Кроме естественного износа шеек, коленчатые валы могут быть поломаны и скручены. Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных и дорогих деталей дизеля, поэтому поломка его может надолго, если не окончательно, вывести агрегат из строя, а изготовление его потребует затраты больших средств и времени. Это нужно иметь в виду и принять все меры по сохранению вала.
В первые годы эксплуатации дизелей существовало твердое убеждение, что вследствие высокого давления вспышки в рабочих цилиндрах коленчатый вал является крайне непрочной деталью и срок его работы краток и недолговечен. Вполне понятно, что при таком взгляде на прочность коленчатого вала с поломками его мирились, как с неизбежным злом, и никаких мер по созданию условий, предупреждающих поломки, вначале не принималось. В дальнейшем в результате многолетнего опыта взгляд на прочность коленчатых валов изменился. Расчеты валов приняли более совершенную и обоснованную форму, а вопрос о резонансе крутильных колебаний стал доступным широким кругам техников. Поэтому у дизелей, сконструированных после 1928-1930 гг., несмотря на форсировку (увеличение быстроходности, удельных давлений и давления горения), число поломок коленчатых валов уменьшилось; они стали редким явлением <и 1в -большинстве происходят из-за неудовлетворительной постановки эксплуатации или же. работы дизеля в запретной зоне чисел оборотов. Поломки коленчатых валов из-за невысокого качества материала, примененного для их изготовления, или из-за наличия в нем пороков сейчас насчитываются единицами.
По данным, работы «Выявление причин поломки и коленчатых валов дизелей» видно, что — 74,5% поломок валов произошла из-за неудовлетворительного положения их на рамовых подшипниках, 15%-из-за работы дизеля в зоне критических оборотов или вблизи от нее, а 7,5% — из-за обрыва шатунных болтов и лишь 3% — из-за нарушения технологии при изготовлении валов и пороков металла.

Как показали многократные обмеры, мотылевые шейки изнашиваются прежде и больше всего по дугам, наиболее удаленным от оси вала, а рамовые шейки — по дугам, наиболее удаленным от смежных мотылевых шеек. Это явление объясняется изменением усилий, действующих на шейки коленчатого вала, в зависимости от положения колена. На форме износа рамовых и мотылевых шеек в известной степени сказывается и жесткость вала. Наблюдения показали зависимость износа шеек вала от величины зазора. Можно считать установленным, что меньшей величине номинального зазора в подшипнике вала соответствует минимальный износ; при повышении зазора удельный износ шеек увеличивается.
В результате неравномерного износа шейки вала теряют свою строго цилиндрическую форму, становятся овальными, конусными, седло- и бочкообразными, а их полированная (по меньшей мере шлифованная) поверхность покрывается рисками, царапинами и следами задиров.
Величины среднего износа шеек могут быть значительно превышены или сокращены. Первое наблюдается при небрежной и недостаточной смазке подшипников грязным маслом, механические примеси которого будут играть роль абразива, а образовавшиеся в нем органические кислоты вызывать коррозию антифрикционного сплава подшипников; второе — в случае применения подходящего по качеству масла, систематической очистки его сепарацией или на фильтрах тонкой фильтрации, постоянном поддержании качества масла путем частичного слива и своевременной заменой отработавшего масла. Для подтверждения сказанного можно привести следующий пример: на одной крупной насосной станции, на дизелях марок 84Г-4 и 84Г-6, шейки коленчатых валов которых за 14 тыс. час. работы (между двумя капитальными ремонтами) обычно изнашивались в среднем на 0,20-0,22 мм (при максимуме на отдельных шейках 0,40-0,45 мм), что давало удельный износ порядка 0,014-0,016 мм на 103 час. работы. После введения ряда мероприятий, улучшающих условия смазки подшипников вала, срок работы дизелей до ремонта I увеличился до 25-26 тыс. час, а износ шеек за это же время упал до 0,04 мм (при максимуме на одной шейке 0,08 мм), что дает удельный износ средней 0,0016 мм и максимальный 0,0032 мм на 103 час.

