, наличие и качество смазочного материала, температурные условия, режим трения, характер образующихся на поверхности защитных окисных пленок; ко вторым – твердость, предел упругости, теплофизические характеристики, химическая стойкость, характеристики структуры материала, способность адсорбировать смазочный материал и т.д. В зависимости от количества внешних и внутренних факторов в материалах возникают сложные явления, сочетание которых определяет вид изнашивания (рис. 1.2). 6 Рис. 1.2. Виды изнашивания Механическое изнашивание – это изнашивание в результате механических воздействий. Абразивное изнашивание – это механическое изнашивание материала в результате, в основном, режущего или царапающего действия на него твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Из всех видов изнашивания наиболее распространено абразивное. Примером может быть изнашивание втулок цилиндров и поршней двигателей, дейдвудных подшипников и др. Изнашивание при заедании – это механическое изнашивание в результате схватывания, глубинного вырывания материала и переноса его с одной поверхности трения на другую, а также воздействия возникающих неровностей на сопряженную поверхность; встречается на контактной поверхности зубьев тяжело нагруженных зубчатых передач при «срывах» в режиме смазки. Усталостное изнашивание – механическое изнашивание в результате усталостного разрушения под действием повторно-переменных напряжений. Свойство материала противостоять усталости называют выносливостью. Пример – шарики и ролики подшипников качения, зубья зубчатых передач, растрескивание и выкрашивание антифрикционного материала подшипников скольжения. Изнашивание при фреттинге – это механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях; встречается на посадочных поверхностях вкладышей рамовых подшипников тяжелонагруженных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Эрозионное изнашивание – это механическое изнашивание в результате воздействия потока жидкости и (или) газа: ему подвергаются гребные винты, рабочие колеса центробежных и осевых насосов, наружные и внутренние поверхности нагрева паровых водотрубных котлов, лопатки паровых и газовых турбин и др. Различают гидроэрозионное и газоэрозионное изнашивание – соответственно эрозионное изнашивание в результате воздействия потока жидкости или газа. 7 Кавитационное изнашивание – гидроэрозионное изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости с явлением кавитации. Пример – лопасти гребных винтов и рабочих колес насосов. Гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание – это результат действия твердых частиц, взвешенных в жидкости (газе) и перемещающихся относительно изнашивающегося тела. Наблюдается в трубопроводах, у кромок лопаток газовых турбин и т.п. Электроэрозионное изнашивание – это эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока; отмечается на электроконтактах. Коррозионно-механическое изнашивание – это изнашивание в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой; характерно для шеек вала насосов, работающих в морской воде. Окислительное изнашивание – это коррозионно-механическое изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание имеет химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой. Изнашивание при фреттинг-коррозии – это коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях, вызванных вибрациями, возвратнопоступательным перемещением, периодическим изгибом или скручиванием и т.п. Наличие проскальзывания между сопряженными поверхностями – необходимое условие возникновения фреттинг-коррозии. При фреттинг-коррозии значительно ухудшается качество поверхностных слоев (повышенная шероховатость, каверны, подповерхностные микротрещины), что приводит к существенному снижению усталостной прочности деталей. Чаще всего фреттинг-коррозия развивается при прессовых посадках на вращающихся валах, в шлицевых, шпоночных, болтовых, винтовых и заклепочных соединениях. В процессе изнашивания все перечисленные явления происходят часто одновременно, но одно из них обычно является ведущим, определяющим износ, остальные ему сопутствуют. Рядом исследований установлено существование в узлах трения машин и механизмов явления водородного изнашивания, представляющего собой цепь физико-химических процессов, осуществление которых обусловлено трением: выделение водорода из смазки или твердого тела, переход его на стальное контртело и разрушение поверхностного слоя стали. Как установлено исследованиями, все процессы изнашивания протекают аналогично. Графически они могут быть изображены так называемой типовой кривой изнашивания, приведенной на рис. 1.3. 8 Рис. 1.3. Типовая кривая изнашивания: 0 – τ1 – приработка; τ1 –τ2 – установившийся режим; τ2–τ – катастрофический износ; W – износ; V – скорость изнашивания; τ – время эксплуатации; Wпред. – величина предельного износа, по достижении которого необходимо прекратить эксплуатацию детали или механизма в целом В процессе приработки поверхностей трения имеет место, как правило, более интенсивное изнашивание трущихся поверхностей и повышенное тепловыделение, сопровождающееся некоторым изменением физикомеханических свойств поверхностных слоев материала и микрогеометрии поверхностей. После приработки наступает период установившегося изнашивания, характеризующийся минимальной интенсивностью для заданных условий трения. Далее наступает период катастрофического износа или период аварийной эксплуатации, так как в любой момент времени может произойти поломка детали или механизма. Коррозионное разрушение. Коррозией металла называется самопроизвольное его разрушение вследствие физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Различают химическую и электрохимическую коррозии, а также биокоррозию. При химической коррозии окисление металла и восстановление окислительного компонента происходят одновременно и с одинаковыми скоростями. Электрохимическая коррозия возникает в электролитической токопроводящей среде. Окисление металла и восстановление окислительного компонента происходят с разными скоростями, которые зависят от электродного потенциала металла. При химической коррозии воздействующей внешней средой являются воздух, газы и жидкие вещества, не проводящие электрического тока, например, окисление металла на сухом воздухе – это химическая коррозия. В паровых котлах на поверхностях нагрева, паровых коллекторах, арматуре возможна химическая коррозия в результате взаимодействия металлической поверхности с перегретым паром или газом высокой температуры. Для судовых условий распространенной причиной химического коррозионного разрушения являются газовая, ванадиевая и сернистая корро9 зии, которым подвержены ответственные детали и узлы механизмов и устройств (детали ДВС, газотурбинных двигателей и паровых котлов). Ванадиевая и сернистая коррозии замечены при использовании тяжелых сортов топлива, содержащего ванадий и серу. Для борьбы с ванадиевой коррозией в настоящее время применяют топлива, содержащие минимально-возможное количество серы и ванадия и специальные присадки. Известно, например, что эффективно снижает ванадиевую коррозию добавление в топливо окиси магния MgO и сернокислого магния MgSO4. Поверхности судна и трубопроводов, омываемые морской водой, маслом и т.д., подвергаются электрохимической коррозии. При этом воздействующей средой являются электролиты (растворы солей, кислот и щелочей), металл переходит в раствор (например, разрушение листов наружной обшивки в подводной части корпуса судна). Поверхности судовых конструкций, трубопроводов и механизмов, омываемые морской водой, могут подвергаться действию биокоррозии, возникающей под влиянием продуктов жизнедеятельности макро- и микроорганизмов, находящихся на этих поверхностях. По характеру распространения коррозию подразделяют на равномерную, местную и межкристаллитную. Местная коррозия наиболее опасна, так как приводит к усиленному местному утонению и образованию свищей. При межкристаллитной коррозии разрушению подвергаются границы между зернами металла и отдельными кристаллами, вследствие чего сцепление между ними нарушается, образуются межкристаллитные трещины и металл теряет механическую прочность. Частным случаем межкристаллитной коррозии является так называемая щелочная (или каустическая) хрупкость, возникающая в котлах при неправильной водообработке в местах неплотностей заклепочных соединений и развальцовок. При одновременном воздействии на металл коррозионной среды, вызывающей процесс электрохимической коррозии, и статически приложенных внешних или внутренних сил возникает коррозионное растрескивание металла. Примером коррозионного растрескивания может служить разрушение стальных гребных винтов, турбинных лопаток, трубопроводов соленой забортной воды, изготовленных из нескольких сплавов, и т.д. Усталостное разрушение. Усталостью металла называется процесс постепенного накопления повреждения под действием повторнопеременных напряжений, приводящих к уменьшению долговечности материала, образованию трещин и его разрушению. При одновременном воздействии циклических растягивающих напряжений и коррозионной среды возникает коррозионная усталость. Свойство материала противостоять усталости называется выносливостью. 10 При эксплуатации судов часто приходится встречаться с усталостным разрушением, которое трудно обнаружить. Это обстоятельство делает усталостное разрушение особенно опасным. В настоящее время усталостное разрушение практически может быть выявлено неразрушающими методами дефектоскопии только при макроразмерах разрушений. Более ранняя диагностика возможна лишь методами металлографии. В условиях дефектации усталостное разрушение (при раскрытии трещины на поверхности не менее чем на 0,003…0,005 мм) может быть обнаружено при визуальном осмотре детали, магнитными или капиллярными методами дефектоскопии. Для отдельных судовых узлов и деталей характерна термическая усталость – разрушение материалов в результате часто повторяющихся температурных градиентов и затрудненности температурного расширения деталей. Сопротивление термической усталости зависит главным образом от коэффициента термического расширения, теплопроводности и сопротивления материала переменной деформации. Ползучесть металлов. Ползучестью называется процесс изменения во времени деформаций и напряжений, возникающих в элементе (детали) под действием внешних нагрузок. Для каждого металла ползучесть возникает при определенной температуре. Скорость ползучести находится в прямой зависимости от температуры и напряжений. Изменение деформации детали при ползучести принято называть последствием, а изменение напряжений – релаксацией. Например, релаксация возникает при ослаблении плотности фланцевых соединений трубопроводов, работающих в условиях высоких температур. Плотность фланцевого соединения при его сборке достигается за счет созданий упругих деформаций и напряжений в материале болтов. С течением времени вследствие ползучести и релаксации напряжений при неизменном значении общей деформации болтов часть упругой деформации превращается в пластическую. Как следствие, плотность фланцевого соединения снижается. Другой пример ползучести – удлинение рабочих лопаток турбин, работающих при высоких температурах, от воздействия центробежных сил. Опасность этого явления заключается в том, что радиальные зазоры в проточной части турбины могут уменьшиться и рабочие лопатки коснутся корпуса турбины. В условиях ползучести работает значительное число деталей и узлов судовых энергетических установок (СЭУ), поэтому необходимы предварительный расчет и прогнозирование данного процесса разрушения. При этом исходят из предельной остаточной деформации, которая может быть допущена по условиям безопасной работы. 11 Кроме этого, к дефектам относятся остаточные деформации деталей и конструкций судна: гофрировка, бухтиноватость, вмятины (деформация наружной обшивки корпуса) – при механических повреждениях; проседание, провисание, выпучины элементов конструкций, работающих в условиях высоких температур (камеры котлов, трубы и др.) – вследствие эксплуатационных отложений, ухудшения теплопроводности, тепловых воздействий, механических и термических напряжений; коробление деталей типа валов (гребные, коленчатые валы, валы роторов турбин, штоки и т.д.) – в результате механических и термических напряжений, недостатков сборки, теплового воздействия; скручивание деталей типа валов – при механических напряжениях, тяжелых условиях эксплуатации. Дефекты сварки – дефекты подготовки и сборки изделий под сварку (неправильные углы скоса при разделке кромок, непостоянство угла скоса кромок по длине, неправильное притупление по длине соединяемых кромок, неправильные зазоры между кромками); дефекты формы и отклонения в размерах сварных швов (неправильная ширина по длине, неравномерная высота усиления, бугры, седловины); наружные дефекты швов (наплывы, подрезы, незаполненные кратеры, прожоги, газовые поры, непровары, трещины, перекосы); внутренние дефекты швов (газовые поры, шлаковые включения, непровары, трещины), дефекты состава и структуры швов (перегрев, пережог, неправильный выбор типа электродов, флюсов, присадочного металла) – вследствие недостатков изготовления постройки и ремонта. 1.2. Техническое диагностирование Техническое состояние объекта оценивается по результатам технического диагностирования. Под техническим диагностированием понимается процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью. Любой объект технического диагностирования (механизм, конструкция корпуса судна и т.д.) обладает определенной структурой, то есть упорядоченной совокупностью комплексов совместно работающих элементов, которые образуют конструкцию объекта, обеспечивающую выполнение заданных функций. Структура объекта определяется макро- и микроструктурой. Макроструктуру характеризуют такие параметры, как количество, взаимное расположение, форма и размеры взаимодействующих элементов (деталей); микроструктуру – точность сопряжения деталей и шероховатость сопрягаемых поверхностей. 12 В процессе эксплуатации макроструктура механизма остается, как правило, постоянной, а микроструктура постоянно изменяется. Например, количество и взаимное расположение деталей ДВС (поршни, шатуны, втулки цилиндров и т.д.) остается постоянным (макроструктура), а их взаимосвязь в сопряжениях (микроструктура) постоянно изменяется вследствие изнашивания и других процессов разрушения. В некоторых случаях возможны изменения и в самих структурных элементах (деталях), например, деформация коленчатого вала ДВС, тарелки клапана и т.д. Если говорить о конструкциях корпуса судна, то здесь прежде всего наблюдается изменение макроструктуры. Так, на наружной обшивке корпуса в процессе эксплуатации появляются различные деформации в виде гофр, бухтин и т.д. Изменяется также микроструктура элементов – увеличивается шероховатость поверхностей и, в частности, наиболее интенсивно подводной части корпуса судна. Учитывая, что в процессе эксплуатации структурные параметры объекта постоянно изменяются, можно говорить о техническом состоянии объекта в каждый данный момент времени. Изменение структурных параметров влечет за собой и определяет изменение выходных параметров, таких, как скорости хода судна, расхода топлива, изменение мощности и т.д. Взаимосвязь структурных и выходных параметров при определенных условиях позволяет принимать в некотором приближении выходные параметры за косвенные диагностические признаки технического состояния контролируемого объекта. Например, по изменению скорости хода при прочих равных условиях можно судить об изменении шероховатости подводной части корпуса судна, по повышенному расходу топлива – о нарушении регулировки и об износе деталей ДВС и т.д. Особого рассмотрения требуют безразборные методы технического диагностирования. Под техническим диагностированием понимают процессы определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью. При диагностировании значения параметров технического состояния сравнивают с допустимыми отклонениями от номинального уровня. Любой объект технического диагностирования имеет вполне определенную макро- и микроструктуру. Макроструктура характеризует количество, взаимное расположение, форму и размеры взаимодействующих деталей. Микроструктура – это точность сопряжений деталей и шероховатость сопрягаемых поверхностей. В процессе эксплуатации макроструктура механизма остается, как правило, постоянной, а микроструктура, наоборот, постоянно изменяется, при этом изменяется и характер работы механизма. Своевременное техническое диагностирование позволяет без разборки механизма определить необходимый объем ремонтных работ для сохранения его работоспособности на должном уровне. Существуют две 13 системы диагностирования – локальная и общая. Локальная система включает методы и средства оценки технического состояния отдельных узлов и систем механизма, для чего максимально используют данные штатных приборов. Общая система диагностирования оценивает техническое состояние механизма в целом по группе наиболее существенных параметров. Такими параметрами являются – удельный расход топлива, температура отработавших газов по цилиндрам, давление сжатия и сгорания, акустические и вибрационные характеристики, зазоры в трущихся парах и т.п. Для определения этих и других параметров, помимо штатных приборов, используют различную измерительную аппаратуру, например, индикаторы, анализаторы вибрации, спектрофотометры, инфракрасные бесконтактные датчики, торсиометры и т.п. Современные методы диагностирования основываются на индицировании ДВС, определении мощности и расхода топлива, на виброакустике, на спектральном анализе масла и на применении волокнистой оптики. Первый метод позволяет своевременно выявить нарушения в системе топливоподачи, которые снижают не только мощностные показатели, но и приводят к возрастанию износов основных деталей ДВС. Характер индикаторной диаграммы позволяет оценить отклонения рабочего процесса в цилиндрах двигателя и наметить мероприятия по их устранению. Виброакустические методы применяются для оценки упругих колебаний от ударов сопряженных деталей. Если двигатель имеет увеличенные зазоры в сопряженных деталях, то при его работе возрастает интенсивность ударов и, соответственно, энергия вибрации. По величине вибрации можно определить зазор, например, между поршнем и втулкой цилиндра, в подшипниках шатуна и коленчатого вала и т.д. Диагностирование, основанное на спектральном анализе масла, взятого из картера двигателя, позволяет оценить концентрацию того или иного элемента (железа, хрома, меди, свинца и т.д.) в масле выше допустимого значения, что свидетельствует о наступлении повышенного износа и необходимости ремонта. Метод диагностирования отдельных деталей ДВС, основанный на применении волокнистой оптики, позволяет обследовать детали в закрытых полостях. Например, с помощью специального устройства с волокнистым светопроводом через форсуночное отверстие можно оценить техническое состояние клапанов, рабочей поверхности втулки цилиндра и днища поршня. Для приближенной оценки общего технического состояния судовых ДВС используют симплекс Cu, который определяют по формуле pe , tв.г. + (t s′ − t s ) – давление сжатия, МПа; Cu = где pe 14 (1.1) – температура выпускных газов, °С; – температура продувочного воздуха при эксплуатации и при стендовых испытаниях («номинальная»), °С. В процессе эксплуатации ДВС величина Cu постепенно снижается. Определив текущее значение симплекса Cu и зная его номинальное значение, подсчитывают коэффициент технического состояния двигателя: k т.с. = 1 − (∆Cu δ ) , (1.2) где ∆Cu – отклонение от номинального значения; – максимально допустимое отклонение Cu; δ = 25…30% от Cu δ номинального. tв.г. t s′ , t s 1.3. Методы дефектоскопии Совокупность различных методов и средств контроля состояния материалов или изделий на отсутствие в них дефектов называется дефектоскопией. Все методы дефектоскопии делятся на неразрушающие и разрушающие. К неразрушающим методам относят визуальный, с помощью измерений, гидравлических и пневматических испытаний, а также ряд методов, получивших наибольшее распространение в судоремонте (рис. 1.4). Разрушающие методы – это микро- и макроанализ и механические испытания на специальном оборудовании. Рис 1.4. Классификация методов неразрушающего контроля качества 15 Процесс обнаружения дефектов с использованием вышеперечисленных методов называется дефектацией. В процессе дефектации выполняется освидетельствование технического состояния объекта, устанавливаются объемы и методы ремонта, необходимые инструменты, приспособления и исполнители. Рассмотрим краткие характеристики применяемых в судоремонте методов обнаружения дефектов. Методы капиллярного неразрушающего контроля Для обнаружения невидимых или слабо видимых невооруженным глазом поверхностных и сквозных дефектов, определения их расположения, протяженности и ориентации по поверхности детали применяют капиллярные методы. Эти методы неразрушающего контроля основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости поверхностных дефектов и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или с помощью специальных дефектоскопов. Этот вид контроля позволяет обследовать объекты любых размеров и форм, изготовленных из различных материалов. Необходимым условием выявления поверхностных дефектов является относительная их незагрязненность посторонними веществами. Основными операциями капиллярного неразрушающего контроля являются: – подготовка объекта к контролю, которая включает очистку от всевозможных загрязнений; – обработка объекта дефектоскопическими материалами (индикаторный и проявительный пенетранты); – проявление дефектов; – окончательная очистка объекта (очиститель от пенетранта). Ранее, на практике применялся керосино-меловой метод контроля вследствие хорошей проникающей способности керосина и простой его технологии использования. Однако этот метод обладает недостаточной чувствительностью из-за малой контрастности и четкости. В настоящее время используются в основном два метода капиллярного контроля – люминесцентный и цветной. Первый основан на регистрации контраста люминесцирующего в длинноволновом ультрафиолетовом излучении видимого индикаторного рисунка. Второй – на регистрации контраста цветного в видимом излучении индикаторного рисунка. Для выполнения люминесцентного метода контроля применяют специальные дефектоскопы, которые бывают переносными, передвижными и стационарными. Магнитные методы неразрушающего контроля По способу получения первичной информации различают следующие методы: магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый, индукционный и магниторезисторный. Из перечисленных методов в судоремонте применяют магнитопорошковый. Этот метод основан на явлении 16 притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами в намагниченных объектах. Он предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов (трещин, раковин, шлаковых включений и т.п.) в объектах контроля из ферромагнитных материалов. Чувствительность магнитопорошкового метода определяется магнитными характеристиками материала объекта, его формой, размерами, шероховатостью поверхности, напряженностью намагничивающего поля, количеством и качеством магнитного порошка. Наилучшая выявляемость дефекта достигается при расположении его плоскости перпендикулярно направлению магнитного потока. Для этого применяют различные способы намагничивания, представленные на рис. 1.5. Рис. 1.5. Способы намагничивания деталей: а – продольный в соленоиде; б – продольный в полюсах электромагнита; в – продольный пропусканием магнитного потока по стержню внутри детали; г – циркулярный пропусканием тока через деталь; д – циркулярный пропусканием тока через стержень (тороидный); е – циркулярный пропусканием тока через проводник; ж – комбинированный Магнитопорошковый метод контроля выполняется в шесть операций: – подготовка к контролю, которая включает очистку поверхности от загрязнений; – намагничивание; – нанесение магнитного порошка; – осмотр контролируемой поверхности и регистрация дефектов; – оценка результатов контроля; – размагничивание. 17 Методы контроля, основанные на свойствах ионизирующего излучения Этими методами выявляются подповерхностные и внутренние дефекты в деталях, выполненных из любых материалов. Принцип действия таких методов заключается в следующем. От источника ионизирующее излучение направляется на контролируемую деталь, проходит через нее и фиксируется регистратором. Интенсивность излучения на выходе из детали при прочих равных условиях зависит от наличия дефектов. В судоремонте преимущественно используются рентгено- или гаммаграфические методы, регистратором излучения в которых служит рентгеновская пленка. Ультразвуковая дефектоскопия С помощью ультразвуковых методов контроля обнаруживают внутренние и подповерхностные дефекты в деталях и сварных швах из любых металлов. Поверхностные дефекты выявлять ими нецелесообразно. Ультразвуковыми методами достаточно четко выявляются дефекты любого вида. Сложность конструкции детали и чистота обработки ее поверхности существенно влияют на стабильность и чувствительность контроля. Ультразвуковые волны способны проникать в металлических изделиях на глубину до 10 м. В основном используют три способа обнаружения дефектов: теневой, отражения, резонансный. При теневом звуковом методе в детали 2 (рис. 1.6, а) дефекты обнаруживают ультразвуком, который посылается излучателем 1 и улавливается приемником 4. Если на пути ультразвуковых волн находится дефект 3 (в виде раковины или трещины), то ультразвуковая энергия, улавливаемая приемником 4, уменьшается или исчезнет. а) б) Рис. 1.6. Обнаружение дефекта: а – при помощи звуковой тени; б – отражением ультразвука На рис. 1.6, б показан принцип обнаружения дефекта отражением ультразвука: приемник 6, расположенный на одной поверхности с излучателем 5, улавливает отраженные ультразвуковые волны от дефекта 7. Резонансный способ обнаружения дефектов основан на изменении частоты пьезоизлучателя до момента возникновения резонанса. Если в 18 детали нет дефектов, явление резонанса наступает при определенном значении частоты, соответствующем проверяемой толщине детали. При наличии дефектов сечение детали в месте контроля будет меньше и явление резонанса наступит при другой частоте. Характеристика ранее описанных методов неразрушающего контроля и их эффективность приведены в таблицах 1.1 и 1.2. 1.4. Основные показатели надежности судовых механизмов и конструкций Оценка качества отремонтированного судна или механизма может быть произведена путем сравнения его показателей с показателями нового судна-модели или механизма той же модели, а также сравнением с показателями модели или судна, отремонтированного на передовом специализированном предприятии. Наиболее обобщенным показателем уровня качества нового судна является показатель, определяемый отношением: K об = Q (Cиз − Cэ ) . (1.3) Уровень качества отремонтированного судна, механизма, агрегата можно оценить обобщенным показателем: ′ = Q1 C р − Cэ′ , K об (1.4) где Q и Q1 – объемы транспортной (ресурс, ч) работы, выполненной новым и отремонтированным судном (механизмом) за срок службы до следующего ремонта; Cиз и Ср – стоимость изготовления и ремонта; Сэ и С’э – стоимость эксплуатации нового и отремонтированного судна (механизма). Уровень качества отремонтированного судна (механизма) по сравнению с уровнем качества нового судна, механизма того же типа может быть оценен коэффициентом K′ Q (C − Cэ ) K р = об = 1 из . (1.5) К об Q C р − Cэ′ ( ) ( ) Из формулы следует, что уровень качества отремонтированного судна (механизма) выражается безразмерной величиной, что позволяет оценивать качество ремонта дизелей, узлов, агрегатов и других механизмов. В настоящее время значение коэффициента Kр во многих случаях колеблется в пределах 0,6…0,8. В дальнейшем по мере совершенствования технологии и организации судоремонтного производства значение коэффициента Kр все более будет приближаться к единице. 19 20 21 ГОСТ 13377–75 устанавливает основные определения надежности. Надежность – свойство объекта (судна, дизеля, агрегата, узла) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих режимам и условиям использования. Надежность судна обусловливается безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его частей. Работоспособность – состояние объекта, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Под устранением отказов подразумевается восстановление работоспособности. Неисправность – состояние объекта, при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований, установленных нормативнотехнической документацией. Наработка – продолжительность или объем работы объекта. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние изделия определяется невозможностью его дальнейшей эксплуатации или снижением эффективности, или требованиями безопасности и оговаривается в технической документации. Показателями долговечности могут служить ресурс, срок службы. Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после срока хранения и транспортирования. Наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки. Если наработка выражается в единицах времени, можно применять термин среднее время безотказной работы. Ресурс – наработка объекта от начала эксплуатации до предельного состояния, оговоренного в технической документации. В отношении судна и его агрегатов можно различать ресурс до капитального, среднего или текущего ремонтов. Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации объекта до момента возникновения предельного состояния, оговоренного в тех22 нической документации. Различают срок службы до капитального, среднего или текущего ремонтов, срок службы до списания и др. Время безотказной работы представляет собой случайное явление, поэтому статистические характеристики надежности носят вероятностный характер и могут быть определены на основе статистических данных. Если t – время, в течение которого необходимо определить вероятность безотказной работы P(t), а T – период времени его работы до первого отказа, тогда вероятность безотказной работы P(t ) = P(T > t ) . (1.6) Вероятность безотказной работы является убывающей функцией времени. Другие свойства этой вероятности: 0 ≤ P(t ) ≤ 1 , P(0) = 1 , P(∞ ) = 0 . (1.7) Событием, противоположным вероятности безотказной работы, является вероятность отказа q: q(t ) = 1 − P(t ) ; (1.8) так как P(t ) = P(T > t ) , (1.9) то q(t ) = P(T ≤ t ) . (1.10) Вероятность безотказной работы на протяжении наработки: ∞ P(t ) = ∫ f (t )dt . (1.11) t Статистически N (t ) , (1.12) n где N – число изделий, оставшихся работоспособными до конца наработки; n – общее число наблюдаемых изделий. Интенсивность отказов представляет собой отношение плотности распределения наработки до отказа f(t) к вероятности безотказной работы P(t): f (t ) λ (t ) = ; (1.13) P(t ) Статистически N (t ) − N (t + ∆t ) λ (t ) = , (1.14) ∆tN где N(t) – количество работоспособных изделий к рассматриваемому моменту времени; ∆t – выражает число изделий, отказавших в единицу времени. P(t ) = 23 Для ремонтируемых изделий (для новых) определяют следующие показатели надежности. Среднее число отказов: 1 n mср = ∑ mi (t ) , (1.15) n i =1 где n – общее число наблюдаемых изделий. Поток отказов n n ∑ mi (t + ∆t ) − ∑ mi (t ) (1.16) i =1 , n∆t то есть отношение числа отказов в единицу времени к общему числу наблюдаемых изделий. Наработка на отказ за период (t1 – t2) t2 − t1 . T= (1.17) mср (t 2 ) − mср (t1 ) ω (t ) = i =1 Вероятность безотказной работы в период между наработками (t1 – t2) P(t2 − t1 ) = exp[H (t1 ) − H (t2 )] , (1.18) где H (t1 ) и H (t2 ) – характеристики потока отказов за периоды t1 и t2. В общем виде: n H (t ) = lim ∑ mi (t ) n . n → ∞ i =1 (1.19) Надежность судна как сложной системы зависит от надежности отдельных деталей и равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных деталей: n Pc (t ) = P1 (t ) ⋅ P2 (t )...Pn (t ) = ∏ Pi (t ) . i =1 (1.20) В идеальном случае Pc (t ) = Pi n . Высокое качество и эксплуатационная надежность отремонтированных судов (дизелей) могут быть достигнуты на специализированных предприятиях. 1.5. Система технического обслуживания и ремонта судов. Виды ремонтов Для исправления дефектов судна при Министерстве транспорта РФ создана специальная система по обслуживанию и ремонту судов (СТОРС). 24 Система представляет собой совокупность технических средств, материалов и исполнителей, организационных и технических мероприятий, положений и норм, необходимых для поддержания и восстановления технико-эксплутационных характеристик судов, установленных нормативной документацией. СТОРС решает три задачи: 1) использование судов по назначению (эксплуатация); 2) техническое обслуживание судов – проведение комплекса работ, необходимых для поддержания технического состояния судов; 3) ремонт судов – то есть восстановление технического состояния судов, постепенно утрачиваемого в процессе эксплуатации. Основным руководящим документом для правильной организации технического обслуживания флота являются Правила технической эксплуатации речного транспорта, утвержденные Министерством транспорта РФ. СТОРС является планово-предупредительной, послеосмотровой системой. Это означает, что каждый вид обслуживания и ремонта проводится в сроки, устанавливаемые в результате осмотров и дефектаций. Эти сроки и объемы ремонта могут отличаться по необходимости от рекомендаций, установленных Правилами ремонта. При этом каждое последующее обслуживание включает все предыдущие и дополнительные усложняемые работы. СТОРС состоит из пяти звеньев (рис. 1.7). Рис. 1.7. Структура СТОРС I звено – эксплуатационная обкатка (60 ч для быстроходных ДВС и 150 ч – для тихоходных). Предназначено для правильной подготовки узлов и сопряженных деталей к восприятию полных эксплуатационных нагрузок и для устранения недостатков закончившегося ремонта. Эксплуатация судна или механизмов в этот период происходит на щадящих ре25 жимах – не более 80–95% номинальной мощности с применением специальных способов для ускоренной приработки деталей трущихся пар с добавлением в смазку и топливо специальных добавок для предупреждения задиров и улучшения скольжения (сернистые присадки в топливо, графит в смазку). В этот период осуществляется повышенный контроль за всеми узлами механизмов, их температурой, чистотой смазки. Чаще меняется масло, промываются топливные и масляные фильтры, контролируется затяжка крепежа. Для этого периода характерно наличие повышенных износов и возможных отказов механизмов, что видно из рис. 1.8. Рис. 1.8. Интенсивность отказов при эксплуатации механизмов: I – период эксплуатационной обкатки; II – период нормальной обкатки; III – период прогрессирующих износов Период нормальной эксплуатации определяет ресурс механизма до ремонта. Чем длиннее этот период, тем эффективнее и с меньшими затратами будет эксплуатироваться механизм. Третий период характеризуется зазорами, превышающими предельнодопустимые. При этом появляется стук и удары деталей, дальнейшая эксплуатация которых может привести к аварии – работа в этот период запрещена. Период нормальной эксплуатации конкретного механизма можно удлинить за счет грамотного ухода повахтно, а также за счет применения специальных режимов приработки трущихся пар. II звено – техническое обслуживание (ТО). Проводится через установленные промежутки времени наработки механизма в часах. Виды ТО установлены Министерством транспорта РФ и техническими условиями на двигатель (табл. 1.3). 26 Таблица 1.3 Виды и периодичность технического обслуживания Периодичность, ч Быстроходные ДВС Тихоходные ДВС (М-400) (Г-70) Вид ТО Каждодневное (повахтно) ТО-1 ТО-2 ТО-3 ТО-4 ТО-5 Экипаж БПУ (во время эксплуатации) Завод (по окончании навигации) – – 60 120 240 480 960 150 500 1000 2500…3000 – Как уже указывалось, каждое ТО включает работы предыдущего и свои специфические работы. Так, например: ТО-1 включает обязательные контрольно-диагностические, моечноочистительные, бункеровочно-заправочные, смазочные и крепежные; ТО-3 включает ТО-1, ТО-2 и перекомплектовку деталей поршневой группы; ТО-5 включает все предыдущие работы, в том числе полную переборку механизма. Во время ТО проверяется состояние деталей, прокладок, крепежа, заменяются быстроизнашиваемые детали, устраняются выявленные недоделки, то есть принимаются все меры для предупреждения нарастания износов – это основная задача ТО. БПУ – береговые производственные участки, созданные для проведения ТО и размещающиеся, как правило, в районе крупных портов (на балансе близлежащего ремонтного завода). БПУ представляет собой плавучую или береговую мастерскую, имеющую небольшой станочный парк и большой запас приспособлений, инструмента и средств механизации для сборочно-разборочных работ, запас расходных материалов и запасных частей. БПУ придаются 2–3 катера со сварочными установками и разъездными бригадами слесарей, 1–2 машины технической помощи для обслуживания на берегу грузовых районов. Задачи БПУ – выполнение ТО-2 – ТО-4 непосредственно на ходу для транзитных судов, для остальных – во время погрузочно-разгрузочных работ или ожидания их на рейде. БПУ имеет диспетчерскую двухсменную службу и радиосвязь с судами, принимает заявки и выполняет их разъездными бригадами в обеих сменах. БПУ выполняет обслуживание по главным ДВС, холодильным 27 установкам, компрессорам, реверс-редукторам, электрооборудованию и средствам дистанционного управления. К выполнению всех ТО всегда привлекаются силы экипажа. Допускается при ТО оказывать помощь судам по выполнению ремонтных работ в объемах не более 10% от общих затрат на обслуживание. III звено – технические осмотры. Является главным звеном в системе, позволяющим планировать потребность в техническом обслуживании и ремонтах, а также прогнозировать техническое состояние судов и затраты на ремонты на ближайшую перспективу и до конца нормативного срока службы судов. Технические осмотры выполняют каждодневно, повахтно при любых ТО и ремонтах, а также понедельно, помесячно механиком и капитаном судна. Групповыми механиками проводятся ежемесячные осмотры. Проводятся также осмотры комиссиями завода, пароходства, Министерства транспорта РФ. Кроме этого, существуют специализированные осмотры судов, выполняемые контролирующими организациями – Российским Речным Регистром, Государственной санитарной инспекцией, судоходными инспекциями, инспекциями профсоюзов. Технические осмотры позволяют накапливать информацию об износах, причинах возникновения, мерах предупреждения и методах устранения, то есть дают научно обоснованные и статистические данные для совершенствования СТОРС. Также осмотры дают сведения для проектировщиков и строителей, для повышения сроков службы и надежности судов и механизмов. IV звено – ремонт судов. ТО значительно предупреждают износы, но со временем они накапливаются и требуют применять более крупные меры для восстановления технического состояния путем проведения различных видов ремонта. Согласно ГОСТ 18322–78 ремонтом называют комплекс мероприятий по восстановлению работоспособности и ресурсов изделий или их составных частей. Виды ремонтов регламентирует ГОСТ 24166–80. Ремонты судов в этом ГОСТ систематизированы по следующим признакам (табл. 1.4). V звено – хранение. Предназначено для того, чтобы уберечь судовую технику от коррозионного, преждевременного старения (снижения усталостной прочности) и разукомплектования. Суда и их элементы изнашиваются не только в период работы, но и не в рабочий период, то есть при их хранении. Это происходит из-за коррозии, деформации, повреждения поверхностей и других причин. Исследованиями установлено, что детали, поверхности которых подверглись коррозии, при работе изнашиваются в 1,5–2 раза быстрее по сравнению с деталями, защищенными от ее воздействия. 28 Таблица 1.4 Виды ремонтов судов по ГОСТ 24166–80 Признак систематизации Степень восстановления техникоэксплуатационных характеристик Место ремонта Время ремонта Устранение причин и последствий отказов Регламентация выполнения ремонта Планирование ремонта Термин Капитальный ремонт (КР); средний ремонт (СР); текущий ремонт (ТР) Доковый ремонт (ДР); заводской ремонт (ЗР) Межнавигационный ремонт (МР); поддерживающий ремонт (ПР) Гарантийный ремонт (ГР); аварийный ремонт (АР); восстановительный ремонт (ВР) Ремонт по техническому состоянию (РТ) Плановый ремонт; неплановый ремонт Хранению подлежат суда в целом, расходный фонд оборудования, обменный фонд, сменные части, узлы и детали во время ремонта и транспортировки. По времени различают два вида хранения: кратковременное – нерабочий период от 10 дней до двух месяцев и длительное – более двух месяцев. По условиям хранения различают способы: открытый, закрытый и комбинированный. Плановые виды ремонта Капитальный ремонт (КР) проводят для восстановления техникоэксплуатационных характеристик до значений, близких к построечной, с заменой или восстановлением любых элементов, включая базовые. КР проводится для судов со сроком службы до 30 лет и более один раз после 15–18 лет эксплуатации при условии, если стоимость ремонта не будет выходить за 40% от балансовой. Проводится силами завода за счет амортизационных отчислений в срок до года. При этом должно выполняться до 20% смены конструкций корпуса по массе, до 100% замены обстройки помещений, трубопроводов, кабельных сетей электрооборудования. В большом объеме ремонтируются судовые устройства, дельные вещи, вспомогательные механизмы по данным дефектации. Главные и другие механизмы, работающие в непрерывном режиме, получают вид ремонта в зависимости от наработки часов. КР судна может сопровождаться модернизацией, обеспечивающей улучшение технико-эксплуатационных характеристик судна с целью приближения к значениям характеристик однотипных судов, строящихся в этот период. КР может выполняться в несколько этапов. Учитывая значи29 тельные затраты на КР, целесообразность его проведения определяют технико-экономическим обоснованием. Средний ремонт (СР) выполняют для восстановления техникоэксплуатационных характеристик судна до заданных значений с заменой или восстановлением элементов ограниченной номенклатуры. СР производится через 5–7 лет за счет амортизационных отчислений силами завода в срок межнавигационного зимнего периода. При СР заменяют до 8% от массы наружной обшивки, до 100% заменяют трубопроводы, делаются декоративные и отделочные работы, 100% -я окраска корпуса. Механизмы, работающие в постоянном эксплуатационном режиме, могут ремонтироваться любым ремонтом в зависимости от наработки. Базовые элементы при СР дефектуются, накапливается информация об их техническом состоянии, но ремонт их не проводят. По стоимости СР не должен превышать 15% от балансовой стоимости. СР является основополагающим видом ремонта, в том числе при СР производят узловой КР, а также модернизацию. Текущий ремонт (ТР) выполняется для поддержания техникоэксплуатационных характеристик судна в заданных пределах с заменой или восстановлением отдельных быстроизнашивающихся элементов. ТР осуществляется 1 раз в 2 года за счет эксплуатационных расходов силами экипажа в межнавигационный срок. Завод оказывает услуги, обеспечивает сменными деталями и выполняет на судне работы, несвойственные экипажу. При ТР допускается выполнять модернизационные работы только по выполнению требований охраны окружающей среды. Во время ТР заменяются до 3% наружной обшивки по массе, устраняют накопившиеся износы и повреждения, выполняют пусконаладочные и центровочные работы и другие работы по данным дефектации. Механизмы, работающие в постоянном эксплуатационном режиме, ремонтируются по наработке часов. Доковый (слиповый) ремонт является частью СР, КР или может быть самостоятельным видом ремонта. Проводится за счет амортизационных отчислений с целью ремонта, осмотра, очистки и окраски подводной части корпуса, ДРК, доннозаборной арматуры, а также для проведения предварительной дефектации судов перед СР. Суда, используемые для ледокольных работ, ставят на слиповый ремонт ежегодно. Плановый слиповый ремонт судов класса «М» и «О», эксплуатирующихся в прибрежных районах, проводят не реже 1 раза в 2 года. Межнавигационный ремонт (МР) является уменьшенным по объему ТР (до 60%). Выполняется, в годы, когда нет других видов ремонта, производственными силами экипажа и имеет те же характерные работы – в основном замена быстроизнашивающихся деталей, устранение накопившихся дефектов, выполнение работ по ТО, пусконаладочных и регулировочных работ. 30 Поддерживающий ремонт (ПР) выполняется ежегодно силами экипажа за счет эксплуатационных расходов и только для судов, которые: а) отработали срок службы, но продолжают прибыльно эксплуатироваться; б) имеют пониженное техническое состояние к сроку КР и требуют затрат, превышающие 40% строительной стоимости судна. Оба типа судов выводят из основного ядра флота и переводят на ПР. При ПР запрещается производить декоративные и отделочные работы, модернизационные работы. Допускается выполнять работы на уровне СР для сохранения самоходкости, управляемости, непотопляемости при условии, если дальнейшая эксплуатация судна прибыльна. Неплановые виды ремонта Гарантийный ремонт (ГР) выполняют в объеме акта рекламации, подтвержденном контролирующими организациями завода-изготовителя или исполнителя ремонта. Названные организации стараются любыми возможностями устранить дефект своими силами и в минимальные сроки, чтобы не усугублять стоимость накапливающегося простоя. Восстановительный ремонт (ВР) проводится для устранения последствий стихийных бедствий (затопление, оверкиль, пожар и пр.) При ВР ремонтируют исторически ценные суда до первозданного или макетного состояния, а также редкие и уникальные суда. ВР проводится по персональному разрешению Министерства транспорта РФ (при условии обоснования экономической эффективности) силами завода в сроки от 1 до 5 лет. По стоимости может превышать строительную в 2–3 раза. При ВР проводятся полные объемы модернизационных работ. ВР производится за счет новых капитальных вложений к остаточной стоимости судна. Аварийный ремонт (АР) выполняется с целью устранения аварийных повреждений за счет убытка владельца и виновных в объеме акта повреждения. Другие ремонтные работы при этом не допускаются. АР выполняют под контролем главного инженера пароходства круглосуточно, с целью сокращения убытков от простоя судна. Ремонт по техническому состоянию выполняется с выводом судна из эксплуатации, то есть с возникновением простоя. Этот ремонт проводят в следующих случаях: а) появление отказа механизма не по вине экипажа; б) возникновение повреждения судна от эксплуатации в режимах, превышающих расчетные (опять же не по вине экипажа); в) при устранении замечаний контролирующих организаций, запрещающих эксплуатацию судна до их устранения. 31 Несмотря на то, что все причины простоя не по вине экипажа, простой все равно фиксируется и ухудшает показатели работы судна. Межрейсовый ремонт выполняют между рейсами для поддержания исправного или работоспособного состояния отдельных элементов судна. При этом устраняют мелкие неисправности, поломки, дефекты и повреждения, полученные во время эксплуатации. Кроме перечисленных видов ремонта в последнее время неофициально появились еще две разновидности: 1) «горячий» ремонт – проводится для судов, которые находятся в хорошем техническом состоянии и на которых в навигационный период времени применяются передовые методы технического обслуживания судовых элементов и механизмов. На таких судах по окончании навигации судовые экипажи выполняют только осеннее техническое обслуживание и мелкие ремонтные работы для подготовки их к зимнему отстою. При этом весь экипаж находится на судне и все помещения отапливаются. «Горячий» ремонт применяют вместо МР; 2) навигационный ремонт – гарантийный, межпоходовый и частично доковый (слиповый) ремонты, которые выполняют в период навигации. Слиповый ремонт может выполняться во время навигации из-за недостаточной мощности судоподъемных сооружений. Классификацию всех перечисленных видов ремонта можно представить в виде схемы (рис. 1.9). Рис. 1.9. Классификация видов ремонта Схема ремонтного цикла Основу послеосмотровой планово-предупредительной системы ремонта судов составляют ремонтные схемы по судам, в которых определя32 ют виды плановых ремонтов по ним и периодичность проведения этих ремонтов за срок службы судна. Ремонтные схемы можно составлять и на отдельные судовые элементы, механизмы и устройства. Разработка ремонтной схемы для судов зависит от состояния технологии, организации ремонтного производства и уровня технической эксплуатации флота, а также от срока службы судов. Расчетный срок службы (Тсл) – минимальный срок, в течение которого судно окупается за счет амортизационных отчислений от доходов эксплуатации. В результате научно-технического прогресса в нашей стране сроки обновления техники сокращаются. В соответствии с этим сокращаются и сроки службы судов. Если амортизационный срок службы основного транспортного флота до 1965 г. был равен 60 годам, а затем сокращен до 45 лет, то сейчас не превышает 38 лет. Ремонтный цикл (Ц) – периодически повторяющаяся совокупность ремонтов и ТО от наработки до КР. Второй цикл начинают после КР и до конца срока службы. Межремонтными периодами называют промежутки времени между одинаковыми видами ремонта. Например, между СР – 5–7 лет, между ТР – 2 года (табл. 1.5). Таблица 1.5 Ремонтные схемы ряда судов Типы судов Сухогрузные грузоподъемностью более 700 т Смешанного плавания Судна на воздушной подушке и глиссирующие суда Железобетонные дебаркадеры Тсл Ц СР 38 32 19 16 7, 13, 25, 30, 34 6, 12, 20, 24, 28 18 60 – 36 3, 6, 9, 12, 15 Схема ремонтного цикла характеризуется порядком чередования циклов ремонта: постройка судна – МР – ТР – МР – СР1 – МР – СР1 – … СР2 – СР1 – … – К. 1.6. Ремонтопригодность конструкции Эффективность выполнения ремонтных работ во многом зависит от того, насколько судно или отдельные его элементы приспособлены к проведению ремонтов. В соответствии с ГОСТ 27.002–83 свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений и устранению их последствий путем проведе33 ния ремонтов и технического обслуживания, носит название ремонтопригодность. Ремонтопригодность судна – одно из свойств, характеризующее его качество наряду со многими другими его свойствами, – закладывается на стадии проектирования. Поэтому при разработке проектов судов можно обеспечить определенный уровень ремонтопригодности, а отсюда вытекает необходимость в количественных характеристиках ремонтопригодности. Используемые в настоящее время показатели, количественно оценивающие ремонтопригодность, можно разделить на три группы: оперативные (временные) показатели, экономические показатели, показатели технологичности ремонта и технического обслуживания судна. Первая группа показателей характеризует время пребывания судов в работоспособном состоянии (или неработоспособном) за рассматриваемый период эксплуатации в связи с проведением ремонтных работ или работ по техническому обслуживанию. К группе оперативных показателей ремонтопригодности можно отнести: вероятность восстановления в заданное время рв (t з ) = Bep tф − t з , (1.21) где tф, tз – соответственно фактическое и заданное время восстановления. Выражение рв (t з ) представляет собой вероятность того, что время восстановления tв не превзойдет заданного времени tз. Аналитический вид зависимости рв (t з ) определяется законом распределения вероятности времени восстановления; среднее время восстановления { } ∞ tвср = ∫ tв f (tв )dt , (1.22) где f(tв) – плотность вероятности распределения времени восстановления объекта. Как следует из выражения (1.22), под средним временем восстановления понимается математическое ожидание времени восстановления работоспособности объекта. Приближенно среднее время восстановления может быть определено по статистическим данным: 1 n tв* = ∑ tвi , (1.23) n i =1 где n – число наблюдаемых объектов; tвi – время восстановления i-го объекта. Среднее время восстановления наиболее наглядно характеризует ремонтопригодность объектов (в том числе и судов): чем меньше tв судна, тем при прочих равных условиях выше его ремонтопригодность. Однако при сопоставлении свойств судов различных типоразмеров этот показа34 тель неприемлем. Очевидно, например, что среднее время проведения ТР буксирного теплохода мощностью 300 кВт при одинаковой номенклатуре работ и прочих равных условиях будет меньше, чем у теплохода мощностью 1200 кВт, но сделать однозначный вывод о том, что первое судно обладает более высокой ремонтопригодностью, было бы неверно. Отсюда возникает необходимость введения относительных оперативных показателей ремонтопригодности. К таким показателям можно отнести коэффициент готовности и коэффициент технического использования судна. Однако эти показатели характеризуют не только приспособленность судна к ремонту, но и его безотказность, и их относят к комплексным показателям надежности, характеризующим в свою очередь продукцию. Вторая группа показателей ремонтопригодности характеризует затраты труда на проведение ремонтов судов. В эту группу показателей включаются: трудоемкость ремонта (технического обслуживания) – трудозатраты на проведение одного ремонта (технического обслуживания) судна; стоимость ремонта (технического обслуживания) судна; суммарная трудоемкость технического обслуживания судна: m l Т то = ∑ ∑ nijTij , i =1 j =1 где (1.24) i = 1…l – количество составных частей судна, подлежащих техническому обслуживанию за определенный период эксплуатации; j = 1…m – общее число видов технического обслуживания, установленных для составных частей судна; nij – число технических обслуживаний j-го вида i-й составной части судна, выполняемых за определенный период эксплуатации судна; Тij – средняя трудоемкость работ при выполнении j-го вида технического обслуживания i-й составной части судна, чел.