2. Система охлаждения дизеля 6ЧНСП18/22

2.1. Общие сведения

      При работе дизеля его детали нагреваются вследствие трения или соприкосновения с горячими газами. Допустимая температура их нагревания ограничена жаростойкостью материалов, свойствами смазочных масел, надёжностью работы отдельных узлов или условиями протекания рабочего процесса в цилиндрах. Для отвода излишков теплоты и поддержания оптимального уровня температуры деталей дизели охлаждают. В зависимости от вида теплоносителя различают жидкостные, воздушные и испарительные системы охлаждения. Для охлаждения судовых дизелей используют только жидкостные системы, в которых основным теплоносителем является забортная вода.

      Наиболее простой по конструкции является проточная система, в которой забортная вода с помощью насоса поступает в полости охлаждения, затем сливается за борт. Однако забортная вода содержит значительное количество взвешенных частиц, а также растворённых минеральных веществ, выпадающих в осадок при нагревании выше 558С, т. е. в этом случае не обеспечивается высокая экономичность и надёжность дизеля. Поэтому для охлаждения современных дизелей используют различные промежуточные теплоносители, для цилиндровых втулок и крышек цилиндров – чистую пресную воду или специально приготовленные охлаждающие жидкости; для подшипников – избыточное количество масла, подаваемого масляным насосом смазочной системы, этим же маслом охлаждают поршни тронковых дизелей; для форсунок – топливо, подаваемое топливоподкачивающим насосом в избыточном количестве.

      Промежуточный теплоноситель предназначен для охлаждения нагретых деталей и передачи теплоты основному теплоносителю, транспортирующему воспринятую при этом теплоту за пределы судна и рассеивающему его в окружающей среде. Обмен теплоты между ними происходит в специальных теплообменниках-охладителях (холодильниках).

      Промежуточные теплоносители, постоянно циркулируя в замкнутом контуре, многократно используются для охлаждения дизеля. Поэтому системы с промежуточными теплоносителями называют замкнутыми.

      При значительном нагревании двигателя снижается прочность деталей, становится невозможным смазывание цилиндра, наблюдается заедание деталей. Однако с охлаждающей жидкостью уносится часть теплоты, выделившейся при сгорании, т. е. увеличатся её потери, в связи с чем охлаждать дизель следует лишь в той степени, насколько это необходимо для его надёжной работы.

      Важно выбрать оптимальный температурный режим охлаждения:

–        во-первых, разность температур выходящей из двигателя и входящей в него воды (перепад температур) должна быть минимальной, не более 208С. При большом перепаде температур детали охлаждаются неравномерно, в них появляются значительные тепловые напряжения, ухудшаются условия их работы;

–        во-вторых, следует стремится к тому, чтобы средняя температура воды в двигателе была по возможности высокой, ибо в этом случае уменьшается теплопередача и, следовательно, количество теплоты, уносимой водой. При повышении температуры воды снижаются тепловые напряжения и уменьшается изнашивание втулок цилиндра. Последнее объясняется, прежде всего, уменьшением работы трения вследствие снижения вязкости масла. Кроме того, при высокой температуре воды повышается температура стенки цилиндра, что препятствует конденсации водяного пара в цилиндре и, значит, образованию во взаимодействии с сернистыми газами кислот, ускоряющих изнашивание втулки. Поэтому повышать температуру воды особенно целесообразно при работе дизеля на сернистом топливе. Наконец, с повышением температуры воды уменьшается жёсткость работы двигателя. При работе дизеля с частичной нагрузкой желательно поддерживать постоянный, достаточно высокий температурный уровень охлаждения.

      О температурном режиме охлаждения судят по температуре выходящей из дизеля воды. У существующих конструкций дизелей оптимальная температура воды 75–858С для среднеоборотных и 85–958С для высокооборотных дизелей. Встречаются двигатели с системами высокотемпературного (свыше 958С) охлаждения. Замкнутый контур системы охлаждения таких двигателей оборудован специальным паровоздушным клапаном, поддерживающим повышенное давление в системе с целью предотвращения образования паровых мешков и местного перегревания деталей.

2.2. Система охлаждения дизеля

      Управление тепловым состоянием двигателя осуществляется совокупностью устройств охлаждения-подогрева элементов остова и деталей движения и теплоносителей (охлаждающей жидкости, наддувочного воздуха, масла, топлива), которые часто связаны с системой утилизации теплоты.

      От эффективности работы этой сложной многофункциональной системы зависит экономичность и ресурс дизелей.

      Системы с умеренным уровнем температуры (70–908С) – двухконтурные, являются преобладающими среди применяемых в настоящее время на судовых дизелях. Они вполне оправданы для нефорсированных дизелей, что не исключает, однако, необходимости дальнейшего повышения их эффективности.

      Уже ряд десятилетий ведутся работы над высокотемпературными и испарительными системами охлаждения, потенциально обладающие рядом существенных достоинств.

      В общем случае, при высокотемпературном охлаждении оптимальной температурой принято считать такую, при которой наблюдается поверхностное кипение

      Высокотемпературное охлаждение повышает КПД дизелей, уменьшает вероятность охлаждения зеркала цилиндра ниже точки росы продуктов сгорания топлива, в 3–5 раз уменьшает размеры водяных охладителей, повышает износостойкость цилиндровых втулок.

      Высокотемпературное охлаждение с энергетической точки зрения выгоднее любых других систем охлаждения. Однако, переход на высокотемпературное охлаждение, естественно, сопровождается некоторым ростом температуры деталей ЦПГ, что может нарушить качественную смазку цилиндров. Несколько ухудшается воздухоснабжение дизеля при работе на номинальной нагрузке из-за уменьшения коэффициента наполнения цилиндров свежим зарядом воздуха. Затрудняется обеспечение бескавитационной работы циркуляционных насосов.