УСЛОВИЯ РАБОТЫ, ОБСЛУЖИВАНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НОВЫМ ДЕТАЛЯМ ЭЛЕМЕНТОВ ДВИЖЕНИЯ ДИЗЕЛЕЙ

После окончания передавливания, открывая вентиль 8, спускают сжатый воздух и переключают трехходовой кран 9 в рабочее положение, при котором насос дизеля подает масло в магистраль.
Описанная схема подачи масла перед пуском успешно применяется на отдельных типах дизелей. Так, на дизелях «Зуль-Цер» К-150, снабженных такими приспособлениями, нагрева подшипников при пуске не наблюдалось, а за 100 тыс. час. Работы отдельных агрегатов износ шеек вала не превышает 0,03-0,05 .11.
Коленчатый вал дизеля является ответственной деталью, участвующей в преобразовании возвратно-поступательного движения поршней рабочих цилиндров во вращательное. Коленчатый вал при работе испытывает периодические усилия от сил давления газов и сил инерции движущихся поршней и шатунов. Суммарные усилия достигают максимального значения в момент вспышки топлива в цилиндре (в в.м.т.). Все усилия воспринимаются мотылевыми шейками и передаются рамовыми шейками на вкладыши подшипников в.виде переменных удельных давлений, вызывающих значительную работу трения. В результате последнего обстоятельства шейки вала, мртылевые подшипники и вкладыши рамовых подшипников подвержены естественному износу. По данным проф. И. А. Пономарева, износ шеек коленчатого вала в основном пропорционален суммарному числу оборотов за весь период эксплуатации. Правда, в начале работы нового или отремонтированного путем опиловки шеек вала, новых или перезалитых подшипников наблюдается более быстрый износ, затем после уплотнения и образования корки износ идет, не отклоняясь от линейной зависимости.

Так как прокачивание смазочного масла перед пуском, особенно холодного дизеля, операция тяжелая и длительная, то вручную (ручным насосом) она сплошь и рядом проводится не в полном объеме и с меньшей эффективностью. Поэтому во избежание недостаточной смазки трущихся деталей в момент пуска дизеля, что вызывает их интенсивный износ, прокачку масла следует механизировать. Лучшим способом механизации будет установка отдельного приводного шестеренчатого насоса. Если же последний применить не предоставляется возможным, то с успехом можно использовать сжатый воздух, с помощью которого масло выдавливается из герметической емкости и направляется под давлением в магистраль системы. В приямке фундамента, рядом с маслосборным баком 1 дизеля, на высоте, обеспечивающей перепуск масла самотеком, устанавливается герметически закрывающийся горизонтальный или вертикальный цилиндрический сосуд 2, емкостью приблизительно равной 7з емкости маслосистемы. На трубопровод, соединяющий маслосборный бак с сосудом, ставится вентиль 3. Кроме нагнетательной трубы 4, сосуд снабжается воздухопроводом с вентилем 5, манометром 6, предохранительным клапаном 7 и спускным полудюймовым патрубком с вентилем 8. Нагнетательная труба 4 через трехходовой кран 9 присоединяется к основной магистрали системы смазки дизеля.
Перед пуском дизеля открывают вентили 3 и 8, вследствие чего масло из маслосборника перетекает в сосуд 2 и заполняет последний до некоторой высоты. После этого вентили 3 и 8 закрывают, трехходовой кран 9 ставят в такое положение, при котором сосуд сообщается с основной магистралью системы : смазки, и открывают вентиль 5. Создав в сосуде давление 4-5 кг/см2, вентиль сжатого воздуха 5 закрывают. Масло под давлением сжатого воздуха быстро и безотказно подается во все места смазки. Если давление воздуха значительно снизится, а в резервуаре останется много масла, то вентиль 5 снова приоткрывают и в резервуар подают новую порцию воздуха.
Для обеспечения хорошей подачи масло необходимо подогревать, для чего в маслосборнике устанавливается змеевик : или электрическая грелка.

Одной из причин поломок коленчатого вала является длительная работа дизеля в зоне критических оборотов. Поэтому Для создания высокой надежности многоцилиндрового агрегата необходимо принятую компоновку дизеля с генератором проверить на крутильные колебания, проведя для этой цели соответствующий расчет и испытание путем (для нового типа агрегата эту работу обычно выполняет завод-поставщик). В случае замены электрического генератора другим, иного типа и конструкции, или какого-либо изменения масс либо податливости отдельных участков системы вала расчет и торсиографирование следует провести еще раз с учетом внесенных изменений. От любого варианта установки нужно требовать, чтобы:
а) критические главных и полугласных гармоник отстояли от рабочих оборотов не менее чем на ±10-15% для тихоходных и не менее 7% для быстроходных дизелей, а создаваемые ими напряжения в сумме с резонирующими второстепенными гармониками давали напряжение не более ±300 кг/см2 (по данным проф. И. А. Лурье);
б) критические главных и полуглавных гармоник при быстром переходе их до рабочих оборотов создавали напряжение не выше 1200 кг/см2;
в) величина предельно допустимых амплитуд колебаний не превышала при длительной работе — 0,015 радиана, а для переходных режимов — 0,040 радиана.
Для сохранения надежности агрегата следует перед пуском при открытых индикаторных кранах проворачивать вал дизеля, подавая одновременно в основную магистраль системы Смазки масло под давлением до тех пор, пока оно не станет стекать со стенок втулок цилиндров и вытекать из всех рамовых, мотылевых и головных подшипников.