-ч; суммарная трудоемкость ремонтов судна: p Т р = ∑ n jT pj , (1.25) j =1 где j = 1…р – общее число видов ремонта судна; nj – число ремонтов j-го вида, выполняемых за определенный период эксплуатации (нормативный срок службы, ремонтный цикл); Трj – средняя трудоемкость j-го вида ремонта судна, чел.-ч; 35 суммарная стоимость ремонтов: p З р = ∑ n j З pj , (1.26) j =1 где где Зрj – средняя стоимость j-го вида ремонта; удельная суммарная трудоемкость ремонтов судна: p Т рj Тр = ∑nj , Т уд = tэ tэ j =1 (1.27) tэ – период эксплуатации (нормативный срок службы, ремонтный цикл); удельная суммарная стоимость ремонтов судов: p З рj Зр = ∑nj . Зр = (1.28) tэ tэ j =1 Последние два показателя удобны при сопоставлении уровней ремонтопригодности конструктивно и габаритно- различных судов. Третья группа показателей ремонтопригодности характеризует технологичность выполняемых по судну ремонтных операций. В эту группу включаются: коэффициент доступности: Т oij kдij = , (1.29) Т oij + Т дij где Toij – средняя трудоемкость собственно работ по выполнению технического обслуживания или ремонта j-го вида по i-му механизму, агрегату, устройству и т.п., чел.-ч; Tдij – средняя трудоемкость вспомогательных (сопутствующих) работ, связанных с обеспечением доступа к объекту технического обслуживания или ремонта i-й составляющей части судна, чел.-ч; коэффициент легкосъемности: Т oij k лij = , (1.30) Т oij + Т зij где Tзij – средняя трудоемкость вспомогательных работ, связанных с обеспечением снятия, установки и транспортировки (в пределах судна) i-го механизма, агрегата, устройства и тому подобного при выполнении j-го вида технического обслуживания или ремонта, чел.-ч. Под легкосъемностью понимается приспособленность составных частей судна к снятию и установке при выполнении технического обслуживания и ремонта; 36 коэффициент взаимозаменяемости: Т ij kвij = , Т уij (1.31) Tij – оперативная трудоемкость замены сборочных единиц или деталей составных частей судна без учета трудоемкости пригоночных, регулировочных и селективных работ, чел.-ч; Tуij – оперативная трудоемкость с учетом этих работ, чел.-ч. Кроме того, к этой группе показателей можно отнести показатели унификации и стандартизации, используемые для оценки качества судов. Указанные показатели, характеризующие ремонтопригодность проектируемого судна, после определения их численных значений сравниваются либо с нормативными значениями, либо с показателями судовпрототипов. Однако при определении численных значений показателей ремонтопригодности судов на стадии проектирования имеются трудности. На этой стадии весьма сложно определить исходные данные для расчета показателей. Продолжительность ремонтов, трудоемкость и стоимость их выполнения могут быть с достаточной степенью достоверности определены только после их проведения. Поэтому для определения характеристик ремонтопригодности по проектируемому судну используются данные, полученные при эксплуатации аналогичных судов, спроектированных ранее, либо судовых механизмов, агрегатов, устройств, устанавливаемых на проектируемом судне, но уже эксплуатировавшемся на ранее построенных судах. Отсюда возникла погрешность в определении количественных показателей ремонтопригодности судна. Весь комплекс показателей ремонтопригодности судна может быть весьма точно определен только к концу срока его службы. Поэтому возникает необходимость в разработке методик прогнозирования показателей ремонтопригодности проектируемых судов по данным, полученным по судам-аналогам. где 1.7. Судоремонтные предприятия и их структура Судоремонтные предприятия являются основной производственной базой речного транспорта для производства всех видов ремонта и систематического повышения уровня технического состояния флота. В состав судоремонтного предприятия входят комплекс производственных цехов, обслуживающих хозяйств, судоподъемных сооружений, причальных линий и акватория для отстоя флота. Сезонность судоходства на внутренних водных путях вызывает неравномерную загрузку предприятий ремонтом флота по периодам года. Текущий, средний и частично капитальный ремонты флота выполняются 37 в зимний период. В летний период предприятия загружены изготовлением сменных и запасных деталей, узлов и механизмов, а также капитальным и восстановительным ремонтом флота; при такой загрузке многие предприятия располагают значительным резервом мощности. Поэтому заводы принимают дополнительную загрузку по судостроению и машиностроению для выравнивания программы по периодам года. Наряду с промышленной деятельностью предприятия осуществляют техническое и хозяйственное обслуживание закрепленного за ними флота. Вид загрузки определяет тип промышленного предприятия. Все судоремонтные предприятия речного транспорта разделяются на ремонтноэксплуатационные базы флота (РЭБ) , судоремонтные заводы и мастерские, судоремонтно-судостроительные и судоремонтно-механические заводы. Ремонтно-эксплуатационные базы флота (РЭБ) являются предприятиями, основной функцией которых является транспортнопромышленная деятельность и техническая эксплуатация закрепленного за ними флота. Промышленная мощность РЭБ может быть различной – от полного комплекса производственных цехов и судоподъемного сооружения до небольших производственных участков, необходимых для технического обслуживания приписанного флота. В зависимости от располагаемой мощности РЭБ могут выполнять средний и капитальный ремонты флота или только текущий и навигационный ремонты. Для технического и хозяйственного обслуживания приписанного флота в структуре РЭБ предусмотрено производственное подразделение (цех, участок, отдел), действующее на основе внутризаводского хозяйственного расчета. Основные задачи РЭБ по техническому и хозяйственному обслуживанию приписанного флота: обеспечение надлежащего технического состояния судов в течение всего навигационного периода; проведение всех видов ремонта и модернизационных работ; разработка мероприятий по агрегатному и агрегатно-узловому методам ремонта флота; анализ износов ответственных деталей главных и вспомогательных механизмов, корпусных конструкций и на этой основе разработка программы ремонта флота; проведение силами береговых производственных участков (БПУ) технического обслуживания флота, приписанного к своему предприятию и к другим предприятиям и пароходствам; снабжение судов навигационными материалами, запасными частями, инвентарем и инструментом; обеспечение безопасного отстоя судов на акватории своего затона; укомплектование кадрами судов, приписанных к базе. Судоремонтные заводы (СРЗ) имеют полный комплекс групп оборудованных цехов: механических, корпусных и деревообделочных, а также судоподъемное сооружение и затон для отстоя флота. Основным видом загрузки судоремонтного завода являются капитальный и средний ремонт, модернизационные и аварийные работы по флоту, навигационный 38 ремонты, производство сменных и запасных частей и узлов, не поставляемых другими предприятиями, и на крупных заводах – централизованный машиноремонт. Судоремонтные мастерские (СРМ) не располагают судоподъемными сооружениями и имеют в своем составе небольшие участки для выполнения корпусных, механосборочных и деревообделочных работ. Основной вид загрузки мастерских – средний ремонт несамоходного флота, не требующего слипования, текущий ремонт самоходного и несамоходного флота, навигационный и мелкий аварийный ремонт, а также частичное изготовление сменных и запасных деталей для несерийных судов. СРМ могут быть стационарные и плавучие, которые в свою очередь подразделяются на постоянно действующие и работающие лишь в навигационный период. Плавучие мастерские располагают соответствующим оборудованием для производства навигационного и мелкого аварийного ремонта. При необходимости использования их мощности в зимний период они размещаются на акватории стационарных мастерских или отстойных пунктов, недостаточно оснащенных ремонтными средствами для проведения текущего ремонта флота. Судоремонтно-судостроительные заводы (ССРЗ) располагают полным комплексом оборудования цехов и сооружений, необходимых для производства всех категорий ремонта флота, а корпусный и механосборочный цехи имеют резерв мощности для выполнения мелкосерийной программы судостроения. Выполнение программы судостроения осуществляется в основном в летний период, выравнивая этим загрузку завода по периодам года. Отдельные ССРЗ располагают специализированными цехами централизованного машиноремонта и машиностроения. Судоремонтно-механические заводы (СРМЗ) также располагают полным комплексом оборудованных цехов и сооружениями для производства всех категорий ремонта флота и дополнительно имеют специализированные цехи централизованного ремонта судовых двигателей, изготовления механизмов, сменных и запасных деталей крупными сериями. В структуре большинства судоремонтно-судостроительных и судоремонтно-механических заводов имеется производственное подразделение – цех (или отдел) технической эксплуатации флота, к которому приписан флот пароходства для осуществления технического и хозяйственного обслуживания. Это подразделение действует на основе внутризаводского хозяйственного расчета по договорам с пароходством, выполняя те же задачи, которые возложены на РЭБ флота. Классификация судоремонтных предприятий, как всех машиностроительных и металлообрабатывающих предприятий страны независимо от их ведомственной подчиненности, производится в зависимости от типа производства, сложности выпускаемой продукции, численности рабочих 39 и годовой выработки валовой продукции на одного работающего. Все предприятия по указанным признакам распределяются на семь групп. Промышленные предприятия Министерства транспорта отнесены к предприятиям 4–7 групп, выпускающим сложную продукцию индивидуального и мелкосерийного производства. Численности работающих (тыс. чел.): для 4-й группы – 1,0…2,5; для 5-й группы – 0,4…1,0; для 6-й группы – 0,1…0,4 и для 7-й группы – до 0,1. Классификация цехов предприятий производится в зависимости от численности рабочих и распределяется на четыре группы. Производственные цехи судоремонтных заводов и РЭБ флота отнесены к разряду цехов со сложной продукцией индивидуального и мелкосерийного производства и охватывают 3-й и 4-й группы. Численности рабочих для 3-й группы – 175…300 чел.; для 4-й группы – до 175 чел. Распределение предприятий и цехов по сложности выпускаемой продукции осуществляется по изделиям, преобладающим в плане производства предприятия (цеха). К сложной продукции относятся оборудование, машины, механизмы и приборы с кинематикой средней сложности, автоматическим управлением и гидравлическими устройствами, большая часть деталей которых обрабатывается по 3…5 классу точности, а также инструменты и приспособления, изготовляемые по 1 и 2 классам точности. Организационная структура судоремонтных предприятий приведена на рис. 1.10. Рис. 1.10. Организационная структура судоремонтных предприятий 1.8. Модернизация и реконструкция судов Этапы модернизации и реконструкции судов являются составными частями общего плана судоремонта и предназначены для повышения техникоэксплуатационных показателей судов и эффективности их эксплуатации. 40 Модернизационные работы отдельных элементов судов проводятся с целью устранения или предупреждения морального износа. Модернизационные работы проводят при ВР, СР и КР. Как исключение их допускают при ТР только по охране окружающей среды. Каждая модернизация проверяется на эффективность на головном судне и после подтверждения распространяется на все суда серии. Вероятность появления морального износа второго рода может быть уменьшена, если сокращать нормативные сроки службы судов. В этом случае увеличивается вероятность появления новых, более современных судов того же назначения. Реконструкция судов, то есть техническое переоборудование, проводят в следующих случаях: а) при изменении назначения судна (например, сухогруз в паром); б) при изменении района плавания на повышенный разряд; в) при изменении типа ДВС или движителя (смена колесного движителя на винтовой). 1.9. Методы ремонта судов 1.9.1. Методы ремонта корпусов судов Осуществляется подетальным, секционным, модульно-панельным и блочным методами. Рассмотрим подробнее каждый метод. Подетальный метод с индивидуальным характером работ является наиболее отсталым, отличается низкой производительностью труда, значительными вспомогательными трудовыми затратами. Операции ремонта трудно поддаются механизации. При подетальном методе пооперационно удаляются изношенные участки обшивки и набора и заменяются новыми деталями. Вместе с тем, этот метод является самым экономичным по расходу листового и профильного металла и, к сожалению, имеет самое большое распространение при ремонте корпусов, так как при ТР корпусные работы разбросаны мелкими порциями в разных группах по длине судна. Секционный метод является индустриальным, позволяет значительно повысить производительность труда при замене крупных участков обшивки и корпуса. К сожалению, метод не получил широкого внедрения по следующим причинам: а) возникает перерасход металла при спрямлении участков до прямоугольных карт и в связи с тем, что на этой площади заменяется весь набор, хотя он в среднем изнашивается в 3–5 раз меньше, чем обшивка; б) каждая секция при монтаже в корпус должна привязываться по четырем кромкам, что представляет значительную сложность и трудоемкость; 41 в) сложен монтаж секций днища – трудна подача под корпус, подъем, причерчивание, установка; г) заводы Министерства транспорта до сих пор изготавливают секции со значительными затратами труда. Поэтому секционный метод применяют при замене повреждений оконечностей, при удлинении корпусов с цилиндрической вставкой или при замене целых групп связей по длине корпуса. Модульно-панельный метод является разновидностью секционного и предусматривает замену больших площадей обшивки, особенно настилов палубы и второго дна, большими кортами, состоящими из полотнища и ребер жесткости, которые заблаговременно изготавливают в условиях цеховой механизации. Балки рамного набора восстанавливают на месте и снабжают основаниями для укладки на них кромок панелей (рис. 1.11). Рис. 1.11. Сущность панельного метода ремонта корпуса судна Модульно-панельный метод позволяет значительно увеличить производительность труда, сократить расход металла за счет рамовых связей, уменьшить объем сварочных и сборочных работ в закрытом корпусе или междудонном пространстве. Блочный метод предусматривает замену при ремонте целых функциональных блоков судна. При КР или модернизации метод является перспективным на ближайшее будущее. 1.9.2. Методы ремонта механизмов Подетальный метод предусматривает ремонт главных двигателей или других механизмов на судовом фундаменте с разборкой в таком объеме, который требуется для замены износившихся деталей, то есть, чем меньше объем ремонта ДВС, тем меньше объем разборки. Подетальный метод в основном используется при ТР и ему подобных видах ремонта. При более сложных ремонтных работах подетальный метод все больше приводит к перерасходу средств и понижению производительности труда. Недостатки – преобладают немеханизированные, ручные работы, мешают погодные условия, отдаленность судов от основных цеховисполнителей ремонта, что приводит к большим вспомогательным затра42 там времени на переходы, транспортирование металла в цех и обратно. При этом методе отсутствует серийность изделия. Агрегатно-узловой метод предполагает демонтаж изношенных узлов механизма, их транспортировку на склад обменного фонда, получение взамен заранее отремонтированного или нового такого же узла, транспортирование и монтаж на судне. Таким образом, узел ремонтируется специализированными подразделениями заводов. Ремонтные работы на судне включают в себя демонтажно-монтажные работы и пусконаладку. Производительность труда повышается в 3–5 раз. Сам механизм с фундамента не снимается. Агрегатный метод заключается в том, что механизм демонтируется с судового фундамента без разборки на судне и направляется в обменный фонд. Вместо снятого механизма устанавливается отремонтированный. Ремонт всех механизмов выполняется в специализированных цехах с использованием средств механизации. Экономически оправдан только при ремонтных объемах – 50 двигателей в год, обладает социальным эффектом – изменение условий труда закрепленных кадров. Агрегатный метод создает условия для индустриализации ремонта, повышается технический уровень исполнителей и качество ремонта, а также, в целом, сокращаются сроки ремонта. Сам же ремонт изношенных механизмов из обменного фонда осуществляется в свободное от перегрузки время специализированными участками завода или специализированными цехами других заводов. Поточный метод осуществляется в специализированных цехах и является наиболее индустриализированным методом. Для него на заводах создают поточные линии, оснащенные высокопроизводительным уникальным оборудованием. На такие заводы направляют свои механизмы для ремонта все прилегающие судоремонтные предприятия и таким образом создается серийность при ремонте. 1.10. Этапы ремонта судов Основные этапы судоремонтного производства: – подготовка производства к ремонту; – нулевой этап ремонта; – заводской этап ремонта; – сдача судна из ремонта. 1.10.1. Подготовка производства к ремонту флота Подготовка производства осуществляется в такой последовательности: 1 – планово-организационная подготовка (ПОП) производства; 43 2 – материально-техническая подготовка производства; 3 – конструкторская подготовка; 4 – технологическая подготовка; 5 – подготовка предприятия к ремонту; 6 – подготовка флота к ремонту. 1. ПОП производства включает в себя разработку планов судоремонта и определение места ремонта каждого судна. Сюда входит предремонтная дефектация судна, составление основных ремонтных ведомостей, калькуляция ремонтного времени. При ПОП доводится до каждого цехаисполнителя планы ремонта судов. Производится организация работ по ремонту силами судовых экипажей. В период ПОП разрабатываются следующие графики: – директивный график ремонта флота; – график сдачи судов по технической готовности; – график сдачи судов в эксплуатационную готовность; – график трудоемких работ; – индивидуальный график ремонта отдельных судов с большим объемом ремонта. Директивный график разрабатывается Министерством по всем судам, ремонтирующимся на судоремонтном предприятии. В нем указывается процент готовности ремонтируемых судов на 1-е и 16-е числа каждого месяца. Сроки ремонта и сдачи судов в остальных графиках увязываются с этими сроками. График сдачи судов по технической готовности составляется на все суда серийной постройки, проходящие ТР и СР. В графике указываются конкретные суда и сроки их сдачи по технической готовности. При этом должны быть выполнены все ремонтные работы за исключением окраски, пусконаладки и швартовных испытаний. График сдачи судов в эксплуатационную готовность указывает сроки сдачи в эксплуатацию по каждому судну. Сдача производится после выполнения всех работ, включающих и ходовые испытания. График трудоемких работ составляется на выполнение отдельных работ с большой трудоемкостью и продолжительностью выполнения (например, смена второго дна). График находится под постоянным контролем главного диспетчера и главного инженера предприятия. График ремонта отдельных судов составляется на выполнение КР и ВР. Все графики используются для выполнения ремонта в срок. При необходимости производится корректировка с целью обеспечения общего плана судоремонта. При наличии узких мест и угрозы срыва выполнения отдельных работ вопросы выполнения графиков выносятся на диспетчерские совещания для принятия оперативного решения. 44 2. Материально-техническая подготовка производства включает решение двух задач. К первой относят снабжение сменно-запасными частями и оборудованием, получаемом по фондам от сбытовых организаций и/или изготовление их централизованно по планам Министерства транспорта. Министерство в соответствии с планом в установленный срок производит необходимые расчеты потребности материалов и комплектующего оборудования на основе заявок от главных управлений Министерства и Пароходств. Второй задачей материально-технической подготовки является размещение заказов на производство и ремонт сменно-запасных частей судовых механизмов по заводам-исполнителям ремонта. 3. Конструкторская подготовка производства включает в себя разработку конструкторской документации на выполнение КР и ВР, а также проведение модернизационных работ. Выполняется разработка чертежей на изготовление быстроизнашивающихся деталей. 4. Технологическая подготовка производства представляет собой разработку всех технологических графиков ремонта, разработку или корректировку типовых технологических процессов ремонта отдельных элементов судна. Разрабатываются также документы маршрутной и операционной технологии ремонта и замены сменно-запасных частей. 5. Подготовка предприятия к ремонту флота состоит из производства и ремонта сменно-запасных частей по нулевому этапу (до 60% изделий от плана судоремонта), а также разработки плана размещения судов на предприятии и мероприятия по сохранному отстою флота. При подготовке судоремонтных предприятий к ремонту флота производят ремонт зданий, сооружений, цехов, энергетического хозяйства, складских помещений, а также ремонт всего остального хозяйства. 6. Подготовка флота к ремонту включает приведение судов в зимовочное состояние с испытанием отдельных узлов и механизмов. Сюда входит сдача судов в ремонт, отстой и выполнение ряда мероприятий, связанных с безопасностью отстоя. На приведение судов в зимовочное состояние выделяется от двух суток в зависимости от типа и назначения судна. В течение этого времени экипажу сохраняются навигационные должностные оклады. Во время подготовки судна к зиме производится: – сдача инвентаря, судовых приборов, постельных принадлежностей, посуды на склады предприятия; – зачистка отсеков от грязи, мусора, остатков нефтепродуктов; – сдача фекальных и подсланевых вод на специальные суда или в отведенные места; – очистка и дезинфекция жилых помещений; 45 – удаление остатков воды и нефтепродуктов из судовых насосов и нижних трубопроводов; – осмотр, ревизия и уплотнение сальниковых устройств и донной арматуры, заливка полостей антифризом, снятие приводов местного и дистанционного управления с обязательным оформлением специального акта; – консервация механизмов, не подлежащих ремонту. После проведения работ судно принимается комиссией завода, отводится на планируемое место стоянки. С этого момента ответственность за сохранность судна возлагается на завод, экипаж переходит в распоряжение отдела кадров. 1.10.2. Нулевой этап ремонта Представляет собой комплекс мероприятий и операций, которые выполняются в летний период промышленными предприятиями с целью сокращения времени ремонта судна. Проводится до постановки судна в ремонт. В условиях речного флота этап имеет особое значение, так как в период зимнего отстоя все суда должны быть отремонтированы к началу навигации. Этап охватывает до 45% от общего объема ремонта и с годами этот объем увеличивается. За счет уменьшения трудоемкости ремонта в зимний период часть рабочих направляется на КР флота, с которым судоремонтное предприятие не справляется. В период нулевого этапа ремонта выполняются следующие работы: – приобретение сменно-запасных частей по фондам; – изготовление сменно-запасных частей для своих судов; – получение узлов и механизмов через обменные фонды после ремонта; – ремонт деталей и узлов для обменного фонда; – изготовление крупных изделий, которые могут быть изготовлены до постановки судна в ремонт (рули, насадки). 1.10.3. Заводской этап ремонта Разделяется на три периода: – начало ремонта – конец приемки судна в ремонт, юридическое подписание акта; – дефектация заводская, на которую выделяют 5–7 суток после принятия судна или подъема его на слип. В этот период комиссия дефектует различные элементы судна, то есть уточняется объем ремонта. – технологический период ремонта состоит из демонтажа изношенных элементов судна, изготовления или ремонта деталей и узлов, монтажа отремонтированных элементов на судне. 1.10.4. Сдача судна из ремонта 1. Сдача судна по технической готовности – выполнение всех заказов и физических объемов работ, кроме весенних по корпусу и механизмам. 46 2. Сдача судна в эксплуатационную готовность – включает пусконаладочные и регулировочные работы по корпусу. Кроме того, в этот период проводят швартовные и ходовые испытания, а также производят вооружение судов (получение такелажа, расходных материалов, топлива и т.д.). 3. Конец ремонта – подписание акта по приему в эксплуатацию. С этого момента капитан отвечает за сохранность судна и переходит в подчинение диспетчерской службе движения. Весь экипаж получает оплату по навигационным ставкам. 1.11. Сметная и нормативная документация для определения затрат на ремонт судов 1.11.1. Сметы Сметы используются для капитальных и восстановительных работ на судах. Они предназначены для определения материально-трудовых затрат и отпускной стоимости. Разрабатываются по данным технических и рабочих проектов, выполненных конструкторскими бюро. Различают два вида смет: укрупненные и технологические. Укрупненные сметы применяются на стадии технического проекта на ремонт судна для установления ожидаемого объема финансирования и материальных затрат. Калькуляция укрупненных смет производится нормативом: тыс. руб./1 Т или тыс. руб./1 кВт мощности. Технологические сметы составляются предприятием-исполнителем ремонта для определения полного перечня ремонтных работ, а также рассчитываются материальные и трудовые затраты и отпускная стоимость по отдельным работам и по судну в целом. При составлении смет объемы работ и их перечень определяются по данным технического проекта ремонта конструкторских бюро и материалам дефектации перед ремонтом. 1.11.2. Ремонтные ведомости Применяются для среднего, текущего и других более мелких плановых и неплановых видов ремонта. Ремонтные ведомости предназначены для определения полной номенклатуры ремонтных работ, материальных и трудовых затрат, отпускной стоимости. Существуют следующие разновидности ремонтных ведомостей: 1) основные ремонтные ведомости составляются в процессе предварительной дефектации судов капитаном и механиком во время навигации и сдаются заводу для калькуляции в следующие сроки: перед средним ремонтом самоходных судов – за 3 месяца до начала ремонта; 47 перед средним ремонтом несамоходных судов – за 0,5 месяца до начала ремонта; перед текущим ремонтом самоходных судов – за 1,5 месяца до начала ремонта; перед текущим ремонтом несамоходных судов по прибытию судна на ремонт. При составлении основной ведомости заблаговременно учитываются непредвиденные работы в объеме (5...10)%, которые создают резерв на устранение дефектов, выявленных при заводской дефектации. 2) Дополнительные ремонтные ведомости. Составляются рукописно на бланках капитаном и механиком для серийных и несерийных судов после заводской дефектации, т.е. определяют дополнительный объем предстоящего ремонта. Подача дополнительных ремонтных ведомостей прекращается за месяц до сдачи судна из ремонта. Основные ведомости в свою очередь бывают двух видов: – единые ремонтные ведомости (ЕРВ), которые составляются специализированными конструкторскими бюро для серийных судов и выпускаются типографским способом с готовой калькуляцией на единицу измерения работы и на среднерасчетный объем всех ремонтных работ; – рукописные ремонтные ведомости составляются капитаном и механиком на бланках, работы в которых группируются в укрупненные технологические процессы. В них указываются все виды работ и их объемы. Применяются для несерийных судов. 1.11.3. Прейскуранты единых оптовых цен Прейскуранты единых оптовых цен и нормативы трудоемкостей и расходов материалов на судоремонтные работы предназначены для калькуляции всех видов ремонтных ведомостей (кроме ЕРВ), смет и отдельных работ. Прейскуранты содержат большинство часто встречающихся ремонтных работ и нормативы. При калькуляции к каждой норме прейскуранта в зависимости от конкретных местных условий труда принимаются различные коэффициенты сложности, которые повышают трудоемкость и отпускную стоимость. Министерством транспорта ежегодно вводится коэффициент к указанным в прейскуранте ценам. 1.11.4. Методы калькуляции при обработке смет и ремонтных ведомостей ЕРВ имеют готовую калькуляцию на единицу измерения и расчетное количество каждой работы. Поэтому дальнейшая обработка ЕРВ капитаном и механиком сводится к расчету единичных расценок, которые там уже есть, на количество заказанной работы и к подсчетам в целом по судну. Трудоемкость этой работы небольшая. 48 Рукописные ремонтные ведомости (основные для несерийных судов и дополнительные для всех судов) калькулируются по прейскурантам, откуда из нужной нормы выписываются единичные расценки по трудоемкости, материалам и отпускной стоимости, а затем выполняют аналогичные расчеты по заказу администрации судна и подводят итоги по судну. Трудоемкость калькуляции этим методом значительно выше, чем по ЕРВ. Редкие ремонтные работы, не вошедшие в номенклатуру прейскурантов, калькулируются с привлечением аналогичных прейскурантов из других ведомств или рассчитываются по так называемым развернутым методам (табл. 1.6). При этом способе каждую работу раскладывают по элементам на технологические операции и калькулируют отдельно по прейскурантам или нормам времени. Таблица 1.6 Пример расчета стоимости ремонтной работы по развернутой калькуляции Статьи расхода 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Трудоемкость работы, чел.-ч (трудоемкость × на тарифную ставку = прямая зарплата Прямая зарплата, тыс. руб. Косвенные расходы, тыс. руб. Всего зарплата, тыс. руб. Стоимость материалов, тыс. руб. Заводская себестоимость, тыс. руб. Рентабельность для судовых ремонтных работ, %, тыс. руб. Итого, тыс. руб. Внезаводские расходы, %, тыс. руб. И т о г о , полная себестоимость, тыс. руб. Заводские работы Работы судовых команд – 1,0 280%; 2,8 3,8 – 3,8 – 1,0 80%; 0,8 1,8 – 1,8 23%; 0,9 4,7 2%; 0,09 0%; 0 1,8 1,2%; 0,02 4,79 1,82 1.11.5. Единые ремонтные ведомости Разновидности единых ремонтный ведомостей: текущего ремонта судна; среднего ремонта судна; текущего ремонта двигателя; среднего ремонта двигателя; капитального ремонта двигателя; капитального ремонта других механизмов; окрасочных работ при среднем ремонте судна; окрасочных работ при капитальном ремонте судна. 49 Средний ремонт судна выполняется только силами завода, текущий – силами экипажа и завода. Построение и содержание единых ремонтный ведомостей. ЕРВ являются документами многопланового назначения. Поэтому они включают в себя несколько различных документов, которые могут быть разделены на четыре группы: 1. Таблицы отпускной стоимости соответствующего вида ремонта всех модификаций судна и общие указания. 2. Документы по нулевому этапу ремонта. Они включают в себя те ремонты, которые должны быть выполнены до постановки судна в ремонт: а) ведомость сменных деталей и узлов, изготовляемых централизованно по плану Министерства транспорта РФ и получаемых по фондам от сбытовых организаций; б) ведомость сменных деталей, изготовляемых заводом для приписанных к нему судов; в) ведомость работы по ремонту деталей, узлов и механизмов обменного фонда. 3. Ведомость ремонтных работ, которая включает в себя работы по замене изношенных деталей и узлов, полученных по нулевому этапу ремонта, а также работы, выполняемые непосредственно на судне. 4. Сводные данные по ремонту судна из второй и третьей групп документов. К ним относятся: а) сводные данные о затратах рабочей силы и стоимости ремонта по технологическим комплектам и видам работ. Эти сводные данные необходимы для планирования работы основных цехов; б) сводные данные о затратах рабочей силы по специальностям. Для планирования подготовки кадров; в) ведомость отливок, потребных для ремонта. Предназначена для планирования работы литейного цеха или для размещения заказов на отливки на другие предприятия; г) ведомость основных материалов. Данные используются для планирования работы отдела материально-технического снабжения. Все работы в ЕРВ размещаются с учетом специализации по укрупненным технологическим комплектам. В Министерстве транспорта установлено 55 технологических комплектов работ. В ЕРВ, как правило, включаются работы по 18–22 технологическим комплектам. В технологический комплект входят работы технологически законченные и выполняемые одним цехом в течение не более 20 календарных дней, которые позволяют облегчить работу по планированию и учету судоремонтного производства, установить необходимую технологическую последовательность. Технологические комплекты объединяются в узлы, а узлы – в разделы. 50 Весь комплект деталей и работ по судну разделены на 15 разделов, обозначенных шифром: общесудовые работы – А; металлический корпус – К; окрасочные работы – О и т.д. Каждый раздел делится на однозначное число узлов, обозначенных арабскими цифрами (не более 9). Каждый узел в свою очередь делится на однозначное число технологических комплектов (не более 9). Типовая разбивка при ремонте судна на технологические комплекты составлена применительно к капитальному ремонту. При текущем ремонте принимается конструктивный раздел в целом; при среднем ремонте принимается конструктивный узел. Для каждого судна типовую разбивку на технологические комплекты корректируют в зависимости от типа и назначения судна, типа дизеля, вида ремонта и объема работы. При этом комплекты, принятые в типовой разбивке, могут быть укрупнены или разукрупнены. Типовая разбивка дает возможность организовать на предприятиях единую систему планирования, учета и отчетности. Работа с ЕРВ заключается в следующем: вписываются дополнительные работы, выявленные в процессе дефектации судна; исключаются ненужные работы; определяется отпускная стоимость по технологическим комплектам и судну в целом; делается отметка о выполнении работы; составляется дополнительная ремонтная ведомость на те работы, которые не перечислены в ЕРВ. Функции ЕРВ: 1) номенклатурная функция. Реализуется в колонках 1,2,3 единых ремонтных ведомостей; 2) заказная функция. Реализуется в колонках 4 и 5; 3) нормативно-калькуляционная функция. Реализуется в колонках 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 16, 17; 4) планово-учетная функция. Колонки 10, 15, 18; 5) технологическая функция. Все работы по ремонту судна распределяются по технологическим комплектам; 6) бухгалтерско-расчетная функция. Это колонки 1, 2 и 18. Обязанности администрации судна при ремонте: – каждый должен хорошо знать технологию и организацию ремонта; – знать построение и содержание ЕРВ; – лично контролировать качество исполнения всех ремонтных работ и своевременно информировать цеха, отделы, прорабов и другие службы о недоделках и недостатках в ремонте; – никогда не подписывать неоконченные работы. 51 1.12. Отстой флота В соответствии с программой зимнего ремонта флота судоремонтные предприятия, исходя из предполагаемого объема работ по каждому судну, вида ремонта и необходимости осмотра подводной части корпуса, разрабатывают план расстановки судов с учетом осенне-весеннего подъема их на слип, установки на слипе и в акватории на весь зимний период. Для составления вариантов плана расстановки судов пользуются генеральным планом акватории и слипа завода, на который наносят габариты судов. При этом должен быть учтен ряд особенностей, связанных с расстановкой судов: противопожарная безопасность, разбивка судов на группы ремонта и т.д. При расстановке суда распределяются на несколько групп в порядке очередности ремонта. В первую группу включают суда с наиболее тяжелыми и трудоемкими работами. Кроме этого, группы составляются с учетом равномерной загрузки цехов и участков по каждой специальности. На акватории суда устанавливают в несколько рядов по 3–5 в каждом ряду. Место стоянки каждого судна в ряду определяют из объема ремонта и характера работ. Суда первой группы (с крупным объемом) располагают ближе к причальной линии и к тому цеху, на долю которого падает наибольший объем работ. Для обеспечения пожарной безопасности расстояния между рядами судов должно быть не менее 20 м, расстояния между корпусами – не менее 3 м (рис. 1.12). Суда с запасом жидкого топлива должны ставиться у входа в затон на расстоянии 100 м от последнего ряда судов. Рис. 1.12. Порядок расстановки судов в акватории судоремонтного предприятия В настоящее время разрабатывается новая схема организации ТР и СР флота на плаву, сущность которой заключается в следующем. В акватории завода на причальных сваях монтируются краны грузоподъемностью 2–3 т. На площадках у кранов располагаются: пожарные гидранты, 52 сварочные посты, распределительные посты сжатого воздуха, кислорода и других видов энергии. Эти площадки соединяются с берегом мостками, по которым на электрокарах доставляются сменные детали и механизмы. Суда должны быть расставлены в непосредственной близости от крана (рис. 1.13). Рис. 1.13. Расстановка судов в акватории при новой схеме организации ТР и СР Расстановка судов на слипе должна производиться с учетом максимального использования грузоподъемных средств слипа и соблюдения сроков проведения ремонтных работ. Суда, на которых предусматривается смена механизмов, должны устанавливаться вблизи кранов. Суда, нуждающиеся в проведении ВР или крупных модернизационных работ, поднимают на слип в первую очередь и устанавливают на крайние места крыльев слипа у подкрановых путей. Расстояние между судами на слипе должно соответствовать существующим нормам. Охрана судов, околка льда, уборка мусора и снега, создание пожарных проездов и водоемов, работы по защите судов во время ледохода, паводка выполняются штатом зимнего отстоя по распоряжению и под ответственность администрации предприятия. Расходы по отстою флота производятся по отдельной смете затрат, утвержденной пароходством. В соответствии со сметой и количеством закрепленного для отстоя флота плавсостава пароходство выделяют судоремонтному предприятию фонд заработной платы. Капитаны судов и вахтенные начальники должны выполнять все распоряжения администрации судоремонтного предприятия, относящиеся к безопасности отстоя судна. Вся судовая команда подчиняется правилам внутреннего распорядка завода. 53 1.13. Судоподъемные сооружения Для обнажения подводной части корпуса речных судов в основном применяются: – вертикальные судоподъемники; – кессоны; – доки; – слипы и эллинги; – кормоподъемники. 1.13.1. Вертикальные судоподъемники Получили распространение только в последнее время. Они позволяют вести круглогодичный подъем за счет ограниченной акватории, входящей в состав сооружения (рис. 1.14) Рис. 1.14. Конструкция вертикального судоподъемника 54 1.13.2. Доки Бывают трех типов (рис. 1.15): сухие откачивающие, сухие наливные и плавучие. Все доки оборудованы насосными отделениями. Плавучесть дока достигается с помощью балластных и сухих отсеков. а) б) в) Рис. 1.15. Конструкция доков: а – сухие откачивающие доки; б – сухие наливные доки; в – плавучие доки 55 Сухие доки – самые дорогие сооружения. Их размеры практически не ограничиваются. Строят в основном в низовьях рек, в морских гаванях, где незначительны перепады уровня акватории. Плавучие доки различают: – по материалу корпуса – стальные, железобетонные и композитные; – по целостности корпуса – монолитные, секционные; – по конструкции корпуса – однобашенные, двухбашенные, безбашенные; – по автономности – самоходы, автономные, несамоходные, неавтономные. Самодокующийся секционный док обладает хорошей остойчивостью. Эти доки состоят из ряда секций, каждая из которых может быть поднята при помощи остальных. В секционном доке на каждой секции можно поднимать суда небольшого размера. Это дает возможность ставить в док суда с различными объемами ремонта и независимо от срока ремонта одного судна выпускать другое. Грузоподъемность плавучих доков достигает 100 000 т. Продолжительность подъема – от 1 до 2 ч. Плавучие доки получили самое широкое распространение. 1.13.3. Кессоны Являются секцией плавучего дока (рис. 1.16) и предназначены для подъема оконечности судна с целью осмотра, обслуживания и ремонта движительно-рулевого комплекса и выполнения сопутствующих работ по корпусу. Кессоны и сменный комплект кильблоков для оконечностей всех форм может быть снабжен собственной силовой и насосной установками. Рис. 1.16. Кессон Кессоны также могут использоваться при подъеме мелких судов для ремонта их корпуса. 1.13.4. Эллинги и слипы Эллинги представляют собой сооружения для вытаскивания судов из воды на берег при помощи наклонных путей, особых тележек и тяговых лебедок без изменения расположения судов в плане. Эллинги бывают продольными и поперечными. У продольных диаметральная плоскость судна при подъеме располагается перпендикулярно к берегу, а у поперечных – параллельно берегу. Максимальная масса судна составляет до 10000 т. Распространения на речном флоте не получили. 56 Слипы отличаются от эллингов тем, что суда не только вытаскиваются с помощью тележек по наклонным путям, но и перемещаются на боковые стапельные места посредством дополнительного комплекта тележек. Так же, как и эллинги, слипы бывают поперечные и продольные (рис. 1.17). Поперечный слип – наиболее распространенный тип судоподъемных сооружений. Масса судна – до 10000 т. Рис. 1.17. Продольные и поперечные слипы Гребенчатый слип – поперечный слип, на котором судно поднимается на комплекте подъемных тележек и передается для горизонтального передвижения на комплект стапельных тележек. Последовательность работ по подъему судна на слип. 1. Подготовительные операции к подъему. Согласно Правилам технической эксплуатации слипов и эллингов перед подъемом судна на слип докмейстер обязан ознакомиться с характеристиками поднимаемого судна, конструкцией и состоянием его корпуса. После этого он составляет схему подъема судна, указав: – число подъемных тележек; – глубину опускания тележек; – величину свеса носовой и кормовой оконечностей судна и положение прочных поперечных связей корпуса относительно подъемных тележек; – положение судна на подъемных тележках, наиболее удобное для последующей его пересадки на стапельные тележки; – число и размеры требуемых кильблоков; – величину ожидаемой наибольшей нагрузки на отдельную тележку. При этом масса поднимаемого судна не должна превышать грузоподъемность слипа. Перед операцией подъема судна производят следующие необходимые расчеты: а. Для судов, не имеющих значительного дифферента (барж, несамоходных и буксирных судов), число косяковых тележек, шт., принимают из расчета средней нагрузки на тележку: 57 Q , (1.32) Pк где k1 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки (1,35–2,0); Q – доковая масса судна, т; Pк – грузоподъемность косяковой тележки (150, 300, 500 т). Во время подъема судов со значительным дифферентом число тележек, несущих наибольшую нагрузку, удваивают или принимают по графику весовой нагрузки по длине судна. После подъема судна не следует оставлять его на косяковых тележках длительное время; б. При пересадке судна на стапельные тележки последние должны находиться под судном в количестве, соответствующем общей массе судна. Число стапельных тележек, устанавливаемых под тяжелым судном, определяют из условия, чтобы ожидаемая наибольшая нагрузка, т, на тележку не превышала ее грузоподъемности: Q nс = k 2 , (1.33) Pс где k2 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки (1,35–2,0); Pс – грузоподъемность стапельной тележки (50, 60, 70 т). Число стапельных тележек, устанавливаемых под относительно легким судном (с малой нагрузкой на единицу площади), находят из расчета обеспечения устойчивого положения судна на тележках, местной и общей прочности его корпуса; в. Количество стапельных тумб, шт, определяется так: Q nт = + nо , (1.34) Pт где Pт – грузоподъемность тумбы (15, 25, 40, 50 т); nо – количество дополнительных тумб в местах перегрузки, шт., принимают по аналогии подъема судна с большим дифферентом; г. Ветровая нагрузка, кН: N в = 0,625koU 2 S кор , (1.35) где ko – коэффициент обтекаемости (~ 0,8); U – скорость ветра, м/с; Sкор – полная проекция корпуса и надстройки, м2. После проведения необходимых расчетов приступают к подъему судна, который начинают с того, что все косяковые тележки опускаются в воду, их стапель-палуба выравнивается с зеркалом воды. В результате приготавливается основная горизонтальная плоскость. На крайних косяковых тележках закрепляются буи и рейки на высоту Tmax + 0,15 м. nк = k1 58 Затем косяковую тележку опускают на заданную глубину и слип готов к подъему (рис. 1.18). Рис. 1.18. Расположение косяковых тележек под водой 2. Способы наводки судна над косяковыми тележками (рис. 1.19): а) при штиле судно кренится к кранцам, установленным на береговой стороне косяковых тележек; б) при ветре до 3 баллов (до 5 м/с) наводка судна на тележки осуществляется двумя катерами, которые удерживают корпус судна между буями и рейками. Затем синхронно включаются судоподъемные лебедки со скоростью 1,5 м/мин, а катера с той же скоростью перемещают судно лагом к берегу; в) при ветре 5–10 м/с наводка судна осуществляется с помощью двух наводочных лебедок и якорей, согласно изображенной на рис. 1.19 схеме. При ветре более 5 баллов судоподъем запрещается. 3. Перестановка судна с косяковых тележек на судовозные: а) под судно на гребенке подкатывают расчетное количество судовозных тележек (рис. 1.20), объединяют их в поезд, подают давление масла в верхний гидроцилиндр, приподнимают судно над косяковыми тележками, которые можно опустить вниз. Затем включается весь поезд на движение в сторону откатных путей; б) под корпус подводится необходимое количество судовозных тележек, затем все косяковые и судовозные тележки включаются на спуск и судно перемещается в сторону берега на 0,5 м. В результате вся масса корпуса остается на судовозных тележках, а косяковые освобождаются. 59 Рис. 1.19. Схема поперечного гребенчатого слипа Рис. 1.20. Судовозная тележка 60 1.13.5. Кормоподъемники Применяют для частичного обнажения оконечностей судна, позволяют вести ремонт движительно-рулевого комплекса, подруливающего устройства и части корпуса. Различают 2 типа: 1) корпусоподъемник в виде козлового крана (рис. 1.21, а) расположен на плавучем кране или понтоне; 2) деррик-кран (рис. 1.21, б). а) б) Рис. 1.21 Кормоподъемники: а – кормоподъемник в виде козлового крана; б – деррик-кран 1.14. Способы обнажения подводной части корпуса судна при отсутствии судоподъемных сооружений 1. Кренование и дифферентирование судна при помощи приема жидкого или штучного балласта. Обнажается, как правило, кормовая или скуловая части. 2. Осушение судна в период весеннего паводка (рис. 1.22). 61 Рис. 1.22. Осушение судна в период весеннего паводка 3. Выморозка (рис. 1.23) производится в районах с устойчивыми морозами (средняя температура менее – 10°С. Начинают после накопления толщины льда до 30 см и ежедневно выбирают слоями лед на глубину (5–10) см. Выморозку содержат очищенной от снега. При больших заглублениях в выморозку ставят вентиляторы. Углубления могут достигать (1,2–1,7) м. Рис. 1.23. Выморозка судна 4. Использование ящиков-пластырей (рис. 1.24). В районе повреждения корпуса ставят водонепроницаемые емкости, крепят по периметру опорной поверхности и уплотняют. Рис. 1.24. Использование ящиков-пластырей 62 5. Полный (частичный) подъем судна по наклонным склизам, которые насаливают солидолом, мылом и т.п. (рис. 1.25). Склизы представляют собой бревна, которые укладывают на наклонной части берега. Рис. 1.25. Подъем судна по наклонным склизам 6. Посадка судна на мель носом или кормой после получения пробоины в носу или корме. При получении пробоины и при наличии течи воды используются различные меры для сохранения плавучести и непотопляемости судна: цементные заделки, кошма, доски (упоры), связи и т.д. 1.15. Контролирующие организации К организациям, контролирующим деятельность речного флота, относят: Российский Речной Регистр, региональные инспекции Российского Речного Регистра, ВОХР, Государственную санитарную инспекцию, Технические инспекции профсоюзов, службы хозяйственного контроля за деятельностью флота и предприятий (осуществляются службами пароходств). Все контролирующие организации имеют право накладывать санкции, останавливать производство и его финансирование. Российский Речной Регистр – государственный орган классификации и технического надзора. Является контролирующей и инспектирующей организацией. Осуществляет постоянный надзор за техническим состоянием судов и техническое наблюдение за проектированием, постройкой и ремонтом судов, механизмов, а также за качеством материалов, применяемых при этом. По своей структуре Российский Речной Регистр имеет Главное управление во главе с директором, а во всех бассейнах – Инспекции Российского Речного регистра. Функциями Главного управления Российского Речного Регистра являются: – руководство инспекциями; – рассмотрение и согласование технических проектов судов; 63 – участие в испытаниях головных объектов и проверка документации на них; – согласование обоснований отступлений от правил Российского Речного Регистра при ремонте. Функциями Инспекций Российского Речного Регистра являются: – согласование проектов на постройку мелких судов, на ремонт, переоборудование и модернизацию; – определение и согласование высоты надводного борта, нанесение грузовой марки при реконструкции; – наблюдение за используемыми в производстве материалами; – контроль и наблюдение за постройкой и ремонтом судов; – составление, выдача и продление документации на право плавания. При невыполнении требований Российского Речного Регистра инспектор имеет право прекратить работы, запретить выход судна, обязательно сообщить об этом Инспекции и владельцу. 1.16. Виды освидетельствования судов Существуют следующие виды освидетельствования, проводимые Российским Речным Регистром: 1. Первоначальное – после постройки, КР, ВР или взятие на учет вновь прибывшего из-за границы судна. Цель – установление его технических и конструктивных особенностей и классификации (табл. 1.7). Таблица 1.7 Классификация судов по Правилам Российского Речного Регистра Классификационные характеристики 1. 2. 3. 4. 5. 6. Основной символ, допускаемый к плаванию при волнах высотой, не более, м: «Л» – 0,6; «Р» – 1,2; «О» – 2,0; «М» – 3,0; «М-СП» – 3,5 Построенные под техническим надзором Российского Речного Регистра С возможным выходом в прибрежные морские районы Имеет ледовые подкрепления Признано экспериментальным Имеет автоматизированное управление судном, механизмом (ДАУ, ДУ судовой электростанцией, сигнализации) 64 Символ класса Формула класса Л, Р, О, О-пр, М, М-пр, М-СП кл. «О»  О пр (лед), (ледокол) Э О-пр О-пр (лед) ЭО-пр (лед) А ЭО-пр (лед) А 2. Очередное – состоит из двух этапов: предремонтного и послеремонтного. Выполняется перед СР, КР для установления технического состояния судна. Во время второго этапа ведется (только для СР) контроль выполненного объема работ и оформление документов на право плавания. Сроки проверки зависят от типа судна и приведены в Правилах Российского Речного Регистра. 3. Ежегодное – для контрольной проверки и продления документов на право плавания (может производиться без предупреждения экипажа). Проводится в период между очередными освидетельствованиями. 4. Внеочередное – после крупных повреждений, по заявке судовладельца, с целью технического контроля за экспериментальными объектами, для разрешения разовых переходов в условиях, превышающих класс судна, по специальным указаниям Главного управления Российского Речного Регистра, для взятия на учет судов, по усмотрению Инспекции. В обоснованных случаях Инспекция по просьбе судовладельца может отсрочить дату очередных и ежегодных освидетельствований. Оценка технического состояния при освидетельствовании судна выставляется отдельно по корпусу, механизмам, котлам и сосудам, работающим под давлением, по электрооборудованию и средствам автоматизации. По каждой из частей судов устанавливаются следующие оценки: годное, негодное. Окончательная оценка технического состояния судна принимается наихудшая, полученная по всем основным элементам. Оценка технического состояния определяется дважды – до ремонта и после ремонта. В первом случае она выводится по результатам дефектации, во втором – уточняется по результатам ремонта. 