4. Техническое обслуживание дизеля

Надежность дизелей зависит от их конструкции, качества используемых для их изготовления материалов, технологии обработки и сборки деталей и т. д. Правильная эксплуатация дизелей достигается установлением таких режимов работы, при которых срок их службы будет наибольший, показатели технической характеристики - наивысшими, соответствующими выполняемой работе.

Таблица 3

Установленные на секциях ZB-5 и автономных рефрижераторных вагонах дизель-генераторы имеют относительно высокую надежность и длительный срок службы. Моторесурс дизеля 4 VD21/15-2 до первого капитального ремонта составляет 12000 ч, а дизеля 4 VD12,5/9-2-10000 ч. При проведении плановых видов технического обслуживания выполняется ряд регламентных работ независимо от технического состояния оборудования (табл. 3).

Момент затяжки винтовых соединений (табл. 4) следует проверять при помощи динамометрического ключа. Надежная работа винтовых соединений обеспечивается только при расчетном усилии затяжки. При слишком большом усилии затягивания винтовое соединение может разрушиться, при слабом - происходит ослабление винтового соединения.

Таблица 4

Нарушение регулярности и полноты производства отдельных операций по техническому обслуживанию приводит к отказу отдельных узлов двигателя или же даже целого агрегата.

Наиболее часто неисправности двигателя возникают также при нарушении тепловых и нагрузочных режимов работы, а также в результате использования недоброкачественного или же не соответствующих марок дизельного топлива и смазочных материалов, например при использовании смазочных масел без антизадирных добавок (присадок), применении загрязненного дизельного топлива или при пуске холодного двигателя.

Для определения степени износа отдельных частей двигателя и определения момента возможного внезапного отказа при техническом обслуживании и ремонте широкое распространение получает безразборное техническое диагностирование - как объективное, основанное на применении контрольно-измерительных средств, так и субъективное, проводимое высококвалифицированными специалистами с помощью простейших технических приспособлений.

Диагностируют дизель только при техническом обслуживании и ремонте в депо, так как при капитальном ремонте двигатель полностью разбирается независимо от его технического состояния.

Наибольшее распространение при безразборном техническом диагностировании получили методы, основанные на анализе смазочного масла, цвета выхлопных газов, шумов и развиваемой мощности, а также путем косвенного измерения зазоров в подшипниках.

Анализ цвета выхлопных газов является наиболее простым. Например, белый цвет выхлопных газов указывает на неполноту сгорания топлива из-за плохого распыления или позднего впрыскивания, недостаточную компрессию, попадание с топливом в цилиндр воды, переохлаждение двигателя, износ топливного насоса высокого давления, засорение фильтров тонкой очистки топлива; темно- или светло-синий цвет указывает на выгорание масла при переполнении картера, залегании поршневых колец, износе направляющих втулок рабочих клапанов; выхлоп черного цвета свидетельствует о плохом распылении топлива форсункой, уменьшении угла опережения впрыскивания, недостаточной подаче воздуха и завышенной подаче топлива; сизый или же светло-серый дым выхлопа наблюдается при повышенном износе деталей поршневой группы, при залегании поршневых колец, а также тогда, когда детали поршневой группы еще не приработались после ремонта; если после пуска двигателя дыма нет вообще или он выбрасывается редкими клубами, то недостаточна подача топлива, повреждена пружина топливоподкачивающего насоса, заклинило плунжер или лопнула его пружина, отказала форсунка или обратный клапан топливного насоса высокого давления.

Применяемый в рефрижераторном вагонном депо "Предпортовая" метод комплексного диагностирования дизелей типа 4VD21/15-2 позволяет без разборки или же с частичной разборкой (съем головок цилиндров) определить правильность работы топливной аппаратуры регулятора частоты вращения, равномерность распределения нагрузки по цилиндрам, износ поршней, цилиндров и поршневых колец, измерить зазоры в верхних и нижних головках шатунов, косвенным путем по давлению масла в смазочной системе оценить состояние коренных подшипников.

Неисправности и отказы дизелей. Наиболее характерные неисправности дизелей и причины их возникновения приведены ниже.