Моторесурс, гарантированный заводом-изготовителем, обычно занижен. Вообще завод-изготовитель вследствие отсутствия у него достаточного эксплуатационного опыта и некоторой заинтересованности правильно установить моторесурс не может.
Долговечность. Если не произошло аварий с повреждением крупных важнейших деталей и не было ненормального износа трушнхея деталей, срок службы дизелей до окончания использования может быть весьма продолжителен. Еще сейчас имеются на установках компрессорные дизели изготовления 1910-1917 гг. (марок 8с, В-90, Н-34, ЖДВ, 9К4, АУ-63 и др.). Компрессорные дизели выпуска 1924-1931 гг. (марок 12С, В\г-66. ВУ-72, Н-74, Н-99 и др.) надежно эксплуатируются на многих электростанциях.
Сравнительно продолжительный срок эксплуатации дизелей объясняется тем. что изнашивающиеся в процессе работы их детали, как-то: втулки, поршни и кольца рабочих цилиндров, рабочие клапаны и элементы топливной аппаратуры периодически могут заменяться, а изношенные шейки, цапфы и сопряженные с ними подшипники восстанавливаться посредством ремонта. При таком положении долговечность дизеля должна зависеть не только от его механической прочности и пригодности к дальнейшему использованию, а также и от целесообразности и сложности восстановления. При рассмотрении целесообразности восстановления приходится учитывать экономичность данного дизеля (удельный расход топлива, смазочного масла, количество обслуживающего персонала, стоимость сменных деталей и сложность профилактического ремонта и осмотра), наличие конструктивных дефектов, специфику изготовления сменных деталей и этого следует, что физическая долговечность не регламентируется, а устанавливается в каждом отдельном случае с учетом указанных выше зависимостей.
При оценке надежности дизеля предпочтение отдается машинам с более высоким и долговечностью.

Моторесурсом дизеля принято называть продолжительность срока службы его в эксплуатации до капитального ремонта. Долговечностью же считается срок службы агрегата с момента изготовления до окончания использования.
Раньше этим показателям не уделялось должного внимания. Лишь последние 10-15 лет научно-исследовательские организации стали обрабатывать материалы, определяющие моторесурс, а заводы-изготовители давать соответствующую гарантию. В действительности долговечность и моторесурс являются важдыми общими показателями надежности работы дизеля и критерием качества его изготовления.
Моторесурс. Моторесурс зависит от мощности, быстроходности, удельного веса, степени форсировки дизеля, качества материалов, изготовления и монтажа, условий эксплуатации, своевременного производства профилактических работ, качества топлива и смазочных масел, а также строгого соблюдения правил ухода за агрегатом.
Многообразие перечисленных факторов не дает возможности установить точную величину моторесурса по типам дизелей, поэтому проф. В. А. Ваншейдт приводит лишь ориентировочные данные.
Данные, приведенные выше, обусловлены хорошей постановкой эксплуатации судовых установок, высокой квалификацией обслуживающего персонала, а главное, качественным производством очередного капитального ремонта. При работе на стационаре, где квалификация обслуживающего персонала ниже и качество ремонта хуже, моторесурс будет меньше.
Средние величины моторесурса, полученные путем обработки отчетных материалов коммунальных дизельных электростанций за последние 7-10 лет.
Эти данные отличаются от приведенных выше в сторону уменьшения, и они для стационарных дизелей являются наиболее подходящими в данное время.