1.17. Индустриализация судоремонта Под «индустриализацией» судоремонта принято понимать максимально возможное в реальных условиях речного транспорта внедрение современных методов и средств организации и технологии ремонта судов и механизмов с учетом передового опыта отечественных и зарубежных отраслей машиностроения и судостроения. Главная цель «индустриализации» судоремонта заключается в том, чтобы от традиционных, но устаревших методов ремонта элементов судов и механизмов на месте в судовых условиях, постепенно свести судоремонт к возможно большей замене изношенных частей, узлов, механизмов, заранее отремонтированных в специализированных цехах. Основными направлениями «индустриализации» судоремонта являются следующие мероприятия: 65 стандартизация деталей и узлов, унификация судовых механизмов, типизация судов; повышение ремонтопригодности и технологичности судовых конструкций, оборудования, изделий; специализация и кооперирование судоремонтных предприятий, повышение уровня серийности ремонтируемых судов; совершенствование технологии судоремонтного производства, внедрение новой техники, механизация производственных процессов, замена ручного труда машинным, улучшение условий труда при ремонте судов; максимально возможное перенесение ремонтных работ с судов в закрытые помещения; развитие специализированных производств для централизованного ремонта демонтированных с судов машин и механизмов и серийного или массового изготовления сменных деталей и запасных частей; развитие и совершенствование современных методов судоремонта; широкое внедрение передовых форм и методов организации труда плавсостава с максимально возможным участием судовых команд в ремонте судов в зимний период, в осеннем техническом обслуживании, ремонте судовой техники в период навигации; совершенствование группового метода межнавигационного ремонта флота; максимальное внедрение различных способов взаимозаменяемости деталей, узлов, механизмов, дальнейшее совершенствование системы постоянных ремонтных размеров при ремонте судовых машин и механизмов. Ниже приводятся некоторые принципиальные положения, связанные с осуществлением вышеуказанных направлений совершенствования судоремонта. 1.17.1. Стандартизация деталей и узлов, унификация судовых механизмов, типизация судов Стандартизацией судовых изделий называют максимально возможное применение при постройке и ремонте судов различных стандартных деталей и узлов, что повышает надежность судов, облегчает подготовку и проведение судоремонта. Унификация оборудования и материалов – это работа по сокращению количества типоразмеров судовых механизмов, оборудования, изделий, материалов, применяемых при постройке и ремонте судов. 1.17.2. Концентрация, специализация и кооперирование судоремонтных предприятий Концентрация – это процесс сосредоточения производства на более крупных предприятиях. Концентрацию судоремонтного производства осуществляют как путем строительства новых крупных предприятий, так и реконструкцией и расширением действующих. 66 Несмотря на преимущества крупных предприятий, концентрировать ремонт судов на заводах следует до определенного предела с учетом особенностей транспортного процесса (необходимость для грузообразующих районов судов различных типов). Специализация предприятия – это плавное приспособление из к ремонту судов определенных (по возможности, меньших по количеству) типов, что упрощает судоремонтное производство, способствует внедрению передовой техники и технологии, снижает стоимость и продолжительность судоремонта. Расширять и углублять специализацию судоремонтных предприятий следует путем: специализации предприятий Минречфлота на ремонте судов определенных типов и видов флота; сокращения числа типоразмеров ремонтируемых на одном предприятии судов и увеличения их серийности; сокращения числа типоразмеров СЭУ по маркам главных двигателей, ремонтируемых на одном промышленном предприятии. Кооперирование предприятий, тесно связанное с их специализацией, практически осуществляется в виде производственных связей судоремонтных предприятий между собой. 1.17.3. Перенесение ремонтных работ с судов в закрытые помещения Осуществление этого мероприятия позволяет применять передовые технологические процессы, механизировать трудоемкие работы и снизить затраты труда, улучшить качество, сократить сроки и снизить стоимость ремонтных работ. К числу работ, которые в первую очередь должны быть перенесены с открытых площадок в цехи, относят: полную обработку металла, сборку и сварку узлов и секций по металлическому корпусу; изготовление предметов оборудования, мебели, щитов надстроек по дереву в составе корпуса; обработку труб на станках, макетирование, приварку фланцев, гидравлические испытания по системам и трубопроводам. В связи с задачей перенесения ремонтных работ по флоту в цехи и закрытые помещения для центральных, северных и восточных речных бассейнов особое значение приобретают: строительство эллингов; защита рабочих мест на судоподъемных сооружениях от ветра, снега, льда; создание комфортных зон и участков на стапель-палубах плавучих доков, слипах, судах, стоящих в караване 67 1.17.4. Развитие нулевого этапа судоремонта Для улучшения подготовки производства и проведения межнавигационного ремонта судов важно развивать нулевой этап судоремонта. Нулевой этап судоремонта в соответствии с ГОСТ 24166–80 «Ремонт судов» – это комплекс операций при подготовке к ремонту судна, выполняемых по заказу судовладельца с целью сокращения продолжительности и улучшения качества ремонта судна. До постановки судна на ремонт судоремонтное предприятие в течение нулевого этапа приобретает или изготавливает сменные и запасные части, узлы, механизмы, судовые технические средства и элементы корпуса судна, необходимые в последующем при ремонте судна. К работам по нулевому циклу относят: изготовление цехами судоремонтного предприятия и приобретение заводом деталей, изделий, узлов и конструкций по согласованной «Заказчиком» и «Заводом» номенклатуре, входящей в планы межведомственной, внутриминистерской и внутрибассейновой коопераций (в первую очередь, сменных деталей); поставку главных и вспомогательных дизелей, компрессоров, насосов, электрических машин и других судовых технических средств, получаемых по фондам от сбытовых организаций и по импорту в обменный и расходный фонды на суда, приписанные на хозяйственно-техническое обслуживание к судоремонтному предприятию; изготовление в цехах судоремонтного предприятия и приобретение по кооперации отливок из черных и цветных металлов и поковок с предварительной механической обработкой или без нее, а также других полуфабрикатов, дельных вещей и т.д.; капитальный ремонт дизелей в централизованном порядке в специализированных цехах и ремонт деталей, узлов и механизмов обменного фонда на специализированных участках предприятий. В номенклатуру деталей, изделий и узлов, называемых сменными и запасными частями, включены: детали и узлы главных и вспомогательных дизелей и механизмов (кольца поршневые, поршни с пальцами, шатуны, крышки цилиндров, рамовые и шатунные подшипники, различные шарикоподшипники, болты шатунные с гайками, форсунки, топливные насосы и другие детали и навесные узлы к дизелю); детали и узлы винторулевого комплекса (гребные винты, гребные валы, рули, поворотные насадки, баллеры рулей с гельмпортовыми втулками, втулки кронштейнов и дейдвудов); детали и узлы судовых устройств и систем (рулевое устройство, якорное и швартовное, грузовое и шлюпочное, вентили, краны, задвижки клинкетные, коробки распределительные, фланцы и т.д.); 68 детали и узлы электрооборудования (пускатели магнитные, различные реле, контроллеры шпиля и брашпиля, коммутаторы, выключатели и переключатели пакетные, электродвигатели, генераторы и т.д.); различные судовые конструкции, привальные брусья, съемные рубки, надстройки судов, заготовки фальшборта и другие отдельные элементы конструкций корпуса судна; дельные вещи (световые фонари, иллюминаторы, двери, крышки люков и горловин, колонки леерного ограждения и т.п.). 1.17.5. Развитие и совершенствование агрегатного и агрегатно-узлового методов судоремонта Агрегатный метод ремонта судов заключается в том, что требующие капитального (среднего) ремонта серийные дизели, механизмы, другое судовое оборудование снимают с судов комплектно и заменяют аналогичными новыми из расходного фонда или заранее отремонтированными из обменного фонда. При агрегатно-узловом методе ремонта заменяют изношенные узлы судовых механизмов, устройств и оборудования тоже из расходного или обменного фондах. При агрегатном или агрегатно-узловом методах ремонта судов повышается качество ремонта, увеличивается ресурс дизелей и механизмов, сокращается трудоемкость и длительность ремонта, снижается его стоимость, обеспечивается своевременная сдача судов в эксплуатацию после зимнего ремонта, достигается более равномерная загрузка судоремонтных предприятий по периодам года. Основными условиями для развития агрегатного и агрегатно-узлового методов ремонта речного флота является создание обменного и расходного фондов дизелей, механизмов и оборудования по нормативам. 1.17.6. Совершенствование организации ремонта флота силами судовых экипажей В навигационный период судовые команды выполняют комплекс работ по техническому обслуживанию, а также частично ремонтируют судовую технику в период стоянок судов под грузовыми операциями. При постановке судна на зимний отстой и ремонт по каждому судну составляют, а руководство утверждает взаимоувязанные планы по разделам: работы, выполняемые экипажем судна в период навигации и зимнего судоремонта с необходимым материально-техническим обеспечением; работы, выполняемые силами береговых производственных участков; работы, выполняемые цехами и участками судоремонтного предприятия. В процессе ремонта выполняют объем ремонтных работ, предусмотренный ведомостью для ввода судна в эксплуатацию, включая: обкатку и регулировку главных и вспомогательных дизелей; испытание судовых систем и механизмов; 69 регулировку и настройку аварийно-предупредительной сигнализации, дистанционно-автоматического управления механизмами и т.д.; проведение отделочных и покрасочных работ по внутренним помещениям с максимально возможной наружной окраской корпуса и надстроек; укомплектование инвентарного снабжения судна согласно табелю с последующим хранением на береговом складе или судне; заполнение и оформление судовой и заводской технической документации по ремонту судна; представление контролирующим организациям противопожарного, санитарного, аварийно-спасательного оборудования в работе, а также судовых документов. Дальнейшим развитием метода ремонта судов силами судовых команд являются: внедрение «горячего» ремонта, СР судов силами экипажей, бригадный подряд, а также внедрение системы непрерывного технического обслуживания и ремонта флота силами экипажей в период навигации в объемах и формах, экономически обоснованных в реальных условиях. 1.17.7. Групповой метод зимнего ремонта флота Сложившаяся в течение десятков лет практика судоремонтных предприятий речного флота подтверждает целесообразность ведения зимнего текущего и среднего ремонтов судов не широким, а узким фронтом, для чего все суда, подлежащие ремонту, разбивают на несколько групп очередности в зависимости от намечаемых сроков сдачи судов по технической готовности. 1.17.8. Система постоянных ремонтных размеров при ремонте судовых машин и механизмов При ремонте и техническом обслуживании серийных судовых механизмов применяют систему постоянных ремонтных размеров. Ремонтные размеры втулок и валов устанавливаются заранее для дизелей основных марок, применяемых на речном флоте. Под них протачивают валы и под эти размеры (с учетом требуемых допусков) изготавливают ремонтные подшипники, причем последние, как и любые другие сопрягаемые детали, могут быть изготовлены заранее на нулевом этапе судоремонта. Система ремонтных размеров позволяет обеспечить взаимозаменяемость деталей, повторно использовать детали, что уменьшает необходимость изготовления новых сменных частей, повысить качество ремонта дизелей и других судовых механизмов и сократить его продолжительность. В практике ремонта обычно применяют три ремонтных размера: 0-й (номинальный), 1-й и 2-й. 1.17.9. Поточные методы организации ремонта судов Применяемые поточные методы в производстве обеспечивают повышение производительности труда, более интенсивное использование обо70 рудования и производственных площадей, уменьшение числа вспомогательных рабочих, сокращение длительности производственного цикла. Эти преимущества поточного производства дает специализация рабочих мест, сокращение затрат времени на вспомогательные и обслуживающие операции, на переналадку оборудования. 1.17.10. Совершенствование технологии судоремонта, внедрение новой техники, механизация производства и труда В системе речного транспорта для совершенствования процесса судоремонта необходимо развивать: – методы безразборной диагностики механизмов и внедрение приборов неразрушающего контроля при дефектации корпусных конструкций, деталей и узлов дизелей и другого оборудования; – применение при ремонте корпусов секционной замены дефектных участков, безударной правки и гибки элементов набора и обшивки, использование стеклопластиков и клеевых композиций; –механизированные способы сварки, наплавки и резки как в цехах, так и на судах, в доках, на открытых площадках, применение прогрессивных сварочных материалов; – трубопроводное производство с использованием приборов неразрушающего контроля при дефектации труб, специальных стендов и станков для заготовки, гибки и обработки труб, внедрение новых способов антикоррозионной защиты трубопроводов. Перенесение основного объема трубопроводных работ в цеховые условия в связи с агрегатированием судовых систем по функциональному признаку; – современные методы восстановления изношенных деталей – гальванопластики, металлизации, плазменного напыления и т.д.; – использование ротационных резцов, алмазного инструмента, универсально-сборочной и переналаживаемой оснастки при механической обработке деталей; – технологические процессы механической обработки путем приближения заготовок к окончательной форме деталей; – сборочные процессы путем организации специализированных рабочих мест по типовым проектам научной организации труда; – комплексную механизацию доковых и слиповых работ – внедрение агрегатов по демонтажу и сборке винторулевых комплексов судов, установок для механизированной очистки, грунтовки и окраски корпусов, переносных станков и приспособлений для обработки на месте соединений гребных и рулевых устройств и т.д.; – механизацию перегрузочных работ и вспомогательных операций, внедрение механизированного инструмента для слесарно-монтажных, трубопроводных, малярных и других работ; – внедрение манипуляторов (роботов) на отдельных видах работ, станков с числовым программным управлением, роботизированных комплексов, гибких производственных систем. 71 2. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА КОРПУСОВ СУДОВ 2.1. Прогнозирование объемов ремонта корпуса судна Наиболее неблагоприятной особенностью судоремонтного производства является неопределенность объема и номенклатуры ремонтных работ, сохраняющаяся даже при планово-предупредительных работах. Это существенно сужает возможность подготовки производства, приводит к снижению производительности труда и к росту продолжительности ремонтных работ. Подобную ситуацию можно предотвратить только на основе достаточно точного прогноза и учета содержания каждого планового вида ремонта. Применительно к корпусам судов прогнозы должны в первую очередь давать ответы на вопросы о расположении, видах и параметрах дефектов, подлежащих исправлению при очередном ремонте судов. Поскольку возникновение и развитие эксплуатационных дефектов судовых корпусных конструкций зависит не только от систематических, но и от множества случайных факторов, основой прогнозирования должен стать математический анализ статистических данных о дефектах корпусов однотипных или близких по конструктивным признакам и условиям эксплуатации судов. Основой статистического прогнозирования являются номенклатура и границы участков корпусных конструкций, в пределах которых дефекты повторяются с одинаковой или примерно одинаковой периодичностью, и для каждого из этих участков устанавливается частость образования дефектов. Затем прогнозируется содержание программы ремонта корпусов судов. Для наглядности и удобства анализа все сведения о дефектах рекомендуется отмечать на чертежах растяжек элементов судов. Вначале определяется частость случаев ремонта судна по дефектам: N ϕк = к , (2.1) Nв где Nк – количество случаев ремонта; Nв – количество обследуемых судов (объем выборки). Затем вычисляют частость попадания дефектов, вызывающих ремонт конструкций, по районам корпуса как по высоте, так и по длине: Np ϕ pi = i , (2.2) Nк где – количество случаев ремонта i-го района корпуса. Np i 72 На последнем этапе разбивают частость случаев ремонта в зависимости от срока эксплуатации. В заключение все полученные сведения по дефектам заносятся в таблицу: Таблица 2.1 Частость ремонта корпуса судна проекта … Район расположения по высоте Район расположения по длине Возраст судна, год до 10 11…15 16…20 21…25 26…30 31…35 Прогнозирование износов проводится на период эксплуатации до следующего среднего ремонта. Скорость износа, мкм/год, любого элемента можно определить по выражению: ∆Sср ⋅ 1000 (2.3) И эл = , Т где ∆Sср – уменьшение толщины связи, мм; Т – время службы судна до предстоящего ремонта, лет. Эта формула не совсем точная, если учесть неравномерность коррозионного износа по годам службы – вначале идет более интенсивный износ (первые 2–3 года), а затем он стабилизируется. Для судов типа «рекаморе» скорость износа зависит от срока нахождения в соленой воде. Для речных судов Иэл колеблется в пределах 10…300 мкм в год. Данные прогноза используют в первую очередь для назначения методов ремонта корпусных конструкций, при этом надо учесть следующие требования: 1) коэффициент использования металла заготовок должен быть не ниже 0,8; 2) новые детали следует по возможности укрупнять – это дает снижение объема и трудоемкости пригоночных и сварочных работ; 3) размеры заменяемых участков ограничиваются пределами подъемных средств и удобства монтажа. Прогноз используется также для подготовки технической и технологической документаций, плазовых данных и средств технического оснащения ремонтных работ, для составления и корректировки графиков ремонта. Статистический анализ позволяет, кроме того, выявлять закономерности изменения технического состояния судовых конструкций в зависимости от их характеристик, возраста и условий эксплуатации. 2.2. Способы повышения ремонтопригодности корпусов судов Способы повышения ремонтопригодности: 73 1. Уменьшение дополнительных затрат металла на ремонт корпусов судов. 2. Повышение ремонтной технологичности корпусных конструкций: – обеспечение доступа к потенциальным объектам ремонта; – упрощение обводов и применение однородного набора и унифицированных конструктивных элементов; – освобождение, по возможности, конструкции с повышенной вероятностью ремонта от насыщения; – применение изоляции, обеспечивающей пожарную безопасность при сварке; – разработка и применение таких связей и соединений потенциальных объектов ремонта со смежными конструкциями, при которых упрощается и облегчается их демонтаж и монтаж. 2.3. Определение плазовых данных для ремонта корпуса Под плазовыми данными для ремонта корпуса судна понимаются сведения о размерах и форме ремонтируемых деталей и корпусных конструкций. Плазовые данные требуются: – при замене элементов корпуса – для изготовления новых деталей и узлов, а также секций и сборочно-сварочных постелей; для монтажа новых деталей и конструкций на судне; – в случае подкрепления ослабленных конструкций для изготовления подкрепляющих связей; – при станочной правке демонтированных конструкций –для контроля формы последних, их монтажа на судне после правки и изготовления деталей взамен удаленных; – в случае правки деформированных конструкций по месту – для контроля формы исправляемых конструкций и изготовления деталей взамен удаляемых при правке. Плазовые данные в условиях судоремонтного предприятия могут быть получены: из таблиц плазовых ординат; с натурного или масштабного плазового чертежа, построенного на практических шпангоутах; с теоретического чертежа; путем обмеров корпусных конструкций на ремонтируемом судне. Если относительная кривизна обводов f/l (отношение стрелки прогиба к длине хорды) не превышает 1/50, допускается использовать в качестве исходных данных конструктивные и рабочие чертежи. Плазовые данные представляются в следующих формах: 74 для вырезки деталей из плоских заготовок – карты раскроя заготовок, плазовые эскизы и таблицы, а в случае применения газорезательных машин – копир-чертежи или программы; для контроля формы деталей при гибке или правке – шаблоны и каркасы; при контроле рабочих обводов сборочно-сварочных постелей – таблицы или рейки ординат обводов, шаблоны лекальных сечений; для разметки контура вновь изготавливаемых секций и подлежащих ремонту участков корпуса – плазовые эскизы и рейки. При определении плазовых данных о размерах, форме и пространственном положении ремонтируемых конструкций необходимо в пределах всего участка конструкции выбрать единую систему координат и базовых плоскостей, от которых производится отсчет всех размеров. Шаг задания ординат лекальных обводов зависит от отношения f/l: 1) f/l ≤ 1/50 – 3 точки с шагом не более 1200 мм; 2) 1/50 ≤ f/l ≤ 1/25 – 5 точек с шагом не более 1200 мм; 3) 1/25 ≤ f/l ≤ 1/10 – 7 точек с шагом не более 1200 мм; 4) f/l > 1/10 – 9 точек с шагом не более 1200 мм. Ординаты и шаблоны для контроля лекальных сечений постелей должны разрабатываться с учетом толщины их обшивки (толщина откладывается наружу от теоретических обшивок). Плазовые данные для вырезки криволинейных деталей из плоских заготовок разрабатываются путем развертки на плоскость листов и растяжки балок набора. Развертка листов, имеющих цилиндрическую или коническую кривизну, должна производиться графическим методом Егорова, а листов, имеющих более сложную кривизну, – графическим методом геодезических линий. При отсутствии плазовых эскизов данные при судоремонте можно получить с помощью обмеров конструкций на судах. Обмеры могут производиться с применением шланговых ватерпасов и отвесов, координатомеров, оптических и электронно-оптических приборов. В качестве технологической оснастки при этом используются рейки и шергели, шаблоны и каркасы. В тех случаях, когда с помощью обмеров требуется получить плазовые данные о деформированных участках корпуса, используется один из двух приёмов: 1) обмеры таких же, но неповрежденных конструкций на том же судне (другой борт) или на других судах того же проекта; 2) обмеры обводов корпуса в районах, прилегающих к деформированному участку, графическим или расчетным способами с воспроизведени- 75 ем обводов поврежденной конструкции при условии их плавного сопряжения со своими продолжениями. 2.4. Методика назначения припусков при изготовлении элементов корпусных конструкций Важнейшим технологическим качеством новых элементов, изготавливаемых при ремонте корпусных конструкций, является собираемость, то есть пригодность к соединению между собой и со старыми элементами корпуса. При определении размеров вновь устанавливаемых элементов корпусных конструкций, изготовлении этих элементов и подготовке сопрягаемых с ними участков корпуса к монтажу неизбежно образуются и накапливаются систематические и случайные технологические отклонения. Компенсация этих отклонений заключается во введении припусков на размеры элементов. Припуском называется временное увеличение размера на величину, достаточную для компенсации его возможного сверхнормативного уменьшения при изготовлении и монтаже деталей. В зависимости от назначения и времени удаления различают припуски на обработку, сборочно-сварочные и монтажные. Припуски определяются из расчета технологических размерных цепей. По результатам расчета принимают решение о мерах по предупреждению сверхнормативных отклонений контролируемых параметров и при необходимости – о введении, размерах и времени удаления припусков. Припуск определяется как Пi = δ ∆Вi − δ ∆H i , (2.4) где – нормативный допуск на увеличение i-го параметра, мм; δ ∆В i δ ∆Н i – нормативный допуск на уменьшение i-го параметра, мм. Фактически припуск – это поле допуска замыкающего звена (замыкающим является звено, для которого ведется расчет размерной цепи). Расчет припуска рассмотрим на примере вварки вставки (рис. 2.1). 76 Рис. 2.1. Пример расчета припуска Определим возможные размеры замыкающего звена Б∆ размерной цепи, то есть величины зазора между торцом ребра жесткости и плоскостью шпангоута. С учетом допустимых отклонений размеров Бi они будут равны: Б1 + δ1 – расстояние от шпангоута до кромки полотнища; Б1 ± δ2/2 – зазор между кромками двух полотнищ; Б3 ± δ3/2 – усадка полотнища 1 из-за сварки; Б4 – δ4 – выход ребра жесткости за кромку полотнища. Номинальный размер замыкающего звена будет равен: (2.5) Б∆ном = Б1 + Б2 – Б3 – Б4. Для определения поля допуска замыкающего звена найдем минимальный и максимальный размеры: Б∆min – сумма наименьших размеров увеличивающих звеньев Б1 и Б2 и наибольших размеров уменьшающих звеньев Б3 и Б4, то есть: δ ⎞ δ ⎞ ⎛ ⎛ Б∆ min = Б1 + ⎜ Б2 − 2 ⎟ − ⎜ Б3 − 3 ⎟ − Б4 . (2.6) 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠ ⎝ Аналогично δ ⎞ δ ⎞ ⎛ ⎛ Б ∆ max = (Б1 + δ1 ) + ⎜ Б2 + 2 ⎟ − ⎜ Б3 − 3 ⎟ − (Б 4 − δ 4 ) . (2.7) 2 2 ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ Тогда поле допуска (припуск) П = Б∆ max − Б ∆ min = δ1 + δ 2 + δ 3 + δ 4 = n −1 ∑δi . (2.8) i =1 При ремонте допуски на размеры деталей и конструкций в чертежах не указываются. Они задаются отраслевыми стандартами и ТТП. Все же для примера приведем допуски на плоские секции по длине и ширине: 1…6 м – ± 8 мм; 6…10 м – ± 10 мм; >10 м – ± 12 мм. Для криволинейных секций допуски, естественно, выше. Хотя в принципе допуски на детали в корпусоремонте не должны зависеть от разме- 77 ров деталей, так как величина сварочного зазора, которая должна быть обеспечена в соединении, не связана с этими размерами. Для нашего примера припуск, мм, на длину вставки будет: П= n −1 ∑ δ i = 10 − 4 = 6 . (2.9) i =1 2.5. Обеспечение прочности и жесткости корпусов судов при ремонте Встречаются три случая. 1. Обеспечение достаточной общей прочности для перевода на базу ремонта не сильно поврежденного судна. Особенно актуален при повреждении днища или палубы средней части корпуса в результате посадки на камни или взрыва. Для компенсации в местах ослабления корпуса устанавливают временные связи. Уменьшение момента инерции эквивалентного бруса в результате аварии и необходимое усиление его определяется расчетом. Временное подкрепление днища обусловливают необходимость постановки судна в док. Но может быть осуществлена транспортировка поврежденного судна без подкрепления прямо в доке. 2. Обеспечение общей прочности сильно поврежденного судна при постановке его в док. Проблема является достаточно серьезной. Это вызвано прежде всего тем, что интенсивность реакций опор во много раз превышает интенсивность сил поддержания, действующих на судно на плаву. И реакции распределены менее равномерно. Кроме того, в результате аварии судна его корпус может получить значительные остаточные деформации. Если их не учесть, то большие участки корпуса окажутся неопёртыми и, как следствие, в поврежденных районах корпуса появятся чрезмерные изгибающие моменты. Из-за этого перед постановкой аварийного судна в док тщательно выполняются замеры стрелок общего изгиба корпуса и подробное водолазное освидетельствование с целью выявления и оценки местных остаточных деформаций днища, особенно в местах расположения доковых (стапельных) опор. Стрелки изгиба (упругую линию) корпуса наиболее точно можно определить с помощью лазера, с пробивкой оптической оси на палубе. По результатам установления общей и местной деформаций корпуса должны быть внесены коррективы в доковый (стапельный) чертеж судна. При больших повреждениях днища применяется приварка прочных несущих кронштейнов к бортам для передачи части нагрузки от массы судна на бортовые опоры (рис. 2.2). 78 Рис. 2.2. Установка кронштейнов В процессе ремонта, особенно с применением секционного и блочного способов, многие опоры на стапеле или в доке в районах работ удаляют, что может существенно отразиться на его прочности. Каждое техническое решение, связанное с перестановкой опор и ослаблением корпуса в результате вырезки поврежденных и подлежащих замене участков, должно быть обосновано расчетами прочности. Удаление и перестановка доковых опор может повлиять и на местную прочность корпуса. 3. Обеспечение прочности при замене элементов корпуса судна на плаву. Размеры временных вырезов во время ремонта судна следует назначать из условия: где (2.10) Wф ≥ [W], Wф – фактический минимальный момент сопротивления ослабленного вырезами сечения корпуса судна; [W] – допускаемый момент сопротивления сечения корпуса судна. Фактический момент сопротивления рассчитывается с учетом износа связей корпуса и при исключении из состава сечения удаляемых связей. Износ учитывают по результатам дефектации. Наряду с напряжениями, возникающими в связях корпуса в процессе ремонта, важное практическое значение имеют так называемые остаточные напряжения после ремонта в старых и замененных связях. В заключение необходимо отметить, что при любом ремонте корпуса судна, связанного с заменой элементов конструкций, необходимо проверять упругую линию корпуса с помощью струны, оптических приборов, реперных стоек. Изменение максимума стрелки общего прогиба корпуса во времени ремонта не должно превышать 50 мм от первоначального. 79 2.6. Дефектация металлических корпусов судов 2.6.1. Организация и методика проведения дефектации металлических корпусов судов Общие положения Дефектация корпусов может выполняться в полном или частичном объеме. Дефектация корпусов в полном объеме проводится специальными комиссиями при очередных освидетельствованиях (перед средним и капитальным ремонтами), а также в случаях необходимости при всех остальных освидетельствованиях. Выполняется в процессе предварительной дефектации судна на плаву или во время периодического слипования (докования), либо в процессе заводского этапа дефектации непосредственно перед началом ремонта. Результаты дефектации представляются на согласование инспектору Российского Речного Регистра (в дальнейшем – Регистру). В состав комиссии по дефектации корпусов, назначаемой приказом предприятия-исполнителя ремонта, входят: а) представитель технического отдела – председатель, осуществляет общее руководство работой комиссии, оформляет всю техническую документацию и отвечает за полноту, качество и сроки дефектации; б) представитель службы судового хозяйства пароходства – заместитель председателя, отвечает за планируемую после ремонта оценку технического состояния и устанавливаемый объем ремонта; в) мастер ОТК завода – выполняет замеры параметров дефектов и оформление технической документации; г) капитан или механик судна – участвует в проведении подготовительных работ к дефектации, информирует комиссию о наличии и расположении дефектов, выполняет их замеры; д) производственный мастер завода – организует выполнение подготовительных работ к дефектации, проводит осмотр и замеры параметров дефектов. Перед первым средним ремонтом после постройки судна и при отсутствии видимого износа замеры остаточных толщин связей корпуса могут не производиться. Дефектация корпусов в частичном объеме проводится между средними ремонтами (перед промежуточными видами ремонта) и выполняется администрацией судна и владельцем флота для проверки правильности включения в ремонтную ведомость дефектов, требующих устранения. В необходимых случаях к частичной дефектации привлекается представители производственного цеха, ОТК и Регистра. 80 Нормы допускаемых остаточных толщин и местных остаточных деформаций в Правилах Регистра назначены с учетом разделения судов на 2 группы: 1) суда длиной ≥ 50 м, суда смешанного плавания независимо от длины; 2) все остальные суда. Классификация дефектов корпусных конструкций Основными дефектами, подлежащими выявлению при дефектации корпусов, являются различные виды износа связей от коррозии и истирания, местные остаточные деформации корпусных конструкций, недопустимые дефекты (по устаревшей терминологии – повреждения) и прочие дефекты. Для износов связей от коррозии и истирания, отражаемых в документах по дефектации, Правилами Регистра установлена следующая единая терминология в зависимости от степени и характера поражения поверхности: а) местный износ – частичный износ, охватывающий отдельные участки поверхности связи; б) сплошной износ – общий износ, охватывающий всю поверхность связи; в) равномерный износ – сплошной общий износ с утонением, одинаковым по всей поверхности связи; г) неравномерньй износ – сплошной износ с утонением, различным по всей поверхности связи; д) язвенный износ – местный износ связи от коррозии в виде отдельных раковин (пятен, язв, точек). К местным остаточным деформациям связей корпуса, возникающим от воздействия внешних нагрузок (соударения с судами, причалами, льдом, топляками, подводными препятствиями, падающим при погрузке грузом и т.п.), относятся вмятины, бухтины, гофрировки (ребристости) и кромочные деформации. Под вмятинами понимаются остаточные прогибы листов обшивки корпуса совместно с балками судового набора (рис. 2.3). Бухтинами считаются отдельно расположенные остаточные прогибы листов обшивки между балками судового набора (рис. 2.4). Гофрировками являются остаточные прогибы листов обшивки между несколькими последовательно расположенными балками судового набора (рис. 2.5). Под кромочными деформациями понимается смятие у стенок рамного набора или переборок кромок, примыкающих к наружной обшивке корпуса или настилу грузовой палубы (см. рис. 2.3). К основным видам недопустимых дефектов связей корпуса, выявляемых при дефектации, относятся: а) дефекты, нормируемые параметры которых превышают допустимые Правилами Регистра величины; 81 б) общий остаточный прогиб (перегиб) корпуса, сопровождавшийся разрывами, трещинами, потерей устойчивости балок продольного набора и их книц, комингсов люков, резкими поперечными складками палубного настила, обшивки днища, бортов или другими признаками наметившегося перелома корпуса; в) любые нарушения целостности непроницаемых связей корпуса (проломы, пробоины, трещины, сквозная коррозия и т.п.); г) разрывы и трещины балок набора и сварных швов, соединяющих балки между собой и с обшивкой; д) любая водотечность корпуса и непроницаемых переборок (и, в первую очередь, превышающая возможности осушительной системы); е) неоднократно повторяющиеся многочисленные трещины вибрационного характера наружной обшивки и других ответственных конструкций корпуса; ж) потеря устойчивости балок рамного и холостого набора, пиллерсов и раскосов грузовой палубы; з) погнутость или разрывы выступающих частей корпуса, мешающие эксплуатации судна. К прочим дефектам, которые не влияют на оценку технического состояния корпуса в процессе эксплуатации, но учитываются при дефектации для устранения при среднем ремонте, относятся цементные заделки водотечности, износ стыковых и угловых сварных швов, деформация выступающих частей корпуса, не мешающие эксплуатации судна и не влияющие на общую прочность корпуса, отдельные глубокие язвы коррозии связей и др. Подготовка корпуса судна к дефектации Если дефектация корпуса проводится в процессе предварительной дефектации судна (на плаву или во время очередного слипования по графику), то рабочими судоремонтного предприятия с привлечением экипажа вскрываются слани, выполняется зачистка и осушение грузовых трюмов, топливных, балластных и сухих цистерн и отсеков в объемах, необходимых для дефектации. Места измерения износа связей зачищаются от продуктов коррозии и старой краски. На поперечных переборках и рамных связях бортов или палубы для удобства дефектовщиков наносится мелом или краской нумерация шпангоутов. Если дефектация корпуса проводится при заводском этапе дефектации судна непосредственно перед началом среднего или капитального ремонтов, то зачищенное и принятое на отстой судно поднимается на слип и устанавливается на отведенном стапельном месте, как правило, на 82 ровный киль. Из отсеков удаляются имеющиеся цементные и другие временные заделки водотечности. При этом также места измерения износа связей зачищаются от продуктов коррозии и старой краски, а на бортах наносится нумерация шпангоутов. Администрация судна предоставляет комиссии документацию предыдущей дефектации и ремонта корпуса и акты его освидетельствования Регистром. В необходимых случаях до подъема судна на слип снимаются замеры его осадок для промера состояния упругой линии и выявления возможного наличия наметившегося перелома корпуса. 83 Рис. 2.3. Вмятины: А – при поперечной системе набора; Б – при продольной; fвм – максимальная стрелка прогиба по деформированному набору, мм; l – наименьший размер по деформированному набору в районе fвм, м; di – ширина вмятины поперек корпуса по днищу, м (bi – по палубе); fкр – стрелка прогиба кромочной деформации рамной балки, мм; h – высота стенки рамной балки, мм; fобш – стрелка прогиба обшивки между деформированными балками, мм; lэл, bэл – габаритные размеры вмятины, м Рис. 2.4. Бухтина: l – наименьший размер, мм (расстояние между ближайшими балками набора); fобш – максимальная стрелка прогиба обшивки, мм 84 Рис. 2.5. Ребристость: l – наименьший размер, мм (расстояние между ближайшими балками набора); fобш – максимальная стрелка прогиба обшивки, мм Документация, оформляемая при дефектации корпусов В процессе дефектации и по ее итогам комиссией составляются следующие документы: а) таблицы замеров, которые являются рабочими накопительными документами для записи результатов замеров и расчетов при дефектации и оформляются отдельно: по износу связей корпуса (табл. 2.2); по вмятинам (табл. 2.3); по бухтинам, гофрировкам (ребристости) (табл. 2.4); по недопустимым и прочим дефектам (табл. 2.5); б) растяжка наружной обшивки корпуса с нанесенными на нее условными обозначениями (в масштабе чертежа) дефектами (рис. 2.6). При необходимости дополнительно заполняются растяжки настилов палуб, второго дна, обшивки внутренних бортов и непроницаемых переборок. Для судов длиной до 20 м растяжки наружной обшивки допускается не оформлять; в) акт дефектации, который содержит минимальные сведения о судне и сводные итоги дефектации, включающие оценку технического состояния корпуса: после предыдущего среднего ремонта; устанавливаемую перед предстоящим средним ремонтом; планируемую владельцем на следующий межремонтный период (до следующего среднего ремонта); суммарный перечень объемов работ, необходимых для подтверждения надежности планируемой оценки; заключение инспектора Регистра о согласовании результатов дефектации, подготовленных к очередному освидетельствованию. 85 По результатам дефектации устанавливают одну из двух оценок технического состояния корпуса: годное и негодное. Нормы оценок технического состояния основных элементов приведены в Правилах Регистра. После согласования Регистром документация по дефектации корпуса передается по одному экземпляру администрации судна, техническому отделу предприятия и Регистру. При приемке судна из ремонта выполненные объемы работ по корпусу наносятся условными обозначениями на растяжку наружной обшивки, которая может многократно использоваться при всех последующих ремонтах и должна сохраняться на весь срок службы судна. Все работы, связанные с подготовкой материалов по определению технического состояния корпуса судна (определение износов и деформаций, расчеты, составление растяжки, таблиц износов и т.п.) должны выполнять судовладельцы и предприятия. Для серийных судов, корпуса которых подвергаются КР или модернизации, а также для судов, общая прочность которых вызывает сомнения, в составе соответствующей проектной документации на ремонт Регистру должны быть представлены расчеты общей прочности корпуса с учетом износов, деформаций и введенных подкреплений. 86 87 Таблица 2.2 88 Таблица2.3 89 Таблица 2.5 Таблица 2.4 90 Рис. 2.6. Растяжка наружной обшивки с данными дифектации 2.6.2. Определение технического состояния корпуса по износу связей Методика определения износа основных связей корпуса Износ элементов связи следует определять не менее, чем в двух характерных сечениях в средней части (0,5L) корпуса и по одному сечению в каждой оконечности (0,25L). Для судов длиной до 50 м допускается принимать по одному сечению как в оконечностях, так и в средней части. Достаточность количества сечений должна быть определена комиссией и Регистром в зависимости от конструктивных особенностей и возраста судна, вида износа, условий эксплуатации и т.п. Для всех серийных судов длиной более 50 м должна быть разработана «Схема дефектации корпуса» с назначением поперечных сечений и координат мест замера износов элементов связей. Схема должна быть разработана с учетом следующих указаний, которые правомерны и для остальных судов: а) поперечные сечения, выбранные для определения износов элементов связей, должны быть наиболее характерными в отношении прочности корпуса (ослабленные большими вырезами, имеющие минимальные площади поперечных сечений и др.); б) в технических требованиях схемы следует оговорить необходимость измерения остаточных толщин в дополнительных местах, если внешним осмотром или по результатам предыдущих дефектаций будут выявлены участки элементов связей, имеющие повышенный износ по сравнению с сечениями, предусмотренными схемой. В случаях замены наружной обшивки в сечениях, предусмотренных схемой, при последующих дефектациях измерения остаточных толщин должны быть произведены в ближайших к ним сечениях, не имевших замененных листов; в) для судов, перевозящих жидкие грузы, следует дополнительно измерять износы корпусных конструкций в отсеках, имеющих в процессе эксплуатации наибольшее газовое пространство, а также в отсеках, через которые производится налив и слив груза; г) для судов, постоянно эксплуатирующихся на мелководье, швартующихся у необорудованного берега, судов, на которых грузовые работы выполняются механизированными способами, с помощью грейфера, а также других судов, связи которых подвержены повышенному износу, участки для измерения следует выбирать в местах примыкания набора к обшивке и настилу; д) износ каждой группы связей (в поперечном сечении) должен быть определен для всех элементов этой группы, но допускается определить не менее чем для пяти элементов палубы, днища, второго дна и не менее чем 91 для трех элементов наружных и внутренних бортов и переборок (рис. 2.7). У корпуса существуют следующие группы связей: группа связей палубы, днища, второго дна, бортов и переборок. Измерение средних остаточных толщин элементов групп связей производить весовым, микрометрическим, ультразвуковым и другими по согласованию с Регистром методами, обеспечивающими надлежащую точность. Рис. 2.7. Размещение участков измерения остаточных толщин на элементах связей корпуса: 1 – элементы связей (пояса, балки набора); 2 – участки измерения 200×200 мм; 3, 4, 5, 6, 7 – группы связей палубы, днища, второго дна, борта, второго борта При весовом методе определения средней остаточной толщины из дефектуемых элементов групп связей на участках их измерения вырезаются планки, из которых изготовляются образцы размером 200×200 мм (с отклонениями размеров сторон не более ±5 мм), которые после маркировки и очистки от продуктов коррозии обмеряются и взвешиваются. в , мм, определяется по выражению Средняя остаточная толщина Sср 10 ⋅ m , (2.11) ρ⋅F где m – масса образца, г, определяемая с точностью ±3 г; F – площадь образца, см2, определяемая с точностью ±4 см2, что соответствует измерению сторон образца с точностью ±0,1 см; ρ – плотность металла, г/см3, (ρ = 7,85 г/см3 – для стали, ρ = 2,70 г/см3 – для легких сплавов). Абсолютная точность измерения средних остаточных толщин весовым мев = Sср в , мм, может быть оценена по выражению подсчета погрешности. тодом ∆Sср 1 ⎡ m + ∆m m − ∆m ⎤ , ⋅⎢ − (2.12) 2 ⎣ ρ (F − ∆F ) ρ (F + ∆F ) ⎥⎦ ∆m – абсолютное максимальное отклонение при взвешивании образца, г; ∆F – абсолютное максимальное отклонение при измерении образца, см2. в ∆Sср =± где 92 Подставляя в выражение (2.12) значение m для наиболее распространенного диапазона толщин связей корпуса судов Минречфлота (S = 5 мм и S = 10 мм), получим абсолютную точность измерения средних остаточных толщин весовым методом: в = ±0,033 мм; для S = 5 мм – ∆Sср в = ±0,064 мм. для S = 10 мм – ∆Sср в Относительная точность измерения δSср составит соответственно: для S = 5 мм – в δSср = в для S = 10 мм – δSср в ± ∆Sср ⋅ 100% = ±0,66% мм; S = ±0,64% мм. Точность измерения для корпусов из легких сплавов будет несколько хуже. Таким образом, весовой метод позволяет измерять остаточные толщины связей при дефектации в (3…5) раз точнее, чем допускается Правилами Регистра (±0,15 мм). В этом его главное достоинство. Вместе с тем, процесс дефектации весовым методом является трудоемким по исполнению, сопровождается необходимостью подъема судна на слип (в док) для проверки подводных связей корпуса, их разрушением при вырезке образцов с необходимостью восстановления целостности и герметичности после дефектации. Учитывая высокую точность и отмеченные недостатки, весовой метод используется как базовый (контрольный) для проверки точности измерения другими методами и как арбитражный при решении спорных вопросов. Его применение обязательно только при смене больших площадей обшивки и при наличии сильно развитой язвенной коррозии. При микрометрическом методе определения средней остаточной толщины в дефектуемых элементах связей (на участках измерения, выбранных комиссией – см. рис. 2.7 и намеченных мелом размером 200×200 мм), просверливается по три отверстия диаметром (6…8) мм. Через отверстия специальным инструментом (рис. 2.8) выполняется измерение остаточных толщин, как показано на рис. 2.9. м Средняя остаточная толщина Sср , мм, определяется как среднее арифметическое из 12 измерений не менее чем в трех отверстиях по выражению n м = Sср где Sim – ∑ Sim 1 , 12 результат текущего измерения, мм. 93 (2.13) Рис. 2.8. Штангенциркуль-толщиномер и индикатор-толщиномер для измерения остаточных толщин связей корпуса через отверстия: 1 – неподвижная игла; 2 – подвижная игла; 3 – игла глубиномера Рис. 2.9. Измерение остаточной толщины связи через отверстия: 1 – участок измерения 200×200 мм; 2 – отверстия I, II, III ∅ (6…8) мм; 3 – места измерения; 4, 5 – неподвижная и подвижная иглы толщиномера Среднюю остаточную толщину элемента связи при двухстороннем язя на участке измерения следует определять по формуле венном износе Sср я м S ср = S ср − где 1 вя 1 ня hсрη в − hср ηн , 2 2 (2.14) вя ня , hср – средняя глубина язв на внутренних и наружных поhср верхностях, мм. η в , η н – степень распространения язвенного износа по внутренней и наружной поверхностям. я определяется как среднее арифметическое Средняя глубина язв hср из результатов измерений глубины (6…10) язв. Для измерения необходимо выбирать наиболее глубокие, средние и наименее глубокие язвы. Из94 мерения следует проводить с помощью глубиномера, индикатора часового типа или другого подобного прибора. Степень распространения язвенного износа следует определять как отношение площади Fя, занятой на измеряемом участке язвами, ко всей площади участка, F, то есть F (2.15) η= я . F Площадь распространения язв с каждой стороны элемента следует определять визуально с помощью проволочных шаблонов, сетчатых трафаретов, нанесенных на кальку, или других подобных приспособлений. При микрометрическом методе точность измерения остаточных толщин должна составлять ±0,1 мм, глубины язв ±0,2 мм, степени распространения язвенного износа ±5 мм. м я ( ∆S ср ) Абсолютная точность измерения остаточных толщин ∆S ср должна составлять по требованию Регистра ±0,1 мм, но ее можно определить лишь сравнением с результатом измерения базовым весовым методом: в н m ∆S ср = S ср − S ср . (2.16) н , %, опредеОтносительная точность микрометрического метода δS ср ляется тоже по сравнению о базовым весовым методом по выражению δS н ср = S срв − S срм (2.17) 100 . S срв Уравнение (2.17) является наиболее объективной оценкой метода, не обеспечивающего зачастую установленной для него точности измерения и дающего при неравномерном износе связей несколько завышенную остаточную толщину. Микрометрический метод обладает всем комплексом недостатков, присущих весовому методу (необходим подъем судна на слип, разрушается целостность корпуса засверловкой отверстий, требуется восстановление целостности и герметичности связей после дефектации) и по этим соображениям его использование должно ограничиваться. Вместе с тем он продолжает применяться из-за простоты и доступности процесса измерения, хотя и не обладает высокой точностью. Применение микрометрического метода не рекомендуется при повышенном язвенном и неравномерном износе связей. При ультразвуковом методе определения средней остаточной толщины на дефектуемых элементах связей выбираются участки по аналогии с предыдущим методом, на котором зачищаются три площадки размером 200×200 мм. Щупом (искателем) ультразвукового толщиномера должно быть выполнено не менее 10 измерений (рис. 2.10). 95 Площадки зачищаются торцевой фрезой или плоским шабером до чистого металла, а для создания надежного акустического контакта с щупом перед измерением смазываются минеральным маслом. Измерение производится ультразвуковыми толщиномерами «Кварц–6» (рис. 2.11), «Кварц–12» или другими приборами, обеспечивающими абсолютную точность измерения ±0,15 мм. Показания при измерении следует снимать только устойчивые и надежные. Рис. 2.10. Измерение остаточной толщины связи на зачищенных площадках щупом «Кварц–6»: 1 – участок измерения 200×200 мм; 2 – места контроля I, II, III ∅ (20…40) мм; 3 – места измерения Рис. 2.11. Ультразвуковой толщиномер «Кварц–6» 1 – эталоны толщины; 2– установка начала шкалы; 3 – фиксация начала шкалы; 4 – установка конца шкалы; 5 – фиксация конца шкалы; 6 – переключатель диапазонов 7 – генератор; 8 – приемник y Средняя остаточная толщина S ср , мм, определяется как среднее арифметическое из 10 измерений по выражению n у S ср = у ∑ Si 1 , (2.18) 10 где – результат текущего измерения, мм. Абсолютная и относительная точности измерения средней остаточной S iу y y толщины ∆S ср , мм, и δS ср , %, определяются по аналогии с микрометри- ческим методом выражениями: 96 у в у ∆S ср = S ср − S ср ; δS = у ср S срв − S сру в ср 100 . (2.19) S При технически исправном состоянии измерительного прибора и соответствующей квалификации дефектовщика ультразвуковой метод измерения остаточных толщин связей является наиболее эффективным и предпочтительным, позволяющим выполнять односторонние измерения без подъема судна на слип и разрушения связей при дефектации с точностью, удовлетворяющей требованиям Регистра. Ультразвуковой метод при дефектации дает несколько заниженные остаточные толщины связей из-за их утонения при обработке площадок для измерения. При наличии на поверхности измерения язв глубиной 1,5 мм и более необходимо учесть язвенный износ по формуле (2.14). Измерение остаточных толщин элементов набора (стенки, пояска) производится теми же методами и средствами измерения, что и обшивки. Толщины элементов набора, где это технически возможно, измеряются штангенциркулем, микрометром и т.п. Количество измеряемых связей определяется на основании внешнего осмотра в зависимости от степени неравномерности износа однородных связей. На элементах набора, сохранивших строительную окраску, измерение остаточных толщин допускается не производить. Если внешним осмотром установлен значительный износ связи из полособульба, то процент износа должен быть определен весовым методом. Для этого необходимо вырезать участок полособульба, отделив его от обшивки с таким расчетом, чтобы после обработки на станке получить образец размерами 200 мм по длине и уменьшенным на 20 мм по высоте. После очистки образец взвешивают. Износ полособульба, %, определяют по уравнению М K эл = из 100 , (2.20) Мт где М из – масса образца, г, определяемая с точностью ±3 г; М т – теоретическая масса полособульба длиной 200 мм с уменьшенной на 20 мм стенкой, которая будет иметь следующие значения в зависимости от номера полособульба: № 5 – 324 г; № 5,5 – 409 г; № 6 – 523 г; № 7 – 643 г; № 8 – 763 г; № 9 – 927 г; № 10 – 1162 г; № 12 – 1546 г; № 14 – 1990 г. Среднее утонение элемента связей корпуса, мм, определяется по формуле ∆S = S − S ср , (2.21) 97 где S– S ср – проектная или нормируемая Правилами толщина элемента связи корпуса, мм; средняя остаточная толщина элемента связи корпуса, мм. Износ элемента связи корпуса (листов и набора), %, следует вычислять по выражению ∆S К эл = 100 . (2.22) S Износ групп связей К, %, определяется по формуле n ∑ К эл bэл K= 1 , n (2.23) ∑ bэл где 1 bэл – n– ширина элемента связи, м; число элементов в группе связей. 