Двигатель не проворачивается. При воздушном пуске: недостаточное давление воздуха в пусковых баллонах; зависают клапаны пускового устройства; воздухораспределитель собран неправильно; большие потери давления из-за неплотностей воздухопроводов; кривошипно-шатунный механизм стоит не в пусковом положении. При электростартерном пуске: разряжена аккумуляторная батарея; неисправен стартер; нарушена коммутация пусковой электросхемы; неисправен пусковой переключатель.

Двигатель проворачивается, но не запускается. Нет подачи топлива (расходный бак пустой, закрыт кран топливопровода, воздух в топливной системе, засорился топливный фильтр, неисправен топливоподкачивающий насос, закрыт магнитный клапан стоп-установки, слишком холодный двигатель, не работают свечи накаливания); неисправен топливный насос высокого давления (разрегулировано начало подачи, заедает рейка топливного насоса, заклинило плунжер топливного насоса высокого давления, сломана пружина плунжера топливного насоса, обратный клапан неплотен); неисправна форсунка (заклинило иглу распылителя, повреждена трубка высокого давления); недостаточная компрессия (впускные и выпускные клапаны недостаточно плотно прилегают к седлам, мал зазор клапанов, сломалась пружина клапана, неправильно установлен кулачковый вал после ремонта); слишком густое смазочное масло (масло несоответствующего сорта, двигатель плохо прогрет перед пуском).

Двигатель запускается, но после короткого времени работы останавливается. Неисправность топливной системы: мало топлива в расходном баке, неисправен топливный насос высокого давления, неисправна форсунка, недостаточная компрессия, двигатель недостаточно прогрет, в топливе вода или оно загрязнено, топливо не соответствует требованиям стандарта, неисправен регулятор частоты вращения или заклинило его тягу.

Двигатель не достигает требуемой мощности или же происходит падение мощности во время работы. Неисправность топливной системы: воздух в топливной системе, засорен топливный фильтр, топливо не соответствует требованиям стандарта, в топливе вода или загрязнения, неисправны топливоподкачивающий насос и форсунка, недостаточная компрессия, повреждена трубка высокого давления.

Двигатель стучит или работает неравномерно. Двигатель нагружен без предварительного прогрева; топливный насос высокого давления установлен с большим углом опережения; неравномерная подача топлива в отдельные цилиндры из-за неисправности или плохой регулировки топливного насоса высокого давления; сломались пружины отсечного клапана или плунжера топливного насоса; двигатель перегружен; повреждены шатунные или коренные подшипники; заедает поршень; засорился воздушный фильтр; неправильно установлен зазор клапанов; впускные и выпускные клапаны неплотно садятся на седла и зависают.

Двигатель дымит. Двигатель перегружен; недостаточна подача воздуха; плохое распыление топлива форсункой; впускные и выпускные клапаны неплотно садятся на гнезда, неправильно установлен кулачковый вал; залегли поршневые кольца, повышенный износ стенок цилиндра, разрегулирована подача топлива топливным насосом высокого давления.

Падение давления смазочного масла. Недостаточный уровень масла в картере; масло слишком жидкое, возможно, с примесями воды или топлива; загрязнен масляный фильтр; неплотности в системе смазки или повреждение маслопровода; не отрегулирован или же неисправен редукционный клапан; неисправен смазочный насос.

Повышение давления масла. Двигатель не прогрет; заклинило редукционный клапан; масло слишком густое.

Из сапуна идет бело-синий дым. Поршневые кольца залегли; продукты сгорания проникают в картер; начинается заклинивание поршня или подшипников.

Большая разность температуры выпускных газов по цилиндрам. Неисправен термометр; разрегулирован топливный насос высокого давления; зависла игла сопловой пары; повреждение или неплотность топливопровода; разрушена вставка предкамеры (у двигателя 4VD12/15-2).

Выпускные газы синего цвета. В картере залито слишком много масла; залегли или повреждены маслосъемные кольца.

Колебание частоты вращения двигателя. Неисправен регулятор частоты вращения; заедает или имеет слишком большой зазор тяга регулятора; с перебоями происходит впрыскивание топлива в цилиндры.

Двигатель идет вразнос. Отказал регулятор; заедание рейки топливного насоса; из-за сильного износа поршней и залегания колец в камеру сгорания попадает масло из картера - двигатель работает на смазочном масле.

Температура охлаждающей воды выше 95 °С или перегревается только двигатель. Двигатель перегружен; неисправна система впрыскивания топлива.