Разбивание гнезд рабочих клапанов (чаще всего выхлопных) из-за большого теплового зазора в механизме привода клапанов или большой скорости посадки, вызванной своеобразным профилем кулачной шайбы.
Деформация тарелок выпускных клапанов благодаря недостаточной жаростойкости материала или неудачной формы клапана. В последнем случае в целях улучшения отвода тепла от тарелки следует увеличить радиус перехода от тарелки к стержню, а также диаметр стержня (штока) клапана.
Поломки привода распределительного вала, в частности из-за резонанса крутильных колебаний. В последнем случае в приводе распределительного вала следует предусмотреть эластичное звено, жесткость которого лучше всего подобрать экспериментально. Конструктивно удобно в ряде случаев демпфирующую муфту компоновать в шестерне распределительного вала.
Частые поломки шпилек, соединяющих элементы остова дизеля, благодаря недостаточной жесткости последних или плохой пригонки опорных поверхностей.
Систематические растрескивания антифрикционного сплава вкладышей рамовых подшипников с выходом их из строя вследствие недостаточной жесткости постелей в фундаментальной раме.
Частая поломка шатунных болтов в резьбе под гайкой или под головкой из-за недостаточной жесткости нижней головки шатуна.
Недостатки, указанные в пл. 4-7, 12-14, устраняются путем коренной переработки конструкции с подбором наиболее подходящего материала.
Для увеличения надежности агрегата все конструктивные недостатки должны быть постепенно изжиты. Поэтому перед заводом-изготовителем должен быть поставлен вопрос о переработке дефектных узлов в сторону улучшения и о выдаче ню-вой технической документации.

Систематическое пригораяие двух верхних поршневых колей из-за неудачной конструкции камеры сгорания или неудачного расположения их по высоте головки поршня. Устранение дефекта возможно путем изменения формы камеры сгорания, подбора числа отверстий сопла и угла их наклона, а также изменением конструкции головки поршня.
Появление сквозных трещин на головках поршней вследствие дефектного литья, неподходящего качества материала или чрезмерно высокой тепловой нагрузки. Устранение данного недостатка требует пересмотра конструктивной формы детали, а иногда и замены материала. В ряде случаев (например, дизель марки ДЗО/50) единственным выходом, позволяющим ликвидировать возникновение трещин, является применение искусственного охлаждения головки поршня.
Систематические задиры поршней и втулок рабочих цилиндров из-за неподходящего материала, большой деформации, вызванной чрезмерной тепловой нагрузкой или ошибкой в размерах при обработке.
Систематические поломки и остаточная деформация (изгиб) шатунов через короткий срок эксплуатации (например, дизель «Шкода» марки 8С230Р).
Быстрое возникновение трещин на огневых днищах крышек рабочих цилиндров из-за малых радиусов скруглений у кромок гнезд клапанов (если трещины располагаются на перемычках между гнездами форсунки и рабочих клапанов), наплывов материала, местного сужения проходных сечений каналов, подводящих и отводящих воду, или из-за неправильной Циркуляции охлаждающей воды.
Поломки верхнего опорного пояса втулки рабочего цилиндра вследствие неудачной конструкции его и перетяжки шпилек, крепящих крышку цилиндра. Этот дефект, так же как и предыдущий (трещина в огневом днище крышки), имеют одинаковый признак — появление пара в выпускных газах.
Частые поломки пружин рабочих клапанов и форсунок. Для выяснения причин, вызывающих поломку, необходимо проанализировать расчетные данные клапанного механизма и особенно расчет пружин на резонанс. Параллельно следует проверить усталостную характеристику материала.

Величина износа трущихся деталей зависит от конструктивных особенностей машины, качества материалов, из которых изготовлены детали, и соответствия их условиям работы, качества топлива, смазочного масла и охлаждающей воды, совершенства обслуживания и эксплуатации, в частности от подготовки дизеля к пуску и организации планово-предупредительного ремонта.
Степень влияния этих причин на износ и меры по предупреждению их будут подробно разобраны в соответствующих главах. Здесь же, говоря о надежности дизеля, следует лишь констатировать, что:
а) величина износа поверхностей трущихся деталей может быть нормальной, естественной (умеренной) и ненормальной ускоренной (большой и чрезмерно большой);
б) нормальный износ свойствен надежным дизелям, а ускоренный — ненадежным;
в) в качестве критерия величины износа поверхностей рекомендуется брать изменение зазора через 1000-1500 час. работы или же отступление от начальных размеров.
Сопоставления данных таблицы со средними значениями результата замеров показывают интенсивность износа деталей, а также возможность и срок их дальнейшего использования. Последнее определяется из следующего равенства:
Встречаются следующие конструктивные недостатки дизелей.
Малая жесткость коленчатого вала, что сказывается на износе рамовых шеек и значительно ухудшает условия работы вкладышей рамовых подшипников. Шейки такого вала в короткий период работы приобретают бочкообразную форму, являющуюся одним из основных признаков этого дефекта. Эти недостатки могут быть в некоторой мере устранены посредством наварки вала при капитальном ремонте.