2.6.3. Определение оценки технического состояния корпуса по износу основных связей Все замеры средних остаточных толщин элементов групп связей по каждому контрольному сечению и дополнительным местам измерения в процессе дефектации заносятся в табл. 2.3, а после дефектации переносятся на подготовленную растяжку наружной обшивки корпуса (см. рис. 2.6). В табл. 2.2 выполняется расчет износа каждого элемента К эл и в целом групп связей К по каждому контрольному сечению. Оценка технического состояния по износу групп связей во всех контрольных сечениях определяется непосредственно в таблице замеров (см. пример, приведенный в табл. 2.2) путем сравнения величин износа К с допустимыми средними износами Кдоп по нормам Регистра. Если при дефектации будет установлено, что отдельные элементы (скуловой пояс, обшивка вблизи стенок рамного набора и др.) имеют повышенный местный износ, превышающий допустимую норму среднего износа для соответствующей оценки группы связей более чем на 10% или остаточная толщина в районе наиболее развитых язв будет меньше 1,5 мм, то предъявляется требование о замене этих листов или заварке язв независимо от оценки по группе связи. Если наибольший износ сосредотачивается вдоль линии крепления балок набора, остаточная толщина определяется по наиболее изношенному поперечному сечению (в зоне приварки балок, но не далее 15 мм от ее стенки, вдоль линии наибольшего износа на листе и т.п.). Если местный повышенный износ в районе сварных швов вдоль поперечных балок будет устранен путем наплавки или иным, согласованным с Регистром, способом, окончательная оценка технического состояния кор98 пуса после ремонта производится по результатам замеров, выполненных вне зоны повышенной местной коррозии. Общая оценка технического состояния корпуса по износу принимается наихудшей из полученных по группам связей во всех контрольных сечениях. 2.6.4. Определение технического состояния корпуса по местным остаточным деформациям Методика измерения остаточных деформаций При деформации каждой вмятины со стороны наружной обшивки должны измеряться следующие параметры (см. рис. 2.3, 2.12, 2.13): b1, b2… bi (d1, d2… di) – ширина вмятин в одном поперечном сечении палубы (днища), м; fвм – максимальная стрелка прогиба вмятины по деформированному набору, мм; l – наименьший размер вмятины в плане по деформированному набору в районе f вм , м; fобш – максимальная стрелка прогиба обшивки между двумя деформированными балками набора, мм; lэл, bэл – габаритные размеры вмятины, м (стороны описанного прямоугольника, параллельные стыкам и пазам обшивки и проведенные касательно к границе деформации). Изнутри корпуса у каждой вмятины осматриваются дефекты балок набора, трещины, разрывы, отрывы от обшивки, кромочные деформации, выпучины или «завалы» стенок и т.п. При дефектации бухтин и гофрировок со стороны наружной обшивки должны измеряться (см. рис. 2.4, 2.5, 2.13): fобш – максимальная стрелка прогиба обшивки, мм; а – расстояние между ближайшими балками набора, мм; lэл, bэл – габаритные размеры бухтины и гофрировки, м. Точность измерения величин: bi ; d i ; а; l эл ; bэл – ± 0,1 мм; fвм; fобш – ± 2 мм. Замеры параметров каждой деформации и информация о дефектах балок набора в районе вмятины в процессе дефектации заносятся в подготовленные табл. 2.3, 2.4, а после дефектации переносятся на растяжку наружной обшивки корпуса (в масштабе чертежа) с изображением границ деформации обшивки, местоположения максимальной стрелки прогиба и дефектов балок набора условными обозначениями, приведенными на рис. 2.6. 99 Рис. 2.12. Измерение суммарной ширины вмятины отдельно для палубы и днища в одном поперечном сечении корпуса Рис. 2.13. Измерение параметров местных остаточных деформаций: А – у вмятин; Б – у ребристости и бухтин; В – у кромочных деформаций; 1 – линейка деревянная; 2 – линейка стальная; fвм, fобш, fкр – измеряются с точностью ±2 мм; l, bi(di) – с точностью ±0,1 мм 100 Определение оценки технического состояния корпуса по местным остаточным деформациям Правилами Регистра из всех местных деформаций по оценкам технического состояния нормируются только вмятины. По бухтинам и гофрировкам, кривизна которых характеризуется отношением f обш а , а также дополнительно по вмятинам стального корпуса, кривизна которых по деформированному набору характеризуется отношением f вм l Правилами Регистра установлены так называемые заградительные параметры, то есть предельно допустимые величины, ограничивающие потерю работоспособности этих связей в общей прочности корпуса, при повышении которых для данных деформаций устанавливается оценка технического состояния негодное, а при меньших значениях они на оценку технического состояния не влияют. Кромочные деформации балок рамного набора Правилами Регистра не нормируются. В табл. 2.3 выполняется расчет следующих параметров: а) степень распространения вмятин, расположенных в одном поперечном сечении по ширине металлического корпуса отдельно для палубы ∑ bi B и отдельно для днища ∑ d i B (см. рис. 2.12). Дополнительно для корпусов из легких сплавов учитывается и степень распространения вмятин по высоте бортов в одном сечении ∑ hi H отдельно для каждого борта. Нормируется параметр по оценкам технического состояния корпуса; б) максимальная стрелка прогиба каждой вмятины по деформированному набору fвм (принимается по данным замеров параметров вмятин) нормируется по оценкам технического состояния только для корпуса из стали; в) отношение f вм l каждой вмятины, по которому ограничивается кривизна вмятины заградительным параметром (только для корпуса из стали). В табл. 2.4 для каждой бухтины и гофрировке выполняется расчет отношения fобш/а, по которому ограничивается кривизна деформации заградительным параметром. Оценка технического состояния корпуса по вмятинам определяется по каждому нормируемому параметру непосредственно в таблице замеров (пример, приведенный в табл. 2.3) путем сравнения полученных при измерении и расчете величин нормируемых параметров каждой вмятины с нормами Регистра по оценкам технического состояния, а по заградительному параметру для корпусов из стали оценка устанавливается негодное, если f вм l ≤ 0,1 . По бухтинам и гофрировкам выставляется оценка технического состояния негодное, если их параметр fобш/а, превышает значения, указанные в Правилах Регистра. 101 Общая оценка технического состояния корпуса по всем местным остаточным деформациям устанавливается по наихудшей оценке любой из нормируемых деформаций. 2.6.5. Дефектация недопустимых и прочих дефектов По всем недопустимым дефектам (повреждениям) и прочим дефектам при дефектации устанавливается необходимость их устранения, метод ремонта и размеры связей, требующих ремонта (по обшивке и набору). Все данные дефектации заносятся в таблицу замеров (см. табл. 2.5) и на растяжку наружной обшивки корпуса для последующего определения объема ремонтных работ и включения в ведомость СР и КР судна. Оценка технического состояния корпуса по всем недопустимым дефектам устанавливается негодное с учетом требований Регистра. По прочим дефектам выставляется требование об их устранении в процессе СР и КР (см. Правила Регистра). 2.6.6. Назначение планируемой оценки технического состояния корпуса после ремонта Общие положения Общая оценка технического состояния корпуса перед ремонтом устанавливается по наихудшей оценке, определяемой износом основных групп связей корпуса, местными остаточными деформациями и другими дефектами, недопустимыми по нормам Регистра. Эта оценка, устанавливаемая непосредственно перед ремонтом, не отражает реального технического состояния корпуса, а указывает на наличие износа отдельных связей корпуса и ряда недопустимых дефектов, устранение которых необходимо для восстановления технического состояния корпуса до уровня планируемой оценки на следующий межремонтный период. Стратегия назначения планируемой после ремонта оценки технического состояния должна удовлетворять одновременно решению трех трудно совместимых задач: а) чтобы оценка технического состояния была наиболее высокой, но реальной с учетом общего технического состояния судна; б) чтобы объем ремонта, необходимый для повышения оценки технического состояния до уровня планируемой, был минимальным; в) чтобы планируемая оценка технического состояния корпуса была надежной (и особенно по подводной части корпуса) на весь период эксплуатации до следующего СР, что, кроме аварийных случаев, исключает потребность слипования и замены связей при промежуточных видах ремонта и в процессе эксплуатации. 102 При решении этих задач следует иметь в виду, что стремление к необоснованному повышению оценок технического состояния корпусов ведет к значительному возрастанию объемов ремонта, расхода металла, к перерасходу амортизационных отчислений на ремонт флота и к перегрузке корпусоремонтных цехов. Также необходимо учитывать, что при повышении предремонтной оценки до планируемой определяющее влияние на увеличение объемов ремонта оказывают не местные деформации и недопустимые дефекты (они остаются в большинстве случаев на мало изменяемом уровне), а износы групп связей К, поэтому планируемую после ремонта оценку выбирают именно по этому показателю. Методика выбора планируемой оценки Сначала в табл. 2.2 для всех элементов и групп связей каждого контрольного сечения подсчитывается дополнительный износ от коррозии и истирания, который возникнет через (4…6) лет (к следующему СР) по методическим указаниям, приведенным непосредственно в табл. 2.2. Подсчитываются ожидаемые через (4…6) лет Кэл, К и оценки технического состояния, которые достигнут группы связей. Это необходимо для того, чтобы планируемая оценка была надежной не только сразу после ремонта, но и на весь последующий межремонтный период эксплуатации. Наиболее обоснованными ориентирами для выбора планируемой после ремонта оценки являются: оценка, установленная после предыдущего среднего ремонта; преобладающая оценка из всех достигаемых группами связей к следующему среднему ремонту по расчету в табл. 2.2. Если планировать оценку, которая была после предыдущего среднего ремонта, например годное, то по всем контрольным сечениям выбираются группы связей с достигаемыми к следующему СР оценками негодное и только по этим группам связей выполняется пересчет оценок на годное с назначением в них замены наиболее изношенных элементов (заменяемому поясу или его части проставляется износ Кэл = 0). Надежность оценки годное будет обеспечена, если средний износ каждой группы связей К не будет превышать допустимой величины по нормам Регистра для планируемой оценки годное, а износ любого из оставляемых элементов Кэл, не будет превышать нормы для этой оценки на 10% к концу следующего межремонтного периода. Правилами ремонта судов установлены предельные ограничения по замене связей при ремонте корпусов (от общей массы металлического корпуса и надстроек); при ТР – до 3%; при СР – до 8%; при КР – до 20%. Необходимо отметить, что эти нормы несколько устарели, хотя они и ориентируют на ограничение расхода стали, но по современным понятиям 103 являются очень «мягкими» и совсем не учитывают (не ограничивают) размеры трудовых затрат. В практической работе судоремонтных заводов эти нормы рекомендуется применять как предельно допустимые для каждой группы связей, но не по массе металла, а по площади сменяемой обшивки. Этим критерием и пользуются при окончательном выборе планируемой после ремонта оценки. В единичных обоснованных случаях решение об увеличении доли заменяемой обшивки принимает владелец флота на уровне Министерства (например, для полной смены настила второго дна и т.п.). 2.6.7. Определение объема ремонта Общие положения Минимальный объем ремонта, необходимый для обеспечения планируемой после ремонта оценки технического состояния корпуса и ее надежности на период эксплуатации судна до следующего СР определяется в таблицах замеров по данным измерениям линейных и габаритных размеров дефектов в процессе дефектации. В графе «Объем ремонта» каждой таблицы измерения для каждой группы связей или дефекта в наиболее кратком виде заносится следующая информация: а) название связи или дефекта (пояс обшивки, рамная или холостая балка набора, вмятина, бухтина, гофрировка, трещина, коррозия язвами и т.п.); б) координаты дефекта (палуба, днище, борт и т.д., № – № шп.); в) вид ремонта (замена, правка, заварка, подварка, наплавка); г) толщина связи S, мм, или номер профиля; д) длина связи (дефекта) l0 п.м., или площадь связи (дефекта) F = lэл⋅bэл, м, где lэл и bэл – габаритные размеры подлежащего ремонту участка или дефекта, измеряемые по линиям, параллельным стыкам и пазам обшивки. Последовательность определения объема ремонта Сначала определяется объем ремонта по недопустимым и прочим дефектам, подлежащим обязательному устранению (см. табл. 2.5), а также по бухтинам, гофрировке и вмятинам, получившим по нормам для заградительных параметров оценку негодное (см. табл. 2.3, 2.4). В конце этих таблиц подсчитывается суммарный итог, сгруппированный отдельно по видам работ, видам и толщинам связей (это будет неизменная составляющая общего объема ремонта). Затем для планирования оценки годное, подсчитывается для неё ожидаемый объем ремонта по износу связей (см. табл. 2.2). Длина заменяемых элементов (поясов или их наиболее изношенных частей) берется по длине участков корпуса, на которые распространяются 104 замеры остаточных толщин в каждом контрольном сечении (или уточняется непосредственно на корпусе судна при дополнительном осмотре). Ширина элементов (поясов) берется по чертежу растяжки наружной обшивки. Общий объем ремонта по корпусу получается суммированием итогов по всем таблицам замеров и вместе с установленными оценками заносится в «Акт дефектации». При определении общего объема ремонта необходимо следить, чтобы в разных таблицах замеров повторно не включались объемы ремонта по устранению дефектов, расположенных на поясах обшивки, подлежащих замене по износу. Все документы дефектации подписываются комиссией и представляются Регистру для согласования. 2.7. Устранение трещин в обшивке Трещины в листах и профилях корпусных конструкций являются наиболее распространенными дефектами и чаще всего относятся к разряду повреждений, например: усталостные, вибрационные, коррозионные, в результате столкновений. Трещины в листах и продольных связях палубы и днища относятся к разрушениям, так как требуют немедленного ремонта. Далеко не всегда можно заварить трещины. Не допускается, в частности, заварка усталостных трещин. В случае появления ветвистых трещин следует обязательно заменить поврежденный участок листа и профиля и при надобности конструктивно изменить или подкрепить дефектный узел. Поэтому перед заваркой трещины необходимо сначала выяснить причины их возникновения, которую трудно определить сразу, то есть непосредственно в момент осмотра. Для этого необходимы дополнительные данные или исследования. В общем случае для анализа причин возникновения трещин необходимы следующие данные: время повреждения, обстоятельства, при которых оно обнаружено (состояние реки, водохранилища, загрузка и пр.); появление трещины (сразу или постепенно она увеличивалась по длине); размеры трещины и место появления; наличие в районе трещины интенсивной коррозии либо вмятины; причины образования трещины – от дефекта в сварном шве, подреза в кромке связи, в «жесткой» точке; химический состав и механические свойства материала конструкции; сведения о правке нагревом. Если предполагаемой причиной возникновения трещины является повышенная вибрация от работы рядом расположенных механизмов, то следует проверить, как они установлены. 105 Если трещина появилась в месте без явных дефектов, то необходимо определить механические свойства и химический состав металла в районе трещины. При обследовании конструкции с трещиной важно правильно определить характер разрушения. Усталостные разрушения имеют ярко выраженную гладкую блестящую зону, в то время как для хрупкого разрушения и обычного статического излома характерна зернистая зона (в виде крупных зерен). Устранение трещин производится в следующем порядке: 1) предельные границы распространения, которые определяются керосино-меловой пробой трещины, засверливаются (∅ 8…10 мм); 2) набор, пересекающий трещину, должен быть отделен от обшивки на 40 толщин (t) в обе стороны; 3) при толщине наружной обшивки до 4 мм производится выдавливание кромок трещины с образованием зазора, при больших толщинах применяется разделка зазора по трещине газовым резаком, зачищаются кромки от наплывов и гранта (рис. 2.14); а) б) Рис. 2.14. Подготовка трещины к сварке: а – выдавливание кромок; б – разделка кромок 4) далее производится сварка трещины по порядку, указанному на рис. 2.15. Первый шов выполняется обратно-ступенчатым способом для уменьшения деформации корпусной конструкции. а) б) Рис. 2.15. Сварка трещины: а – длина трещины не более 400 мм; б – длина трещины более 400 мм 106 Сварка трещины с обратной стороны производится после строжки корня шва «на проход» от начала до конца по общему направлению сварки; 5) отверстия после наложения шва также завариваются; 6) после заварки трещины сварной шов испытывают на герметичность керосино-меловым способом и проверяют ультразвуком, либо гаммаграфированием. Ремонт сварных швов Водотечные сварные швы вырубают на длине всего дефектного участка с припуском по 75 мм на каждую сторону. После удаления заусенцев, устранения острых углов и тщательной очистки от ржавчины шов заваривают вновь. Особенно тщательно надо следить за качеством выполнения работ в месте стыка старого и нового шва. Последовательность проведения сварочных работ та же, что и при заварке трещин. 2.8. Ремонт набора корпуса Трудоемкость работ по устранению остаточной деформации в корпусных конструкциях составляет 12% от общего объема слиповых (доковых) работ. Обобщенно технологический процесс ремонта корпуса можно представить в такой последовательности: 1. Наметить контур выреза в обшивке. 2. Вырезать участок обшивки не повреждая кромок набора (рис. 2.16). 3. Наметить участки набора, подлежащие правке на месте, правке со съемкой в цеховых условиях, частичной замене. 4. Вырезать участок набора, заменить или выправить. 5. Подогнать и установить детали набора, прихватить, сварить стыковые швы. Технологические указания: 1. Правку балок набора, деформированных совместно с обшивкой, следует выполнять при удаленной на участке ремонта обшивке. 2. Рамную деформацию балки править нецелесообразно, их следует заменить на всей длине повреждения. 3. У рамных балок, имеющих кромочную деформацию, превышающую нормы, следует заменять поврежденный участок. 4. Правку балок набора, имеющих только потерю устойчивости пояска (сваливание, скручивание), допускается выполнять с нагревом без удаления обшивки специальным рычагом (рис. 2.17). 107 Рис. 2.16. Ремонт набора Рис. 2.17. Правка балок с помощью рычага 108 5. Балки холостого набора эффективнее править со съемкой в цеховых условиях. При небольших деформациях с отношением f/l < 0,7 правку балок допускается проводить без снятия, непосредственно в корпусе судна совместно с обшивкой. 6. Правку балок набора в корпусе судна выполнять в нагретом состоянии, создавая выдавливающее усилие домкратами, винтовыми распорками (допускаются удары кувалдой по прокладке) – см. рис. 2.16. 2.9. Правка бухтин и гофрировок Правку экономически нецелесообразно производить при отношении f/a > 0,17. 1. При незначительных стрелах прогиба бухтин и ребристости (f ≤ 30 мм) правка производится тепловым безударным методом. При этом район деформации нагревается пламенем газовой горелки, происходит изменение напряженного состояния деформированного района и устраняются бухтины и ребристость. Нагрев зоны правки в зависимости от толщины (s) производится пятнами, штрихами или полосами (рис. 2.18). Нагревают до пластического состояния металла (650…800°С). Рис. 2.18. Правка бухтин и гофрировки тепловым безударным методом: а – нагрев пятнами; б – штрихами; в – полосами; I, II, III – порядок подогрева участка В процессе подогрева района деформации происходит объемное расширение металла, которое затруднено в направлении плоскости листа. После остывания металла происходит укорочение волокон нагретого участка, таким образом поверхности становятся плоскими. Нагрев в трех пространственных направлениях фактически трижды растягивает металл в толщину. 109 Для ускорения процесса правки тепловым безударным методом производится охлаждение водой нагретых участков. 2. Ребристость, которая имеется под балками набора, трудно поддается правке. Требуется применять комбинированный метод правки: местный нагрев, нагрев под набором, принудительное охлаждение и механическое воздействие (выдавливание), рис. 2.19. Рис. 2.19. Комбинированный метод правки 3. При значительных стрелках прогиба (f > 30 мм) используется для правки совместно с нагревом воздействие ударной нагрузки резиновым или медным молотками. Ударная нагрузка способствует подсадке металла по линии нагрева. 2.10. Правка вмятин Правку не производят при отношении f/l > 0,15 (по набору). Используют три метода правки вмятин. 1. Правка вмятин небольших размеров (площадью не больше рамной шпации). Правится методом общего нагрева и приложением усилий с помощью домкратов. Рамный набор в районе вмятины, как правило, заменяют новым (рис. 2.20). Рис. 2.20. Правка вмятин небольших размеров 110 После правки наружной обшивки изготавливается часть набора, устанавливается на место, сваривается с остальным набором и приваривается к обшивке. 2. При больших вмятинах, занимающих несколько рамных шпаций, правка выполняется комбинированно, то есть с использованием общего нагрева по краям вмятины и выдавливанием средней части вмятины с помощью домкратов. При этом удаляется весь деформированный набор. Нагрев осуществляется постепенно отдельными участками и начинают с подошвы вмятины к ее гребню (рис. 2.21), поддерживая постоянную нагрузку. Устранение остаточной деформации производится местным нагревом. Рис. 2.21. Правка вмятин больших размеров 3. Правка вмятин с применением разрезов наружной обшивки (рис. 2.22). Используется в исключительных случаях при большой деформации борта корпуса судна. Всегда согласуется с Регистром. Рис. 2.22. Правка вмятин методом разрезов 111 При правке вмятин методом разрезов применяется нагрев холостого набора и обшивки, в месте максимальной стрелки прогиба выполняется разрез. Обшивка с набором выправляется с помощью балки и домкратов (см. рис. 2.22). Рамный набор удаляется. 2.11. Технологические процессы смены обшивки и набора подетальным методом 2.11.1 Общие положения Корпус судна до начала ремонта должен быть подготовлен к проведению работ с открытым огнем в соответствии с требованиями Правил пожарной безопасности на речном транспорте и Правил пожарной безопасности на нефтеналивных судах. Перед началом и в процессе ремонта следует контролировать положение корпуса на стапеле (или на плаву) в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации и должны приниматься меры, предупреждающие появление общих деформаций корпуса. При ремонте корпусов судов нельзя изменять сталь проектной марки и толщины на другие без согласования с Регистром и автором проекта. Марку, категорию и толщину стали конкретного элемента корпуса принимать по отчетным строительным чертежам ремонтируемого судна, чертежам, согласованным Регистром на серию (растяжка наружной обшивки, конструктивный чертеж и т.д.), или по специально разработанной и согласованной ремонтной документации. При необходимости устранения особо сложных или крупных повреждений (перелом корпуса, признаки наметившейся потери устойчивости связей, замена поврежденной оконечности судна и т.п.), проведении подкрепления связей для повышения общей и местной прочности корпуса, применении других методов ремонта, например секционного, ремонт необходимо выполнять по специально разработанной технологической документации, согласованной в каждом случае с Регистром. Листы обшивки, заделки и вставки всех видов необходимо устанавливать встык. Применение нахлесточных соединений при ремонте непроницаемых конструкций корпуса, как правило, не допускается. Вставки на технологические вырезы, не пересекающие балки набора, расположенные на внутренних бортах, продольных и поперечных переборках, стенках непроницаемых выгородок и цистерн (к которым не предъявляются требования по внешнему виду поверхности, условиям зачистки и сопротивлению воды движению судна), допускается устанавливать внахлестку с шириной перепуска металла по всем сторонам не более 0,5s при условии согласования с Регистром. 112 Минимальный размер ввариваемых вставок должен быть ≥60s обшивки. Вставки размером ≤200×200 мм выполнять круглыми. Минимальное отстояние стыков и пазов вставки от ближайших тавровых швов должно быть ≥10s. Минимальное отстояние стыков и пазов вставки от ближайших параллельных стыковых швов обшивки должно быть соответственно 60s (но не менее 300 мм) и 20s, но не менее 200 мм. Допускается замена дефектной части обшивки, имеющей износ не более 10% по пазам и стыкам. При этом существующие стыковые швы распускаются за пределы удаляемой части на длину 40s, но не более 300 мм. Радиусы скругления углов ввариваемых листов обшивки в зависимости от степени износа и вида листовой стали заменяемой связи следует назначить по табл. 2.6. Таблица 2.6 Минимальные радиусы скругления углов ввариваемых листов обшивки в зависимости от толщины листа Износ металла корпуса, % До 10 10 и более Углеродистая спокойная Сталь Низколегированная, углеродистая полуспокойная и кипящая – 3s 3s 5s При установке вставок или смене листов обшивки смещение кромок стыкуемых листов (мм) допускается: Для толщин менее 4 мм ...................................................................... 0,5s; То же, 4–10 мм ..................................................................................... 0,3s; То же, более 10 мм............................................................................... 0,1s, где s – толщина более тонкого металла. При установке листов через разделительную связь разностенность кромок не должна превышать половины толщины тонкого листа. На подготовленных под сварку кромках деталей, обработанных механическим или тепловым способом, не должно быть влаги, ржавчины, окалины и загрязнений. Сварку нужно выполнять только после предварительной зачистки кромок. Способы зачистки выбирает завод. Размеры (мм) зачищаемых поверхностей стыкуемых деталей следует назначать: для стыковых соединений e (2.24) L = + (5...10) ; 2 для тавровых соединений L1 = k + (5...10) , (2.25) L2 = 2k + s + (5...10) , 113 где e и e1 – ширина шва, мм; k – катет шва, мм, а места зачистки должны соответствовать рис. 2.23. Рис. 2.23. Места зачистки кромок Волнистость кромок выреза устранять тепловым безударным методом. Нагрев вести в местах наибольшей кривизны по вершинам волн (рис. 2.24). Рис. 2.24. Расположение и форма мест нагрева 114 Ручная сварка стыковых швов без разделки кромок (С7, ГОСТ 5264–80) на непроницаемых корпусных конструкциях разрешается при толщинах листов s≤6 мм. Допускается сварка стыковых швов без разделки кромок листов толщиной до 8 мм при условии выполнения строжки корня шва до чистого металла перед наложением шва с противоположной стороны. При толщинах листов более 8 мм свариваемые кромки следует подготовить в соответствии с ГОСТ 5264–80. Подготовку кромок и строжку корня шва делать с более удобной для исполнения стороны. Строжку корня шва выполнять воздушно-дуговым или газокислородным способом в соответствии с требованиями ОСТ 5.9652–76. Электроприхватки выполнять длиной 20–25 мм с шагом 250–300 мм. При вварке встык листов, вставок, заделок, при заварке сквозных трещин и замыкающих в ввариваемую пластину швов в условиях жесткого контура необходимо применять технологические меры, предупреждающие образование трещин. В общем случае жестким контуром считают: при установке и сварке вставок – замкнутый по периметру вырез, размер одной из сторон которого меньше 60s листа в данном месте. В сложных конструкциях контур может быть жестким и при больших значениях длины одной из сторон выреза; при заварке отдельных швов – сквозную трещину в плоском листе, не выходящую к его кромке. В зависимости от жесткости создаваемого контура (при различных конкретных размерах, форме, ориентации длинной стороны вдоль или поперек пересекаемых балок набора) в табл. 2.7 дана классификация вставок по группам, для которых необходимы различные технологические меры при их установке и сварке. Вставки группы 1, не пересекающие балок набора, рекомендуется изготовлять с чистыми кромками независимо от толщины листовой стали. Прямые вставки групп 2, 3 толщиной 8 мм и более рекомендуется изготовлять с чистыми кромками с одновременной разделкой их под сварку. Прямые вставки групп 2, 3 толщиной менее 8 мм рекомендуется изготовлять с припуском по двум кромкам. Вырез в корпусе для их установки следует выполнять с выравниванием двух кромок под линейку. Гнутые вставки групп 2, 3 рекомендуется изготовлять с припуском по двум – четырем кромкам. При установке в корпус вставок с технологическим припуском прирезать кромки следует изнутри корпуса. При установке вставок в настилы палубы и второго дна прирезку более удобно выполнять снаружи корпуса (в этом случае прирезать не вставку, а кромки выреза). 115 Таблица 2.7 Группы вставок и технологические меры, необходимые для снижения напряжений от сварки Вид или форма вставки Эскиз вставки 1 2 Технологические меры, необходимые для установки вставки 3 Группа 1. Вставки не пересекают балки набора Круглая ∅ ≤ 200 мм Предварительный выгиб (см. прим. п. 1) Назначение специальных зазоров под сварку (см. прим. п. 2) Назначение специального порядка сварки (см. прим. п. 3) Овальная на технологические вырезы: b1 ≤ b–20s a1 ≥ b Скругление углов радиусом не менее 10s; рекомендуется предварительный выгиб a1 ≤ a–20s b1 ≥ a Назначение специальных зазоров под сварку; назначение специального порядка сварки Четырехугольная шириной менее шпации (< a или < b): b1 ≤ b – 20s a1 < А Скругление углов радиусом не менее 10s; рекомендуется предварительный выгиб; назначение специальных зазоров под сварку; назначение специального порядка сварки 116 1 2 3 a1 ≤ a – 20s b1 < B Группа 2. Вставки пересекают балки набора одного направления Четырехугольная, пересекает одну балку набора b1 ≤b – 20s a1 < A (при продольной системе набора a1 ≤ a – 20s b1 > B) Скругление углов с радиусом не менее 10s; рекомендуется предварительный выгиб; назначение специальных зазоров под сварку; назначение специального порядка сварки b1 ≤ 2b – 20s a1 < A (при продольной системе набора a1 ≤ 2a – 20s b1 < В) Скругление углов радиусом по табл. 2.6; назначение специального порядка сварки Четырехугольная, пересекает 2 балки и более (поперечная система набора) Скругление углов радиусом по табл. 2.6; назначение специального порядка сварки 117 1 2 3 Группа 3. Вставки пересекают балки набора главного и перекрестного направления Скругление углов раЧетырехдиусом по табл. 2.6; угольная, назначение специальноширина и го порядка сварки длина листа меньше размеров заказных листов П р и м е ч а н и я. 1. Под предварительным выгибом следует понимать деформацию вставки для сокращения ее меньшего размера на 1–2 мм, чтобы снизить сварочные напряжения в процессе сварки благодаря распрямлению вставки. 2. Специальные зазоры перед вваркой в жесткий контур вставки, подготовленный в чистый размер (окунтурованной), устанавливают по двум ее сторонам с учетом сварки их в последнюю очередь (зазоры 0+0,5 мм, 0+1 мм). Другие стороны, установленные с нормальным зазором, сваривают в первую очередь в условиях свободного укорочения с образованием на противоположных сторонах необходимого зазора. 3. Порядок сварки вставок в общем случае назначают с учетом жесткости ее контура. Специальный порядок сварки вставки назначают с учетом ее работы (нагруженности) в составе эквивалентного бруса корпуса в эксплуатационных условиях и положения вставки в корпусе (длинная сторона вставки расположена вдоль или поперек корпуса, вставка размещена на вертикальной или горизонтальной плоскости). В качестве приспособлений и оснастки для прижатия вставок и листов к набору и совмещения их кромок со старой обшивкой рекомендуется использовать: на палубе – технологический груз, ломик и монтажную скобу (обух), клиновой прижим и т.п.; на днище – винтовые распоры, телескопические или обычные домкраты, ломик и монтажную скобу (обух), клиновой прижим, балку-траверсу с винтовой или гидравлической стяжкой или специальную транспортноприжимную тележку с четырьмя телескопическими домкратами; на борту – ломик и монтажную скобу (обух), клиновой прижим, обух, кран, балку-траверсу с винтовой или гидравлической стяжкой или специальную транспортно-прижимную тележку с упорами и прижимными домкратами. Силовые элементы механизированных приспособлений (стяжек и распоров) желательно использовать гидравлические, электрические, в крайнем случае винтовые с магнитными, пневматическими или приварными установочными захватами. 118 Все элементы оснастки должны быть легкими, удобными, надежными, безопасными при использовании и по возможности универсальными. Набор корпуса ремонтируется при необходимости отдельно от обшивки (сборка «в разброс»). В общем случае при замене набора могут быть два способа конструктивного исполнения узлов соединения: с выпуском обшивки и с выпуском набора (рис. 2.25). а) б) Рис. 2.25. Способы конструктивного исполнения узлов соединения: а – с выпуском обшивки; б – с выпуском набора 2.11.2 Технологические процессы смены полотнища и набора подетальным методом 1. Разметка контура выреза дефектного участка (рис. 2.26). а) б) Рис. 2.26. Разметка контура выреза: а – при возможности соблюдения всех указанных размеров до стыковых швов и набора; б – границы дефектного участка не позволяют выдержать необходимые расстояния до стыковых швов и набора (в данном случае размеры «γ» и «ω») При замене поврежденных или изношенных участков следует стремиться к сохранению построечного раскроя листа. В тех случаях, когда 119 это выполнить невозможно или нецелесообразно, допускается и другой раскрой листов, однако при этом необходимо соблюдение следующих требований: сварные швы должны располагаться в местах наименее напряженных, по возможности дальше от места изменения сечения связей и районов расположения отверстий или других ослаблений конструкций. Углы вырезов в этом случае необходимо закруглять; листы вставки следует по возможности располагать кромкой вдоль длины судна; при замене участков полотнищ базовые линии (продольные и поперечные) располагают на поле будущего выреза или совмещают с линиями его контура, но их разметка должна быть продлена на 0,5 м за пределы выреза для использования их в процессе монтажа новых листов. Для криволинейных участков количество контрольных точек на размечаемых линиях должно назначаться в зависимости от кривизны. 2. Удаление изоляции и элементов насыщения с внутренней стороны полотнища, которые могут возгораться при тепловой вырезке дефектного участка. Для материалов, непосредственно прилегающих к полотнищу, ширина пожароопасной зоны определяется сопоставлением температуры их возгорания с температурными полями, возникающими при тепловой резке и сварке. Для судостроительных сталей при газовой и электровоздушной резках ширина безопасной зоны, см, от оси реза будет: 13,5 − S b ≥ 48 ⋅ ; (2.26) Tг где b – полуширина зоны, см; S – толщина разрезаемого материала, cм; Tг – температура выгорания материала, °С при плазменной резке для судостроительной стали. При плазменной резке судостроительной стали 96 b≥ см. (2.27) Tг При плазменной резке алюминиево-магниевых сплавов 160 b≥ см. (2.28) Tг Помимо выгораемых материалов из района ремонта корпусных конструкций удаляют оборудование, трубопроводы и кабельные трассы, мешающие выполнению основных операций. 3. Удаление дефектного участка корпуса. До начала резки при необходимости выставляют временные подкрепления. 120 Вырезка участка выполняется газокислородной, плазменной, электровоздушной, бензиновой и керосиновой резками. В зависимости от состояния дефектного участка корпуса осуществляется замена листов или листов совместно с прилегающим набором. В последнем случае вырезка выполняется отделением связей по контуру дефектного участка. При этом линия реза набора не должна совпадать с линией реза листа, а возможное расположение торцев набора и линии реза листа указано на рис. 2.25. Замена листов без удаления набора может проводиться двумя способами (рис. 2.27): а) по контуру дефектного района, но при этом уменьшается высота стенок набора, зато производится только один рез; б) отдельными участками, ограниченными набором, но приходится выполнять два реза и, как следствие, перерасход газа или электроэнергии. Большие карты полотнищ разрезают на квадраты, равные рамной шпации. а б Рис. 2.27. Вырезка дефектного участка корпуса: а – по контуру дефектного участка; б – отдельными участками; k – катет шва В тех случаях, когда замене подлежит только набор, его нужно отделить по схеме, изображенной на рис. 2.27, а. Демонтажные работы начинают с отрезки набора от полотнища, затем разделяют пояски, потом стенки. После удаления балок набора сострагивают с полотнища остатки их стенок и сварных швов. 4. Подготовка кромок выреза у оставшегося полотнища и набора под сборку. В подготовку кромок входят следующие операции: – выравнивание кромок «под линейку» по чистым кромкам, то есть к которым будет приставляться с равномерным зазором вставка; – устранение волнистости кромок выреза (по необходимости); – зачистка околошовной зоны; – разделка кромок под сварку. 121 5. Изготовление новых деталей. Новые детали вырезаются в цеховых условиях механическим или тепловым способами по шаблонам или размерам, снятыми с участка ремонта. Гибку производят на кромкогибочных или гибочных вальцах. Листы с двоякой кривизной получают на станках типа ЛГС-2Н. Тавровые сварные балки и другие узлы заменяемых конструкций во всех случаях стремятся также изготовлять и предварительно собирать в цеховых условиях. Сортовой прокат обрезается «в размер». Для сокращения транспортных работ на заводах выносят механизированные участки непосредственно на слип. В некоторых случаях для удобства исполнителей при небольших объемах ремонта раскрой листа и профиля выполняется непосредственно на судне с помощью тепловой резки. 6. Установка вставки. При установке вставок в первую очередь назначают ФСР, который направлен с угла вставки с чистыми кромками на противоположный угол. При этом поперечная чистовая кромка назначается ближайшая к мидельшпангоуту, а продольная чистовая – ближайшая к ДП (если горизонтальная плоскость) или основной (при вертикальной плоскости) (см. рис. 2.28). Рис. 2.28. Примеры назначения фронта распространения сварочных работ В случае удалений набора с полотнищем вначале производят сборку набора между собой для создания жесткого каркаса корпусной конструкции. Затем предварительно по двум базовым кромкам выреза устанавливаются фиксаторы зазора под сварку не менее двух на кромку. На лицевой поверхности новой детали согласно чертежу размечаются две базовые линии, которые при монтаже подлежат совмещению с базовыми линиями, нанесенными у границ выреза. Установка новых тяжелых деталей производится с использованием крана или талей. Для обжатия листов к набору и сопряжения их монтажных кромок рекомендуется применять приспособления. При монтаже новых связей набора на неудалявшемся полотнище – на последнем должны быть предварительно размечены места их установки. 122 При необходимости для ориентирования вставки в плоскости корпуса устанавливаются гребенки по кромкам вставки с припуском после удаления последнего. Для примера рассмотрим установку вставки 2-й группы (рис. 2.29). Рис. 2.29. Установка вставки 2-й группы 7. Вварка вставки. Вварка производится в соответствии с ФСР и группы вставки: а) при замене полотнища и набора последовательность вварки следующая: набор между собой (первый шов – стенки набора, второй шов – пояски), затем сварка по чистовым кромкам, удаление припуска, приварка набора к полотнищу с недоваром с одной стороны на величину >40S и сварка по оставшимся кромкам. Необходимо обратить особое внимание на момент удаления припуска. Причерчивая припуск надо учесть размер нормативного зазора под сварку. Кроме этого, для удаления припуска соответствующая кромка вставки должна быть отогнута из плоскости полотнища – расклинена или выгнута силовым приспособлением, что требует оставления недоваренными сварных соединений на определенном расстоянии l0 от отгибаемой кромки для исключения образования заломов и пластических деформаций E⋅ f ⋅S мм, l 0 ≥ 1,4 (2.29) σт где Е – модуль упругости материала, кПа; f – стрелка выгиба кромки вставки, мм; σт – предел текучести материала, кПа; б) при смене полотнища с сохранением набора все технологические операции те же, что и в п. 7а, кроме приварки набора между собой; в) в случае замены набора на неудалявшемся полотнище все операции сводятся к следующему: сварка стенок набора, затем поясков и приварка набора к полотнищу. 123 Вварка вставки производится вначале изнутри корпуса обратноступенчатым способом, затем выполняют разделку корня шва с противоположной стороны и сваривают вставку с наружной стороны напроход по главным направлениям. Порядок сварки вставок указан на рис. 2.30 и 2.31. а б Рис. 2.30. Порядок сварки вставки и набора: а – вставка 2-й группы; б – вставка 3-й группы Рис. 2.31. Порядок сварки криволинейной вставки 2-й группы 8. Правка остаточных деформаций в районе установки вставки. 9. Зачистка сварных швов и околошовной зоны от шлака, брызг и загрязнений. 124 10. Испытание на герметичность сварных швов в зоне ремонта, грунтование и окраска, сдача ОТК. 2.12. Ремонт корпуса с применением эпоксидных смол и стеклоткани В том случае, если работы с применением огня при ремонте связаны с большими затратами на вспомогательные и подготовительные операции, а корпусная конструкция не является ответственной частью корпуса, для устранения водотечности используют эпоксидные составы (заделка трещин в палубе, надстроек и рубок; устранение водотечности сварных швов и заклепочных соединений палуб, платформ и переборок; места повышенного коррозионного износа; ремонт корпусов спасательных шлюпок и т.д.). При заделке трещин обязательным условием является засверловка концов трещин, нарезание резьбы и постановка гужонов с обмоткой, пропитанной белилами. Технология ремонта заключается в следующем. 1. Подготовка поверхности для нанесения покрытия: тщательно очистить до металла, обезжирить при помощи кисти, смоченной в бензине Б-70 или ацетоне, протереть ветошью и просушить в течение 40…50 мин; рекомендуется подогрев поверхности до 60…80°С. 2. Приготовление эпоксидного связующего: эпоксидно-диановая смола, отвердитель и пластификатор. Необходимое количество смолы поместить в стеклянную или эмалированную посуду, добавить по рецептуре пластификатор и тщательно перемешать в течение 5 мин. Отвердитель вводить в смолу перед употреблением. Срок годности – 20…50 мин. Таблица 2.8 Эпоксидные составы Обозначение состава 1 2 3 4 5 Содержание компонентов (массовые части) Эпоксидная смола Отвердитель Пластификатор ПолиэтиДибуЭД-20; ТриэталенпотилфтоЖидкий ЭД-16; ЭД-5; К-153 ноламин лиамин лат тиокол ЭД-6 (ТЭА) (ПЭПА) (ДБФ) 100 100 100 100 – – – – – 100 10 10 10 – 12 – – – 13 – – 10…25 – 10…25 – – – 20…30 – – При герметизации соединений и швов используются составы 3 и 5, при заделке трещин, выбоин, ремонте палуб – 2 и 4. Кроме этих составов используется клей типа «ВАК», «Спрут-9М» и др. 125 3. Нанесение состава на ремонтируемую поверхность: на поверхность нанести жесткой торцовой кистью тонкий слой связующего и выдержать 1,5…2 ч; нанести второй слой связующего и поверх него уложить первый слой стеклосетки (ткани), пропитав ее эпоксидным составом путем простукивания торцовой кистью от середины к краям; нанести 3 слоя стеклоткани, пропитанной эпоксидным составом, не допуская перерыва в работе; по истечении 16…24 ч нанести 3 слоя клея с перерывом между нанесением 4…5 ч. Следует отметить, что при повышении температуры скорость отверждения состава увеличивается. 4. По истечении суток проверить прочность сцепления эпоксидного состава с поверхностью, испытать на герметичность. Указанный ремонт является временной мерой до очередного планового ремонта судна. В настоящее время находят широкое применение эпоксидные клеи холодного отверждения марки УП-5-177-1, полимеризующийся при температуре 0…35°С в водной среде. В этом случае в качестве отвердителей используются марки УП-5-159 и УП-583. Использование данных клеев расширило область их применения при неблагоприятных погодных условиях. Кроме того, для ремонта используют клей «Спрут-5М». Ремонт производится путем формирования трехслойной конструкции. Предварительно на места сквозной коррозии наклеиваются 3 слоя стеклоткани. Накладные листы размещаются между стойками набора переборки и привариваются к набору и настилу. Затем в зазор между переборкой и накладными листами через специальные штуцера под давлением 0,2…0,25 МПа запрессовывается клей. Рис. 2.32. Ремонт корпусных конструкций клеем «Спрут-5М» Контроль заполнения осуществляется через отверстия (рис. 2.32). Нельзя рекомендовать ремонт с помощью эпоксидных смол и стеклоткани при больших площадях повреждения палубы, бортов и т.д. 126 2.13. Индустриальные методы ремонта корпуса судна 2.13.1. Общие положения Целесообразность применения индустриальных методов ремонта вместо подетального определяется прежде всего экономическими соображениями и техническими возможностями. Практика судоремонта свидетельствует, что данные методы эффективны при значительном объеме ремонтных работ по замене изношенных корпусных конструкций, а также при удлинении корпуса судна. Наилучших результатов при индустриальных методах можно достичь на судах, построенных по модульному принципу. Ремонт корпуса заключается в замене дефектных частей новыми конструкциями в виде панелей, секций и блоков, изготовленных на «нулевом» этапе. В отдельных случаях ремонт аварийных повреждений корпуса проводится в два этапа для сокращения времени простоя судна. Первый этап – постановка судна на акваторию судоремонтного предприятия или на судоподъемное сооружение и выполнение временного ремонта в минимальном объеме для обеспечения возможности эксплуатации судна до второго (основного) этапа ремонта с некоторыми ограничениями. Ремонтное предприятие в это время осуществляет подготовку производства и изготовление новых узлов корпуса или получает их с завода-изготовителя судна. Второй этап – включает в себя работы по демонтажу поврежденных конструкций и замене их на новые. Секционный метод основан на замене дефектного участка корпуса, в состав которых входит не менее двух рамных связей. Применяется при удлинении корпусов и повреждении оконечностей. Панельный метод является разновидностью секционного. В конструкции панели отсутствует рамный набор. Балки рамного набора восстанавливаются на месте и снабжаются основаниями для укладки на них кромок панелей. Широкое распространение метод получил при смене настилов палубы, второго дна, переборок и внутренних бортов. Блочный метод применяется при замене надстроек оконечностей, средней части и увеличения размерений судна. Общий технологический процесс ремонта включает следующие основные операции: определение числа и размеров дефектных узлов; разъединение энергетических систем; удаление заменяемых узлов; установка их на место и соединение с корпусом, контроль качества сварки; проверка на герметичность и окрасочные работы. 2.13.2. Технологические особенности применения индустриальных методов ремонта При ремонте корпуса судна с использованием индустриальных методов одновременно приходится заменять значительную часть износивших127 ся конструкций. Заблаговременное изготовление новых конструкций в виде отдельных панелей, секций и блоков позволяет значительно расширить фронт работ как при удалении дефектных конструкций, так и при установке новых. Однако одновременное снятие большого числа корпусных связей на судне, подвергающемуся продольному изгибу и действию местных нагрузок, часто приводит к значительным общим и местным деформациям и появлению в корпусе дополнительных ремонтных напряжений, которые не исчезают и после окончания ремонта. Особенно большие общие деформации наблюдаются при одновременном снятии полотнищ по всей ширине или с обоих бортов на значительную часть длины корпуса. Поэтому размеры временных вырезов в корпусе следует назначать из условия, определяемого уравнением (2.10). Фактический момент сопротивления рассчитывается с учетом дефектов связей (износ или деформация) и при исключении из состава сечения удаляемых связей. Наряду с напряжениями, возникающими в связях корпуса в процессе ремонта, важное практическое значение имеют так называемые остаточные после ремонта напряжения в старых и заменяемых связях. Оценка послеремонтных напряжений, предложенная Ю.А. Шиманским, основана на допущении, что усилия в корпусе в процессе демонтажа и монтажа конструкций не меняются. Окончательный контроль правильности выбора размеров выреза и последовательности проведения ремонтных работ производят проверкой упругой линии корпуса, которая не должна измениться во время ремонта более, чем на 50 мм от первоначальной. Разбивка конструкций корпуса, подлежащих ремонту, на панели, секции и блоки производится с учетом характера износа корпуса, возможностей судоремонтного предприятия и конструктивных особенностей судна. На каждом судоремонтном предприятии имеются свои специфические условия и возможности по организации индустриальных методов ремонта судов. Прежде всего, максимальные размеры элементов корпуса зависят, с одной стороны, от мощности грузоподъемных средств, с другой стороны – от размеров и вида судоремонтных сооружений. При этом необходимо обеспечить простоту и удобство монтажа новых элементов на судне. Таким образом, в каждом отдельном случае необходимо рассматривать специфические условия ремонта и конкретные возможности судоремонтного предприятия. Наибольшие по размеру секции устанавливают при удлинении судна или замене всей его средней части. Для этого наиболее удобны слипы со стапельной площадкой. Общие размеры секций иногда приходится изменять из-за необходимости выполнения разреза в определенном сечении. 128 Например, при удлинении судов с СЭУ в середине место разреза желательно выбирать в нос от машинного отделения и в районе цилиндрической вставки, а не в корму от этого отделения, где придется перерезать туннель гребного вала, что усложняет работу. При аварийном ремонте оконечностей может потребоваться балластировка секций и блоков и обеспечение их непотопляемости. Это относится к ремонту в плавучем доке. Во избежание значительных деформаций свободных кромок в районе разреза приходится устанавливать местные подкрепления в виде пиллерсов и распорок; установка таких подкреплений упрощается, если разрез расположен вблизи переборок. И последнее, при разбивке корпуса на панели, секции и блоки необходимо придерживаться строительных размеров этих элементов. Соображения о выборе границ заменяемых элементов корпуса в зависимости от группы связей и системы набора приведены ниже. Границы, по которым рационально произвести стыкование вновь изготовленных элементов с конструкциями судна, не во всех случаях проходят по границам изношенных или деформированных районов, в ряде случаев они могут быть перенесены в сторону конструкций, не подлежащих ремонту. От правильности выбора границы стыкования зависят сроки выполнения монтажных работ на судне, затраты труда и материалов, а значит и стоимость ремонта. Наиболее предпочтительным являются образованные (существующие) при постройке судна границы панелей, секций и блоков. Иными словами, при назначении линии реза дефектного участка надо стремиться к использованию существующих стыковых швов. Если данное требование окажется нецелесообразно по каким-либо причинам (экономическим, техническим, технологическим и т.д.), то при выборе границ необходимо руководствоваться следующими правилами. При замене части палубы от борта до борта, набранной по поперечной системе, границы заменяемых районов выбирают посередине шпации, проходящей рядом с границей поврежденного района. При наличии переборок, обеспечивающих опору устанавливаемой секции, сечение заменяемого района выбирается по границе повреждения. При замене части палубы от борта до борта, набранной по продольной системе, границы заменяемой конструкции по палубному настилу и набору выбираются в разных плоскостях и отстоят друг от друга на 100...200 мм (набор должен выступать из-под настила палубы). Если при продольной системе набора палуба заменяется рядом с поперечной переборкой, а продольные ребра жесткости палубы режутся «на нет», то сечение по настилу выбирается за переборкой на расстоянии 100...200 мм от нее, а по ребрам жесткости – на переборке. Указанное требование, как и предыдущие, вызываются необходимостью обеспечить местную прочность судна и создать опору для устанавливаемого элемента. 