У двигателя с водяным охлаждением: мало воды в системе охлаждения; воздух в системе охлаждения; утечка воды из системы охлаждения; неисправен циркуляционный насос в системе охлаждения; чрезмерное образование накипи в сотовом водоохладителе.

У двигателя с воздушным охлаждением сильно загрязнились оребренные поверхности цилиндра и головки цилиндра.

Ремонт дизелей. Как уже было сказано выше, полная разборка дизелей и дефектовка отдельных деталей производится при капитальном ремонте. При деповских видах ремонта должна производиться только частичная разборка, связанная с устранением дефектов, выявленных во время диагностирования при поступлении вагонов и секций в деповской ремонт или же обнаруженных во время эксплуатации.

Блок цилиндров. Блок цилиндров заменяется, если он имеет следующие неисправности: трещины и изломы перегородок между цилиндрами; трещины, проходящие через отверстия под подшипники распределительного вала; диаметр окон под подшипники распределительного вала более чем 86,15 мм у дизельного двигателя 4VD21/15-2 и 40,08 у двигателя 4 VD12,5/9,2; износ отверстий под толкатели штанг коромысел по диаметру более 40,08 у двигателя 4VD21/15-2; коррозийно-эрозионное разрушение внутренних омываемых водой стенок блока цилиндров более 75 % номинальной толщины стенки в данном месте; язвы коррозийно-эрозионного характера диаметром более 10 мм или до 10 мм, но на расстоянии друг от друга менее 30 мм, в местах постановки резиновых уплотнений и посадки гильз цилиндров; разрушение охлаждающего оребрения цилиндров и головок цилиндров более 10 % от общей поверхности ребер.

Трещины в теле водяной рубашки двигателя выявляют гидравлическим испытанием давлением воды 0,4 МПа в течение 5 мин. Заделывают трещины сваркой или пастами из эпоксидных смол.

Разрушенную резьбу восстанавливают путем постановки штифтов на эпоксидной смоле с последующим сверлением и нарезанием резьбы номинального размера. Смещение отремонтированных резьбовых отверстий должно быть не более 0,1 мм.

Изношенные втулки подшипников распределительного вала двигателя 4VD21/15 выпрессовывают и заменяют новыми, изготовленными из чугуна марки АЧС-1.

Гнезда в блоке цилиндров под вкладыши коренных подшипников коленчатого вала восстанавливают после предварительного шлифования плоскости разъема крышки коренных подшипников коленчатого вала на глубину 0,3-0,5 мм. Гнезда растачивают до 75 + 0'03 мм (двигатель 4VD 12,5/9-1) и70+0,019 мм (двигатель 4VDl2,5/9-2).

У двигателя 4VD21/15-2 торцовую поверхность шлифуют на глубину не более 0,5 мм; после установки крышки подшипника на место гнездо растачивают до диаметра 118+ 0,022 мм.

Картер коленчатого вала двигателя 4VD21/15-2 бракуют при обнаружении трещин: проходящих через постели под вкладыши коренных подшипников коленчатого вала; на перегородках, ребрах жесткости независимо от размера и места расположения; проходящих через отверстия и охватывающих их.

Трещины иного характера и в других местах расположения заваривают.

Главный маслопровод у двигателя 4VD 12,5/9-2 подвергают гидравлической опрессовке давлением 0,90 МПа в течение 3 мин; выявленные трещины заваривают.

Головка цилиндра. Головки цилиндров бракуют при обнаружении следующих дефектов: трещины независимо от размеров и места расположения; износ или срыв резьбы в месте крепления форсунки; отлом ребер охлаждения (двигатель 4VD12,5/9-2) более 12 % от всей оребренной поверхности; утопание клапана более 4,5 мм (4VD21/15-2).

Трещины в головке выявляют или гидравлической опрессовкой водяной полости давлением 0,4 МПа в течение 5 мин, или опрессовкой сжатым воздухом при том же давлении в ванне с подсветкой и подогретой до температуры 45-50 °С водой. Трещины могут устраняться наплавкой с предварительным подогревом головки до температуры 200-300 °С

Направляющие втулки впускных и выпускных клапанов заменяют, если они имеют признаки ослабления посадки в гнезде или износ направляющего отверстия более 9,035 мм для всасывающего и 9,04 для выпускного клапанов двигателя 4VD 12,5/9-2 и соответственно 12,03 и 12,04 мм у двигателя 4VD21/15-2.