129 Замена палубных конструкций может производиться как на плаву, так и на слипе и в доке. Перед производством ремонтных работ по замене палубы на плаву необходимо произвести расчет прочности судна для случая с вырезом и определить напряжения, действующие по границам заменяемых районов. По данным расчета принимается решение заменить палубу от борта до борта целыми элементами (панелями или секциями) либо по частям, поочередно демонтируя и устанавливая взамен демонтированного участка новый элемент. Выбор границ при замене части борта в основном производится, исходя из тех же соображений, что и в случае замены палуб, но с учетом ряда особенностей. Работу по замене всего борта для сокращения сроков ремонта на судоподъемных устройствах целесообразно выполнять двумя этапами. На первом этапе (на плаву) заменяется часть борта выше ватерлинии, на втором этапе (в доке или на слипе) – оставшаяся часть борта ниже ватерлинии. Сечение по набору при ремонте борта производится на 100...200 мм ниже палубного настила. Граница заменяемой части борта ниже ватерлинии выбирается в районе соединения шпангоутов со скуловыми кницами. Это вызывается тем, что скуловые кницы, оставшиеся на месте, дают возможность сохранить плавность обводов в районе скулы и обеспечить жесткость по кромкам. На выбор границ при замене переборок, кроме технологических соображений, оказывают влияние габаритные размеры существующих вырезов на судне и масса заменяемых конструкций. Габариты отдельных элементов ограничиваются размерами отверстий, которые могут быть использованы для погрузки в трюм. Масса заменяемых элементов ограничивается грузоподъемностью кранов и талей. При выборе границ необходимо исключать одновременную подгонку и стыкование по всем четырем кромкам вновь устанавливаемой конструкции. Должна быть обеспечена возможность свободного перемещения конструкции при ее установке, причерчивании и прирубке. Границы по стойкам переборки и полотнищу выбираются на разных высотах. Замена переборки одной секцией шириной от борта до борта возможна при выполнении технологического выреза в палубном настиле. Выбор границ но наружной обшивке при замене днищевой конструкции производится из условия сохранения плавности существующих обводов. Поэтому граница заменяемой конструкции должна быть выбрана в том районе, где есть возможность легко устранить расхождения присоединительных размеров стыкуемых кромок. Для днищевой конструкции такими районами являются участки наружной обшивки у крайнего междудонного листа (когда требуется замена скулового пояса) и у места соединения скуловых книц со шпангоутами (когда скуловой пояс заменяет130 ся вместе с днищевым). Выбор сечений поперек судна производится по существующему стыковому шву или на расстоянии половины шпации от флора, прилежащих к району повреждения. Кроме того, при выборе сечений должны учитываться и масса заменяемой конструкции, так как от массы зависит процесс транспортировки и установки. В случае, когда секцию решено транспортировать в док по воде, границы выбираются с учетом обеспечения плавучести секции и устанавливаются у водонепроницаемых флоров. Кроме учета технологических факторов при выборе границ днищевых конструкций должен производиться расчет прочности, на основании которого определяется максимально допустимый район раскрытия днища без значительных деформаций в бортовых и палубных перекрытиях. При ремонте судна блоками в редких случаях удается ограничиваться заменой конструкций только в районе разрушений корпуса. Выбор границ определяется следующими соображениями: 1) вновь изготавливаемая конструкция должна обладать достаточной жесткостью, допускающей возможность безопасной транспортировки без остаточных деформаций. В случае необходимости должно быть установлено минимальное число временных раскреплений; 2) граница стыкования основного корпуса с вновь изготовленным блоком должна проходить в районе расположения поперечной переборки, которая позволяет с достаточной точностью выдерживать размеры сечения. Кромки сечения должны располагаться от поперечной переборки на расстоянии половины шпации. При уменьшении этого расстояния трудно обеспечить совпадение стыкуемых сечений. Блоки с простыми обводами собираются на фальшпереборках, а со сложными в специальных постелях; 3) необходимо, чтобы в сечение попадало минимальное количество продольных связей, переборок и платформ, так как это затрудняет стыкование блока к основному корпусу; 4) в случае транспортировки блока по воде необходимо предварительно произвести расчет его остойчивости и плавучести. При недостатке этих качеств блоку должно быть обеспечено дополнительное устройство в виде понтонов с соответствующей балластировкой или производится удлинение блока с установкой временной переборки. Выбирая границы при замене надстроек необходимо руководствоваться соображениями, рассмотренными для случая замены палуб и блоков судна. К лучшему варианту выбора границ относится замена надстройки вместе с палубой. Этот вариант целесообразно принимать даже при неполном износе палубы, так как замкнутая конструкция дает возможность произвести полное насыщение надстройки. Когда палуба надстройки не заменяется, выбор границ по обшивке надстройки следует производить аналогично замене переборок. Не следует допускать ступенчатых границ – это усложняет ремонтные работы. 131 Во всех случаях, когда ремонт производится индустриальным методом, появляется необходимость согласовать размеры изготовленной новой конструкции (по границам стыкования) с размерами на судне. Для этого после того, как определены границы заменяемых конструкций, производится снятие с места присоединительных и построечных размеров. К присоединительным относятся размеры, попадающие непосредственно в сечения по границам заменяемых конструкций, а к построечным – все остальные размеры, которые необходимы для выполнения рабочих чертежей. Необходимость снятия присоединительных размеров с места вызывается рядом причин: 1) при постройке судна неизбежны отклонения его фактических обводов от плазовых размеров в результате сварочных деформаций и неточности выполнения разметочных и корпусных работ; 2) в процессе эксплуатации судно подвергается давлению льда, ударам во время швартовки и т.п., что вызывает деформацию обшивки и набора; 3) старые суда часто вообще не имеют технической документации. Существуют различные методы натурной съемки обводов корпуса судна: на плаву и в судоподъемном сооружении; при помощи шергеней и весков; при помощи струн и рулеток; основанный на применении координатомера; при помощи оптических приборов; с помощью шаблонов. При индустриальном методе ремонта не всегда удается изготовить заменяемую конструкцию так, чтобы ее размеры по границам стыкований точно совпадали с размерами судна. Для компенсации неизбежных погрешностей, которые накапливаются в процессе изготовления конструкций корпуса, и для упрощения процесса стыкования новых конструкций при монтаже их на судне необходимо предусматривать так называемые забойные конструкции. Забойной конструкцией является крайнее звено панели, секции или блока, за счет которого компенсируются все погрешности в размерах. Одним из простейших компенсаторов является монтажный припуск. В зависимости от сложности конструкции и требований, предъявляемых к точности ее установки, припуски предусматривают на одной или нескольких монтажных кромках. Обычно припуск составляет 20…50 мм. Однако компенсировать допущенные погрешности за счет монтажных припусков удается не всегда. Очень часто это приходится делать за счет забойных деталей, устанавливаемых по месту после установки конструкции. Забойные детали могут изготавливаться в виде полос шириной не менее 250 мм или кольцевого элемента по всему периметру стыка (для блоков). 132 2.13.3. Насыщение секций и блоков до монтажа их на судне Индустриальный метод ремонта судов дает возможность произвести насыщение секций как изделиями до изоляционных креплений, так и различными деталями и узлами. Объем насыщения в блоках отличается от насыщения секций возможностью монтажа изоляции, судовых систем, электротрасс, отдельных механизмов. В отличие от судостроения, где установка деталей и изоляции производится по совмещенным чертежам, в судоремонте для этих целей используют отдельные чертежи, в каждом из которых выбирают нужные элементы насыщения и размечают их положение на вновь изготовленной конструкции. Для наиболее насыщенных помещений судна при проведении модернизации или переоборудования целесообразно использовать макетирование, которое дает возможность учесть взаимное расположение оборудования, условия его обслуживания и эксплуатации. Во всех случаях объем насыщения зависит от грузоподъемности кранов и обеспечение прочности новой конструкции при транспортировке и монтаже. 2.13.4. Конструкции панелей, секций и блоков, применяемые при ремонте Все вновь изготавливаемые конструкции для ремонта в отличие от судостроительных проектируются с недоваренными концами набора до кромок полотнища со всех сторон на величину 40 толщин полотна, что облегчает монтаж и уменьшает послеремонтные напряжения. В ряде случаев для блоков больших размеров предусматривают конструкцию без набора в районе монтажного стыка. Так, если стыкуется блок оконечности судна с основным корпусом, то в блоке крайний шпангоут (а иногда даже два шпангоута) не устанавливается и во всяком случае не приваривается. В этом районе не привариваются также обшивка борта к палубам и продольный набор к обшивке и палубам. Это позволяет несколько изменить форму и размеры монтажного стыка вновь изготовленного блока, добиваясь обеспечения плавности обводов корпуса судна в данном районе. Конструкции панелей и секций зависят от объема ремонта. Так, при единичной замене панели или секции для удобства монтажа набор не выступает за кромки полотнища или выступает только с одной стороны (см. рис. 2.33). При больших количествах заменяемых подряд панелей и секций конструкция панелей соответствует рис. 2.33, б, а секции – построечную (рис. 2.34). Исключением являются забойные конструкции, которые разрабатываются отдельно для каждого конкретного случая. 133 Рис. 2.33. Конструкция элементов корпуса для ремонта при единичной замене панелей(1) и секций(2): а – набор не выступает за кромку полотнища; б – набор выступает с одной стороны Рис. 2.34. Конструкция секции для ремонта 134 2.13.5. Разработка технологической документации Проработка принципиальной технологии ремонта Должна сопровождаться конструкторскими разработками, а в отдельных случаях расчетами общей и местной прочности судна, расчетами остойчивости в связи с изменением нагрузки на некоторых этапах ремонта судна. При составлении принципиальной технологии должны прорабатываться следующие основные вопросы: подготовка судна к ремонту; выбор и подготовка места стоянки судна на акватории завода; дефектация судна; установление комплекса замеров, которые нужно произвести на судне до демонтажа и после него, а также в период проведения монтажных работ; план разбивки ремонтируемых корпусных конструкций на панели, секции и блоки; изучение трассы выгрузки и назначение мест технологических вырезов в корпусе судна для демонтажа и агрегатно-заменяемых механизмов и конструкций; установление последовательности выполнения демонтажных работ; разработка схем временного энергоснабжения для обеспечения судна всеми видами энергии, необходимыми для выполнения ремонтных работ; проработка мероприятий, обеспечивающих плавучесть, непотопляемость, остойчивость и противопожарную безопасность судна; определение состава агрегатно-заменяемых механизмов, устройств и т.п.; установление периода докового (слипового) ремонта в общем цикле ремонта судна; составление укрупненного перечня ремонтных работ в технологической последовательности их выполнения и распределения работ по цехамисполнителям; подготовка к швартовным испытаниям; мероприятия, подлежащие выполнению на заводе с учетом особенности ремонта данного судна; определение потребного количества основных материалов; составление укрупненного расчета трудоемкости и потребной рабочей силы по ведущим специальностям. В состав принципиальной технологии входит и технологический график ремонта судна. На основании принятой принципиальной технологии разрабатывается график подготовки производства и рабочая технология на изготовление панелей, секций и блоков и их монтаж на судне. 135 Технологические процессы ремонта корпуса индустриальными методами Рассмотрим основные технологические операции, используя рекомендации и положения, отмеченные в п. 2.13.2. Разметка. При разметке следует стремиться к сохранению построечного раскроя листа. В тех случаях, когда это выполнить невозможно, допускается и другой раскрой. Однако при этом необходимо соблюдать ряд требований: сварные швы должны располагаться в местах наименее напряженных, по возможности дальше от места изменения сечения связей и районов расположения отверстий или других ослаблений конструкции; линия реза полотнища должна быть на расстоянии не менее 40 толщин полотнища до существующих пазовых швов (если невозможно совмещение) и не менее 10 толщин набора. Базовые линии при разметке располагают на поле будущего выреза или совмещают с линиями его контура, но их разметка должна быть продлена на 0,5 м за пределы выреза для использования их в процессе монтажа новых конструкций. Для криволинейных участков количество контрольных точек на размечаемых линиях должна назначаться в зависимости от кривизны. Удаление изоляции и материалов из района выреза. Для материалов, непосредственно прилегающих к полотнищу, ширины пожароопасной зоны определяется сопоставлением температуры их возгорания с температурными полями, возникающими при тепловой резке. Для судостроительных сталей при кислородной и электровоздушной резке ширина безопасной зоны от оси реза определяется по формуле (2.26). При плазменной резке для судостроительной стали, эта величина определяется по уравнению (2.27). Для алюминиево-магниевых сплавов при плазменной резке b вычисляется по выражению (2.28). Помимо выгораемых материалов из района ремонта удаляют оборудование, трубопроводы и кабельные трассы, мешающие выполнению основных операций. Вырезка. До начала резки при необходимости (определяется расчетом) выставляют временные подкрепления. Вырезка выполняется газокислородной, плазменной, электровоздушной и лазерной резками, а также бензо- и керосинорезаками. Демонтажные работы начинают с отрезка набора от полотнища в районе реза, затем отделяют пояски набора, потом стенки. Вдоль линии реза на стенках набора делают голубицы и только после этого разделяют полотнище. 136 Последовательность проведения работ должно соответствовать намеченному фронту распространения сварочных работ (ФРСР), а для блока – условиями безопасности и удобства работ. При панельном методе ремонта в отличие от других методов рамный набор отделяется от полотнища по всей длине заменяемого участка. В данном случае может быть два варианта. Первый вариант уменьшает высоту стенки рамного набора (рис. 2.35, а), во втором – высота набора остается без изменения (рис. 2.35, б) Рис. 2.35. Отделение рамного набора от полотнищ при панельном методе ремонта В первом случае производится один рез, во втором – два реза. Варианты выбирает технолог из экономических соображений. Транспортировка вырезанного участка. Изучаются трассы выгрузки дефектной конструкции. При перемещении на плаву обеспечивается необходимая остойчивость и непотопляемость, при транспортировке краном – местная прочность. Подготовка кромок выреза и набора под сборку. Выполняется в три этапа: 1) выравниваются кромки под «линейку»; 2) устраняются при необходимости волнистость кромок выреза полотнища тепловым безударным способом. Нагрев ведется в местах наибольшей кривизны по вершинам волн; 3) удаляются с кромок капли металла, наплывы и при толщине металла больше 8 мм кромки разделываются в соответствии с ГОСТ 5264-80 под сварку. Изготовление новых конструкций. Технологический процесс аналогичен изготовлению конструкций при судостроении. После изготовления на конструкцию наносятся базовые линии. 137 Установка новых конструкций в корпус. Предварительно по двум чистовым кромкам выреза устанавливают фиксаторы зазора под сварку не менее двух на кромку. При этом базовые линии на новой конструкции должны совпадать с базовыми линиями корпуса. Если оставшийся в корпусе набор не выходит за границы выреза, то для ориентации новой конструкции используются направляющие (рис. 2.36). Окончательно новая деталь фиксируется относительно корпуса прихватками по чистовым кромкам. Рис. 2.36. Установка и варка секции при ремонте: ° – граница реза набора (расстояние от линии реза 100…200 мм); * – граница отделения набора от полотнища (расстояние 40s до линии реза); 1…18 – номера сварных швов Вварка новых конструкций. Вварка производится в соответствии с ФРСР по участкам. На каждом участке сначала приваривается набор между собой (первый шов – стенка набора, второй – пояски), затем полотнище и в последнюю очередь – не приваренная часть набора к полотнищу. Первым участком вварки всегда является часть конструкции с чистовой кромкой. Для удаления припуска соответствующая кромка конструкции должна быть отогнута из плоскости полотнища – расклинена или выжата силовым приспособлением, что требует оставления недоваренными сварные соединения на расстоянии от отгибаемой кромки (для исключения образования заломов и пластических деформаций) равном 138 lо = E⋅ f ⋅s σт мм, (2.30) E– модуль упругости материала, кПа; f– стрелка выгиба кромки, мм; s– толщина полотнища, мм; σт– предел текучести материала, кПа. Причерчивая припуск, необходимо учесть размер нормативного зазора под сварку. При вварке единичных панелей или секций в замкнутый контур необходимо особое внимание обратить на углы, в которых располагаются так называемые жесткие точки. Точки надо ликвидировать или уменьшить их влияние с помощью различных технологических приемов, некоторые из которых приведены на рис. 2.36. Все первые сварные швы производятся с внутренней стороны корпуса. Зачистка корня шва и сварка полотнища с наружной стороны корпуса в – соответствии с ФРСР. Правка остаточных деформаций в районе установки. Зачистка околошовных зон. Испытания на герметичность швов. Грунтование и окраска. Сдача ОТК. где 2.14. Испытания корпусных конструкций на герметичность после ремонта Под герметичностью понимают свойство отдельных элементов и соединений не пропускать капельную и газообразную жидкости (ГОСТ 26790–85. Техника течеискания. Термины и определения). Испытания при ремонте производят по тем же нормам, что и для новых судов. Объем испытаний определяется перечнем работ по ремонту или модернизации. Нормативными материалами по испытаниям являются Правила Регистра и ГОСТ 3285–83. Испытания должны проводиться согласно схеме либо таблицам, разработанным конструкторским бюро. В схеме указывается расположение и назначение всех испытываемых отсеков, методы и нормы. Испытания корпуса после ремонта производятся двумя способами: керосино-меловой пробой и сжатым воздухом. При ремонте больших участков корпуса, а также по требованию Регистра или судовладельца испытания могут проводиться наливом воды. 139 При исследовании получены минимальные радиусы каналов неплотностей, обнаруженных при испытании давлением воздуха и воды (рис. 2.37). Для выявления каналов радиусом менее 0,012 мм оказывается достаточным давление воздуха 0,03 МПа, что и принято Правилами РРР для судов классов «М», «М-СП», для классов «Р», «Л» и «О» – 0,025 МПа. Рис. 2.37. Минимальные радиусы каналов неплотностей, обнаруженных при испытаниях сжатым воздухом (1) и испытаниях водой (2) Предварительные испытания выполняют керосино-меловой пробой – смачиванием керосином швов изнутри корпуса и контроле снаружи проникновения керосина через швы, обмазанные меловым раствором (зимой – на незамерзающем разбавителе). Проникание керосина характеризуется появлением на меловом экране жирных темных пятен или просто протечек. Вторично швы смотрят через 40 мин (зимой – через 90 мин). Критерием герметичности является отсутствие пятен на меловом экране. Основные испытания. Допускается засчитывать в качестве основного предварительные испытания, если в отсеке на одной из групп связей заменялось не более 15% обшивки. В остальных случаях основные испытания осуществляются сжатым воздухом, реже – водой. Использование воздуха требует герметизации отсека и установки двух манометров и редукционных клапанов для контроля давления в отсеке. Использование воды при испытаниях резко усложняет работы. Так, при низких температурах требуется подогрев воды, кроме этого происходит залив оборудования, электроповодки и, последнее, вызывает значительные перегрузки на корпус. Поэтому налив воды применяется для испытаний отсеков и цистерн, в которых при эксплуатации находятся жидкости. Критерии герметичности: а) при испытании воздухом: отсутствие снаружи отсека пузырей при обмазке сварных швов мыльным раствором. Но при применении в качестве индикаторов пенообразующих мыльных растворов последние быстро стекают с поверхности, в особенности с вертикальной. Поэтому для более длительной фиксации 140 мест утечек воздуха был предложен ряд пенообразующих составов (отечественный состав «Свалан»). Они вспениваются в местах протечек, и образовавшиеся «коконы» пены через 5…10 мин затвердевают, а не лопаются, как мыльные. Отвердевшие коконы сохраняются несколько часов и могут быть смыты холодной водой; падение давления в отсеке в течениие часа не более 5% (является окончательной оценкой); б) при испытании водой – отсутствие течи в виде струй, потеков, отпотеваний или капель. Контрольные испытания проводятся при наличии сомнений в герметичности. Назначаются по требованию Регистра и судовладельца. Испытания на герметичность могут проводиться течеискателями по согласованию с Регистром. При данном контроле регистрируется прибором проникание жидкости или газа (пенетранта) через сквозные дефекты контролируемого объекта. В качестве пенетранта применяется гелий, аммиак, фреон и др. Испытания герметичности крышек, дверей производят поливом воды, предварительно при этом проверяют равномерность прилегания резиновых уплотнителей по меловому отпечатку. 2.15. Окрасочные работы во время ремонта 2.15.1. Подготовка поверхности под окраску Окраска производится для защиты металла от коррозии и обрастания, дерева – от гниения, а также с декоративными целями. Прочность сцепления лакокрасочных материалов (ЛКМ) с поверхностью в значительной степени определяется качеством подготовки поверхности под окраску. При очистке с поверхности удаляют плохо держащуюся краску, грязь, масло и т.д. Удаляют, как правило, до грунта, а при плохом состоянии грунта – до металла. Покрытие надводной части корпусов и надстроек, а также внутренних помещений не требует тщательного удаления старого покрытия (при его толщине не более 1 мм). Перед нанесением ЛКМ требуется лишь промывка старого покрытия для удаления загрязнений и обезжиривания поверхности. При отрицательных температурах промывку выполняют ветошью, смоченной в уайт-спирите, с последующей протиркой насухо. При температурах выше 3°С промывку осуществляют водными моющими составами. Очистку металлического корпуса под окраску выполняют следующими способами: 141 1) х и м и ч е с к и м . Заключается в обработке поверхности водными растворами серной, соляной, фосфорной и другими кислотами. При взаимодействии с кислотой происходит растворение ржавчины и основного металла (производительность обработки – 8…30 м2/ч). Используется для очистки отдельных деталей котлов и палуб под мастичные покрытия. Технологический процесс состоит из травления кислотой, промывки, нейтрализации остатков кислоты щелочными растворами, промывка от остатков щелочи; 2) т е р м и ч е с к и м . Представляет из себя воздействие на поверхность высокой температурой, в результате которой происходит разложение продуктов коррозии. Очистку выжиганием окалины, ржавчины и старой краски производят газовыми горелками и паяльными лампами (производительность – 3…7 м2/ч). Применяется чаще в труднодоступных местах. Недостаток метода – в результате нагрева происходит коробление металлической конструкции, пожароопасный. 3) м е х а н и ч е с к и м . При этом способе происходит воздействие на очищаемую поверхность ударными и срезающими усилиями, которые создаются вручную (щетки, секачи, скребки – производительность 1…1,5 м2/ч) и с помощью приводов (пневмощетки, электрощетки, шарожки – производительность 3…8 м2/ч); Кроме этого, используются также высокопроизводительные методы, которые являются разновидностью механического метода: – дробеструйная очистка с помощью пистолетов, применяется мелкая дробь в виде нарезанной проволоки (производительность – до 20 м2/ч); – дробеметный метод имеет более высокую производительность (до 90 м2/ч), в конструктивном исполнении производят для днища и борта (рис. 2.38); Рис. 2.38. Дробеметный метод очистки корпуса судна 142 – гидропескоструйная очистка осуществляется смесью воды и песка (производительность до 200 м2/ч). Недостатки способа – загрязнение стапеля и других участков завода. Нельзя применять внутри корпуса; – очистка ротационными агрегатами, состоящими из специальных фрез и валов (производительность – 50…100 м2/ч). Применяется в доках для очистки корпусов морских судов от продуктов обрастания (рис. 2.39). Рис. 2.39. Ротационный агрегат Последние три метода имеют высокую производительность, но во время работы много шума и пыли; 4) г и д р о д и н а м и ч е с к а я о ч и с т к а – очистка с помощью ударов гидравлической струи под давлением более 20 МПа (производительность до 600 м2/ч). Недостаток – большой расход воды и неспособность очистки от обрастания и старой краски. Ликвидировать этот недостаток можно с помощью использования кавитации, которая впервые применена для очистки российскими учеными. Кавитированная струя образуется в специальном сопле-кавитаторе (до 1000 м2/ч). Очистка поверхностей корпусов судов в целом является трудоемкой и тяжелой работой. До сих пор нет надежного снабжения судоремонтных предприятий механизмами и агрегатами для очистки. 2.15.2. Требования к подготовке поверхности 1. На поверхности должны отсутствовать окалина, поверхностная наружная смолистость у дерева. 2. Не должно быть влаги, снега, льда, продуктов коррозии, маслянистых пятен. Очищенная поверхность корпусов судов подвергается быстрому коррозионному износу без покрытия специальными материалами. По этой причине окраска или грунтование поверхности должна производиться не позднее, чем через сутки. 143 В случае большой продолжительности времени между очисткой и окраской, поверхность подвергается временной защите следующими способами: пассивирование растворами олифы в скипидаре, уайт-спирите (на 10…15 дней); фосфотирование растворами солей ортофосфорной кислоты (на 1…2 месяца); покрытие фосфотирующими грунтами марки ВЛ-02, ВЛ-08. Окраска таких поверхностей производится без удаления временной защиты. 2.15.3. Общие сведения о лакокрасочных материалах ЛКМ представляют собой смеси или растворы пленкообразующих растворителей, красителей и пигментов. ЛКМ после высыхания образуют сплошную гладкую аморфную пленку и должны обладать хорошей адгезией с поверхностью. Виды ЛКМ: 1. Краски – смеси пленкообразующих растворителей и пигментов (органического происхождения). 2. Лаки – растворы пленкообразуюзих растворителей, добавок и красителей минерального происхождения. 3. Эмали – растворы красок и лаков в смеси с пигментами. Элементы ЛКМ: – пленкообразующие – нелетучие вещества, создающие после высыхания эластичную и прочную поверхность; – растворители – химические вещества, в которых растворяются красители; – цветопреобразователи – пигменты и красители; – пластификаторы – придают высохшей краске эластичность; – отвердители – вещества, способствующие затвердению искусственных окрасочных материалов; – сиккативы – ускоряют высыхание; – наполнители – повышают густоту краски. 2.15.4. Классификация ЛКМ 1. По внешнему виду – 4 класса (от гладкой однотонной ровной без дефектов до не однотонной с дефектами). 2. По степени блеска покрытия подразделяются на глянцевые, полуглянцевые и матовые. 3. По условию эксплуатации – 8 групп: П – стойкие внутри помещения; А – атмосферостойкие; Х – химически стойкие; В – водостойкие; Т – термостойкие; М – маслостойкие; Б – бензостойкие; Э – электроизоляционные. 4. По материалу – грунты, лаки, эмали и краски на масляной основе (натуральные) и искусственные ЛКМ. 144 Условные обозначения пленкообразующей основы отечественных ЛКМ: ВЛ – поливинилацетальные; ХС – хлорвиниловые; КО – кремнийорганические; ПФ – пентафтали; ГФ – глифтали; ХВ – полихлорвиниловые; ЭП – эпоксидные; МС – масляно-стирольные; ФЛ – фенольные; ЭФ – эпоксиэфирные. 2.15.5. Технология нанесения покрытий 1. Подготовка поверхности к покрытию ЛКМ (~40% от общей трудоемкости работ). 2. Грунтование. Грунтом называют первый слой краски, обеспечивающий хорошее сцепление между окрашиваемой поверхностью и последующими слоями краски. В качестве грунта применяются специальные краски либо используется первый слой основной краски, если она обладает указанными свойствами. Лучшие результаты обеспечивает нанесение грунтов малярными кистями или с помощью установок для безвоздушной окраски. 3. Шпаклевание применяют для сглаживания неровностей и шероховатостей окрашиваемых поверхностей. Шпаклевку наносят деревянными, стальными или резиновыми шпателями. После высыхания зашпаклеванную поверхность шлифуют сухим (предварительно) и мокрым способами. 4. Окраска выполняется красками или эмалями после нанесения грунта и шпаклевки (если она предусмотрена). Каждый слой краски наносят после практического высыхания предыдущего, кроме этинолевых, которые наносят «по отлипу». При высыхании в пленке краски образуются поры, через которые влага проникает к поверхности и вызывает коррозию. Нанесение нескольких слоев краски позволяет взаимно перекрывать эти поры, изолируя поверхность от доступа к ней влаги. Для надежной антикоррозионной защиты минимальная толщина покрытия должна быть не менее 120 мкм, что требует не менее четырех слоев краски. ЛКМ рекомендуется наносить при температуре свыше 5°С и относительной влажности не более 70%. Однако при судоремонте часто приходится выполнять работы при температуре ниже 5°С и относительной влажности более 80%. В этих условиях окраску производят: – этинолевыми красками ЭКЖС-40, ЭКА-15 при температурах до –25°С и относительной влажности до 80%; 145 – необрастающими красками ХВ-53, ХС-79 при температурах до –15°С и относительной влажности до 80%; – виниловыми красками ВЛ-02, ВЛ-08, ХС-720 при температурах до –10°С и относительной влажности до 80%; – масляными красками при температурах до –10°С и относительной влажности до 80%. Во всех случаях в краску добавляют поверхностно-активные вещества, образующие водоотталкивающие слои. Также необходимо подогревать ЛКМ до 25…35°С. В настоящее время зимой стали применять искусственный подогрев корпуса. При этом часть корпуса изолируется от влияния атмосферы с помощью полотнищ и в образовавшееся пространство подается нагретый воздух от теплогенератора (рис. 2.40). Рис. 2.40. Подогрев корпуса при ремонте: 1, 2 – внутренние и наружные эластичные полотнища; 3 – уплотнения; 4 – корпус; 5 – каркас ограждения; 6 – вентиляционные отверстия; 7 – теплогенератор Полотнища закрепляются на судокорпусные леса. В качестве теплогенератора можно использовать передвижные моторные воздухонагреватели, электрокалориферы. Воздух для теплогенератора забирается вне зоны обогрева. Температура корпуса при искусственном обогреве достигает +5°С при –20°С окружающего воздуха. 146 На судовые поверхности покрытия наносят обычными волосяными и валиковыми кистями, пневматическим и безвоздушным распылением. Волосяными кистями можно грунтовать и окрашивать все виды поверхностей независимо от их расположения и конфигурации (производительность – до 25 м2/ч). Остальные способы используются при большей площади окраски и не имеющие труднодоступных мест. Валиковые кисти увеличивают производительность окрасочных работ до полутора раз по сравнению с обычной кистью. Принцип пневмопульверизационной окраски заключается в том, что краска из резервуара посредством сжатого воздуха подается через шланг в пульверизатор и распыляется. Сжатый воздух содержит большое количество водяных паров, что существенно ухудшает адгезию краски с металлом. При этом методе расход краски на 30….35% больше, чем при применении кистей, и создаются более тяжелые условия труда из-за насыщения окружающего воздуха краской. Сущность метода безвоздушного распыления ЛКМ состоит в том, что ЛКМ подается к соплу распылителя под высоким давлением (5…25 МПа). Создание мелкодисперсного факела ЛКМ достигается за счет падения давления до атмосферного при выходе из сопла и специальной геометрии выходного отверстия (рис. 2.41). Преимущество перед пневмопульверизатором: возможность нанесения грунтовочных слоев, уменьшение на 20% расхода краски, уменьшение загрязнения окружающей среды (нет тумана), улучшение качества покрытия. Недостатки – требуется тщательный перетир краски. Рис. 2.41. Схема безвоздушного распылителя 147 Для безвоздушного распыления используются аппараты «Факел», «Кит» и др. Аппараты работают по схеме, типичной для пневмогидроусилителей. В зависимости от класса судна и судовых помещений предусматриваются разные схемы покрытий (перечисление всех покрытий с указанием количества слоев, материалов и их цвета указаны в Правилах окраски судов, например, для подводной части водоизмещающих судов): обезжиривание – 1 (уайт-спирит); грунтовка – 1 (ВЛ–02); окраска – 3 (краска ЭКЖС–40). При контроле качества антикоррозионной защиты ЛКМ проверяют толщину, сплошность и адгезию покрытия (рис. 2.42). Рис. 2.42. Зависимость прочности покрытия от толщины пленки (для лака МЧ–52) 148 3. РЕМОНТ СУДОВЫХ МЕХАНИЗМОВ И ДЕТАЛЕЙ 3.1. Общие положения Главной задачей технологии ремонта дизелей является восстановление их эксплуатационных показателей, которые частично или полностью были утрачены вследствие изнашивания и повреждения отдельных деталей, сборочных единиц и механизмов. Основным техническим документом, регламентирующим точность ремонта отдельных деталей механизмов и дизеля в целом, являются технические условия на КР. Карты дефектации технических условий наряду с указанием методов обнаружения дефектов и рекомендаций по восстановлению качества деталей включают сведения о браковочных и допускаемых при ремонте признаках. Предельные отклонения на точность восстанавливаемых деталей устанавливают соответствующей рабочей конструкторской и технологической документацией. Технологические процессы ремонта должны обеспечивать минимальную продолжительность, широкое применение комплексной механизации и автоматизации и высокое качество ремонта. Наиболее совершенным способом восстановления работоспособности дизелей является КР в специализированных цехах судоремонтных предприятий. Структурная схема технологического процесса ремонта дизелей в специализированных цехах показана на рис. 3.1. Она представляет собой совокупность блоков, соответствующих отдельным технологическим операциям и расположенных в такой последовательности, в которой осуществляют законченный цикл ремонта дизелей. В зависимости от характера производства и габаритных размеров дизелей можно использовать поточные, поточно-позиционные и поточнобригадные методы ремонта. В современных условиях технология КР дизелей базируется на результатах научных исследований: изучении износов основных деталей и прогнозировании сроков службы и ресурсов работы механизмов и дизеля в целом; изучении и практической реализации наиболее совершенных методов и способов восстановления изношенных поверхностей деталей до номинальных или ремонтных размеров; совершенствовании технологии механической обработки и сборки. 3.2. Демонтажные работы Демонтажный этап осуществляется после постановки судна в ремонт и проводится в объемах, определяемых видом ремонта судна и категорией ремонта судовых устройств. 149 Рис. 3.1. Общая схема ремонта дизеля 150 Демонтажные работы ведутся в определенной последовательности согласно эксплуатационной и ремонтной документации. В процессе демонтажных работ снимаются механизмы с фундаментов и готовятся для транспортировки на склад обменного фонда. В состав демонтажных работ входят следующие основные операции: освобождение емкостей двигателя от воды, масла и топлива; снятие ограждений с судовых механизмов; отсоединение трубопроводов (клапаны трубопроводов должны быть закрыты, застопорены и опломбированы в закрытом положении); разъединение муфт и полумуфт; снятие крепежа, закрепляющего механизмы; снятие отдельных агрегатов, узлов и механизмов; транспортировка механизмов и агрегатов на склад обменного фонда. Демонтажные работы слабо механизированы. Основная часть этих работ выполняется вручную. Из средств механизации применяются электрические и механические тали, гидродомкраты, автопогрузчики. 3.3. Разборочные работы Порядок разборки судовых машин и механизмов зависит от их типа и конструктивных особенностей. Поэтому разборку нужно выполнять, пользуясь инструкцией завода-изготовителя, соблюдая при этом общие требования. При производстве разборочных работ на судне снимаются быстроизнашивающиеся детали и узлы, транспортируются в цеха, где производят моечные работы, дефектацию и ремонт. При агрегатном и агрегатно-узловом методах ремонта разборка механизмов выполняется в специальных цехах на поточных линиях. При этом используются специальные стенды, кантователи, манипуляторы и т.п. 3.4. Методы очистки и мойки Методы и средства очистки и мойки, применяемые для удаления загрязнений деталей судовых дизелей при ремонте, можно разделить на две группы – механические и физико-химические. Выбор каждого из них для практического использования зависит от конструктивных особенностей деталей, их материалов, природы загрязнений и других технологических факторов. Среди механических методов очистки деталей наиболее эффективной является очистка косточковой крошкой. Косточковая крошка представляет собой продукт измельчения фруктовых косточек слив, абрикосов и 151 других фруктов. Кинетическая энергия этим частицам (диаметром 1…3 мм) сообщается пневматическими устройствами, работающими по схемам принудительной, эжекторной и верхней подачи крошки. Большим преимуществом такой очистки наряду с высокой эффективностью, являются минимальные остаточные деформации очищаемых поверхностей, пригодность ее для очистки деталей из любых материалов и хорошее качество очистки. В дизелеремонтных цехах для очистки деталей косточковой крошкой используют специальные установки. Пневмо- и гидроабразивные способы механической очистки имеют весьма ограниченное применение в современных технологических процессах. Объясняется это тем, что при использовании, например, пневмоабразивного способа требуется надежная защита обслуживающего персонала от воздействия абразивной пыли. Обычно применяемые аппараты обладают высоким уровнем шума, процесс очистки сопровождается выделением вредного для дыхания атомарного кислорода при соударении твердых абразивных частиц с очищаемым металлом и т.д. Физико-химические методы очистки деталей при ремонте подразделяют на методы очистки в электролитах и органических растворах или специальных моющих жидкостях. Сущность электролитической очистки деталей состоит в том, что очищаемую деталь помещают в раствор электролита, через который пропускают постоянный ток. В результате электролиза на очищаемой поверхности интенсифицируется движение жидкости под действием выделяющегося газа. В зависимости от полярности очищаемой детали различают катодную и анодную очистки. Обычно катодная очистка является более эффективной. Однако при этом происходит наводораживание поверхностных слоев очищаемой детали. Наводораживание ухудшает эксплуатационные свойства деталей изза так называемой водородной хрупкости. Для устранения вредного влияния водородной хрупкости ответственные детали после катодной очистки дополнительно обрабатывают с целью обезводораживания. В практических условиях чаще используют анодную очистку, при которой деталь является анодом. Физико-химические методы очистки в органических растворах и специальных жидкостях являются наиболее целесообразными в специализированном ремонтном производстве, так как позволяют сравнительно просто механизировать и автоматизировать процесс очистки. Различают две разновидности физико-химических методов очистки в растворах и моющих жидкостях: очистку погружением детали в раствор моющей жидкости и очистку струйным способом. 152 При очистке погружением детали располагают в специальных ваннах с моющей жидкостью, в качестве которой используют щелочные растворы и растворители. Интенсифицируют процесс очистки в этом случае дополнительным подогревом щелочных растворов до 350–370К и возбуждением моющего препарата барбатером, лопастными винтами или затопленными струями. Струйный способ очистки осуществляют подачей раствора под давлением на очищаемую поверхность. Благодаря комплексному физикомеханическому удалению загрязнений при струйном способе появляется возможность значительно сократить время очистки. В этом случае используют менее концентрированные моющие растворы. Большое влияние на качество и производительность струйной очистки оказывают количество подаваемой жидкости и форма струи. Наиболее часто применяют плоские и конусообразные струи, получаемые профилированием насадок моющей установки. Предпочтительными являются конусообразные струи, поскольку обеспечивают максимальный охват очищаемой поверхности при достаточном давлении рабочей струи и незначительном расходе жидкости. Технологический процесс физико-химической очистки деталей включает в себя несколько операций, основными из которых являются обезжиривание, промывка и сушка очищаемых поверхностей. Механизацию физико-химической очистки дизелей, сборочных единиц и отдельных деталей обеспечивают в практических условиях использованием специальных моечных установок, которые проектируют и изготавливают в виде двух- или трехкамерных машин. В двухкамерных моечных установках первая камера предназначена для очистки и обезжиривания деталей, а вторая – для промывки обезжиренных и очищаемых деталей горячей водой. В трехкамерных установках третья камера предусмотрена для просушивания деталей горячим воздухом. Все механизированные моечные установки разделяют на машины тупикового и конвейерного типа. Особое место среди методов очистки деталей от загрязнений занимает ультразвуковой метод. В основе этого метода лежит явление кавитации, сопровождающееся сложным комплексом физических, химических, электрических и гидродинамических явлений. Ультразвуковой метод является универсальным процессом интенсификации очистки деталей в жидких моющих составах. При ультразвуковой очистке в моющей жидкости с помощью магнитострикционных и пьезоэлектрических преобразователей возбуждают колебания ультразвуковой частоты (20–30 кГц) и за счет высокой объемной плотности энергии создают общие и местные гидродинамические потоки. Эти потоки при определенных давлениях приводят к появлению кавитации. При разрыве пузырьков возникают ударные волны 153 и кумулятивные струи, которые, воздействуя на очищаемую поверхность, приводят к микро- и макроразрушениям загрязнений. Состав моющих жидкостей устанавливают в каждом конкретном случае в зависимости от материалов детали и от условий их эксплуатации. По природе своего образования все загрязнения, подлежащие обязательному удалению при ремонте, разделяют на следующие три группы: 1) продукты высокотемпературных превращений масел, топлив, рабочих жидкостей и т.д. (нагароотложения, лаковые отложение, смолы и осадки); 2) деструктированные (старые) лакокрасочные и другие неметаллические покрытия; 3) консервирующие покрытия и материалы. Нагароотложения по своей структуре могут быть плотными, рыхлыми и пластинчатыми. Они образуются на деталях дизелей (головках поршня, клапанах и т.д.), работающих при высоких температурах, ухудшают надежность работы цилиндропоршневой группы, а при достижении больших толщин приводят к необходимости ремонта. Нагарообразования отличаются высокой механической прочностью и хорошей адгезией к поверхности детали. Поэтому их относят к наиболее трудно удаляемым загрязнениям. Химико-механические свойства нагароотложений определяются сортом топлива и масла, а также условиями их образования. Лаковые отложения представляют собой результат совместного взаимодействия кислорода воздуха, высоких температур и катализации металла. Они образуются в виде тонкой и прочной пленки с гладкой поверхностью. Лаковые отложения проявляются наиболее интенсивно при высоких, но недостаточных для сгорания масла температурах на таких деталях, как коленчатые валы, поршни (пригорание поршневых колец в канавках поршня), картеры и др. По химическому составу лаковые отложения отличаются от нагарообразований добавками масел и оксикислот. Смолистые отложения образуются вследствие окисления полимеризации ненасыщенных углеводородов. Они являются характерными загрязнениями топливной системы дизелей. Внешне смолистые отложения представляют легкоплавкие вещества от темно-коричневого до черного цвета. Осадки в виде густой липкой массы серо-коричневого или черного цвета состоят в основном из масел и воды с присадками асфальтенов, карбенов, а также незначительного количества золы, сажи и пыли. Осадки создают чаще всего чисто механические препятствия нормальной работе масляной и топливной системам дизелей. Так как их адгезия к металлическим поверхностям относительно невелика, то удаление загрязнений в виде осадков обычно затруднений не вызывает. 154 На выбор компонентов моющих жидкостей наибольшее влияние оказывает вид загрязнения и природа их образования. В общем случае к моющим жидкостям, предназначенным для удаления загрязнений с металлических поверхностей, предъявляют следующие требования: максимальной моющей способности по отношению к конкретному виду загрязнения; минимального разрушающего действия на очищаемую поверхность и токсического воздействия на человека; возможно большей разницы в плотностях моющей жидкости и загрязнения; пожарной безопасности. Для очистки деталей из алюминиевых и черных сплавов применяют щелочные растворы с определенной массовой долей (%) в воде (табл. 3.1). Таблица 3.1 Составы растворов для очистки деталей Условный номер раствора Детали из алюминиевых сплавов 1 2 3 4 Детали из сплавов черных металлов 1 2 3 4 Каустическая сода Кальцинированная сода Тринатрийфосфат Нитрат натрия Жидкое стекло Хозяйственное мыло Хромпик 0,1–0,2 0,1–0,2 – – 0,75 1,0 2,0 – – 0,4 1,0 0,4 5,5 7,5 – 10,0 – – – – 1,0 1,3 5,0 – 0,15–0,25 – – – – – – – – – 0,15 – – – 0,15 – – 0,2 – 3,0 – – – – – – 0,15 – – – – 0,1 Физическая сущность механизма эффективного моющего действия жидкости на загрязнение состоит в том, что очищающая жидкость всегда образует на границе с металлом некоторый краевой угол, постоянный для данного химического состава ее. В том случае, когда этот краевой угол оказывается меньше краевого угла, образуемого загрязнением, очищающая жидкость проникает сквозь пленку загрязнения непосредственно к поверхности металла и, нарушая адгезию, отделяет частицы отложений. Уменьшению краевого угла моющей жидкости способствует применение поверхностно-активных веществ (ПАВ). Эти вещества значительно снижают свободную межфазовую энергию на границе раствора и загрязнения, проникают в масляную пленку, разрушают ее с образованием комплексных соединений и за счет этого создают благоприятные условия для 155 вытеснения масляной пленки обезжиривающим раствором. Одновременно благодаря химическому взаимодействию жидкие загрязнения переходят в раствор моющего препарата с образованием эмульсий и суспензий. Все ПАВ в моющих растворах обычно используют совместно со щелочными солями – каустической содой (NaOH), нитрофосфатом натрия (Na4P2O7), триполифосфатом натрия (Na5P7O10) и др. Получаемые при этом составы обладают хорошими эмульгирующими свойствами и способствуют переходу грубодисперсной фазы загрязнений в коллоидный раствор. 3.5. Дефектация Основное назначение дефектации деталей при ремонте состоит в том, чтобы оценить фактическое техническое состояние этих деталей, выявить их износы и повреждения. Для этого все детали делят на группы: детали остова – фундаментная рама, блок цилиндров, крышка цилиндров; детали цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) – поршень, втулка, поршневой палец, шатун, поршневые кольца; детали валовой группы – коленчатый вал, рамовые и шатунные подшипники; детали механизма газораспределения – распределительный вал, клапаны, толкатели, коромысла, пружины; детали топливной аппаратуры и дистанционно-автоматического управления (ДАУ). По результатам дефектации выделяют детали: 1) пригодные для дальнейшей эксплуатации без ремонта; 2) подлежащие ремонту; 3) не подлежащие ремонту и направляемые в металлолом. Различают визуальные и инструментально-приборные методы дефектации. Визуальным осмотром выявляют макродефекты в виде трещин, задиров, царапин и т.п. Для повышения эффективности визуальных осмотров применяют оптические стекла (лупы). Такая дефектация дает общее представление о наличии дефекта без количественных показателей. Инструментальные методы дефектации предполагают использование универсальных и специальных измерительных средств. К ним относятся линейки, штангенциркули, микрометры, индикаторные скобы и нутрометры, специальные зеркально-оптические приборы, калибры и т.п. Эти методы позволяют определить количественную характеристику износа детали в виде изменения линейных размеров, искажений формы и взаимного расположения базовых поверхностей и т.д. Точность оценок при такой дефектации обычно составляет от 0,002 до 0,01 мм. 156 Физические методы дефектации с использованием специальных дефектоскопов применяются для выявления микроскопических поверхностных, подповерхностных и внутренних дефектов без разрушения деталей. По этому признаку их относят к методам неразрушающего контроля качества деталей. В судоремонте используют следующие методы неразрушающего контроля: капиллярные, вихретоковые, магнитные, ультразвуковые, рентгеновские, гидравлические и воздушные. 3.6. Ремонт деталей дизелей 3.6.1. Ремонт и дефектация фундаментных рам Фундаментные рамы судовых дизелей (рис. 3.2) представляют собой литые конструкции из серого чугуна сложной конфигурации с неравномерной концентрацией металла в районе подшипниковых опор и оребрений. Этими особенностями предопределяются большие внутренние напряжения и склонность к трещинообразованию отдельных элементов фундаментных рам. Во многих случаях эффективно удалить внутренние напряжения искусственной термообработкой не удается из-за отсутствия необходимого оборудования для крупногабаритных деталей. Естественное старение является настолько продолжительным, что если и применяется на практике, то в существенно сокращенных вариантах. Рис. 3.2. Фундаментная рама К основным износам фундаментных рам относят искажения форм отверстий под вкладыши коренных подшипников (пов. А), нарушение их соосности, появление отклонений от плоскостности и прямолинейности опорных поверхностей разъемов (пов. Б), образование трещин, износы замков под крышки подшипников и т.