Седла клапанов притирают, изношенные седла клапанов у двигателя 4VD12,5 заменяют новыми.

Коленчатый вал. Заменяют коленчатые валы, имеющие хотя бы одну из перечисленных неисправностей: трещина любого размера независимо от места расположения; износ или срыв резьбы более двух ниток под болты крепления противовесов и маховика; изгиб и биение средней коренной шейки у двигателя 4VD21/15-2 более 4 мм, 4VD 12,5/9-2 - более 3,5 мм; диаметр шатунных или коренных шеек у двигателя 4VD 21/15-2 менее 94,35 мм, 4 VD12,5/9-2 менее 63,42.

Геометрическую форму коренных и шатунных шеек восстанавливают шлифованием до ближайшего ремонтного размера.

Маховик от коленчатого вала отсоединяют только при необходимости ремонта коленчатого вала или самого маховика. Маховик у двигателя 4VD12,5/9-2 заменяют при наличии: трещин и отломов любого размера и расположения; диаметра хотя бы одного отверстия под болт крепления к коленчатому валу более 12,87 мм; срывов или износов резьбы более одной нитки в резьбовых отверстиях под болты крепления муфты; обломов зубьев на зубчатом венце; толщины зуба менее 4,45 мм на высоте 4,26 мм.

Новый зубчатый венец напрессовывают на маховик после нагрева до температуры 250 °С. Биение торца венца не должно превышать 0,3 мм.

Подшипники. Вкладыши с трещинами даже волосовидного характера и отслоением антифрикционной композиции, имеющие задиры и наволакивания, остекленение рабочей поверхности подлежат замене или ремонту. При этом толщина антифрикционной заливки не должна быть менее 0,6 мм.

Установленные в блоке вкладыши с заливкой из свинцовистой бронзы проверяют на расточном станке. Вкладыши из алюминиево-оловянистого сплава (у двигателя 4VD12,5/9-2) проточке не подвергаются. Непараллельность торцовых поверхностей вкладышей не должна быть более 0,02 мм. Разностенность отремонтированных вкладышей не должна превышать 0,01 мм, а толщина антифрикционной заливки должна быть не менее 0,7 мм.

Гильзы цилиндров. Гильзы цилиндров демонтируют и заменяют при обнаружении следующих дефектов: трещин любого размера и расположения; износа рабочей поверхности до диаметра более 151,15 мм (двигатель 4VD21/15-2); задиров на зеркале рабочей поверхности, глубина которых не достигается при расточке внутреннего диаметра гильзы под ремонтный размер; отломов посадочного бурта; раковин гнездового характера и одиночных диаметров более 1,5 мм; на посадочной поверхности бурта; раковин одиночных диаметром более 2 мм и гнездовых в ручьях под резиновые кольца уплотнения водяной рубашки; цветов побежалости на рабочей поверхности гильзы.

Двигатель 4VD12,5/9-2 гильзы не имеет, но браковочные признаки цилиндра те же. Кроме того, недопустимым считается излом более трех наружных ребер охлаждения и износ внутренней поверхности цилиндра до диаметра более 92,10 мм.

Поршень двигателя. Поршень бракуется при наличии задиров и трещин независимо от размера и места расположения: износа тронковой части более допустимых размеров; выработки отверстия в бобышках под палец более 60 мм (двигатель 4VD21/15-2), 30 мм - (4VD12.5/ 9-2); износа канавки под стопорное кольцо поршневого пальца более 2,4 мм - 4VD21/15-2, 1,65 мм - 4VD12.5/9-2; ширина канавок под компрессионные и маслосъемные кольца более допустимых размеров.

Поршневой палец бракуют при наличии трещин, выкрашивании цементированного слоя и износа до диаметров 59,60 для двигателя 4VD21/15-2 и 29,97 для - 4VD 12,5/9-2.

Поршневое кольцо при обнаружении дефекта заменяют исправным. Коробление кольца не должно быть более 0,05 мм, высота колец не должна быть у двигателя 4VD21/15-2 компрессионного менее 3,97 мм, маслосъемного 5,97 мм, у двигателя 4VD12,5/9-2 - 2,97 мм и 4,97 мм соответственно.