д. 157 При ремонте дизелей единичными и мелкими сериями (наиболее характерно для ремонта малооборотных дизелей большой мощности) без устранения износов и восстановления деталей дефектацию фундаментных рам сводят к оценке износов и установлению их работоспособности в течение срока службы до очередного КР. При достаточной индустриализации ремонтного производства и технической оснащенности технологических процессов в специализированных цехах базовые поверхности подвергают механической обработке или восстанавливают наращиванием металла с последующим фрезерованием (строганием) плоскостей разъемов и растачиванием опор под вкладыши коренных подшипников. Искажения формы отверстий под вкладыши коренных подшипников выявляют микрометрическими измерениями штихмассами или индикаторными нутромерами с точностью 0,01 мм. При дефектации измеряют каждую опору в двух взаимно перпендикулярных направлениях а–а и б–б и двух сечениях по длине опоры (рис. 3.3). Фактические отклонения от круглости и круглоцилиндричности сравнивают с предельно допустимыми, которые регламентируются техническими условиями на КР дизелей конкретной марки. Наиболее характерные искажения формы этих поверхностей обычно сводятся к увеличению диаметральных размеров расточек в горизонтальной плоскости (см. рис. 3.3). В исследовательских целях более точно измеряют форму опорных поверхностей в окружном направлении с помощью специальных электронных кругломеров, например типа ВЕ-37А. Кругломеры преобразуют механические перемещения щупа 1 (рис. 3.4) в электрические сигналы, регистрируемые на электротермической бумаге 2 в виде реальных круглограмм. Рис. 3.3. Схема износов и дефектации гнезд под вкладыши коренных подшипников Рис. 3.4. Схема измерений кругломером Отклонения от соосности постелей (посадочных поверхностей под вкладыши коренных подшипников) и их ступенчатость при дефектации фундаментных рам контролируют с помощью специальных фальшвалов 158 или оптическими методами. При проверке ступенчатости постелей с помощью фальшвалов фактическое значение этой величины оценивают набором щупов, которые вводят в зазор между опорной поверхностью рамы и контрольным пояском фальшвала. Оптические измерения взаимного расположения постелей под вкладыши коренных подшипников отличаются более высокой точностью, но требуют применения специальных оптических приборов и вспомогательной технологической оснастки. Обычно предельные значения несоосности опор под вкладыши коренных подшипников по чертежам и техническим условиям на ремонт составляют 0,01…0,02 мм для соседних опор и до 0,05 мм для крайних. Непрямолинейность и неплоскостность поверхностей разъёмов фундаментных рам при дефектации оценивают слесарными поверочными линейками и слесарными уровнями или оптическими приборами. Проверки слесарными инструментами являются наиболее простыми и доступными. Для оптических измерений используют (рис. 3.5) специальные марки и оптическую линейку ИС-36М. При измерениях оптическую линейку, состоящую из трубы 1 с зеркально-линзовыми объективами 2 в оконечностях, устанавливают на контролируемую поверхность посредством двух опор 3. Одна из этих опор регулируемая и служит для настройки линейки перед измерениями. а) б) Рис. 3.5. Оптическая линейка ИС-36М Отклонения от плоскостности можно измерять с помощью зеркальных марок и оптической трубы Г1ПС-11 (рис. 3.6) В этом случае зеркальную марку 2 отсчетной сеткой 4 и бисектором 5 помещают на контролируемую поверхность 1. Любые наклоны зеркальной марки фиксируют в двух взаимно перпендикулярных направлениях по нониусу микрометрических винтов после совмещения визирных штрихов 6 с бисектором 5. 159 Рис. 3.6. Схема измерения неплоскостности оптической трубой Трещины в фундаментных рамах являются достаточно распространенными повреждениями. Для их обнаружения наиболее эффективен токовихревой метод неразрушающего контроля. Токовихревые дефектоскопы позволяют осуществлять непрерывный и выборочный контроль наиболее нагруженных участков плоскостей разъемов. Макротрещины фиксируют визуально при помощи лупы с 10кратным увеличением, а для более точного определения пределов их распространения используют керосиновые пробы. 3.6.2. Ремонт фундаментных рам Фундаментные рамы для устранения искажений геометрических форм и взаимного расположения баз ремонтируют механической обработкой по системе ремонтных размеров или с предварительным восстановлением этих поверхностей наращиванием металла или неметаллических материалов. Ремонт механической обработкой по системе ремонтных размеров оказывается наиболее простым и экономичным. При наличии необходимого оборудования он мало чем отличается от технологических процессов механической обработки дизелестроительного производства. Такая аналогия способствует автоматическому переносу опыта отлаженных технологических приемов из машиностроительных в дизелеремонтные цехи. Однако общеизвестные организационные трудности, связанные с необходимостью производства сменно-запасных деталей по более широкой номенклатуре типоразмеров, существенно ограничивают область применения такого метода ремонта. Ремонт изношенных поверхностей фундаментных рам наращиванием слоя металла и последующей механической обработкой при относительно более низких экономических показателях метода по сравнению с механической обработкой по системе ремонтных размеров обеспечивает восстановление баз до номинальных размеров и тем самым устраняет главный недостаток метода ремонта по системе ремонтных размеров. 160 Восстановление опорных поверхностей под вкладыши подшипников наращиванием металла возможно металлизацией распыливанием или полимерными и гальваническими покрытиями, в частности (электролитическим железнением). Металлизацию распыливанием относят к наиболее доступным процессам восстановления. Это исключительно важно для ремонтных условий. Металлизация распыливанием сопровождается относительно небольшими деформациями восстанавливаемых поверхностей и позволяет получать покрытия с достаточно широким диапазоном механических и износостойких свойств. Определенными недостатками металлизации распыливанием являются зачастую ограниченная прочность сцепления покрытия с подложкой (основным металлом), непосредственная зависимость ее от качества предварительной подготовки поверхностей и т.п. Наилучшие результаты получают при металлизации распыливанием с применением плазменной струи. Полимерные покрытия на восстанавливаемую поверхность наносят с предварительным подогревом детали или с использованием полимеров холодного отверждения, в которые вводят металлические добавки для улучшения теплопроводности. Технология применения компаундов для восстановления поверхностей сводится к тому, что полимерный состав из эпоксидной смолы, пластификатора и отвердителя наносят на изношенные поверхности. Окончательные размеры восстанавливаемой поверхности формируют с помощью технологического вала, размеры которого точно соответствуют заданным размерам гнезд под вкладыши. Полная полимеризация компаунда в реальных условиях заканчивается в течение 24 часов при температуре ≥ 293 К. Гальванические покрытия поверхностей гнезд подшипников фундаментных рам обеспечивают хорошие результаты. Основные проблемы применения гальванопокрытий состоят в том, что из-за больших габаритных размеров и сложности конструктивного исполнения этих деталей использовать стационарные ванны невозможно. По этой причине применяют технологические процессы восстановления гнезд фундаментных рам в так называемом проточном электролите. С этой целью конструируют специальные ячейки (рис. 3.7), которые состоят из двух диэлектрических дисков – крышек 2 и 3, анода 5 из стали 10 и токоподводящего анодного стержня 6. Как обычно, при гальванических покрытиях катодом является восстанавливаемая деталь (рама). Герметизируют ячейку уплотняющими прокладками 1 и пробкой 4. 161 В отличие от стационарного процесса проточное железнение ведут подачей электролита от специального насоса в зазор между анодом и катодом. Обычно этот зазор составляет 10–15 мм. Толщину осадка до 0,5 мм получают при плотности тока 20 А/дм2 и температуре процесса 350 К. Толщина осадка 0,5 мм вполне достаточна для того, чтобы последующей механической обработкой Рис. 3.7. Схема ячейки для проточного железнения обеспечить размеры восстанавливаемых поверхностей, соответствующие рабочим чертежам или техническим условиям на КР. Износы плоскостей разъемов устраняют или обработкой их по принципу «как чисто», или так же, как гнезда фундаментных рам под вкладыши коренных подшипников, наращиванием металла. Наиболее подходящим для этих целей оказывается плазменное напыление. Объясняется это тем, что плоскости разъемов являются достаточно протяженными и гальванические процессы, конечно, не могут быть применены. При восстановлении плазменным напылением плоскостей разъемов фундаментных рам из серого чугуна получают твердость покрытий до НВ 300, прочность сцепления 20–40 МПа, удовлетворительную плотность и обрабатываемость резанием. Трещины являются наиболее трудно устранимыми повреждениями фундаментных рам. Это объясняется, в первую очередь, исключительно плохой свариваемостью серого чугуна, из которого чаще всего их изготавливают. Так называемая холодная сварка чугуна позволяет удовлетворительно устранять трещины за счет получения металла шва повышенной пластичности по сравнению с металлом рамы при минимальном проплавлении его, малой зоне термического влияния и т.д. Достигают этого заваркой трещин стальными электродами с карбидообразующими элементами в покрытии, в частности медно-стальными, медно-никелевыми и железо-никелевыми. Заварка трещин самозащитной проволокой марки ПАНЧ-11 сплошного сечения из высоконикелевого сплава обеспечивает хорошие механические свойства: предел прочности при растяжении до 5,5 МПа, предел текучести не меньше 3,5 МПа и относительное удлинение до 15%. Известны технологические процессы ремонта трещин с помощью специальных фигурных вставок (рис. 3.8). 162 Рис. 3.8. Схема ремонта трещин фигурной вставкой Трещины ремонтируют с помощью фигурных вставок в том случае, если они не выходят на наружный контур и расположены на расстоянии друг от друга не менее 25–30 мм. Основной эффект от установки фигурных вставок при ширине раскрытия трещин до 0,3 мм достигают благодаря различному (расчетному) межцентровому расстоянию цилиндрических поверхностей вставок и отверстий. При больших раскрытиях трещин разрушенные элементы деталей стягивают силовыми приспособлениями (домкратами). Устанавливают фигурные вставки с диаметрами цилиндрических поверхностей а = 3,5 и 6,0 мм при толщинах стенок соответственно до и свыше 10 мм. Все конструктивные элементы вставок и отверстий обрабатывают с высокой точностью. При длине до 40 мм трещины стягивают одной фигурной вставкой. В противном случае количество вставок принимают на основании согласованных решений. Для уплотнения трещин при сборке используют полимерные компаунды. По этой причине в технологических процессах предусматривают температурные ограничения при выполнении сборочных операций. Верхние картеры высокооборотных дизелей представляют собой разновидность базовых деталей, выполняющих функции несущих конструкций. Они состоят (рис. 3.9) из собственно картера 1 и подвесок 2 коренных подшипников 3 коленчатого вала. Картеры и подвески изготавливают из алюминиевых сплавов. Основными износами верхних картеров являются искажения формы и размеров гнезд (пов. А) под вкладыши коренных подшипников, нарушение плотности посадки крышек подшипников в замковом соединении (пов. Б). Восстанавливают подвески тех коренных подшипников, у которых в замковом соединении зазор превышает 0,04 мм. Действительные размеры подвесок при дефектации устанавливают микрометрическими измерениями. Не восстанавливают и выбраковывают подвески, имеющие любые трещины. 163 При ремонте дефектный слой и неравномерные износы торцевых поверхностей удаляют механической обработкой «как чисто». Для улучшения адгезии с напыляемым слоем восстанавливаемые поверхности подвергают анодно-струйной обработке электрокорундовым абразивом до получения однородной матовой поверхности, обезжириванию и очистке. При напылении подслоя используют термореагирующие композиционные никель-алюминиевые по- Рис. 3.9. Верхний картер дизеля типа М400 рошки, которые предварительно просушивают для удаления влаги. Режимы напыления принимают по технологическим инструкциям. Наиболее целесообразными являются следующие: ток дуги 350–400 А, напряжение 20–25 В, дистанция напыления до 140 мм, плазмообразующий газ – аргон, размер частиц порошка 60–80 мкм. Для обеспечения технологических параметров по точности размеров и микрорельефу восстановленные замковые поверхности подвесок шлифуют. После селективного подбора подвесок по натягам в замковом соединении (до 0,03 мм) их постели под вкладыши коренных подшипников растачивают в сборе с картером. Искажения формы и размеров гнезд подшипников устраняют механической обработкой по системе ремонтных размеров с последующей установкой на сборке ремонтных вкладышей. Механическую обработку одновременно всех подшипниковых опор ведут на специальных расточных станках борштангой. 3.6.3. Ремонт блоков цилиндров Блоки цилиндров малооборотных дизелей (рис. 3.10) так же, как и фундаментные рамы, представляют собой литые конструкции, и для них типичными оказываются износы и повреждения в виде нарушения геометрических размеров опорных поверхностей, трещин и т.п. Кроме того, длительная эксплуатация этих деталей сопровождается неизбежными коррозионными разрушениями в зарубашечном пространстве (пов. А). Коррозионные разрушения интенсифицируются дополнительными вибрациями блоков цилиндров при работе дизеля. 164 Рис. 3.10. Блок цилиндров в сборе с цилиндровой втулкой Дефектацию блоков цилиндров проводят для выявления указанных износов и повреждений. Трещины чаще всего появляются на верхней (пов. Б) и нижней плоскостях (пов. В) разъемов в местах расположения отверстий под силовые связи и шпильки крепления крышек цилиндров. Трещины, распространяющиеся на охлаждающие полости, нарушают герметичность зарубашечного пространства. Обнаруживают макротрещины визуальным осмотром с использованием лупы 10кратного увеличения, а в случаях микротрещин поверхности блоков цилиндров проверяют токовихревыми дефектоскопами. Коррозионные разрушения наиболее часто появляются на посадочных поясках (пов. Г) и поверхностях, соприкасающихся с охлаждающей жидкостью (пов. Д). Их выявляют также визуальным осмотром. Трещины на блоках цилиндров ремонтируют по технологии восстановления фундаментных рам заваркой по специальной технологии или установкой фигурных вставок. Коррозионные разрушения посадочных поясков и искажения геометрических форм и размеров устраняют обработкой на ремонтные размеры или прибегают к конструктивно-технологической модернизации сборочной единицы. При ремонте блоков цилиндров по системе ремонтных размеров посадочные пояски растачивают на очередной ремонтный размер на горизонтально-расточных станках. Необходимую ориентацию детали на станке для обеспечения требуемой перпендикулярности посадочных поясков (пов. Г) относительно плоскости разъема (пов. В) обеспечивают последовательными выверками с помощью индикаторов часового типа. Сущность конструктивно-технологической модернизации посадочных поясков сводится к тому, что верхний посадочный поясок обрабатывают на заранее заданный размер. В получаемое отверстие устанавливают дополнительную втулку 1 (рис. 3.11) с припуском на окончательную обработку по внутреннему диаметру. Дополнительную втулку устанавливают в блок цилиндров с натягом. 165 Резиновое кольцо 2 предусматривают для улучшения герметизации. При необходимости нижний посадочный поясок растачивают до размеров, позволяющих устанавливать сальниковые уплотнения обычной конструкции. Выявление износов, дефектацию и Рис. 3.11. Схема модернизации восстановление плоскостей разъепосадочных поясков мов блоков цилиндров ведут по технологии, аналогичной технологии ремонта фундаментных рам. Моноблоки высокооборотных дизелей типа М400, М401 и тому подобных, выполнены (рис. 3.12) в виде монолитной неразъемной конструкции 1 собственно блока цилиндров и крышек цилиндров из алюминиевых сплавов. Такая конструкция улучшила эксплуатационную надежность моноблоков (уменьшила вибрации и кавитационные разрушения). В то же время заметно ухудшилась технологичность и ремонтопригодность этих деталей. Сложнее стали выявления и устранения трещин в клапанной доске камеры сжатия, замены гильз цилиндров 2. Обычно гильзы заменяют в случае загрязнений каналов для охлаждающей жидкости или достижения предельных износов гильз по наружной и внутренней поверхностям. Для выявления трещин моноблоки в сборе с гильзами цилиндров опрессовывают водой под давлением 0,4 МПа при температуре около 365 К в течение не менее 5 мин. Трещины и другие дефекты, требующие ремонта, устраняют сваркой и наплавкой присадочными материалами из того же сплава, что и сами моноблоки. Присадочные материалы в виде прутков перед использованием очищают от грязи, жира и окисной пленки травлением, которое производят не ранее чем за сутки до их применения. Присадочные прутки за 2–2,5 ч перед сваркой или наплавкой покрывают порошко- или пастообразным флюсом. В качестве электродов при электродуговой сварке используют графитовые стержни диаметром 15–20 мм. Дефектные места под сварку и наплавку подготавливают вырубкой дефектов и повреждений с последующей зачисткой. Сварку и наплавку дефектных мест графитовыми электродами на постоянном токе прямой полярности и силе тока до 500 А ведут с предварительным расплавлением основного металла и последующим вводом в сварочную ванну присадочного материала. Сквозные дефекты устраняют сваркой с обязательной подформовкой графитовыми прокладками, сухим асбестом и т.п. 166 Качество заварки дефектов в моноблоках контролируют гидравлическими испытаниями. По требованию органов надзора могут проводить рентгеновское просвечивание. Замена гильз цилиндров предполагает предварительную выпрессовку старых и последующую установку новых деталей. Гильзы цилиндров из моноблоков выпрессовывают с нагревом моноблоков до температур 375 – 380 К специальными приспособлениями. Новые гильзы подбирают селективно по фактическим размерам гнезд моноблоков и наружных диаметров посадочных поясков гильз. В этой сборочной единице «моноблок – гильза» обеспечивают натяг до 0,30 мм. Сборка поперечнопрессовых соединений с таким большим натягом требует обязательного нагрева моноблока Рис. 3.12. Моноблок высокооборотного до 375–380 К и охлаждения дизеля гильзы в жидком азоте. Сборку и затяжку резьбового соединения дополнительного крепления гильзы в моноблоке выполняют в два приема: сначала с подогревом сборочной единицы до температуры 323 К, а затем (окончательную затяжку) при температуре деталей на 30–40 градусов выше первоначальной. Качество отремонтированных моноблоков контролируют микрометрическими измерениями геометрических параметров гильз и гидравлическими испытаниями водой при температуре 365 К, давлении 0,4 МПа в течение не менее 5 минут. Как и при любых гидравлических испытаниях ответственных сборочных единиц, отпотевание, течь и просачивание воды через уплотнения и основной металл не допускаются. Крышки цилиндров при ремонте опрессовывают для выявления трещин. При этом любые трещины на нижнем донышке не допускаются и такие крышки цилиндров выбраковывают. Трещины на вертикальных стенках крышек в зависимости от расположения и размеров могут быть отремонтированы по специальному разрешению органов надзора за ремонтом судов. 167 Выгорание и наклеп уплотнительных фасок седел выпускных клапанов устраняют при ремонте зенкерованием на вертикально-сверлильных станках. Для обработки используют специальные зенкеры с передней направляющей, обеспечивающей строгую ориентацию инструмента относительно оси направляющей втулки клапана. Завершают ремонт седел клапанов их совместной притиркой с клапанами. Притирку клапанов выполняют после запрессовки направляющих втулок в крышку цилиндров на специальных многоместных станках. Кинематически эти станки сконструированы так, что сочетают в себе одновременно два вида движения: возвратно-поступательное (ударное) и возвратно-вращательное. Благодаря такому сочетанию движений клапана в седле получают высокое качество притирки. В качестве абразивных материалов используют специальные мелкодисперсные абразивные пасты. Качество притирки клапана к седлу оценивают визуально по однотонному цвету контактного пояска или наливом керосина на клапан изнутри крышки цилиндра: при удовлетворительной притирке керосин не должен проникать между клапаном и седлом. Незначительные износы рабочих поверхностей направляющих втулок клапанов устраняют развертыванием с последующей перекомплектацией сборочной единицы. 3.6.4. Ремонт коленчатых валов Коленчатые валы являются наиболее ответственными деталями дизелей. Их техническим состоянием определяется срок службы сборочной единицы «коленчатый вал – подшипники» и ресурс дизеля в целом. По установившимся системам ремонта дизель направляют в КР тогда, когда коленчатые валы по износам достигают предельного состояния. При анализе технического состояния коленчатых валов выделяют следующие наиболее характерные износы и повреждения: уменьшение первоначальных геометрических размеров, искажения форм коренных и шатунных шеек, а также нарушение взаимного расположения баз, которое выражается в появлении больших значений радиальных биений коренных шеек и т.п.; образование микрорельефа коренных и шатунных шеек с параметрами шероховатости больше допустимых; чрезмерные остаточные прогибы; повреждения отдельных элементов коленчатых валов в виде макро- и микротрещин. При анализе износов, дефектации и выборе методов ремонта ориентируются на конструктивно-технологические особенности коленчатых валов высокооборотных и малооборотных дизелей. 168 Коленчатые валы высокооборотных дизелей, как правило, имеют меньшие габаритные размеры и отличаются тем, что для повышения износостойкости коренных и шатунных шеек предусматривают при их изготовлении поверхностное упрочнение термической (поверхностной закалкой) или химико-термической обработкой. Из химико-термических процессов для повышения износостойкости коленчатых валов наибольшее применение получило азотирование коренных и шатунных шеек. В результате термически или химикотермически обработанные валы, благодаря повышенной твердости шеек до НRС 45–56, имеют незначительные износы к моменту поступления дизелей в ремонт. С другой стороны, коленчатые валы с поверхностной закалкой коренных и шатунных шеек оказываются более чувствительными к температурным изменениям в эксплуатации и, естественно, более склонными к трещинообразованию. Такая склонность к трещинообразованию вынуждает особенно строго подходить к назначению режимов резания при шлифовании коренных и шатунных шеек. Ограничения по режимам резания нужны для снижения вероятности образования шлифовочных трещин и прижогов. Известно, что шлифование отличается большим тепловыделением и при форсированных режимах резания возможно появление таких трещин и прижогов. Прижоги всегда для ответственных деталей не только нежелательны, но и относятся к браковочным признакам. Коленчатые валы малооборотных дизелей изготавливают с коренными и шатунными шейками без термической обработки. Эти валы имеют большие износы. При дефектации коленчатых валов, принципиально мало отличающихся для валов высокооборотных и малооборотных дизелей, геометрические изменения размеров выявляют микрометрическими измерениями. Отклонения от круглости коренных и шатунных шеек (рис. 3.13) определяют в средних сечениях по длине шеек измерениями микрометром с точностью 0,01 мм этих шеек в двух взаимно перпендикулярных направлениях I–I и II–II, одинаково ориентированных для всех кривошипов. Фактические значения некруглости как разность размеров в указанных направлениях сравнивают с предельно допустимыми, которые для большинства коленчатых валов составляют 0,02–0,03 мм. Отклонения от цилиндричности контролируют реже из-за малой длины коренных и шатунных шеек. 169 Рис. 3.13. Схема измерений некруглости шеек коленчатых валов Радиальное биение коренных шеек при изготовлении и дефектации коленчатых валов регламентируют и измеряют в виде двух значений: предельных биений соседних шеек (обычно не более 0,02 мм) и биений любых произвольных шеек в пределах всего вала до 0,05 мм. Схемы проверки радиальных биений коренных шеек установлены стандартами (рис 3.14). По этим схемам коленчатые валы с шестью кривошипами базируют при проверках на двух постоянных призматических опорах крайними шейками и одной регулируемой, всегда подводимой под четвертую шейку. Контролируют радиальное биение индикаторами часового типа с точностью 0,01 мм. Рис. 3.14. Схема измерения радиального биения коренных шеек коленчатых валов Макро- и микротрещины на поверхности шеек и щеках коленчатых валов обнаруживают соответственно визуальным осмотром или методами неразрушающего контроля. Микротрещины выявляют на поверхности и в подповерхностных слоях магнитопорошковыми или токовихревыми дефектоскопами. 170 Геометрические формы азотированных коренных и шатунных шеек коленчатых валов восстанавливают механической обработкой «на годность» путем полирования, при которой добиваются одновременно и повышения параметров микрорельефа рабочих поверхностей шеек. Такой ремонт обусловлен тем, что 1) износы коренных и шатунных шеек невелики; 2) шлифование, в отличие от полирования, сопровождается всегда образованием в поверхностном слое обрабатываемых деталей больших растягивающих напряжений, которые отрицательно влияют на усталостную прочность металла при его знакопеременных нагружениях; 3) твердость азотированного слоя по глубине гиперболически снижается, и, следовательно, удаление даже небольших припусков механическим путем приведет к заметному снижению износостойкости валов. Коленчатые валы с шейками, упрочненными поверхностной закалкой ТВЧ, имеют большую глубину упрочненного слоя. По этой причине в случае необходимости их ремонтируют по системе ремонтных размеров. Иногда такие коленчатые валы шлифуют для удаления неглубоких поверхностных трещин. Для ремонта коленчатых валов наращиванием металла применяют железнение, хромирование и плазменное напыление. Очевидно, что по конструктивным соображениям гальванические процессы (железнение, хромирование) в стационарных ваннах являются неприемлемыми. По этой причине используют локальные ячейки с проточным электролитом. В частности, при хромировании шеек коленчатых валов в проточном электролите наиболее целесообразные режимы и параметры процесса рекомендуются следующие: температура электролиза 325 К, катодная и анодная плотность тока 8 кА/м2, скорость протока электролита до 0,8 м/с. Для повышения предела выносливости металла предусматривают предварительное пластическое деформирование восстанавливаемой поверхности, использование реверсивного тока и т.п. 3.6.5. Ремонт коленчатых валов механической обработкой При восстановлении точностных параметров коленчатых валов механической обработкой применяют следующие технологические процессы: наружное точение на токарных станках универсальными и широколезвийными резцами; шлифование на специальных круглошлифовальных станках. Точение коренных шеек универсальными резцами представляет наиболее простой и доступный метод механической обработки, особенно в условиях ограниченного парка станочного оборудования. Оно ничем не отличается от обычного продольного точения. 171 Сущность обработки коренных шеек коленчатых валов широколезвийными резцами состоит в том, что припуск на механическую обработку снимают специальными резцами путем микрометрической поперечной подачи (по аналогии с врезным шлифованием). Ширина резцов в этом случае точно равна длине обтачиваемой шейки. Точение шатунных шеек больших валов выполняют на специальных станках с вращающейся планшайбой или на модернизированных токарных станках с помощью вращающихся резцовых головок, устанавливаемых на продольном суппорте станка. При такой обработке коленчатый вал остается неподвижным, а все необходимые рабочие движения совершает режущий инструмент. Более производительным и характерным для технологии восстановления коленчатых валов механической обработкой является шлифование коренных и шатунных шеек. Для этих целей используют специальные круглошлифовальные станки, например, ХШ-335-Н16 при шлифовании коренных шеек и 3А428Н25 – при шлифовании шатунных. С точки зрения техники выполнения собственно механической обработки как при точении, так и при шлифовании коленчатых валов во время их изготовления или ремонта больших различий с аналогичной обработкой других деталей машиностроения практически нет. Однако базирование коленчатых валов на станках, их выверка перед обработкой или регулировка при выполнении технологической операции имеют ряд особенностей. Главная из этих особенностей состоит в выборе рациональной схемы базирования и определении наиболее правильного положения коленчатого вала на станке в процессе обработки. Для крупных коленчатых валов малооборотных дизелей это обстоятельство является весьма существенным из-за их меньшей относительной жесткости по сравнению с коленчатыми валами высокооборотных дизелей. На практике различают три метода базирования и выверки (регулирования) коленчатых валов на станках при механической обработке: на призматических постоянных и регулируемых опорах, количество которых зависит от числа кривошипов, а схема установки регламентируется стандартами; в патроне и на люнетах (метод М.Ф. Рукавишникова); в патроне или призматических постоянных опорах с выверкой положения вала по нулевым раскепам. Первый из этих методов предусматривает установку коленчатых валов с тремя или шестью кривошипами на трех опорах. Две крайние из этих опор являются постоянными, а средняя (под четвертой шейкой) – регулируемой. Основное преимущество этой схемы состоит в ее простоте. Однако сравнительно малая жесткость крупных коленчатых валов предо172 пределяют недостаточную надежность такой установки и возможно большие радиальные биения коренных шеек. Проверяют радиальное биение коренных шеек коленчатых валов непосредственно на станке или на контрольной плите. При этом всегда наибольшую точность измерений достигают при установке деталей в призматические опоры. При измерениях радиального биения в центрах на прямолинейность вала, а следовательно, и на биение заметное влияние оказывает усилие поджатия заднего центра. Для ответственных деталей проверки радиального биения в центрах следует по возможности избегать. Сущность установки коленчатых валов на токарных или шлифовальных станках в патронах и на люнетах состоит в том, что за базу для регулирования вала на промежуточных поддерживающих люнетах при выверке и обработке коренных шеек принимают, естественно, упруго изогнутую под действием собственного веса ось вала, установленного на двух концевых опорах. При этом фланцевый конец коленчатого вала (рис. 3.15, а) закрепляют в патроне станка после предварительной выверки с помощью индикатора часового типа по посадочному пояску под шестерню газораспределения. Это объясняется тем, что посадочный поясок под шестерню газораспределения в эксплуатации практически не изнашивается и не изменяет своей формы и взаимного расположения относительно оси вала. Под другую концевую коренную шейку подводят люнет таким образом, чтобы базирование осуществлялось по нерабочему пояску этой шейки. Последовательными регулировками кулачков люнетов добиваются такого положения вала, при котором его центральное отверстие точно согласуется с задним центром станка. Положение вала при регулировке концевого люнета контролируют (см. рис. 3.15, а) двумя индикаторами часового типа, измеряющими смещения шейки вала в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Совпадение оси вала с линией центров станка считают удовлетворительным в том случае, если при поджатии заднего центра оба индикатора не изменяют своих показаний. Очередной этап подготовки вала к обработке при этом методе установки состоит в протачивании или шлифовании базового пояска на средней шейке для установки промежуточного поддерживающего люнета. С этой целью при фиксированном положении коленчатого вала (например, при вертикальном расположении шатунной шейки первого кривошипа) под среднюю шейку подводят кулачки люнета до полного устранения естественных люфтов в люнете. Регулировку считают законченной тогда, когда показания индикаторов, расположенных в плоскости перемещения кулачков люнета изменяются (рис. 3.15, б) не более чем на 0,02 мм. В таком положении обрабатывают посадочный поясок «как чисто». После дополнительной подрегулировки среднего люнета обрабатывают остальные шейки. При необходимости под другие шейки коленчатого вала уста173 навливают дополнительные люнеты по аналогичной методике их регулирования и фиксирования. Рис. 3.15. Схемы установки коленчатых валов на станках при ремонте Метод базирования коленчатых валов с выверкой их положения на станке по нулевым статическим раскепам основывается на том, что перед механической обработкой добиваются с помощью люнетов или специальных поддерживающих устройств строгой прямолинейности оси вала. Отклонение оси вала от прямолинейности для каждого кривошипа оценивают по раскепам. Для этого коленчатый вал так же, как и в предыдущем случае, предварительно выставляют на станке по базовым пояскам фланца и концевой опоры. Затем между щеками каждого кривошипа устанавливают индикаторные приборы для измерения расхождений щек, а под коренные шейки подводят роликовые опоры рычажных поддерживающих устройств (рис. 3.15, в). Изменением массы грузов на подвесках этих устройств обеспечивают такой восстанавливающий прогиб коленчатого вала, при котором поворот вала на станке вокруг оси не вызывает изменений показаний индикаторных приборов, т.е. раскепы будут равны нулю, а ось вала станет прямолинейной. В отлаженном технологическом процессе ремонта коленчатого вала того или иного дизеля масса грузов, необходимая для обеспечения нулевых раскепов всех кривошипов, может быть оп174 ределена экспериментальным путем и зафиксирована в рабочей конструкторской (технологической) документации. Для повышения усталостной прочности коленчатых валов галтели коренных и шатунных шеек упрочняют пластическим деформированием в холодном состоянии (накатыванием роликами, шариками и т.п.). Восстановление точности шатунных шеек коленчатых валов при ремонте кроме всего прочего должно обеспечивать правильное взаимное расположение их осей относительно оси коренных шеек по непараллельности и перекосу. Численные значения этих отклонений, допускаемые при ремонте, всегда указывают в рабочей технологической документации. Например, для двигателя 6Ч 18/22 эти значения составляют 0,015 мм на 100 мм длины. Контролируют взаимное расположение осей коренных и шатунных шеек универсальным способом или специальными приборами. При проверке непараллельности и перекоса шеек универсальным способом (рис. 3.16, а) коленчатый вал устанавливают в призматические опоры параллельно контрольной плите и индикатором часового типа измеряют расстояния Аx и Аy. По этим размерам рассчитывают соответственно фактические перекос и непараллельность рассматриваемых осей. Основное преимущество такой проверки в ее доступности для практического использования. Однако, как и все методы универсальных измерений, она достаточно трудоемка. Рис. 3.16. Схемы измерений взаимного расположения осей коленчатого вала Измерение отклонений шеек от идеального положения специальными индикаторными приборами существенно упрощает технику оценки. В этом случае за один прием определяют численные значения непараллельности и перекоса осей коренных и шатунных шеек. При установке прибора (рис. 3.16, б) базовыми призматическими опорами 4 на коренные шейки коленчатого вала 2 индикаторы 1, расположенные в вертикальной плоскости, фиксируют значения непараллельности, а другие два индикатора 3, находящиеся в плоскости перпендикулярной первой – значения перекоса рассматриваемых осей. Настройку индикаторов перед измерениями, как правило, производят по специальному калибру. 175 3.6.6. Ремонт втулок цилиндров Цилиндровые втулки малооборотных (МОД) и высокооборотных (ВОД) отличаются друг от друга не только материалами, из которых их изготавливают, но в ряде случаев и конструктивным исполнением. Эти различия обусловливают особенности изнашивания цилиндровых втулок указанных дизелей и развития ведущих износов. Наиболее характерными износами цилиндровых втулок являются искажения геометрической формы и размеров баз (внутренней рабочей поверхности, наружных посадочных поясков и т.д.), коррозионноэрозионные разрушения наружных поверхностей, омываемых охлаждающей водой. Коррозионные разрушения помимо снижения механической прочности могут привести к нарушению сплошности металла и герметичности рабочего пространства цилиндров. Образование коррозионно-эрозионных разрушений наружных поверхностей втулок цилиндров объясняется кавитационными явлениями, происходящими на этих поверхностях под действием вибрации стенки цилиндровой втулки. Втулки ВОД изготавливают из легированных сталей марок 35ХМЮ и 38ХМЮА более тонкостенными. Они намного чувствительнее к вибрациям и, следовательно, к интенсивному кавитационному изнашиванию преимущественно наружной поверхности. Внутренняя рабочая поверхность втулок ВОД имеет высокую поверхностную твердость (НV 700–900). Благодаря азотированию износы этих поверхностей невелики. Наоборот, цилиндровые втулки МОД, изготавливаемые из серых чугунов, как правило, более толстостенные и устойчивые к действию вибрационных явлений. Несмотря на это, на наружных поверхностях таких втулок также имеются коррозионные разрушения. Скорость язвенной коррозии поверхностей, омываемых охлаждающей водой, и посадочных поясков не превышает скоростей изнашивания внутренних поверхностей втулок МОД. Поэтому чаще всего в качестве ведущего износа для таких втулок цилиндров принимают износ внутренней рабочей поверхности (овалообразование и увеличение диаметральных размеров). Обнаружение и оценку коррозионных разрушений цилиндровых втулок производят визуально, а в ряде случаев гидравлическими испытаниями. При этом любые отпотевания или течь являются браковочными признаками. Искажения геометрической формы и размеров внутренней поверхности определяют микрометрическими измерениями. По существующей методике оценки технического состояния ЦПГ дизелей в эксплуатации и при ремонте эти измерения производят в двух поясах (рис. 3.17). Первый из этих поясов I–I находится между двумя верхними компрессионными кольцами при условном положении поршня в верхней мертвой точке (в.м.т.), а второй II–II на 15–20 мм выше донышка поршня при положении кривошипно-шатунного механизма в нижней мертвой точке (н.м.т.). 176 В каждом из этих поясов измерения выполняют в двух взаимно перпендикулярных направлениях а–а и б–б. В результате таких измерений рассчитывают фактическую овальность, которую и сравнивают с допускаемым значением по техническим условиям на ремонт. Аналогично оценивают возможность для дальнейшего использования втулки по увеличению диаметральных размеров внутренней поверхности. Ремонт цилиндровых втулок МОД наиболее часто сводят к замене их новыми. В тех же случаях, когда прибегают к восстановлению рабоРис. 3.17. Схема дефектации тоспособно сти втулок, бывших в цилиндровых втулок эксплуатации, то из известных методов восстановления выбирают ремонт механической обработкой по системе ремонтных размеров или наращивание металла напылением наружных (посадочных) поясков и железнением внутренней поверхности с последующей механической обработкой. Ремонт втулок механической обработкой по системе ремонтных размеров является пригодным для восстановления как внутренней, так и наружной поверхностей, потому что для большинства марок серийных дизелей, устанавливаемых на судах речного транспорта, разработана и действует система ремонтных размеров. Технологический процесс восстановления внутренней поверхности включает в себя растачивание и обязательное хонингование для обеспечения заданной точности по размерам, их предельным отклонениям, а также по форме этой поверхности в продольном и поперечном сечениях. Восстановление работоспособности втулок гальваническим наращиванием электролитическим железом (железнением) широко применяют для ремонта цилиндровых втулок небольших габаритов, как например, в автомобильной и тракторной промышленности. Цилиндровые втулки ВОД при достижении предельных износов не ремонтируют и всегда заменяют новыми. Объясняется это тем, что азотированный слой внутренней поверхности втулки составляет 0,4–0,8 мм и микротвердость в нем гиперболически падает по глубине. 177 3.6.7. Ремонт поршней Наиболее характерными износами поршней (рис. 3.18) судовых дизелей являются искажения геометрических форм и размеров тронка (пов. А), отверстия под поршневой палец (пов. Б), канавок под верхние компрессионные кольца (пов. В), а также прогорания донышка поршня (пов. Г). Скорости изнашивания в пределах одной и той же детали существенно отличаются и тем самым превращают поршень в деталь с низкой вероятностью безотказной работы. Для поршней ВОД, изготавливаемых из деформируемых алюминиевых сплавов, ведущими износами оказываются прогорание донышка поршня, закоксовывание двух верхних канавок под поршневые кольца и износ этих канавок с увеличением торцевого зазора между канавкой и кольцом. Практически срок службы канавок под поршневые кольца для этих поршней составляет одну – две навигации, в то время как по другим изнашиваемым элементам сроки службы до ремонта значительно выше. Прогорание донышка поршня является браРис. 3.18. Схема дефектации поршней ковочным признаком. Износ канавок и других конструктивных элементов при дефектации обнаруживают микрометрическими измерениями и при износах, больше допускаемых по техническим условиям, поршень ремонтируют. Обычно, и особенно для поршней МОД с наддувом или без наддува, этот ремонт сводят к обработке канавок, тронка поршня и отверстия под поршневой палец по системе ремонтных размеров на ближайший ремонтный размер. Причем так же, как и при изготовлении новых поршней, основная характерная особенность технологического процесса состоит в использовании искусственной установочной базы для установки на станке детали, обеспечивающей соблюдение принципа постоянства баз при механической обработке. Поскольку после ремонта поршни должны удовлетворять условию взаимозаменяемости, то к качеству восстановления геометрических характеристик всех конструктивных элементов предъявляются высокие технические требования. Особенно жестко эти требования регламентируются для отверстия под поршневой палец. Для удовлетворения этих требований поршни растачивают на алмазно-расточных станках. 178 Из методов восстановления поршней наращиванием металла на практике находят применение наплавка и анодное оксидирование канавок под кольца поршней из алюминиевых деформируемых и литейных сплавов. Восстановление наплавкой предусматривает полное заполнение металлом двух верхних (а иногда и всех) канавок под поршневые кольца и последующую механическую обработку относительно искусственной установочной базы. Наиболее эффективна в этих случаях плазменная наплавка порошковой проволокой, легированной хромом и другими износостойкими материалами. Такой процесс используют для повышения долговечности канавок поршней не только при восстановлении, но и в машиностроительном производстве при изготовлении новых деталей путем наплавки более износостойкого металла на предварительных этапах технологического процесса с последующей чистовой механической обработкой. Анодное оксидирование (анодирование) как при изготовлении новых, так и при восстановлении изношенных поршней из алюминиевых сплавов в первую очередь преследует цель повышения износостойкости канавок для поршневых колец, поскольку оксидная пленка имеет твердость до НВ 600. Однако благодаря тому, что при анодировании на поверхности детали образуются пленки толщиной до 0,2 мм, этот процесс может обеспечивать и восстановление размеров торцовых поверхностей перемычек между канавками под поршневые кольца. Для поверхностного упрочнения и повышения точности отверстий под поршневой палец иногда их обрабатывают импульсными раскатками, обеспечивающими многократное дискретное деформирование металла в холодном состоянии за счет соответствующего профилирования оправки роликовой раскатки. 3.6.8. Ремонт шатунов Шатуны судовых дизелей представляют собой конструкции, состоящие из стержня шатуна и крышки нижней половины вкладыша шатунного подшипника. В ряде случаев, особенно у МОД большой мощности, стержни шатунов выполняют разъемной конструкции в виде кривошипной головки и собственно стержня шатуна. Этим разнообразием конструктивного исполнения и количества контактных поверхностей, подвижных и неподвижных соединений подшипников шатунов, нижней головки и крышки шатунных вкладышей определяются разновидности износов шатунов. Шатуны в эксплуатации находятся под действием динамических нагрузок, что способствует развитию усталостного разрушения. К ведущим износам шатунов относят: искажения геометрической формы и размеров подшипников кривошипной и поршневой головок шатуна, плоскостей поверхности разъема лапы шатуна с кривошипной головкой; 179 ослабление и искажение формы баз головки шатуна; нарушение взаимного расположения осей подшипников шатунов и баз поршневой и кривошипной головок в результате неравномерного изнашивания и искривления стержня шатуна; усталостные трещины на стержне шатуна. При дефектации искажения и изменения размеров подшипников выявляют микрометрическими измерениями фактической некруглости и нецилиндричности с точностью до 0,01 мм. Нарушения плоскостности поверхностей разъемов лапы шатуна и его кривошипной головки, образующиеся в результате наклепа, проверяют на контрольной плите на краску. Искривления стержня шатуна оценивают по непараллельности и перекосу осей подшипников. Эти отклонения от заданного взаимного расположения измеряют либо универсальным способом на контрольной плите (рис. 3.19), либо с помощью специального приспособления (рис. 3.20). В обоих случаях при настройке на измерения фактическую ось нижнего (шатунного) вкладыша подшипника материализуют с помощью комплекта конусных втулок 2 и контрольного валика 3. Конусные контрольные втулки применяют для компенсации износов шатунных подшипников, которые для каждого шатуна могут заметно отличаться друг от друга. Рис. 3.19. Измерения шатунов универсальным способом Рис. 3.20. Измерения точности шатунов приборами При измерениях универсальным способом шатун в сборе с комплектом втулок и валиком устанавливают в призматические опоры 1 на контрольной плите 5. По схеме, соответствующей рис. 3.19, а, измеряют не180 параллельность осей, а по рис. 3.19, б перекос этих же осей. И то, и другое отклонение оценивают в мм / 100 мм, как угловую погрешность, по разности показаний индикаторов в двух положениях. Измерения в специальных приспособлениях позволяют за одну установку (см. рис. 3.20) определять непараллельность по показаниям индикаторов 2 и 3, а по двум индикаторам 1 – перекос. Настраивают приспособления для измерений с помощью специального калибра. При настройке добиваются попарно одинаковых показаний индикаторов 1, 2 и 3. Усталостные трещины на стержнях шатунов ВОД выявляют магнитопорошковым методом. Хорошие результаты при такой дефектоскопии получают благодаря тому, что все поверхности стержней шатунов ВОД при изготовлении полируют для предотвращения концентраторов напряжений при эксплуатации. Контролируют стержни шатунов дефектоскопами с использованием циркулярного и комбинированного в приложенном поле способов намагничивания. Выбор этих способов намагничивания объясняется общими характерными закономерностями ориентации возможных трещин в шатунах. Первый из указанных способов намагничивания применяют для выявления трещин в головках шатунов, а второй – непосредственно в стержне. На дефектоскопию шатуны направляют в сборе с крышкой, но без вкладышей подшипников. Перед магнитопорошковым контролем детали очищают от смазочного материала, нагара и цветов побежалости. Трещины на шатунах являются недопустимыми дефектами, поэтому шатуны в случае обнаружения трещин выбраковывают. В заключении магнитопорошкового контроля шатуны, как и обычно, размагничивают в камере для размагничивания или на дефектоскопе. Ремонт шатунов предполагает восстановление точности баз по форме, размерам и взаимному расположению осей подшипников шатунов механической обработкой. Базы под вкладыши шатунных подшипников и втулки поршневой головки шатуна восстанавливают растачиванием на ремонтный размер с точностью до 7–9 квалитета и микрорельефом, соответствующим параметрам Ra 2,5–1,25 мкм. При замене втулок головного подшипника с предельными износами старую втулку выпрессовывают, а на ее место устанавливают с натягом новую бронзовую втулку. Лучшие результаты при запрессовке достигают за счет предварительного охлаждения втулки до температуры 350 К в твердой углекислоте или жидком азоте. Рабочие поверхности головного и шатунного подшипников после ремонта (замены) растачивают одновременно на алмазно-расточных станках, станках повышенной точности. При растачивании обрабатываемую деталь (шатун) закрепляют на суппорте станка. Осевую подачу обеспечи181 вают гидравлическим приводом. За счет точной настройки жесткости таких станков получают не только требуемые результаты по микрорельефу (до Ra 0,32–0,63 мкм), квалитетам точности размеров, но и по взаимному расположению баз подшипников шатунов. Подшипники шатунов на универсальных горизонтально-расточных станках обрабатывают раздельно в такой последовательности, при которой сначала обеспечивают межцентровые расстояния в заданных пределах, а затем окончательно растачивают подшипники на номинальный или ремонтный размеры. В специализированных цехах КР судовых дизелей интенсифицируют ремонт шатунов применением специальных приспособлений для одновременного растачивания головного и шатунного подшипника. В этих случаях совмещают два технологических перехода в одной операции, а именно: предварительное растачивание или зенкерование и последующее пластическое деформирование в холодном состоянии. Для пластического деформирования используют роликовые или шариковые раскатки, которые проектируют в виде комбинированного (совмещенного с резцом или зенкером) инструмента. Ротационное раскатывание (рис. 3.21) обеспечивает частичное упрочнение рабочих поверхностей подшипников, снижает технологическую шероховатость на один-два класса и повышает точность геометрических форм и размеров базовых поверхностей. Рис. 3.21. Ротационная раскатка Плоскостности поверхностей разъемов лапы стержня шатуна с отъемной кривошипной головкой восстанавливают пришабриванием по контрольной плите на краску или при больших износах шлифованием на специальных шлифовальных станках кругами чашечной формы. В этих случаях привальную поверхность кривошипной головки шатуна пришабривают по плоскости разъема лапы стержня шатуна. Антифрикционный слой таких подшипников перезаливают и растачивают в сборе с крышкой по типовой технологии. Отверстия под шатунные болты при ремонте развертывают на ремонтные размеры. Шатунные болты – очень ответственные детали СЭУ. Отрыв их приводит к крупной аварии. Во время работы двигателя шатунные болты испытывают растяжение от силы инерции поршня и стержня шатуна. Эта 182 сила переменная, близкая к ударной. Болты могут испытывать ударные нагрузки и при заедании поршня. Изготавливают шатунные болты из стали марок 40Х, 40ХН, 40ХНМА, 27СГ, 33ХС, в отдельных случаях – из стали 18Х2Н4ВА. Дефектацию этих деталей выполняют магнитными методами неразрушающего контроля. Обнаруженные трещины являются недопустимыми дефектами. Длину болта контролируют микрометрической скобой. Появление остаточного удлинения также является браковочным признаком. Поскольку шатунный болт испытывает переменные напряжения, он может порваться вследствие усталости металла. Поэтому в срок, указанный в нормативно-технической документации по эксплуатации двигателя, шатунные болты должны заменяться независимо от их состояния. Ремонту шатунные болты не подлежат. 3.6.9. Ремонт подшипников Износы подшипников дизелей и реверс-редукторных передач определяются конструктивными особенностями, видами трения и нагружения этих деталей. Для подшипников коленчатых валов дизелей наиболее характерны усталостные разрушения, проявляющиеся особенно интенсивно в выкрашивании антифрикционного слоя у подшипников с баббитовой заливкой. При дефектации эти разрушения обнаруживают визуально. Даже незначительные выкрашивания антифрикционного слоя служат основанием для выбраковывания вкладышей и замене их новыми. При КР дизелей в специализированных цехах вкладыши шатунных и коренных подшипников заменяют новыми без дефектации. Комплектуют вкладыши по размерам соответствующих шеек коленчатых валов из ремонтного фонда. На сборке вкладыши коренных подшипников после установки в постели фундаментной рамы пришабривают для обеспечения заданного качества прилегания шеек коленчатого вала к антифрикционному слою вкладыша. Подшипники скольжения шатунов с разъемными стержнями и кривошипной головкой, имеющие заливку непосредственно в тело этих деталей, при ремонте перезаливают с последующей механической обработкой. Технологический процесс перезаливки таких вкладышей состоит из выплавки или механического удаления старого баббита, очистки от грязи и окислов, обезжиривания, травления, лужения и заливки внутренней поверхности слоем нового антифрикционного сплава. Очистку от окислов поверхности, на которую наносят антифрикционный слой, производят в пескоструйной камере или травлением в 10%-м растворе серной или соляной кислоты. После очистки подшипники промывают в горячей воде и просушивают. 183 Поверхность перед травлением обезжиривают и окончательно удаляют жировые отложения промывкой в 10%-м водном растворе щелочи едкого натра или калия. Травление обезжиренной поверхности кривошипной головки шатуна с крышкой подшипника производят в 10%-м растворе соляной кислоты. После травления детали промывают горячей водой и нейтрализуют кислоту в 5%-м растворе щелочи. Лужение восстанавливаемой поверхности включает в себя окончательное травление ее флюсом и нанесение полуды. Перед лужением кривошипную головку шатуна собирают с крышкой подшипника на технологических болтах. При необходимости в плоскости разъема этих деталей устанавливают набор прокладок расчетной толщины для обеспечения одинакового слоя заливки антифрикционного сплава по всем сечениям подшипника. Поверхности деталей, не подлежащие заливке, предохраняют специальной меловой пастой. В качестве флюсов при заливке используют жидкие растворы или порошки, основу которых составляют хлористый цинк и хлористый аммоний (нашатырь). Перед лужением подшипник подогревают до температуры 350–360 К, а затем опускают в ванну с флюсом. При полуде подшипник погружают в раствор припоя и выдерживают в нем в течение пяти минут. Качество полуды считают удовлетворительным тогда, когда полуда покрывает поверхность тонким слоем тусклосеребристого оттенка. Подшипники заливают антифрикционным сплавом вручную или механизированным способом. При ручной заливке подшипник устанавливают в специальное приспособление, обеспечивающее формирование равномерного слоя толщины заливки, и расплавленный антифрикционный металл мерным ковшом заливают в образовавшийся при сборке приспособления зазор. Механизированную заливку подшипников осуществляют подачей расплавленного металла в зону заливки под давлением или на специальных станках для центробежной заливки. Заливка подшипников подачей расплавленного металла под давлением обеспечивает наиболее высокое качество антифрикционного слоя, но из-за технологических сложностей ее применяют только в крупносерийном машиностроительном производстве. Сущность центробежной заливки состоит в том, что подшипник закрепляют на планшайбе специального станка и приводят во вращение с такой частотой, которая при известных условиях охлаждения и размерах заливаемой поверхности обеспечивает наименьшую ликвацию сплава. Расплавленный металл подают в зону заливки в мерных объемах через специальное устройство. За счет действия центробежных сил металл наносится на внутреннюю поверхность, обеспечивая удовлетворительную 184 адгезию. Для проведения микроструктурного и химического анализа антифрикционного сплава при заливке или перезаливке каждой партии подшипников в технологических процессах предусматривают регулярный отбор проб. Качество адгезии антифрикционного слоя к основе подшипника, а также наличие микротрещин, отслоений и тому подобных дефектов контролируют ультразвуковым методом. В практических условиях браковочные критерии устанавливают на основании опыта производства аналогичных изделий машиностроения. При ремонте подшипников скольжения в современных условиях проводят зачастую конструктивно-технологическую модернизацию. Смысл такой модернизации сводят к замене дорогостоящих подшипников с баббитовыми антифрикционными материалами монометаллическими подшипниками на основе алюминиево-оловянистых сплавов марки АО9-2 или биметаллическими подшипниками с многослойными антифрикционными материалами. Последние получили определенное распространение благодаря внедрению процессов плазменного напыления. При дефектации подшипников качения реверс-редукторных передач проверяют легкость вращения, шумовые характеристики, состояние наружных поверхностей на наличие коррозии, трещин, цветов побежалости и т.д. Все виды трещин, усталостные выкрашивания, цвета побежалости, ослабления и нарушения заклепок сепараторов являются для подшипников качения браковочными признаками. Легкость вращения и шум подшипников определяют экспертно по эталонному подшипнику. Незначительные следы коррозии удаляют зачисткой с последующим полированием абразивными микропорошками и пастами. Форму и размеры колец подшипников в случае необходимости восстанавливают гальваническим наращиванием хрома или меди. Для предотвращения попадания электролита на поверхности, не подлежащие хромированию или омеднению, технологические подвески для подшипников изготавливают в герметичном исполнении. Внутренние полости самих подшипников заполняют консистентной смазкой. Равномерность покрытия (хромового до 0,1 мм и медного 0,003–0,015 мм) обеспечивают за счет того, что все гальванические операции и последующее шлифование производят без переустановки подшипников на подвесках. Гальваническое наращивание колец подшипников хромированием состоит из анодного декапирования при плотности тока 30–40 А/дм2 и температуре раствора 323 К в течение 10–15 с, а также собственно хромирования при той же температуре в растворе хромового ангидрида с серной кислотой и плотности тока 50 А/дм2. После хромирования подшипник выдерживают в масляной ванне при температуре 400–405 К. Толщину хрома после наращивания определяют путем сопоставления размеров колец до и после хромирования. 185 3.6.10. Ремонт топливной аппаратуры Исключительно высокие требования к топливной аппаратуре по всем параметрам точности деталей и качеству сборки обусловливают необходимость организации специализированных участков по ремонту сборочных единиц топливных насосов, форсунок и т.п. Основная особенность таких участков состоит в том, что топливная аппаратура при дефектации, ремонте и сборке требует тщательной мойки и очистки. Мойка и чистка деталей и форсунок сопряжены с большими трудностями из-за нагаров, окалины и закоксовывания сопловых отверстий в корпусах распылителей форсунок. Одним из наиболее эффективных способов очистки от закоксовывания сопловых отверстий является ультразвуковая очистка. Сборку плунжерных пар распылителей форсунок (рис. 3.22) в машиностроении и при ремонте производят по принципам селективного подбора. Следовательно, ремонт игл и корпусов распылителей форсунок сводится к индивидуальному подбору этих деталей из числа новых или отремонтированных. Рис. 3.22. Корпус (а) и игла (б) распылителя форсунки Ремонт форсунок включает следующие основные технологические операции: 1) снятие нагара с распылителей форсунок и проверку качества распыливания топлива, а также давления начала впрыскивания до разборки; 2) разборку, промывку, дефектацию и ремонт деталей плунжерных пар; 3) сборку, регулировку давления начала впрыскивания и проверку качества распыливания топлива; 4) обкатку и проверку качества распыливания топлива после регулировки топливного насоса. Нагар с распылителей форсунок снимают в ваннах со специальным раствором. При этом комплект форсунок дизелей погружают в раствор на глубину 20 мм, выдерживают форсунки в растворе 10–15 мин при температуре 343–363 К и окончательно промывают в бензине. 186 Промывку деталей форсунок после разборки производят в авиационном бензине. Прецизионную пару (игла – корпус распылителя) промывают отдельно от других деталей и проверяют плавность перемещения иглы в корпусе распылителя. При дефектации особое внимание обращают на состояние прецизионной пары и в случае необходимости принимают решение о ее замене парой строго определенной сортировочной группы. Замену деталей одной форсунки деталями другой не допускают. Необходимость ремонта распылителей форсунок обусловливается нарушением работоспособности плунжерной пары корпуса и иглы распылителя из-за увеличения зазора, зависания иглы, закоксовывания топливоподводящих отверстий, наклепа запорного конуса, потери упругости пружины и т.п. Плотность распылителей форсунок проверяют путем гидроопрессовки со стендовой (эталонной) форсункой профильтрованной технологической жидкостью определенной кинематической вязкости. Перед опрессовкой распылителей контролируют герметичность технологического стенда и его работоспособность по двум эталонным парам распылителей. Для этих целей ремонтные предприятия должны располагать двумя комплектами эталонных пар распылителей – контрольным и рабочим. При опрессовке качество прецизионной пары оценивают по времени падения давления, которое указывают в технических условиях на ремонт. При времени падения давления меньше допустимого распылитель заменяют новым, а при большем – производят притирку пары по рабочему конусу. Для доводки распылителей по диаметру сопряжения с иглой используют пасту из глинозема, которую наносят только на цилиндрическую часть иглы. Частоту вращения шпинделя доводочного станка устанавливают в пределах 200–250 об/мин. После доводки и промывки сопряжения дизельным топливом проверяют плавность перемещения иглы в корпусе распылителя. При этом местные сопротивления, препятствующие перемещению иглы, не допускаются. Посадку иглы в корпусе распылителя полагают качественной в том случае, когда игла, выдвинутая на одну треть длины, под действием собственного веса свободно и плавно опускается на седло. После доводки поверхность иглы и корпуса распылителя должна иметь ровный блеск и соответствовать по микрорельефу Ra = 0,04 мкм. Притирку распылителей по рабочему конусу производят на аналогичных режимах с применением корундовых доводочных паст. Качество притирки контролируют по ширине притертого пояска, который для новых и отремонтированных распылителей составляет соответственно 0,4 и 0,8 мм. Доводку торца распылителя ведут на чугунной плите с нанесением на него тонкого слоя пасты из окиси хрома. 187 Подъем иглы распылителя контролируют и устанавливают в соответствии с техническими условиями на ремонт. При необходимости или подбирают новую иглу, или шлифуют рабочий конус старой. Регулировку давления начала впрыскивания и проверку качества распыливания после ремонта выполняют на специальных стендах с обкатанными топливными насосами. При соответствии техническим требованиям комплекты форсунок с распылителями одной сортировочной группы направляют на регулировку топливных насосов. Ремонт топливных насосов Основной износ плунжерной пары (рис. 3.23) топливного насоса – это нарушение плотности подвижного соединения. С целью предварительной оценки этого дефекта плунжерные пары после промывки в чистом бензине и дизельном топливе проверяют на плавность перемещения плунжера в корпусе. Результаты проверки считают удовлетворительными только в том случае, если плунжер насоса, выдвинутый из цилиндра на половину своей длины, плавно и без заеданий опускается в него под действием собственного веса при вертикальном положении цилиндра. Такую проверку выполняют для любых углов поворота цилиндра вокруг своей оси. Местные сопротивления, препятствующие свободному и плавному перемещению плунжера, устраняют дополнительной доводкой пары. Окончательную пригодность плунжерной пары для дальнейшего использования контролируют опрессовыванием на специальной установке (рис. 3.24). При этом испытуемую пару 3 с помощью технологической втулки 2 закрепляют в корпусе 4 установки так, чтобы плунжер своим сферическим концом опирался на нагрузочный рычаг 5. Перед опрессовыванием проверяемую полость плунжерной пары заполняют от специальной емкости смесью дизельного топлива с маслом. Для этого несколькими рабочими ходами плунжера тщательно удаляют воздух и полость уплотняют прокладкой 1, притертой к торцу плунжерной втулки. Давление при опрессовывании создают плунжером, который нагружается падающим грузом 6 строго определенной массы через систему рычагов, а качество пары оценивают по времени падения груза из начального положения до момента его быстрого перемещения, которое регламентируется техническими условиями на ремонт. При получении неудовлетворительных результатов по плотности плунжерную пару перекомплектовывают и после доводки повторяют испытания. Доводку обычно производят механизированным способом на доводочной бабке при частоте вращения плунжера 2,5–4,0 с-1. Выполняют при следующих способах подачи абразива в зону обработки: с непрерывной подачей абразивной смеси (суспензии) на рабочие поверхности притиров; с нанесением (намазкой) абразивной пасты на притир: притирами, предварительно шаржированными зернами абразивных паст. 188 Рис. 3.23. Плунжерная пара топливного насоса Рис. 3.24. Схема испытания топливного насоса Наивысшей точности и качества поверхностного слоя достигают при доводке деталей абразивными пастами с намазкой их на притир или притирами, шаржированными зернами пасты. Первый из этих методов доводки благодаря относительной простоте чаще всего используют при ремонте деталей топливной аппаратуры на судоремонтных заводах. Доводку прецизионных пар производят в две – четыре операции (перехода) с постепенным понижением зернистости применяемого абразива для повышения точности и качества доведенной поверхности. По размеру зерен доводочные пасты разделяют на три группы: грубые с зернами абразива 14–40 мкм для предварительной обработки с достижением шероховатости поверхности Ra = 1,25–0,16 мкм; средние с зернами абразива 7–10 мкм для получистовых доводочных операций с достижением шероховатости поверхности Ra = 0,16–0,04 мкм; тонкие с зернами абразива 1–5 мкм (окись алюминия, прокаленная при температуре 1300–1500 К, алмазы синтетические и природные, эльбор) для окончательной и тонкой доводки деталей топливной аппаратуры с шероховатостью поверхности Rz = 0,05 мкм. Окончательную доводку выполняют абразивными материалами пониженной твердости (окись алюминия, окись хрома и т.д.) также и по той причине, что это позволяет устранить шаржируемость их в материал детали. При выборе зернистости абразивов для доводки деталей из закалённых сталей (HRC 62–65) на чугунных притирах можно руководствоваться данными, приведенными в табл. 3.2. 189 Таблица 3.2 Свойства абразивных материалов Производительность при доводке деталей, мкм/мин Микропорошок плоских цилиндрических с намазкой пасты на притир 24АМ28 24АМ14 24АМ7 24АМ3 24АМ1 2,2–4,0 1,4–2,3 1,2–1,8 0,9–1,3 0,3–0,6 2,8–4,6 2,2–3,4 2,8–3,0 – – плоских c шаржированными притирами – – 2,5 2,1 0,5 Шероховатость поверхности деталей, мкм цилиндри- плоских по плоских по ческих по Ra (Rz) c Ra Ra шаржированными с намазкой пасты на притирами притир 0,23–0,08 0,16–0,08 0,16–0,08 0,16–0,04 0,16–0,04 0,08–0,04 0,08–0,04 – 0,04–0,02 – – – 0,08–0,04 0,04–0,02 0,1–0,05 Для увеличения производительности доводки и достижения требуемого качества обрабатываемых поверхностей необходимо, чтобы разброс размеров одновременно притираемых деталей не превосходил 1/3…1/6 припуска под доводку (например, при одновременной притирке торцевых поверхностей корпусов распылителей форсунок). Большое значение для обеспечения качественных показателей доводки имеет материал притира и его твердость. Обычно процесс доводки ведут на притирах, твердость материала которых ниже твердости обрабатываемого материала детали, однако не на столько, чтобы абразивные зерна внедрялись в него, не осуществляя съема металла с детали. В отдельных случаях существенное внимание уделяют и структуре материала притира, особенно при использовании чугунных притиров. Износы нагнетательного клапана топливного насоса сводятся к нарушению герметичности посадки его в седле клапана, проверку которой при дефектации выполняют на специальной установке сжатым воздухом при давлении 0,3–0,4 МПа. Качество уплотнения определяют по отсутствию пузырьков воздуха в сосуде с жидкостью, подсоединенном к Проверяемому клапану. При наличии пузырьков в жидкости клапанную пару притирают пастами из окисей хрома и алюминия и повторно испытывают. Регулировку и окончательные испытания топливного насоса производят в сборе с всережимным регулятором. 3.6.11. Ремонт зубчатых передач Основная особенность зубчатых передач приводов механизмов судовых дизелей состоит в том, что в большинстве случаев их изготавливают с поверхностно упрочненными зубьями (цементацией с поверхностной закалкой, азотированием и т.п.). Износы этих зубчатых передач относительно невелики. 190 Чаще всего ремонтируют зубчатые колеса из-за износов базовых поверхностей, например отверстий под валы, оси и т.д. Отсюда вытекает главное отличие построения технологического процесса ремонта, которое состоит в выборе установочных баз при механической обработке. В качестве таких баз принимают начальную окружность зубчатого колеса. Для материализации начальной окружности используют специальные приемы использования вспомогательных баз в виде шариков (роликов). После выверки детали на станке собственно механическая обработка базовых поверхностей практически ничем не отличается от шлифования или тонкого растачивания. При сборке зубчатых передач контролируют боковой зазор и качество прилегания зубьев колеса и шестерни. Боковой зазор проверяют щупами, свинцовыми выжимками и индикаторами часового типа (рис. 3.25, а). При оценке бокового зазора с помощью выжимок свинцовую проволоку, диаметром несколько большим ожидаемого зазора, вращением колеса протягивают через зацепление. Фактическая толщина проволоки, измеренная микрометрическими приборами, соответствует действительному размеру бокового зазора. Измерения зазоров индикаторными приборами часового типа позволяют получать наиболее точные результаты. При этих измерениях поворотом одного колеса относительно другого боковой зазор фиксируют по показаниям индикатора. При чрезмерно больших значениях боковых зазоров зубчатые пары выбраковывают. а) б) в) г) Рис. 3.25. Схемы измерения бокового зазора (а) и контакта (б – г) в зубчатых зацеплениях Правильность зацепления зубьев в передаче (качество прилегания) контролируют проверкой зацепления по отпечатку краски. Для этого в собранной и отрегулированной по боковым зазорам передаче на зубья ведомой шестерни наносят тонкий слой краски и после проворачивания 191 пары вокруг своей оси визуально определяют характер прилегания. Полученные результаты сравнивают с эталонными отпечатками. В конических передачах удовлетворительным считается такое расположение отпечатка (рис. 3.25, б), при котором по высоте зуба ведомой шестерни наиболее густое расположение краски находится у ножки зуба с постепенным ослаблением густоты к головке и полным отсутствием отпечатка на кромке головки. По длине зуба самый интенсивный отпечаток должен располагаться у узкого конуса со стороны вершины. Для отдельных зубчатых колес допускают постепенный и плавный перенос отпечатка к широкому конусу (рис. 3.25, г) через промежуточное положение, соответствующее рис. 3.25, в. Иногда проверку качества прилегания контролируют в паре с эталонным зубчатым колесом. Несоответствие качества прилегания заданным требованиям чаще всего относят к браковочным признакам. Повреждения зубьев в виде выкрашивания поверхностного слоя, трещины и тому подобных изъянов при дефектации обнаруживают визуально. Такие повреждения обычно появляются в результате усталостного разрушения и по техническим условиям на ремонт являются также браковочными дефектами. Значения износов зубчатых передач всегда сопоставляют с техническими требованиями к ремонту базовых поверхностей, особенно по межцентровому расстоянию. Как при изготовлении, так и при ремонте для передач повышенной степени точности и плавности предельные отклонения межцентрового расстояния регламентируют в соответствии со стандартами или техническими условиями на ремонт. При замене азотированных зубчатых передач новыми следует иметь в виду некоторое уменьшение бокового зазора между зубьями колеса и шестерни за счет изменения (роста) объемов азотированных поверхностей. 3.6.12. Ремонт деталей механизма газораспределения К основным деталям механизма газораспределения относятся: распределительный вал, кулачковые шайбы, клапаны. Распределительные валы и кулачковые шайбы изготавливают из цементуемых сталей марок 20, 25, 15ХА, 12ХН3А с последующей цементацией, закалкой и низким отпуском и из среднеуглеродистых сталей 35, 40, 45 с последующей индукционной закалкой. При эксплуатации распределительных валов выкрашиваются рабочие поверхности кулачковых шайб, искажается профиль шайб, возникают трещины на поверхностях самого вала, биение шеек относительно оси вала, происходит смятие шпоночных пазов и искривление оси вала. Согласно техническим условиям трещины, выкрашивания на рабочих поверхностях кулачковых шайб и поверхностях вала не допускаются. Ме192 стная выработка рабочей поверхности кулачковых шайб (съемных) допускается не более 0,5 мм на площади 5 мм2. Диаметры шеек вала должны быть в поле допуска h6. Биение шеек относительно оси вала должно быть не более 0,04 мм, шероховатость поверхности шеек – не более 0,63 мкм. Износ шпоночных пазов не должен превышать допуск. Выкрашивания цементированного слоя кулачковых шайб выявляют визуально, трещины на шайбах и валах – с помощью лупы и магнитнопорошковым методом контроля. Искажение профиля шайб определяют по шаблону. Отклонения размеров и форм поверхностей от проектных выявляют универсальными измерительными инструментами соответствующей точности. Биение шеек проверяется индикатором на поверочной плите или в центрах станка. Наиболее сложная операция при ремонте распределительных валов – снятие кулачковых шайб, которые, как правило, при КР дизелей меняют. Обычно кулачковые шайбы снимают с помощью гидравлического пресса и набора стяжек или в специальном приспособлении с гидросъемником. При этом способе разборки часто появляются задиры на посадочных поверхностях, которые приходится устранять. Этого недостатка нет при индукционном способе, внедренном на многих ремонтных предприятиях. При таком способе кулачковые шайбы на распределительном валу за короткое время нагреваются в специальном индукторе током промышленной частоты до определенной температуры, затем их легко снимают. Время практически подбирают так, чтобы во время разборки теплота не распространялась в тело вала. Восстановление линейных размеров валов, а также форм поверхностей осуществляют обычными способами станочной обработки на ремонтные размеры или одним из способов применяемых при ремонте коленчатых валов. Впускные клапаны изготавливают из стали марок 40, 45, 40ХН, 65ХН, 20ХНФА, 40Х10С2М. Выпускные клапаны изготавливают из жаропрочных и жаростойких сталей мартенситного и аустенитного классов марок 40Х9С2, 40Х10С2М, 20Х18Н9, 38ХМЮА, 03Х13Н17С2, 40Х14Н14В2М и др. Рабочие поверхности клапанов могут подвергаться азотированию, алитированию и наплавке твердыми сплавами. При работе дизеля детали клапанного комплекта изнашиваются: под действием динамических нагрузок появляется наклеп на конической фаске тарелки клапана и прогорает уплотнительная фаска (у выпускного клапана), а в результате этого нарушается плотность между клапаном и седлом; вследствие износа цилиндрической части стержня клапана и отверстия в направляющей втулке увеличивается зазор между ними; 193 в результате усталостных явлений уменьшается упругость пружины; нередко обгорают тарелки выпускных клапанов, появляются трещины в клапанах и пружинах, происходит зависание клапана и обрыв его тарелки. При увеличении зазора между направляющей втулкой и стержнем клапана более 0,02d (d – номинальный диаметр стержня) направляющую втулку в крышке цилиндра заменяют новой, а клапан или восстанавливают, или бракуют. При зазоре между стержнем клапана и втулкой более 0,02d нарушается уплотнение между клапаном и седлом вследствие смещения и перекоса оси клапана относительно оси направляющей втулки и уплотнительной фаски из седла клапана в крышке. У выпускного клапана, кроме того, износ вызывает пропуски выпускных газов. Принято считать, что предельный износ тарелки клапана наступает при уменьшении высоты цилиндрического пояска ее более чем на 50% номинального размера у выпускных клапанов, а у впускных клапанов – при высоте пояска менее 2 мм. Дефектацию клапанов выполняют визуально, капиллярными и магнитными методами неразрушающего контроля. При ремонте клапанов удаляют наклеп и выгорания на уплотнительной фаске тарелки, восстанавливают стержень клапана на номинальный размер, наращивая металл хромированием или гальваническим осталиванием, восстанавливают изношенную коническую фаску у тарелки наплавкой или напылением с последующим ее протачиванием, шлифованием и притиркой. Притирают клапаны ручным или механизированным способом. При механизированном способе притирку ведут с помощью специального приспособления или станка, приводимого в движение от пневматических или электрических машинок. Если на притираемой поверхности (рабочем поле клапана или гнезда) имеются глубокие забоины, риски, вмятины и другие дефекты, то до притирки производят станочную механическую обработку (проточку, расточку, шлифование). На поверхности вначале накладывают грубые, а затем тонкие сорта пасты. Притирку продолжают до тех пор, пока на рабочей поверхности тарелки и седла клапана не обозначатся ровные матовые круговые пояски шириной 2–5 мм (в зависимости от размера клапана). Плотности притирки проверяют сначала (в процессе притирки) «на карандаш», а затем керосином или гидравлическим испытанием (в зависимости от требований Регистра или технических требований чертежа). Проба «на карандаш» делается так. На матовый поясок гнезда клапана наносят мягким карандашом поперечные риски на расстоянии 5–10 мм по 194 всей окружности пояска. Затем тарелку клапана опускают на гнездо и проворачивают на четверть оборота. Поднимают тарелку и осматривают гнездо. Если при этом карандашные риски оказываются стертыми, притирку оценивают как удовлетворительную. Это предварительная проверка. Для окончательной проверки в полость над клапаном наливают керосин или применяют гидравлическое испытание водой на давление 1,25р (где р – рабочее давление, при котором работает клапан). При обнаружении трещин клапаны бракуют. Пружины изготавливают из марганцовистых, кремнистых и других легированных сталей с высоким содержанием углерода (например, сталей марок 60Г, 50Г2, 60С2, 60С2Н2А, 50ХФА и др.) Пружины клапанов не ремонтируют при обнаружении трещины или потере упругости и появления остаточной деформации более 5% от номинальной высоты пружины, в свободном состоянии последнюю бракуют и заменяют новой. При СР и КР дизеля клапанные комплекты обычно заменяют новыми. 3.7. Ремонт валопроводов 3.7.1. Износы, повреждения и дефектация валопроводов Судовой валопровод (рис. 3.26) испытывает сложные напряжения, вызываемые крутящим моментом двигателей, силой упора винта и массой валов. Рис. 3.26. Схема валопровода с гребным винтом 195 В процессе эксплуатации судна валопровод и его отдельные детали подвергаются износу и различным повреждениям: неравномерное истирание, наработки, задиры трущихся поверхностей, трещины, прогибы и поломки валов, деформация соединительных болтов, кавитационный и коррозионный износы. Причины возникающих дефектов валопровода: неточность при монтаже, неправильная центровка, изгиб корпуса судна, посадка на мель, неправильная нагрузка, постановка неотбалансированного винта и т.д. Положение валопровода характеризуется прямолинейностью его оси, соединяющей центр фланца коленчатого вала ДВС с центром диска гребного винта. Нарушение прямолинейности называется расцентровкой, при которой происходит смещение (геометрические оси валов не лежат на одной прямой, но параллельны между собой) или изломом (ось вала отклонена от оси другого на какой-то угол) линии валопровода. Перед ремонтом производят дефектацию валопровода. При этом проверяют маркировку на фланцах валов; вскрывают все крышки опорных подшипников и проверяют износ шеек валов и подшипников; проверяют затяжку болтов, крепящих подшипники к фундаментам; с помощью лупы осматривают все доступные места. После определения состояния валопровода проверяют с помощью индикатора его положение по отношению к корпусу судна. Затем измеряют посредством щупа масляные зазоры в подшипниках. Размеры расцентровки устанавливаются по изломам и смещениям отдельных фланцев валов, предварительно отвернув гайки соединительных болтов фланцев. 3.7.2. Разборка валопровода Разбирают валопровод на плаву с дифферентованием судна, выморозкой в зимний период, в доке, на слипе и в кессоне. Начинают разборку валопровода с отсоединения коротыша, затем снимают крышки опорных подшипников и разбирают упорные подшипники. После этого раздвигают промежуточные валы с помощью стропов и талей. Валы вынимают посредством талей и укладывают на деревянные подушки. Шейки валов тщательно предохраняют от механических повреждений. Гребной вал вынимается после снятия движителя. Существуют следующие способы снятия гребного винта: а) с помощью клиньев, устанавливаемых между торцем архиштевня или кронштейна и ступицей гребного винта (рис. 3.27); б) гидравлическим – масло подается под давлением на сопрягаемую поверхность вала и винта, что уменьшает силы трения в 10…12 раз и позволяет с меньшими усилиями снять гребной винт; 196 Рис. 3.27. Демонтаж гребного вала в) с помощью стяжки с резьбой на одном конце и крючком – на другом для захвата за лопасть; г) нагревом при сборке на эпоксидный клей. После удаления гребных валов выпрессовывают дейдвудные втулки с помощью специальных приспособлений. Затем выпрессовывают вкладыш подшипника гребного вала (кронштейна). После разборки валопровода детали, подлежащие ремонту и проверкам, доставляют в соответствующие цехи завода, где валы подвергают наружному осмотру, обмеряют толщину шеек и облицовки, проверяют биение вала в центрах станка, состояние резьбы и шпоночных гнезд. Также контролируется состояние упорных и опорных подшипников и узлов дейдвудного устройства. 3.7.3. Ремонт деталей валопровода Валы Рассмотрим ремонт на примере гребного вала. Причинами появления трещин и поломок вала, а также их изгиба являются удары движителей о плавающие предметы, подводные препятствия, некачественный материал и нарушение технологии производства при изготовлении или укладки их. Сварку валов встык при изломах выполняют электрошлаковым способом. Трещины заваривают после тщательного осмотра и согласования с Регистром. Места заварки трещин предварительно подогревают до 250…300°С. Изношенные шейки восстанавливаются электронаплавкой или металлизацией. Затем их подвергают поверхностному упрочнению – пластической деформацией или дробеструйной обработкой после механической 197 обработки. При незначительном износе, эллиптичности и конусности шейки валов производят их проточку на токарных станках с последующей шлифовкой до ремонтного размера. Шпоночные гнезда в случае их разработки или обнаружении трещин восстанавливают заваркой трещины и наплавкой изношенных поверхностей с последующей фрезеровкой. В ряде случаев разработанный паз для шпонки фрезеруют на большую ширину (увеличение до 10%). Корродированные поверхности и разработанные отверстия во фланцах валов заваривают после предварительной вырубки поврежденной части. После наплавки и соответствующей механической обработки рассверливают отверстия для болтов. Незначительные смятия резьбы гребного вала исправляют на станке с заменой гайки на новую. При значительном повреждении производят электронаплавку металла с последующей нарезкой новой резьбы. При износе облицовок не более 50% первоначальной толщины и отсутствии сквозных трещин их протачивают с последующей полировкой. При больших износах облицовки заменяют на новые, которые запрессовывают с предварительным нагревом до 300…400°С, затем протачивают до необходимых размеров. В процессе эксплуатации участки гребных валов между облицовками необходимо предохранять от коррозии. Для этого валы покрывают слоем сырой резины с последующей вулканизацией или стеклотканью на эпоксидном компаунде. Изогнутый вал правят в холодном состоянии или с местным нагревом. Дейдвудные устройства (дейдвудная труба, опорные подшипники и дейдвудная втулка) В процессе эксплуатации увеличивается диаметр опорного подшипника (рис. 3.28). В результате дейдвудную втулку приходится ремонтировать или заменять на новую. Вкладыши дейдвудной трубки (подшипники) выполняют из резины, древеснослоистого пластика, текстолита или заливаются баббитом. После ремонта проверяется зазор между валом и втулкой. Рис. 3.28. Дейдвудное устройство 198 Подшипники При ремонте вкладыши подшипников перезаливают, затем их растачивают по шейке вала и пригоняют. При дефектах корпуса подшипника его ремонтируют аналогично ремонту крышек блоков цилиндров. 3.7.4. Пробивка осевых линий валопровода В практике встречаются три случая: 1) главный двигатель демонтируется, дейдвудное устройство остается; 2) главный двигатель остается, дейдвудное устройство демонтируется; 3) главный двигатель и дейдвудное устройство меняются. Если при ремонте заменяется главный двигатель, а дейдвудная труба сохраняется, за исходную базу при пробивке осевых линий валопровода принимают геометрическую ось дейдвудного устройства и втулок кронштейнов гребных винтов. В противном случае за базу принимается геометрическая ось коленчатого вала двигателя. При замене дейдвудной трубы и судового фундамента под главные двигатели за базу принимают оси валопроводов, указанные в чертежах на ремонт судна. Способы пробивки осевых линий валопроводов в этом случае такие же, как при постройке судна. Если дейдвудные трубы сохраняются, согласуют расположение осей коленчатых валов главных двигателей с осями дейдвудных труб и кронштейнов гребных валов. По новому положению определяют высоту фундаментов под главные двигатели и под подшипники валопровода, а также толщины прокладок под главные двигатели. Прицентровку валов и главных двигателей производят по фланцам до тех пор, пока изломы и смещения валов не будут соответствовать допускаемым. Перемещение во время прицентровки осуществляется с помощью отжимных болтов. После прицентровки валы соединяют стяжными болтами, которые затягивают в отверстия охлажденными до температуры –150°С. 3.8. Ремонт паровых котлов и теплообменных аппаратов 3.8.1. Износы, повреждения и дефектация По конструкции паровые котлы (рис. 3.29) бывают – водотрубные, огнетрубные и газотрубные в зависимости от того, какая среда находится в трубах. 199 Рис. 3.29. Конструкция котла Теплообменные аппараты различаются на конденсаторы, холодильники, подогреватели, испарители, опреснители, дистилляторы, а по конструкции разделяются на трубчатые и пластинчатые. В процессе эксплуатации детали котлов и аппаратов подвергаются химической, электрохимической коррозии, эрозии, давлению жидкости и пара, температурным расширениям и механическим нагрузкам. В результате появляются трещины и разрывы отдельных частей и остаточные деформации. Коррозионные разрушения котлов наблюдаются как со стороны водяного, парового и топочного пространства, так и с внешней стороны. Эрозионные разрушения происходят за счет воздействия протекающего пара, частиц воды и газа. Трещины в котлах возникают в результате усталости металла от действия высоких температур и воздействия щелочной среды, а также неправильной сборки его деталей. Остаточные деформации в водотрубных котлах наблюдаются у водогрейных труб, у газонаправляющих щитов, а в огнетрубных – у огневых камер, жаровых труб и трубных решеток. Наблюдение и контроль за техническим состоянием котлов при эксплуатации судов, осуществляемые Регистром, заключаются в осуществлении наружного осмотра, внутреннего освидетельствования и гидравлических испытаний. Дефектацию выполняют после очистки от шлама, грязи, ржавчины, нагара и воды. В процессе дефектации выявляют трещины, свищи, коррозионное разъедание, вмятины, прогибы и т.д. Величины из- 200 носов определяют измерением остаточной толщины шеек, буртов, отверстий. Детали, которые во время эксплуатации испытывают внутреннее давление, при дефектации подвергают гидравлическим испытаниям на прочность и герметичность (корпуса аппаратов, крышки, трубки, арматура и т.д.). Пробное давление принимают в 1,5 раза выше рабочего. Корпус и трубы к дальнейшей эксплуатации не допускают, если при дефектации обнаружены трещины, выпучины, свищи, утонения размером более 10%. В результате дефектации уточняют место и объем ремонта. Практика показывает, что СР и КР необходимо проводить в цеховых условиях, более мелкие виды ремонта – на судне. 3.8.2. Технология ремонта котлов и теплообменных аппаратов При ремонте этих механизмов выполняют: очистку, электронаплавку, вварку заплат, устранение пропаривания и течи в соединениях, заварку трещин, правильные работы, замену отдельных частей и деталей. К числу наиболее распространенных способов очистки при ремонте относят химическую, ультразвуковую и ручную механизированную. Химическая очистка обеспечивает высокое качество, полное устранение следов накипи, шлама и коррозии. При этом используются специальные препараты, состоящие из раствора соляной кислоты и уникола. Промывку котлов производят с помощью насоса. Затем производят промывку теплой чистой водой до получения нейтральной реакции промывочной воды. При ультразвуковом способе очистки используют упругие колебания с частотой более 16 000 Гц. Ручную механизированную очистку выполняют стальными щетками, секачами, а также фрезами и гидротурбинными очистителями. С помощью электродуговой наплавки восстанавливают разъеденные коррозией и утоненные элементы паровых котлов. Правилами Регистра разрешается наплавка площадей до 2 500 см2 при глубине разъедания до 50%. Во многих случаях целесообразно удалять пораженные коррозией участки и вваривать на их место вставки. Сварные швы, в которых обнаружены прогорание и течь, вырубают и заваривают вновь. Трещины устраняют с помощью электросварки. Предварительно определяют качество материала в районе трещины. Технология производства заварки трещин рассматривалась в разделе «Технология ремонта корпусов судов». Пропаривание или течь труб устраняют с помощью вальцовки или сварки. В случае значительного утонения труб их заменяют новыми. Технологический процесс смены труб состоит из удаления старых негодных, подготовки гнезд трубных решеток, установки новых или отремонтированных (рис. 3.30) и проверки качества выполненной работы. 201 Рис. 3.30. Способы крепления труб: 1 – развальцованная труба; 2 – труба, развальцованная колокольчиком; 3 – развальцованная и приваренная труба Остаточные деформации на трубных досках, стенках огневых камер, на жаровых трубах котлов устраняют рихтовкой. Для этого в поврежденном месте удаляют трубы, на специальных подставках устанавливают гидравлический домкрат, нагревают это место газовой горелкой до 800…1000°С, после чего производят правку. Если повреждение достигает значительных размеров, дефектное место вырезают и вваривают вставку. Допустимая стрелка прогиба по Правилам Регистра не должна превышать толщины замеряемого металла. Смену отдельных частей котлов производят в тех случаях, когда износы и повреждения достигают значительных размеров и устранить их рассмотренными выше способами становится экономически нецелесообразным. 3.9. Ремонт судовых устройств 3.9.1. Рулевое устройство Характерными дефектами являются: износ рабочей шейки, коррозионное разъедание, изгиб трещины, разработка отверстия во фланцах и скручивание баллера (как у коленчатого вала), износ чечевицы в гнезде пятки руля, вмятины листов обшивки пера руля, износ штырей и перьев руля, износ и повреждения зубьев передаточных шестерен. Перед ремонтом рулевое устройство подвергают дефектации с разборкой. Выводят из зацепления зубчатый сектор, снимают сектор и румпель, приподнимают баллер, снимают руль с петель. Затем баллер выводят из гельмпортовой трубы. Технологический процесс ремонта аналогичен рассмотренным. 202 3.9.2. Якорное и швартовное устройства К дефектам и повреждениям этих устройств относятся: коррозионное разъедание, трещины и поломка якоря, износ штырей и осей поворотных лап; износ, коррозия и механические повреждения якорной цепи; износ якорных клюзов, подушек и резьбы винта стопора; истирание и поломка кнехтов, киповых планок. Ремонт всех деталей и устранение дефектов уже рассматривалось. Остановимся только на ремонте цепей. Утонение звеньев якорных цепей не должно быть более 10% от первоначальной. Изношенные звенья на небольшой длине с разрешения Регистра восстанавливают наплавкой. Если утонение звеньев превышает допускаемые нормы, их заменяют. Ослабление распорок (контрфорсов) устраняют нагревом звена до 850…900°С с последующим обжатием специальным приспособлением. Отремонтированные смычки якорной цепи (длина смычки 25 м) подвергают испытанию на растяжение в цепопробных станках в соответствии с Правилами Регистра. 3.9.3. Шлюпочные и грузовые устройства Характерным для шлюпочного устройства являются дефекты шлюпбалок – трещины, изгиб, истирание рабочих колес, коррозия, поломка. Трещину устраняют электросваркой. Погнутые балки исправляют кузнечным способом. В механизмах подъема и опускания шлюпок заменяют изношенные блоки, гаки и детали лебедок. Перед ремонтом грузового устройства производят освидетельствование и дефектацию стрел, грузового гака, скобы, вертлюга, противовеса, цепи, талей и др. При небольшом изгибе стрел их правят с подогревом до 700…850°С и подвешиванием груза или с применением домкрата. Вмятины на стрелах устраняют вытягиванием металла болтами или струбцинами. После устранения изгиба поврежденное место укрепляют постановкой накладки. Во время ремонта грузового устройства растачивают отверстия упорного башмака и серьги с последующим изготовлением штырей большего диаметра; заменяют втулки и оси блоков и т.д. По окончании ремонта грузовые устройства подвергают испытанию в действии. 3.10. Ремонт трубопроводов В процессе эксплуатации подвергаются общему износу от воздействия протекающей внутри трубопроводов жидкости. Кроме этого, к основным повреждениям труб относятся – общая и местная коррозия, особенно на так называемых опасных участках и в местах сварных швов; трещины и разрывы в трубках; свищи, вмятины стенок на отдельных участках. 203 Коррозионное разрушение происходит вследствие химической и электрохимической коррозии внутренней и наружной поверхностей. Трещины и разрывы возникают при утонении стенок труб, размораживании, гидрои механических ударах. Плотность соединений нарушается при повреждениях фланцев, прокладок и перекосах при сборке. Для арматуры характерны следующие дефекты: пропуски под тарелкой клапана, разрыв клапана, заклинивание или прогиб штока клапана, поломка пружин, разъедание и коробление тарелки, разрыв прокладок. Дефекты, выявленные в период эксплуатации, устраняют временными способами – накладыванием хомутов, подчеканкой, пайкой, эпоксидными клеями со стеклотканью, термоусадочными пластмассами. Объем ремонта трубопроводов устанавливают в процессе дефектации опасных участков. В зависимости от степени износа и повреждений и необходимости проведения ТР, СР или КР трубопроводов производят частичный и полный демонтаж их согласно заранее составленным демонтажным схемам. Доставленные в цех трубы окончательно дефектуются. После дефектации годные трубы и арматуру продувают сжатым воздухом, консервируют и складируют. Годные для ремонта – ремонтируются, негодные – заменяются новыми. Очистку труб и арматуры производят механическим, химическим и физическим способами. К механическим относятся: песко- и дробеструйная очистка, очистка шарожками и щетками. Химическую выполняют различными моющими и обезжиривающими средствами. Из физических способов применяют ультразвуковой. Местные коррозионные разрушения, трещины и свищи устраняют электронаплавкой и заваркой, а также вваркой отдельных частей. При значительных износах трубы заменяют на новые. Незначительные вмятины устраняют правкой с нагревом, для чего трубу заполняют мелким сухим песком, а концы глушат пробками. Пропуск во фланцевых соединениях устраняют заменой прокладки. Сейчас существует новый тип прокладок – жидкая, марки ГИПП–244. Новые трубы для замены изношенных производят по шаблонам, в цехах предприятия по плазовой разметке и фотопроекционным способом. По шаблонам выполняют гибочные работы, изготовление деталей соединений, производят сборку и сварку, термическую обработку, химическую очистку и наносят при необходимости покрытия, производят гидравлические испытания. Трещины в пластмассовых трубах устраняют с помощью паяльника (для полиэтиленовых) либо сваркой (винипластовых). При более серьезных повреждениях пластмассовые трубы заменяются на новые. 204 4. СБОРКА 4.1. Структура и содержание технологического процесса сборки Технологическая подготовка сборочного производства состоит из разработки технологических процессов, проектирования и изготовления специальной оснастки, нестандартного оборудования, выполнения необходимых расчетов, планировок и других работ. Основной и наиболее важной частью технологической подготовки сборочного производства является проектирование технологического процесса сборки. Технологический процесс сборки представляет собой часть производственного процесса, непосредственно связанную с последовательным соединением, взаимной ориентировкой и фиксацией деталей и узлов для получения готового изделия, удовлетворяющего установленным требованиям. В состав технологического процесса сборки в качестве технологических операций или переходов включаются разнообразные сборочные работы, например: соединение сопрягаемых деталей посредством приведения в соприкосновение их сборочных баз; проверка точности взаимного расположения собираемых деталей и узлов и внесение, если это необходимо, соответствующих исправлений путем регулировки, пригонки или подбора; фиксация положения деталей и узлов, обеспечивающего правильность выполнения ими целевого назначения при работе машины. К технологическому процессу сборки относятся также операции, связанные с проверкой правильности действия отдельных механизмов и узлов и машины в целом (точность, плавность движений, бесшумность, надежность функционирования смазочной системы и т.п.). Сюда же относятся все необходимые по содержанию работы операции по очистке, промывке, окраске и отделке изделия или составляющих его сборочных соединений и деталей. В табл. 4.1 приводятся данные о соотношении трудоемкости различных видов сборочных работ. Технологическая операция сборки представляет собой законченную часть этого процесса, выполняемую непрерывно над одной сборочной единицей или над совокупностью одновременно собираемых единиц (узлов, деталей) одним или группой (бригадой) рабочих на одном рабочем месте. Сборочная операция – это технологическая операция установки и образования соединений составных частей заготовки или изделия. Переход сборочного процесса – это законченная часть операции сборки, выполняемая над определенным участком сборочного соединения (узла) неизменным методом выполнения работы при использовании одних и тех же инструментов и приспособлений. 205 Таблица 4.1 Виды работ, входящие в процесс сборки Виды работ Подготовительные Пригоночные Собственно сборочные Регулировочные Контрольные Краткая характеристика Работы по приведению деталей, а также покупных изделий в состояние, требуемое условиями сборки: деконсервирование, мойка, сортирование на размерные группы, укладка в тару и др. Работы, связанные с обеспечением собираемости соединений и технических требований к ним: опиливание и зачистка, притирка, полирование, шабрение, сверление, развертывание, правка Работы по соединению двух или большего числа деталей с целью получения сборочных единиц и изделий основного производства: свинчиванием, запрессовыванием, клепкой и др. Работы, проводимые в процессе сборки или после ее окончания с целью проверки соответствия сборочных единиц и изделий параметрам, установленным чертежом и техническими условиями на сборку Работы, выполняемые в процессе сборки и после ее окончания с целью проверки соответствия сборочных единиц и изделий параметрам, установленным чертежом и техническими условиями на сборку Удельный вес в общей трудоемкости сборки, % В мелкосерийном В массовом производстве производстве 5–7 8–10 20–25 – 44–47 70–75 7–9 6–7 10–12 8–10 Приемом (элементом) сборочного процесса называется отдельное законченное действие рабочего в процессе сборки или подготовки к сборке изделия или узла. 206 Содержание операций и переходов технологического процесса сборки определяется конструкцией изделия, совершенством технологии механической обработки деталей, организационно-техническими условиями сборочного производства и размерами программного задания. 4.2. Обоснование и выбор методов обеспечения точности сборки По определению при сборке любых машин, независимо от того, каким методом ее осуществляют, помимо непосредственного соединения деталей, решают задачи достижения необходимых зазоров (натягов), требуемого взаимного расположения баз в сборочных единицах и т.д. Уровень совершенства технологических процессов узловой и общей сборки при изготовлении машин зависит от степени научной обоснованности технических требований, предъявляемых к той или иной сборочной единице, и содержания технологических процедур, выполняемых при соединении деталей и контроле точности такого соединения. Техническим содержанием технологических операций сборки и контроля регламентируемых параметров, их объемами и соотношениями в конкретных производственных условиях определятся методологические основы классификации сборочных процессов и методов достижения заданной точности. Обычно из всего многообразия различных методов обеспечения точности сборки чаще всего выделяют методы, основанные на принципах взаимозаменяемости, селективного подбора, регулировки и пригонки. Выбор любого из этих методов зависит от характера производства, точности изготовления деталей, поступающих на сборку, и от того, каким образом регламентируют пределы изменения замыкающих размеров по рабочей конструкторской документации. 4.3. Сборка и центровка деталей и узлов ДВС Порядок сборки. Сборка судовых ДВС в цеховых условиях осуществляется на сборочном стенде. Ее порядок определяется конструкцией дизеля, но типовая схема сборки – одна для всех ДВС. Использование измерительных приборов позволяет выполнять сборку двигателей последовательным присоединением предварительно выверенных сборочных единиц и деталей. На собираемых деталях не должно быть забоин, заусенцев и других дефектов, влияющих на точность сборки. Предварительно детали промывают, их полости и каналы продуваются чистым сжатым воздухом, а сопрягаемые поверхности непосредственно 207 перед сборкой смазывают. Крепление деталей осуществляется с использованием штатных инструментов и приспособлений. При сборке обращается внимание на наличие бирок, марок и рисок, определяющих взаимную координацию деталей. Контрольные и установочные штифты, шпильки, шпонки ставятся на место для сборки узла. В ответственные резьбовые соединения вставляют только новые шплинты. Гайки резьбовых соединений завинчивают равномерно. Затяжка ответственных резьбовых соединений контролируется по установленному способу. Соединительные трубопроводы устанавливают при отсутствии в них посторонних предметов. Правилами и техническими условиями предусматривается поэтапный контроль качества сборки ДВС. Особенности сборки фундаментных рам и станин. Фундаментные рамы и станины мощных дизелей при ремонте демонтируют редко. Рамы могут состоять из нескольких частей. Их центровка производится по методу реперных линий. Кроме этого, применяются также оптические методы. Станины крейцкопфных дизелей снимают для устранения наклепа в опорной поверхности либо расцентровок, связанных с деформацией фундаментной рамы. Перецентровку станины и устранение наклепа производят обработкой нижней и верхней опорных поверхностей, так как установка прокладок для устранения расцентровок не допускается. Наиболее распространенным методом проверки расцентровки и центровки станин является метод натянутых струн. Струны координируются относительно базовых поверхностей фундаментной рамы и оси коленчатого вала. Особенности центровки блоков Основная задача при установке блоков цилиндров – обеспечить перпендикулярность и пересечение осей цилиндров с осью коленчатого вала. Центровка производится методом натянутых струн. Для этой цели шатуны коленчатого вала устанавливают в горизонтальной плоскости. Блок предварительно ставят на место. Через ось блока натягивают струну, которая центруется по верхнему и нижнему посадочным поясам цилиндровой втулки. Для перемещения струны при ее центровке используются несложные координатные приспособления. Для проверки перпендикулярности осей вала и цилиндра на коренную шейку 5 устанавливается угольник 1 (рис. 4.1, а). Микроштихмассом с электроконтактным индикатором 2 измеряют расстояния а и b между струной 3 и угольником на длине Н (4 – шатунная шейка). Величина неперпендикулярности (в мм/м) определяется по формуле ϕ = (a − b ) H . (4.1) Допускаемая неперпендикулярность не более 0,1 мм/м. 208 Рис. 4.1. Схема центровки оси цилиндра с осью коленчатого вала Для проверки пересечения осей цилиндра и коленчатого вала шатунную шейку 4 устанавливают на правый или левый борт (рис. 4.1, б). Между щеками шатунной шейки ставят распорку 2, которая прижимает угольник 3 к щекам. На угольники накладывается линейка 1 на расстоянии Б от шатунной шейки. Край линейки должен быть параллельным оси коленчатого вала. Линейка для жесткости скрепляется с угольниками струбцинами. Расстояние Б измеряют микроштихмассами. Зазор между линейкой и струной 6 показывает величину непересечения осей коленчатого вала и цилиндра (5 – коренная шейка). Допускаемое отклонение составляет не более 0,2...0,3 мм. Запрессовка цилиндровых втулок Втулки запрессовываются после установки и закрепления блоков. Посадочные места блока очищают, промывают и обмеряют, как и посадочные места втулок. Для СОД сопряжение втулки по посадочным поясам осуществляется по посадке. Втулки некоторых крупных дизелей устанавливаются на блоки через проставочные кольца. Пригонка втулок к блоку осуществляется до постановки на них уплотнительных колец. Опорные поверхности фланцев втулок пригоняются по опорным поверхностям блоков на краску шабрением и притиркой для обеспечения плотности сопряжения. Для проставочного кольца выполняются те же требования. Для крупных втулок с целью облегчения работы применяются кольца-калибры, по которым производится предварительная 209 обработка втулок. Плотность пригонки опорных поверхностей фланцев втулок с блоком должна обеспечить контакт на краску по всей окружности и на ширине не менее 70%. Красномедные уплотнительные кольца на втулках двухтактных дизелей, уплотняющие ее в районе продувочных и выпускных окон, запрессовываются после пригонки втулок по блокам. Красномедные пояски протачивают с натягом +(0,05...0,1) мм относительно посадочных поясов блоков. В некоторых случаях производится расчеканка красномедных поясков для лучшего их уплотнения. Резиновые уплотнительные кольца перед постановкой смазывают вазелином или жидким мылом, а опорный бур – тонким слоем белил. Основное условие при запрессовке втулок – обеспечение их перемещения без перекоса с помощью винтовых и гидравлических домкратов. При запрессовке втулок двухтактных дизелей обращают внимание на положение контрольных рисок относительно блока и на величину смещения продувочных и выпускных окон, так как отверстия для штуцеров могут не совпадать. Штуцеры устанавливаются на красномедных прокладках. На запрессованных втулках производят измерение их внутреннего диаметра для выявления возможных деформаций. Гидравлические испытания полости охлаждения проводят при давлении 0,4...0,6 МПа. Пропуски воды через уплотнения не допускаются. При гидравлических испытаниях цилиндровые крышки должны быть установлены и закреплены на штатных шпильках. Установка цилиндровых крышек Цилиндровые крышки (рис. 4.2) в собранном виде проходят гидравлические испытания до постановки на цилиндры. Крышка должна свободно опускаться по шпилькам. Уплотняющий буртик крышки 1 должен входить в выточку цилиндровой втулки 2 с равномерным зазором 1...2 мм по окружности. Толщина красномедной прокладки обычно составляет 1,5...2 мм. Перед сборкой красномедная прокладка подвергается отжигу. При повторном ее использовании отжиг повторяют. КонРис. 