Шатун считается неисправным, если при контроле будет выявлен изгиб более 0,03 мм на 100 мм длины между осями отверстий под палец и шатунный подшипник, а скручивание более 0,07 мм на те же 100 мм длины. Втулку верхней головки шатуна заменяют, если ее внутренний диаметр в результате износа станет больше 60,10 мм у двигателя 4 VD21/15-2 и 30,70 мм у двигателя 4VD 12,5/9-2.

Вал механизма газораспределения (кулачковый вал). Если высота кулачка менее 41,50 мм у двигателя 4VD12,5/9-2 и 58,50 мм у двигателя 4VD21/15-2 или же шейка опорная у вала двигателя 4VD21/ 15-2 имеет диаметр менее 71,50 мм, то вал механизма газораспределения бракуют. У двигателя 4VD 12,5/9-2 предельным износом опорных шеек кулачковых валов считается уменьшение размера по диаметру на 0,12 менее номинального. При изгибе кулачкового вала более 3 мм его заменяют новым.

Топливная аппаратура. После разборки, очистки и дефектовки отдельных деталей топливный насос собирают. Для этого устанавливают кулачковый вал в корпус насоса. После затяжки фланцев продольный разбег вала в подшипниках должен быть 0,02-0,03 мм. Вал в подшипниках должен вращаться легко. Далее в гнезда корпуса ставят толкатели. Перед установкой с помощью регулировочного болта толкатель должен перемещаться легко и плавно опускаться вниз за счет собственного веса.

Плунжерные пары перед установкой проверяют на стенде. Каждую плунжерную пару опрессовывают давлением 20,0 МПа не менее 2 раз. Годной считается плунжерная пара, у которой падение давления с 20 до 15 МПа происходит не менее, чем за 15 с. Проверенные таким образом плунжерные пары должны быть разделены на следующие группы:

На топливный насос ставят плунжерные пары только одной группы плотности. Между головкой регулировочного болта и плунжером должен быть зазор 0,4-1,0 мм.

Перед установкой топливного насоса высокого давления на агрегат предварительно проверяют нагнетательные клапаны или с помощью прибора КП-1086 смесью масел МК или МС с дизельным топливом или же сжатым воздухом давлением 0,5-0,6 МПа под слоем дизельного топлива. При этом клапан трижды поворачивают вокруг своей вертикальной оси на 120 °. В каждом положении его выдерживают 15 с. Браковочным признаком является появление пузырьков воздуха сквозь неплотности посадочного пояска.

После сборки плунжерного узла устанавливают зубчатую рейку, которая на всей длине своего хода должна перемещаться свободно.

Собранный топливный насос высокого давления обкатывают в течение 15 мин на стенде при частоте вращения 750±20 об/мин без форсунок с максимальной подачей топлива и 30 мин при частоте вращения 750±20 об/мин с форсунками, отрегулированными на давление впрыскивания 12,0±0,20 МПа. При этом в канале головки насоса должно быть давление 0,05-0,11 МПа. В процессе регулирования проверяют и при необходимости устанавливают угол подачи по каждому цилиндру, производительность и равномерность подачи топлива.

Форсунку после ремонта и сборки испытывают на стенде; давление начала впрыскивания топлива должно быть 13,0 МПа. Обкатка проводится на смеси дизельного топлива с маслами МК или МС. Вязкость смеси должна быть 9,9 10-6 - 10,9 · Ю-6 м²/с при температуре 20 С.

Для проверки герметичности форсунки необходимо затянуть пружину до давления 22 МПа, соответствующего моменту начала подъема иглы сопловой пары, после чего, не производя впрыскивания, создать давление 20-20,5 МПа. Далее нужно приостановить нагнетание топлива, включить секундомер, когда манометр покажет давление 19 МПа, и выключить его при давлении 17 МПа.

Время падения давления с 19 МПа до 17 МПа должно быть в пределах 7-20 с Форсунку бракуют при отклонении от этой нормы, а также при подтекании топлива в виде капель или же увлажнении торца распылителя.

Для проверки момента начала впрыскивания давление в гидроаккумуляторе стенда следует плавно повысить с 10 до 12 МПа за 5-6 с. Появление подтекания топлива на торце распылителя считается браковочным признаком. Давление впрыскивания для форсунки двигателя 4VD12,5/9-2 должно быть 12±0,25 МПа, а двигателя 4VD21/15-2 -16 МПа.