4.2. Установка цилиндровой трольные риски на блоке и крышке крышки совмещают до обжатия гаек. Выявленные перекосы устраняют. Гайки завинчивают равномерно и в порядке «накрест». Усилие затяжки контролируется по моменту затяжки. 210 Контроль затяжки анкерных связей, шатунных болтов и шпилек цилиндровых крышек Анкерные связи можно затягивать горячим или холодным способами. Контроль величины затяжки осуществляется с помощью индикатора по удлинению анкерной связи. Основной расчетной величиной для определения удлинения анкерной связи служит давление газов на цилиндровую крышку. Усилие затяжки анкерной связи Рз и линейный Dц и рабочий рz параметры двигателя связаны уравнением πDц2 (4.2) pz , 4n где К – коэффициент предварительной затяжки (1,4…1,8); Dц – диаметр цилиндра, м; n – число анкерных связей; pz – максимальное давление сгорания, МПа. Величина удлинения связи при затяжке определится из формулы Р L λ1 = з 1 , (4.3) E1F1 где L1 – длина анкерной связи, м; E1 – модуль упругости, МПа; F1 – площадь поперечного сечения связи, м2. Величина упругого сжатия стягиваемых частей находится по формуле Р L λ2 = з 2 , (4.4) E2 F2 где L2 – суммарная длина стягиваемых частей, м; E2 – модуль упругости материалов сжимаемых частей, МПа; F2 – площадь поверхности сжимаемых частей, находящихся в контакте с гайкой, м2. Полное удлинение анкерной связи λ = λ1 + λ2 . (4.5) При горячем способе затяжки анкерной связи температуру нагрева в °С определяют по формуле Pз = К t≥ где λ , αl (4.6) α – коэффициент линейного расширения материала связи, град–1; l – длина нагреваемого участка, м. Нагрев открытых участков анкерных связей производится газовыми горелками или другим способом. 211 Шатунные болты. Необходимое усилие затяжки шатунных болтов определяется по паспортным данным дизеля. При их отсутствии расчет производится из условия прочности болтов. Момент затяжки на ключе определяется по формуле d ср (4.7) М кр = PL = fPз , 2 где Р – усилие на рукоятке ключа, Н; L – длина рукоятки ключа, м; f – коэффициент трения в резьбовом соединении (0,1...0,2); Pз – усилие затяжки, Н; dср – средний диаметр резьбы болта, м. Усилие затяжки определяется по формуле Рз = Fб [σ ] = 2 πd вн (4.8) [σ ] , 4 где Fб – площадь поперечного сечения болта в опасном месте, м2; [σ] – допускаемое напряжение материала болта, Па; dвн – внутренний диаметр резьбы болта, м. Более точно Рз определяют по расчету шатунных болтов на прочность. Шпильки крышек цилиндров. Усилие затяжки рассчитывается так же, как и для анкерных связей (по величине давления газа на цилиндровую крышку). Значение коэффициента предварительной затяжки для шпилек принимается равным 1,25...1,5. Контроль затяжки шпилек крышек может производиться также и по углу поворота гаек. На штатной гайке в нижней цилиндрической части для этой цели наносятся две контрольные риски, определяющие ее угол поворота. Качество затяжки соединений оценивается по плотности прилегания: щуп толщиной 0,03…0,05 мм не должен проходить между гайкой и опорной поверхностью. Особенности сборки привода газораспределения Сборка привода производится после укладки распределительного вала. Требования к укладке вала и пригонке его подшипников такие же, как и для коренных подшипников коленчатого вала. Приводы распределительного вала выполняются шестеренными и цепными. Для шестеренных приводов устанавливаются требуемые зазоры: в зацеплении ведущей шестерни коленчатого вала; в зацеплении шестерни распределительного вала; боковой зазор и осевой разбег шестерен, которые зависят от модуля зацепления и межцентрового расстояния. Установлена также величина зазоров во втулках промежуточных шестерен. 212 В цепных приводах регулируется натяжение цепи (гидравлическими домкратами). При ремонте цепь заменяется, если ее вытяжка составляет 1,5% первоначальной длины, и зазоры между втулкой направляющего ролика и цапфой, а также зазоры и износы ее элементов близки к предельно допустимым. Сборка коленчатых валов с коренными подшипниками Под сборкой коленчатых валов дизелей с коренными подшипниками понимают комплекс технологических операций, связанных с обеспечением и проверкой заданной точности взаимного расположения этих деталей. В специальной и технической литературе такой комплекс работ часто называют укладкой коленчатых валов в подшипники. Основная задача технологической операции укладки коленчатого вала в коренные подшипники независимо от того, каким методом обеспечивают заданную точность сборки, сводится к удовлетворению следующих технических требований: плотного прилегания наружной поверхности вкладышей подшипников к постелям фундаментной рамы и заданного по рабочей документации натяга; возможно более полного (не менее 70%) контакта между рабочими поверхностями шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников; прямолинейности оси коленчатого вала, уложенного в коренные подшипники; оптимального монтажного зазора между шейками вала и вкладышами коренных и шатунных подшипников. Первое из этих требований в отношении фактических натягов в соединении чаще всего удовлетворяется на сборке автоматически. Это объясняется тем, что натяги в таких сборочных единицах рассчитывают, исходя из предельных отклонений размеров сопрягаемых поверхностей деталей. При необходимости проверки фактического натяга контролируемый вкладыш устанавливают в постели приспособления (рис. 4.3) и нагружают строго определенным для заданной по чертежу посадки усилием F. Любым доступным методом фиксируют суммарное выступание h стыков вкладышей над плоскостью разъема и его значение сравнивают с допустимым. Поскольку вкладыши подшипников коленчатых валов изготавливают в виде отдельных половинок, то такой вид проверки натягов в соединении оказывается единственно возможным. Поэтому значения величин F и h обычно указывают в рабочей конструкторской документации на новую продукцию или представляют в виде специальных таблиц подбора вкладышей по фактическим размерам постелей фундаментных рам. Качество прилегания наружной поверхности вкладышей подшипников к постелям фундаментной рамы и коренных шеек коленчатых валов к 213 антифрикционному покрытию вкладышей контролируют обычно «на краску». Последовательность такой проверки состоит в том, что на одну из сопрягаемых поверхностей, обычно охватываемую, например шейку вала, наносят сплошной тонкий слой специального красящего вещества. Укладывают коленчатый вал в нижние половинки вкладышей коренных подшипников, закрепленные в фундаментной раме расчетными усилиями, и проворачивают вал несколько раз вокруг своей оси. Естественно, что после подъема коленчатого вала на рабочей поверхности вкладыша будут видны следы краски только в тех местах, где имел место контакт сопрягаемых поверхностей. Мысленно всю цилиндрическую поверхность нижней половины вкладыша разбивают на квадраты 25×25 мм и подсчитывают количество пятен краски, приходящееся на каждый такой квадрат. Важным при этом является то, чтобы распределение пятен контакта в квадратах, а следовательно, и по всей контролируемой поверхности было равномерным (рис. 4.4). Если это условие выполняется и в каждом квадрате находится 8–10 пятен контакта, то для подшипниковых сборочных единиц коленчатых валов дизелей такое качество прилегания можно считать вполне удовлетворительным. В противном случае требуется дополнительная слесарная пригонка вкладышей подшипников пришабриванием их антифрикционного сплава по коренным шейкам коленчатых валов. Для качественно выполненной укладки вала в подшипники общий контакт сопрягаемых поверхностей должен составлять не менее 70%. Рис. 4.3. Схема проверки натяга вкладышей в гнезде подшипника Рис. 4.4. Схема оценки качества прилегания вала к вкладышу подшипника «на краску» С качеством прилегания антифрикционного слоя вкладышей коренных подшипников к шейкам коленчатых валов при сборке непосредственно связано отклонение оси вала от прямолинейности или, что то же самое, упругие статические прогибы вала под действием собственного веса. Поэтому любое пришабривание вкладышей подшипников по шейкам вала на узловой сборке сопровождают комплексными проверками пятна контакта и отклонений оси коленчатого вала от прямолинейности. В судовом машиностроении единственной, практически приемлемой и доступной мерой оценки отклонения оси коленчатого вала от прямоли214 нейности, являются раскепы. Под раскепами понимают (рис. 4.5, 4.6) разность расстояний между щеками кривошипа для двух любых произвольных по углу поворота положениях коленчатого вала. Рис. 4.6. Микрометрический прибор для измерения раскепов Рис. 4.5. К определению раскепа Обычно при изготовлении, эксплуатации и ремонте полагают достаточными измерения раскепов для двух пар положений коленчатого вала, определяемых углами поворота 0–180° и 90–270° или соответственно «в.м.т. – н.м.т.» и «левый борт – правый борт». Объясняется это тем, что наибольшее влияние на отклонения оси вала от прямолинейности оказывает несоосность коренных опор вкладышей подшипников, которую всегда оценивают путем координатных измерений в двух взаимно перпендикулярных плоскостях – вертикальной и горизонтальной. На практике несоосность подшипников в вертикальной плоскости часто называют ступенчатостью, а в горизонтальной – «змейкой». Раскепы условно считают положительными, если в вертикальной плоскости вал прогибается выпуклостью вниз, а в горизонтальной – выпуклостью в сторону правого борта (см. рис. 4.5). Существуют два метода проверки упругих прогибов коленчатых валов по раскепам: микрометрический и бесконтактный электроиндуктивный. При микрометрическом методе (см. рис. 4.6) расхождение щек любого кривошипа определяют чаще всего индикатором часового типа 3, закреплённым в специальных державках 2 и устанавливаемым наконечником 1 и ножкой 4 индикатора в углубления на щеках кривошипа. Основное преимущество метода состоит в его простоте и доступности для практического использования на любом этапе изготовления и технического обслуживания дизелей. Измерения упругих прогибов коленчатых валов по расхождению щек бесконтактным электроиндуктивным методом позволяют с достаточно высокой степенью точности оценивать статические и динамические прогибы коленчатых валов в коренных подшипниках (рис. 4.7). 215 Сущность бесконтактного электромагнитного метода измерения расхождений щёк состоит в преобразовании механических перемещений в электрические сигналы, регистрируемые на осциллографе или другом контрольно-измерительном устройстве. Заключительной технологической операцией при укладке коленчаРис.4.7. Схемы бесконтактных тых валов в подшипники являетизмерений раскепов ся проверка и в случае необходимости регулировка монтажного зазора между шейками вала и вкладышами. При этом фактические масляные зазоры в подшипниках скольжения оценивают либо расчетным путем по разности размеров сопрягаемых поверхностей шейки вала и вкладыша, либо непосредственными измерениями их с помощью щупов или свинцовых выжимок. Область применения проверок монтажных зазоров в коренных подшипниках коленчатых валов с помощью щупов существенно ограниченна из-за конструктивной недоступности этих узлов. В тех же случаях, когда все-таки удается выполнить требуемые измерения, получаемые результаты оказываются достоверными с определенными оговорками. Хорошо известно, что измерения зазоров щупами дают объективное представление о них только тогда, когда отдельный щуп или набор щупов свободно может быть введен в контролируемый зазор. При этом за фактический зазор принимают ту наибольшую толщину набора щупов, и которой любое, даже незначительное, перемещение щупов в зазоре вызывает их продольный изгиб. Для конструктивного исполнения подшипников коленчатых валов большинства судовых дизелей характерным является перекрытие зазоров щеками кривошипов, что затрудняет проверку монтажных зазоров щупами. Измерение зазоров в коренных подшипниках с помощью свинцовых выжимок обладает наибольшей достоверностью получаемых результатов. Сущность такого метода измерения зазоров состоит в том, что на коренной шейке коленчатого вала, уложенного в нижние половины вкладышей, в двух сечениях по ее длине располагают перпендикулярно оси шейки отрезки свинцовой (или другой мягкой) проволоки. Диаметр этих отрезков проволоки заведомо больше ожидаемого в подшипниках зазора, а длина их несколько меньше половины развернутой длины шейки вала. В зависимости от конструктивного исполнения подшипникового узла затяжку верхней половины вкладыша и крышки подшипника до полной ликвидации зазора между опорными поверхностями разъема фундаментной рамы и крышки производят либо без прокладок, либо с предвари216 тельно установленным в этот зазор технологическим набором прокладок. После разборки узла по толщине выжимок определяют истинное значение зазора в подшипнике для различных сечений как по длине шейки, так и в окружном направлении. Из-за относительно больших дополнительных затрат трудоемкости сборочно-разборочных работ этот метод оценки зазоров имеет весьма ограниченное практическое применение. Укладка коленчатого вала на тонкостенные вкладыши Взаимозаменяемые тонкостенные вкладыши не пригоняются по постелям фундаментной рамы и шейкам коленчатого вала. Для обеспечения необходимого сопряжения производится их подбор. В каждой ремонтной группе разность толщины вкладышей составляет не более 0,02 мм. Необходимая посадка тонкостенного вкладыша в постель подшипника обеспечивается обжатием крышки. Для обеспечения натяга длина полуокружности вкладыша должна быть больше длины полуокружности гнезда подшипника на величину ∆h = πδ 2 , (4.9) где δ – диаметральный натяг, принимается по рекомендациям заводаизготовителя. Обычно величина натяга соответствует натягу прессовой посадки или несколько ее превосходит. Проверка величины натяга осуществляется в гнезде-калибре или в гнезде подшипника. Величина натяга измеряется индикатором или щупом. При недостаточном натяге вкладыш не будет прилегать к постели. Это приведет к его микроперемещениям и вибрациям. В результате будет наблюдаться повышенный износ антифрикционного слоя и его усталостные разрушения. При чрезмерно большом натяге кромки вкладыша деформируются и загибаются внутрь подшипника, поэтому изменяется величина масляного зазора и ухудшаются условия смазки. Плотность прилегания вкладыша к постели или к гнезду-калибру по краске должна составлять не менее 80% поверхности. Непараллельность плоскостей стыков вкладышей относительно его образующей должна быть не более чем А = 0,05 + 0,0001В , (4.10) где В – ширина вкладыша, мм. Разностенность вкладыша допускается не более чем ∆t = 0,01 + 0,0001В . (4.11) В правильно собранном подшипнике щуп толщиной 0,02...0,03 мм не должен входить в его плоскость разъема на глубину более 10…20 мм с каждой стороны, а между спинкой и постелью вкладыша прохождение щупа недопустимо. Качество укладки коленчатого вала проверяется по тем же параметрам, что и для толстостенных вкладышей. 217 Методы оценки и обеспечения точности сборки кривошипно-шатунных механизмов дизелей Технологический процесс сборки кривошипно-шатунного механизма – это последовательное соединение его деталей с целью обеспечения заданного взаимного расположения осей цилиндровой втулки и поршня, количественно определяемого перекосами. При этом под перекосом поршня в цилиндре понимают угловую погрешность, которая характеризует непараллельность осей тронка поршня и втулки. Его измеряют в плоскости, проходящей через оси коленчатого вала и цилиндров дизеля. В общем случае перекосы поршня являются величиной переменной и зависят от угла поворота коленчатого вала и значений угловых погрешностей во взаимном расположении баз деталей кривошипно-шатунного механизма. Они изменяются от наибольших значений при некотором угле поворота коленчатого вала ϕ1 = ϕmax до наименьших при ϕ2 = ϕmin. В соответствии с общеизвестными закономерностями сочетания производственных угловых погрешностей как случайных величин, углы ϕ1 и ϕ2, чаще всего отличаются от 0 и 180°. Следовательно, объективные результаты контрольных измерений могут быть получены только тогда, когда в каждом конкретном случае будут, во-первых, строго определены положения механизма, при которых имеют место экстремальные значения перекосов, и, во-вторых, для этих положений рассчитаны абсолютные их значения. При оценке точности сборки кривошипно-шатунного механизма по перекосам поршня в цилиндре различают: метод дискретных измерений и графоаналитический метод. Сущность метода дискретных измерений перекоса поршня в цилиндре состоит в том, что поршень без поршневых колец в сборе с шатуном устанавливают в цилиндр, соединяют шатунный подшипник с шейкой коленчатого вала и последовательно поворачивают коленчатый вал в два крайних, соответствующие в.м.т. и н.м.т. положения механизма. В каждом из этих положений (рис. 4.8) набором специальных щупов измеряют зазоры S между тронком поршня и цилиндровой втулкой в четырех сечениях и по очевидным зависимостям вычисляют фактическое значение перекоса поршня в цилиндре. Основными недостатками этого метода оценки взаимного расположения поршня и втулки являются: относительно низкая точность измерений щупами; получаемые численные значения перекосов характеризуют состояние механизма только в двух фиксированных положениях, в общем случае не соответствующих экстремумам; большая дискретность измерений на позволяет дифференцировать суммарную погрешность по составляющим элементам, а следовательно, выявить ту деталь, которая вносит превалирующую погрешность. 218 Рис. 4.8. Схема измерения перекосов поршня в цилиндре с помощью щупов Графоаналитический метод оценки точности сборки кривошипношатунных механизмов базируется на построении математических моделей, описывающих изменение перекосов поршня в цилиндре в зависимости от составляющих погрешностей и угла поворота кривошипа. Графоаналитический метод позволяет строго определять экстремальные значения перекосов, углов поворота коленчатого вала, соответствующих экстремумам, а также расчетным путём оценивать возможность компенсации и частичного или полного устранения чрезмерно больших суммарных перекосов. Графоаналитический метод оценки точности сборки эффективно может быть реализован на ЭВМ. При выборе метода обеспечения точности сборки кривошипношатунных механизмов следует иметь в виду то, что, помимо удовлетворения требований по взаимному расположению осей поршня и цилиндровой втулки, на узловой сборке необходимо обеспечить точность монтажного зазора в шатунном подшипнике, качество прилегания его вкладыша к шатунной шейке вала, а также монтажные зазоры между тронком поршня и цилиндровой втулкой. Технологическая операция пригонки, регулировки и сборки шатунного подшипника принципиально ничем не отличается от последовательности сборки коренных подшипников при укладке коленчатых валов. Монтажные зазоры между тронком поршня и цилиндровой втулкой при конструировании и изготовлении дизелей обычно определяют как алгебраические суммы предельных отклонений соответствующих элементов сопрягаемых деталей. Следовательно, если на сборку поступают такие детали, которые имеют фактические размеры, не выходящие за пределы полей допусков, то любые их сочетания при взаимном соединении будут давать качест219 венные сборочные единицы. Иными словами, независимо от характера и объема производства сборку деталей кривошипно-шатунного механизма по этим параметрам осуществляют по принципам полной взаимозаменяемости. Технологическую операцию центровки поршня в цилиндре, иногда называемую привалкой поршня, выполняют в тех случаях, когда фактические перекосы осей поршня и цилиндровой втулки оказываются больше допускаемых. При этом используют так называемый метод компенсации перекосов либо дополнительные пригоночные работы. Сущность метода компенсации перекосов поршня в цилиндре состоит в том, что в случае получения при измерениях неудовлетворительных результатов шатунно-поршневую группу механизма (поршень в сборе с шатуном) поворачивают на 180° и после соединения шатунного подшипника измерения перекосов повторяют. Если такой поворот деталей уменьшает фактический перекос до допустимых пределов, то окончательную сборку производят в этом положении. В противном случае переходят к дополнительным пригоночным работам. Пригонку кривошипно-шатунного механизма с целью обеспечения требуемой центровки поршня в цилиндре обычно сводят к пришабриванию «на клин» антифрикционного слоя верхней половины шатунного вкладыша (при неотъемной кривошипной головке шатуна) или опорной плоскости стержня шатуна при разъемной конструкции этой детали. 4.4. Монтаж судового оборудования 4.4.1. Этапы монтажа судового оборудования Типовой технологический процесс монтажа включает шесть общих этапов: – подготовка монтажных баз; – погрузка и транспортировка оборудования; – базирование оборудования на судне; – установка компенсирующих звеньев; – крепления оборудования на фундаменте; – контроль качества монтажа. Отдельные этапы состоят из нескольких операций. Например, крепление механизма на фундаменте, сверление отверстий, их развертывание под призонные болты, подрезание полок фундамента и установка, затягивание болтов и прочее. Подготовка монтажных баз Монтажная база – совокупность поверхностей (или одна поверхность), относительно которых определяют положение механизма на судне. Выделяют два вида систем монтажных баз – базовая система судна и базовая система механизма. 220 Подготовка базовой системы судна состоит из нанесения плазовых точек или рисок на корпусных конструкциях, контроле правильности установки фундаментов на судне и обработки их опорных поверхностей. Особенно тщательно контролируют расположение фундаментов под главные двигатели, координаты которых задают расстояниями L, B и H (рис. 4.9) относительно основных базовых плоскостей судна, а также от оси валопровода (расстояние Н0), материализованное струной 1, натянутой между плазовыми точками А и Б на переборках машинного отделения. До погрузки оборудования фундаменты окрашивают и сдают техническому контролю. Обработка опорных поверхностей фундаментов может выполняться в цехе или на судне. В последнем случае применяют переносные станки. Расстояния Н по высоте от основной плоскости судна может изменяться в зависимости от уклона и типа подкладок. При установке на жесткие компенсирующие подкладки +10 ≥ ∆H ≥ –3 мм, при установке на амортизаторы ∆H = ±10. Рис. 4.9. Проверка фундамента под главный двигатель Опорные поверхности под лапы дизеля выполнены в виде плоских платиков 2, приваренных к полке фундамента. Для обеспечения качественного сопряжения подкладок с фундаментом поверхности платиков обрабатывают до шероховатости не менее Rz = 20, с уклоном на наружную сторону в пределах 1/50…1/150. Отклонение от плоскостности не должно превышать 0,05 мм на 1 м длины. Плоскостность опорной поверхности платиков проверяют лекальной линейкой и щупом. Пластинка щупа толщиной 0,05 мм не должна проходить между проверяемой поверхностью и линейкой. Уклон платиков проверяют микрометрическим уровнем с ценой деления 0,1 мм/м. Ступенчатость полок (К) не должно превышать 5,0 мм. 221 Для контроля плоскостности в судовых условиях применяют поверочные линейки с уровнями, гидростатические системы и оптические приборы. Подготовка базовой системы механизма состоит в проверке наличия осевых рисок на механизмах, расконсервации и контроле отсутствия механических повреждений опорных поверхностей, сопрягаемых с фундаментом. На рис. 4.10 показана схема переносного стана для механической обработки фундаментов фрезерованием. Рис. 4.10. Переносный станок для обработки фундаментов: 1 – фундамент; 2 – фрезерная головка; 3 – суппорт; 4 – фреза Транспортировка и погрузка на судно Основным требованием при транспортно-погрузочных операциях является предотвращение деформаций механизмов. Оборудование должно поступать на монтаж с установленными заглушками на отверстиях и фланцах патрубков. Обычно арматуру и приборы, которые могут быть повреждены, снимают. Наиболее трудно обеспечить отсутствие деформаций у крупногабаритного оборудования. Погрузку выполняют одним или несколькими кранами, в зависимости от массы механизма. Недостаточно механизированной остается операция перемещения механизма внутри помещений корпуса судна, выполняемая такелажниками с использованием простейших средств: балок, талей, настилов, катков, монорельсов и других приспособлений. У перемещаемых механизмов должны быть предусмотрены специальные отверстия в приливах, рымы или другие устройства, за которые можно стропить тросы. Заводы-изготовители должны предоставлять инструкции и схемы погрузки, при которых уменьшается вероятность деформаций. Для обеспечения равномерной нагрузки при перемещении крупногабаритных механизмов предусматривается применение специальных устройств – тросов и балок (рис. 4.11). 222 Рис. 4.11. Погрузка главных двигателей тросовым (а) и балочным (б) приспособлениями: 1 – тросы; 2 – монтируемый механизм; 3 – стальная балка; 4 – стойки; 5 – штанги, наворачиваемые на шпильки механизма Требования к механизмам или агрегатам, предназначенным для монтажа на судне: 1) механизмы и агрегаты должны обладать достаточной жесткостью с тем, чтобы при транспортировке не происходило деформаций, нарушающих работу механизмов; 2) для механизмов собираемых на судне (валопроводы, рулевые устройства и др.) должна быть предусмотрена сборка и монтаж с минимальными пригоночными работами; 3) на монтажных чертежах должны быть указаны: схемы строповки, параметры для контроля положения механизмов после выполнения монтажных работ (величины раскепов коленчатых валов, зазоров в подшипниках, изломы и смещения и др.). 4.4.2. Базирование оборудования Базированием называется определение положения оборудования путем совмещения ориентирующих элементов подвижной базовой системы механизмов и неподвижной базовой системы судна. В процессе базирования, как правило, надо лишить механизм всех шести степеней свободы. Исключение составляют валопроводы и рулевые устройства, у которых необходимо сохранить одну степень свободы. Требования к точности расположения механизма на судне зависят от его вида. Для вспомогательных механизмов требования менее строги. Центровка главных двигателей, редукторов, валопроводов более сложна, при этом необходимо выполнить следующие требования: 223 – обеспечить соосность главных двигателей и валопроводов; – отклонение положения двигателей от осевых рисок фундаментов разрешается не более ±1,0 мм, а вспомогательного оборудования ±5,0 мм; – расстояние между опорными поверхностями механизма и фундамента должно быть достаточным для установки компенсирующих звеньев заданной толщины; – отклонение вспомогательного оборудования от вертикального положения допускается 1 мм на 1 м, но не более 3 мм на высоту механизма; – отклонение этого оборудования от горизонтального положения разрешается 3 мм на 1 м, но не более 6 мм на длину рамы; – расстояние от механизма до соседнего оборудования и корпусных конструкций должно быть не менее 10 мм при жестком креплении и не более 30 мм при установке на амортизаторы. Для совмещения ориентирующих элементов базовых систем механизма и судна оборудование перемещают домкратами, отжимными болтами, специальными гидравлическими приспособлениями достаточной грузоподъемности. 4.4.3. Установка компенсирующих звеньев (подкладок) Узел неподвижного крепления механизмов на фундаменте состоит из компенсирующего звена (подкладки, полки фундамента, лапы механизма и крепежного болта). Применяют следующие виды подкладок (рис. 4.12): жесткие подгоняемые клинья; наборные подкладки; регулируемые подкладки (сферические и клиновые); наборные (две или несколько пластин, подбираемые по высоте); полимерные; композитные (состоящие из стальной пластины со слоем полимерного материала). Применяют также установку непосредственно на фундамент или через картон, брезент или другой материал. Такая конструкция используется только для механизмов, не требующих жесткой фиксированной установки. Наиболее технологичны подкладки из малоусадочной пластмассы и композитные подкладки, т.к. пластмасса в жидком состоянии заполняет неровности фундамента и монтажные зазоры, исключая необходимость обработки опорных поверхностей и пригонки подкладок по месту. В качестве пластмасс применяют полимерные материалы на основе эпоксидной смолы ЭД-5. Состав пластмассы ФМВ: эпоксидная смола ЭД-5 ...........3,0 вес. частей; полиэтиленполиамин...............0,45 вес. частей; дибутилфтолат .........................0,3 вес. частей; стекловолокно ..........................1,0 вес. частей; асбестовое волокно..................1,0 вес. частей. 224 Рис. 4.12. Конструкции подкладок: а – подгоняемые клинья; б – подкладка наборная; в – подкладка из пластмассы; г – регулируемая сферическая подкладка; д – жесткая подкладка со слоем полимерного материала (композитная подкладка); е – регулируемая подкладка из клиньев Состав пластмассы марки ЖМ 250: эпоксидная смола ЭД-5...........10,0 вес. частей; железный порошок ..................25 вес. частей; полиэтиленполиамин ..............1,5 вес. частей; дибутилфтолат .........................1,5 вес. частей. Таблица 4.2 Физико-механические свойства пластмасс Марка ФМВ ЖМ 250 Предел прочности, МПа Плотность, г/см3 Линейная усадка, % Время до начала отвердевания, час (при температуре 20°С) 90–140 50–90 1,42 2,34 0,30 0,10 1,0 2,0 При установке судового оборудования на подкладках из полимерного материала не требуется обработки фундаментов (только зачистка), поэто225 му фундамент изготавливают без платиков. Учитывая возможную усадку полимерного материала, центровку необходимо выполнять с поднятием механизма по высоте на 0,3–0,5 мм. Поверхность платика необходимо очистить от окалины и ржавчины, шероховатость Rz = 80 мкм (без обработки). Недостатком подкладок из полимерных материалов является старение полимера со временем, его усадка и разрушение. Более надежны подкладки, изготовленные из металла: подгоняемые клинья, наборные, сферические и регулируемые. При креплении на жестких подкладках отклонение опорной поверхности от плоскостности не должно превышать 0,05–0,1 мм на 1 м длины; шероховатость Rz = 40 мкм; уклон опорной поверхности платиков 1:150. При креплении на композитных подкладках и на полимерных материалах отклонение от плоскостности и шероховатости не регламентируется. Для прилегания гаек крепежных болтов верхняя поверхность лап механизма должна быть подрезана на глубину не более 10% от толщины лапы, с шероховатостью Rz = 40 мкм. Требования по изготовлению и установке подкладок Материал клиньев – сталь Ст. 3, Ст. 3 сп и др. по ГОСТ 380-71 и ГОСТ 5521-76. Размеры подкладок по ширине – не менее 3,5 диаметра болта (форма – прямоугольная, квадратная, круглая). Размеры по высоте определяются по результатам замеров зазоров между платиками фундамента и опорной поверхностью механизма после центровки и закрепления на отжимных болтах. Замеры делаются в 3–4 точках с точностью ±0,05 мм. Заготовки клиньев с припуском на обработку направляются для снятия припуска на станке. Для шабрения остается припуск +0,1 мм. Регулируемые подкладки изготавливают с уклоном 1:20. Минимальная высота b в стальных подкладках при ширине, мм: до 63.......................b = 3 мм; 63–120....................b = 5 мм; 120–175..................b = 8 мм; свыше 175 .............b = 10 мм. Шероховатость поверхности клиньев Rz, мкм: 40 – для выравнивающих подкладок; 20 – для остальных. После пригонки подкладок в соединениях с полкой фундамента и лапой механизма допускается зазор не более, мм: 0,06–0,10 – для жестких клиньев; 0,3–0,5 – для выравнивающих подкладок и резино-металлических амортизаторов. 226 Контроль выполняется щупом; пластинка щупа не должна проходить на 0,66 периметра соединения. Для предотвращения сдвига подкладок допускается прихватка их к фундаменту электросваркой, суммарная длина шва 20–30 мм с катетом 3 мм. Крепежные болты заводятся со стороны фундамента, резьба должна быть смазана солидолом УС-1 по ГОСТ 1033–79. При определении размеров подкладок следует учесть допускаемые удельные давления на подкладку. Для стальных металлических подкладок допускаемое давление не должно превышать 40 МПа, для полимерных 20 МПа, для подкладок из легких сплавов 20 МПа. Во избежание адгезии и для осуществления демонтажа опорные поверхности под полимерные материалы смазывают солидолом или другим материалом, имеющим антиадгезионные свойства (состав марки К-17). Пластмасса для заливки изготавливается в специальных устройствахсмесителях непосредственно перед заливкой. Заливка выполняется через отверстия в лапах механизма шприцами при подогреве пластмассы до 50° (в жидком состоянии). Для ограничения разлива пластмассы в зазоре между лапами механизма и фундаментом устанавливают раздвижные формы. Физико-механические свойства пластмассы ФМВ после затвердения – предел прочности при сжатии 88,3 МПа, усадка 0,2–0,4%; Пластмасса хорошо сопротивляется воздействию масел, бензина, воды, является ударостойким материалом. Гарантированный срок работы в соединениях – не менее 20 лет. Температурный интервал эксплуатации от –60° до +60°С. Время отверждения при температуре окружающего воздуха до 16°С не менее 72 часов, при температуре свыше 16°С – не менее 24 часов. После установки подкладок выполняется сверление отверстий, а для призонных болтов – сверление и развертывание. Эти операции выполняются переносными сверлильными машинками или станками. Резинометаллические компенсирующие звенья Резинометаллические компенсирующие звенья (амортизаторы) применяют в узлах крепления для звукоизолирующей и противоударной защиты механизмов. В конструкции амортизаторов содержатся упругие резиновые элементы, поглощающие вибрации механизма. Наибольшее распространение получили амортизаторы типа АКСС (амортизатор корабельный сварной со страховкой) и пластинчатые амортизаторы (рис. 4.13). 227 Рис. 4.13. Узлы амортизационного крепления: а – амортизатор АКСС; б – амортизатор пластинчатый наклонный 1 – лапа механизма; 2 – выравнивающая шайба; 3 – резина; 4 – платик на фундаменте; 5 – резина Для регулирования амортизаторов по высоте у амортизаторов предусмотрены выравнивающие шайбы 2 или подкладки 4, которые должны плотно прилегать к лапе 1 механизма или полке фундамента 4. Щуп толщиной 0,1 мм не должен проходить в стыках. Амортизаторы типа АКСС (рис. 4.13, а) рассчитаны на небольшие нагрузки (от 0,1 до 4,0 кН). Пластинчатые амортизаторы (рис. 4.13, б) применяют для больших нагрузок (5,0–22,0 кН). 4.4.4. Крепление оборудования на фундаменте Крепление оборудования обычно выполняется с помощью болтов, которые могут быть проходными, с зазором в отверстии 0,5–2,0 мм и призонными, с натягом 10–15 мкм. Призонные болты служат дополнительным средством для поддержания неподвижности механизма при действии сдвигающих нагрузок в плоскости крепления. Отверстия под призонные болты должны быть изготовлены по 7 квалитету и иметь шероховатость Rz ≤ 20 мкм по ГОСТ 1789–73. Стержень призонного болта изготавливают на станке индивидуально по фактическому диаметру развернутого отверстия, увеличенного на величину натяга. Для выполнения установки призонных болтов в отверстие, применяют их охлаждение в жидком азоте до температуры –190°C. Непосредственное крепление механизма фундаментными болтами выполняют, затягивая гайки равномерно по диагонали одинаковым усилием, которое контролируется по крутящему моменту, по углу поворота гайки, удлинению болта, измерением и в наиболее ответственных случаях с применением тензодатчиков. 228 Ориентировочная стойкость и точность способов затяжек представлены в табл. 4.3. Таблица 4.3 Точность и относительная стоимость способов затяжки крепежных болтов Способ затяжки Погрешность, % Относительная стоимость Вручную По крутящему моменту (тарированным ключом) По углу поворота гайки По удлинению болта (измерением длины стержня) Тензометрированием ±35 ±25 ±15 ±5 ±1 1,0 1,5 3,0 15,0 20,0 В судостроении и судоремонте наиболее широко получил способ затяжки по крутящему моменту с применением тарированного ключа. Момент затяжки рекомендуется определять по формуле 3 M зат = k ⋅ σ т ⋅ d вн , кг⋅см, где k – коэффициент, зависящий от материала болта: k = 0,1 – для легированных сталей; k = 0,13 – для углеродистых сталей; σт – предел текучести для материала болта, кг/см2; dвн – внутренний диаметр резьбы, см. Затягивание не должно вызывать в болте напряжение более 0,8 от предела текучести материала. Крепежные болты должны быть надежно зафиксированы от самоотвинчивания одним из методов: с помощью контргайки, шплинтованием, специальными шайбами (пружинными, с фиксатором) и другими. 4.4.5. Контроль качества монтажа Качество монтажа определяется правильным расположением оборудования на судне и отсутствием деформаций механизмов, которые нарушают требования их сборки. Деформации особенно трудно избежать в случае недостаточно жестких механизмов: дизелей, турбогенераторов большой мощности, редукторов и др. Различают контроль монтажа без разборки механизмов и с их разборкой. Контроль качества монтажа без разборки Контроль осуществляется фиксацией нагрузок от силы тяжести механизма на его опорный фланец. Метод основан на следующем: вначале находят стендовые значения нагрузок. 229 Для этого на заводеизготовителе находят нагрузки в узлах крепления на стенде с использованием специальных динамометров (рис. 4.14). Значения нагрузок заносят в формуляр. При монтаже на судовом фундаменте механизм после центровки на отжимных болтах устанавливают на динамометрах. Динамометры закрепляются в отверстиях для крепежных болтов и, действуя ими как отжимными болтами, регулируют нагрузки, добиваясь их совпадения с формулярными значениями. Отклонение монтажных нагрузок от формулярных не должно превышать ±5%. Только после выполнения этих операций устанавливаются подкладки и крепятся болты. При отсутствии контроля нагрузок, механизмы следует вскрывать и проверять соосность Рис. 4.14. Динамометр для измерения нагрузок: 1 – манометр, оттарированый на нагрузки, кг; 2 – пружина тарельчатая; 3 – лапа механизма; 4 – опорный шток динамометра; 5 – опорная шайба валов, контакты зубчатых зацеплений и другие параметры. При этом возможны дополнительные слесарно-пригоночные работы. Количество динамометров выбирают из условия, чтобы нагрузка на каждый из них была не менее 5,0 кН. Они должны быть расставлены по периметру лап механизма таким образом, чтобы исключать местные деформации агрегата. Контроль качества монтажа с разборкой агрегата При разборке применяют следующие методы: 1) контроль соосности валов по изломам и смещениям (раздел 4.3); 2) контроль зубчатых зацеплений по качеству зацепления и другим параметрам (рис. 4.15); 3) контроль прямолинейности коленчатого вала по раскепам (рис. 4.16); 4) контроль сопряжений шейки вала и подшипника скольжения (рис. 4.17). Метод применяется при монтаже дизелей и компрессоров, при этом контролируются раскепы коленчатого вала, которые определяются как 230 разность расстояний между щеками кривошипов при диаметральных противоположных положениях кривошипа. а) б) Рис. 4.15. Контроль зубьев: а – по пятну контакта; б – по величине зазора C; 1 и 3 – зубья шестерен; 2 – величины зазоров; l – длина зуба; l1 и l2 – размеры пятен касания Допустимый раскеп коленчатого вала Т определяют по номограммам или по формуле, мм: где S Т ≤ 0,0001 ⋅ S , – ход поршня, мм. а) (4.12) б) Рис. 4.16. Контроль коленчатого вала по раскепам. Измерение прямолинейности коленчатого вала а – схема измерений; б – приспособление для определения раскепов; А и Б – места установки приспособления; 1 и 4 – ножки штатива; 2 – корпус приспособления; 3 – микрометрическая головка 231 Рис. 4.17. Проверка качества сопряжения шейки вала и подшипника скольжения по свинцовым вытяжкам: 1 – свинцовая проволока; 2 – верхняя крышка подшипника; 3 – шейка коленчатого вала; 4 – прокладки в стыках подшипников, для регулирования зазора; r1 и r2 – толщины расплющенной проволоки, по которым определяют средний масляный зазор Качество сопряжения в подшипниках определяется зазорами, щупом или по свинцовым выжимкам, как показано на рис. 4.17, а также по прилеганию на краску. Радиальный зазор rв в подшипниках скольжения для надежного охлаждения маслом при вращении вала определяется по формуле rв = (0,001K 0,0025)d ш , (4.13) где dш – диаметр шейки вала, мм. Плотность прилегания при контроле на краску определяется количеством пятен в количестве 5–6 на квадрат со стороной 25 мм. Пятна должны равномерно распределяться на опорной поверхности антифрикционного сплава. При необходимости подшипник шабрят до достижения качественного прилегания. Зазоры в подшипниках регулируют установкой прокладок в стыках вкладышей. 232 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Балякин, О.К. Технология судоремонта / О.К. Балякин. – М. : Транспорт, 1983. – 264 с. 2. Видецкий, А.Ф. Справочник по ремонту речных судов. / А.Ф. Видецкий. – М. : Транспорт, 1988. – 431 с. 3. Галашов, Н.Н. Монтаж судового оборудования: конспект лекций / Н.Н. Галашов, Ф.Ф. Репин, Ю.П. Леснов. – Н. Новгород : Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2006. – 83 с. 4. Гаркунов, Д.Н. Триботехника / Д.Н. Гаркунов. – М. : Машиностроение, 1989. – 328 с. 5. ГОСТ 18.353–79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. – М. : Изд-во стандартов, 1979. 6. ГОСТ 18.442–80. Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования. – М. : Изд-во стандартов, 1980. 7. ГОСТ 21105–87. Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. – М. : Изд-во стандартов, 1987. 8. Кравченко, В.С. Монтаж судовых энергетических установок / В.С. Кравченко. – М. : Судостроение, 1990. – 269 с. 9. Кулик, Ю.Г. Технология судостроения и судоремонта / Ю.Г. Кулик, Ю.В. Сумеркин. – М. : Транспорт, 1992. – 252 с. 10. Лопырев, Н.К. Технология судоремонта / Н.К. Лопырев, П.П. Немков, Ю.В. Сумеркин. – М. : Транспорт, 1981. – 286 с. 11. Маталин, А.А. Технология машиностроения / А.А. Маталин. – Л. : Машиностроение, 1985. – 496 с. 12. Молодцов, Н.С. Восстановление изношенных деталей судовых механизмов / Н.С. Молодцов. – М. : Транспорт, 1988. – 182 с. 13. Рукавишников, М.Н. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. / М.Н. Руковишников. – М. : Машиностроение, 1986. – 488 с. 14. Сорокин, В.М. Основы триботехники и упрочнения поверхностей деталей машин : курс лекций / В.М. Сорокин, А.С. Курников. – Н. Новгород : Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2006. – 292 с. 15. Спиридонов, Ю.Н. Ремонт судовых дизелей / Ю.Н. Спиридонов, Н.Ф. Рукавишников. – М. : Транспорт, 1989. – 288 с. 16. Сумеркин, Ю.В. Технология судоремонта : учеб. / Ю.В. Сумеркин. – СПб. : СПбГУВК, 2001. – 271 с. 233 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АР – аварийный ремонт в.м.т. – верхняя мертвая точка ВОД – высокооборотный дизель ВР – восстановительный ремонт ГР – гарантийный ремонт ДАУ – дистанционно-автоматическое управление ДВС – двигатель внутреннего сгорания ДП – диаметральная плоскость ДР – доковый ремонт ЕРВ – единая ремонтная ведомость ЗР – заводской ремонт КР – капитальный ремонт ЛКМ – лакокрасочные материалы МОД – малооборотный дизель МР – межнавигационный ремонт н.м.т. – нижняя мертвая точка ПАВ – поверхностно-активные вещества ПОП – планово-организационная подготовка ПР – поддерживающий ремонт Регистр – Российский Речной Регистр РТ – ремонт по техническому состоянию СОД – среднеоборотный дизель СР – средний ремонт СТОРС – система технического обслуживания и ремонта судов СЭУ – судовая энергетическая установка ТО – техническое обслуживание ТР – текущий ремонт ФСР – фронт сварочных работ ЦПГ – цилиндро-поршневая группа 234 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение………………………………………………………………..... 1. Оценка технического состояния судна и организация судоремонта……………………………………………………………......... 1.1. Характеристика и классификация дефектов судна…………… 1.2. Техническое диагностирование……………………………… 1.3. Методы дефектоскопии………………………………………… 1.4. Основные показатели надежности судовых механизмов и конструкций………………………………………………….... 1.5. Система технического обслуживания и ремонта судов. Виды ремонтов………………………………………………………… 1.6. Ремонтопригодность конструкции…………………………….. 1.7. Судоремонтные предприятия и их структура………………..... 1.8. Модернизация и реконструкция судов………………………… 1.9. Методы ремонта судов………………………………………..… 1.9.1. Методы ремонта корпусов судов………………………... 1.9.2. Методы ремонта механизмов……………………………. 1.10. Этапы ремонта судов…………………………………………..... 1.10.1. Подготовка производства к ремонту флота…………… 1.10.2. Нулевой этап ремонта…………………………………... 1.10.3. Заводской этап ремонта……………………………….... 1.10.4. Сдача судна из ремонта………………………………..... 1.11. Сметная и нормативная документация для определения затрат на ремонт судов…………………………………………. 1.11.1. Сметы…………………………………………………….. 1.11.2. Ремонтные ведомости…………………………………... 1.11.3. Прейскуранты единых оптовых цен…………………… 1.11.4. Методы калькуляции при обработке смет и ремонтных ведомостей…………………………………………. 1.11.5. Единые ремонтные ведомости…………………………. 1.12. Отстой флота…………………………………………………….. 1.13. Судоподъемные сооружения………………………………….... 1.13.1. Вертикальные судоподъемники……………………..…. 1.13.2. Доки…………………………………………………..…... 1.13.3. Кессоны…………………………………………………... 1.13.4. Эллинги и слипы………………………………………… 1.13.5. Кормоподъемники………………………………………. 1.14. Способы обнажения подводной части корпуса судна при отсутствии судоподъемных сооружений…………………….... 235 3 4 4 12 15 19 24 33 37 40 41 41 42 43 43 46 46 46 47 47 47 48 48 49 52 54 54 55 56 56 61 61 1.15. Контролирующие организации……………………………….... 1.16. Виды освидетельствования судов……………………………… 1.17. Индустриализация судоремонта………………………………... 2. Технология ремонта корпусов судов…………………………....... 2.1. Прогнозирование объемов ремонта корпуса судна…………... 2.2. Способы повышения ремонтопригодности корпусов судов…. 2.3. Определение плазовых данных для ремонта корпуса………... 2.4. Методика назначения припусков при изготовлении элементов корпусных конструкций…………………………………... 2.5. Обеспечение прочности и жесткости корпусов судов при ремонте……………………………………………………………. 2.6. Дефектация металлических корпусов судов………………....... 2.6.1. Организация и методика проведения дефектации металлических корпусов судов…………………………...... 2.6.2. Определение технического состояния корпуса по износу связей………………………………………………………. 2.6.3. Определение оценки технического состояния корпуса по износу основных связей……………………………… 2.6.4. Определение технического состояния корпуса по местным остаточным деформациям…………………….......... 2.6.5. Дефектация недопустимых и прочих дефектов………… 2.6.6. Назначение планируемой оценки технического состояния корпуса после ремонта……………………………… 2.6.7. Определение объема ремонта……………………………. 2.7. Устранение трещин в обшивке………………………………… 2.8. Ремонт набора корпуса…………………………………………. 2.9. Правка бухтин и гофрировок………………………………… 2.10. Правка вмятин…………………………………………………… 2.11. Технологические процессы смены обшивки и набора подетальным методом……………………………………………….. 2.11.1. Общие положения………………………………………. 2.11.2. Технологические процессы смены полотнища и набора подетальным методом…………………………… 2.12. Ремонт корпуса с применением эпоксидных смол и стеклоткани 2.13. Индустриальные методы ремонта корпуса судна…………...... 2.13.1. Общие положения……………………………………….. 2.13.2. Технологические особенности применения индустриальных методов ремонта………………………………. 2.13.3. Насыщение секций и блоков до монтажа их на судне 2.13.4. Конструкции панелей, секций и блоков, применяемые при ремонте……………………………………………… 2.13.5. Разработка технологической документации…………... 236 63 64 65 72 72 73 74 76 77 79 79 90 97 98 101 101 103 104 106 108 109 111 111 118 124 126 126 126 132 132 134 2.14. Испытания корпусных конструкций на герметичность после ремонта…………………………………………………… 2.15. Окрасочные работы во время ремонта……………………........ 2.15.1. Подготовка поверхности под окраску……………......... 2.15.2. Требования к подготовке поверхности………………... 2.15.3. Общие сведения о лакокрасочных материалах……….. 2.15.4. Классификация ЛКМ………………………………........ 2.15.5. Технология нанесения покрытий…………………........ 3. Ремонт судовых механизмов и деталей………………………….. 3.1. Общие положения……………………………………………….. 3.2. Демонтажные работы………………………………………........ 3.3. Разборочные работы…………………………………………….. 3.4. Методы очистки и мойки……………………………………….. 3.5. Дефектация………………………………………………………. 3.6. Ремонт деталей дизелей……………………………………........ 3.6.1. Ремонт и дефектация фундаментных рам………………. 3.6.2. Ремонт фундаментных рам………………………………. 3.6.3. Ремонт блоков цилиндров……………………………….. 3.6.4. Ремонт коленчатых валов………………………………... 3.6.5. Ремонт коленчатых валов механической обработкой…. 3.6.6. Ремонт втулок цилиндров……………………………….. 3.6.7. Ремонт поршней………………………………………….. 3.6.8. Ремонт шатунов…………………………………………... 3.6.9. Ремонт подшипников…………………………………….. 3.6.10. Ремонт топливной аппаратуры…………………………... 3.6.11. Ремонт зубчатых передач………………………………… 3.6.12. Ремонт деталей механизма газораспределения……........ 3.7. Ремонт валопроводов……………………………………………. 3.7.1. Износы, повреждения и дефектация валопроводов…….. 3.7.2. Разборка валопровода……………………………………... 3.7.3. Ремонт деталей валопровода……………………………... 3.7.4. Пробивка осевых линий валопровода………………........ 3.8. Ремонт паровых котлов и теплообменных аппаратов……........ 3.8.1. Износы, повреждения и дефектация…………………….. 3.8.2. Технология ремонта котлов и теплообменных аппаратов 3.9. Ремонт судовых устройств…………………………………........ 3.9.1. Рулевое устройство………………………………………... 3.9.2. Якорное и швартовное устройства……………………….. 3.9.3. Шлюпочные и грузовые устройства……………………... 3.10. Ремонт трубопроводов…………………………………………. 237 138 140 140 142 143 143 144 148 148 148 150 150 155 156 156 159 163 167 170 175 177 178 182 185 189 191 194 194 195 196 198 198 198 200 201 201 202 202 202 4. Сборка………………………………………………………………... 4.1. Структура и содержание технологического процесса сборки…. 4.2. Обоснование и выбор методов обеспечения точности сборки 4.3. Сборка и центровка деталей и узлов ДВС…………………….. 4.4. Монтаж судового оборудования……………………………….. 4.4.1. Этапы монтажа судового оборудования………………... 4.4.2. Базирование оборудования…………………………......... 4.4.3. Установка компенсирующих звеньев (подкладок)…….. 4.4.4. Крепление оборудования на фундаменте………………. 4.4.5. Контроль качества монтажа……………………………… Библиографический список…………………………………………….. Список сокращений…………………………………………………….. 238 204 204 206 206 219 219 222 223 227 228 232 233 Курников Александр Серафимович, Орехво Владимир Анатольевич, Ефремов Сергей Юрьевич ТЕХНОЛОГИЯ СУДОРЕМОНТА Курс лекций Редактор Н.С. Алёшина Корректор Д.В. Богданов Компьютерная вёрстка А.А. Курчакова 239 Подписано в печать 28.10.08. Формат 60×84 1/16. Гарнитура «Таймс». Ризография. Усл. печ. л. 14,06. Уч.-изд. л. 15. Тираж 380 экз. Заказ 215. Издательско-полиграфический комплекс ФГОУ ВПО «ВГАВТ» 603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а 240 241