      В настоящее время все большее количество фирм начинают применять системы высокотемпературного охлаждения.

      Внедрение высокотемпературного охлаждения целесообразно проводить одновременно с внедрением систем глубокой утилизации теплоты. При этом резко возрастающие требования к обеспечению надежности систем охлаждения, к качеству технического обслуживания и профессионализму обслуживающего персонала будут оправданы повышением экономичности СЭУ.

      При таком охлаждении, прежде всего, необходимо обеспечить герметичность системы, функционирующей при давлениях 0,3–0,5 МПа, что делает особенно важным повышение качества охлаждающей жидкости, исключающей существенную коррозию и кавитационную эрозию деталей, образующих зарубашечное пространство, и других элементов системы охлаждения и утилизации теплоты.

      Особенностью этой системы является трехконтурность, причем низкотемпературный и высокотемпературный контуры постоянно сообщаются друг с другом. В системе два регулятора температуры, теплообменники включены в схему параллельно друг другу.

      Кроме охлаждения на рабочих нагрузках деталей двигателей, возникает необходимость прогрева деталей и увеличения температуры рабочих сред.

      Так, перед запуском необходим прогрев деталей остова для снижения тепловых напряжений, улучшения процессов смесеобразования и воспламенения топлива.

      Предусмотренное на всех высокофорсированных двигателях охлаждение наддувочного воздуха, при котором в систему охлаждения отводится до 15% подведенной теплоты, все чаще основывается на применении комбинированных или двухсекционных теплообменников с тем, чтобы наддувочный воздух мог либо охлаждаться, либо подогреваться на холостом ходу и малых нагрузках.

      Подогрев воздуха на частичных нагрузках повышает топливную экономичность двигателя, снижает динамичность рабочего процесса, а также уровень вибраций, порождаемый рабочим процессом двигателей повышенной и высокой оборотности.

      Следует отметить, что увеличение глубины охлаждения наддувочного воздуха на рабочих нагрузках сопровождается ростом габаритов охладителя наддувочного воздуха и его гидравлического сопротивления, что негативно отражается на коэффициенте наполнения дизелей, их экономичности и требует поиска новых способов охлаждения.

2.3. Гидравлический расчёт систем охлаждения

      Для определения характеристик трубопроводов и параметров насосов системы охлаждения производится гидравлический расчет.

      Современные достижения в гидромеханике позволяют производить достаточно точные гидравлические расчеты судовых систем, однако непрерывное развитие техники, применение новых схем и способов охлаждения судовых дизелей, о некоторых из которых сказано выше, требует дальнейшего исследования процессов, протекающих в системах охлаждения с целью их уточнения и разработки новых методик их расчета.

      В общем случае любая судовая система, представляющая собой единый комплекс, состоящий из трубопровода и гидравлической машины (насоса), может выполнять свои функции только при условии, если параметры системы и насоса будут соответствовать друг другу.

      Для достижения установившегося режима работы системы необходимо, чтобы массовый расход жидкости в системе  был равен массовой производительности насоса .

      В частном случае, когда рабочей средой системы является несжимаемая жидкость, это условие будет удовлетворено при равенстве объемного расхода в системе  и объемной производительности  насоса.

      Из уравнения энергетического баланса комплекса насос-трубопровод следует, что потребляемая системой энергия, равная ее полезной мощности:

,

должна равняться приращению энергии, сообщаемой жидкости в процессе энергообмена, т. е. величине:

,

где  – плотность жидкости, кг/м³.

      Поэтому установившийся режим работы системы возможен лишь при условии равенства напора , развиваемого насосом, полному напору в трубопроводе системы .

      Определение условий, при которых трубопровод системы в заданном расчетном режиме будет работать устойчиво при использовании данного насоса, и составляет задачу гидравлического расчета.

      По сложности гидравлические расчеты судовых систем можно условно разделить на две группы:

1.      Гидравлические расчеты “простых” трубопроводов;

2.      Гидравлические расчеты “сложных” (разветвленных и неразветвленных) трубопроводов.

      Простым трубопроводом называется трубопровод с постоянными известными характеристиками, например, напором Н, внутренним диаметром D, средней по сечению скорости V или Q.

      Сложным трубопроводом называется трубопровод, состоящий из магистральной линии и отводов от нее, причем магистраль состоит из участков в виде простых трубопроводов, каждый из которых характеризуется постоянными заданными по длине характеристиками. Независимо от сложности трубопровода, в нем всегда можно выделить отдельные участки, в пределах которых величины расходов и внутренние диаметры труб постоянны. Поэтому любой сложный трубопровод сводится к расчету большого числа простых трубопроводов; такие трубопроводы, выделенные из сложного, называют расчетными участками.

      В зависимости от заданных (известных) характеристик все случаи расчета трубопроводов сводятся к решению двух типовых задач: прямой и обратной.

      В прямой задаче требуется определить расходы по ответвлениям, а заданными являются характеристики насоса (производительность, напор) и трубопровод с ответвлениями (диаметр и длина труб, тип и количество арматуры и фасонных частей).

      Обратная задача состоит в нахождении геометрических параметров элементов трубопровода и характеристик насоса при заданных расходах жидкости по потребителям.

      Правильно спроектированная система должна удовлетворять следующим условиям:

1.      расход жидкости к потребителям должен практически соответствовать заданному;

2.      средняя по сечению скорость жидкости в трубопроводе не должна превышать предельных значений.

      При проектировании систем гидравлический расчет трубопроводов производится в предположении, что общие потери давления в системе равны сумме потерь давления на трение в прямолинейных участках трубопровода , потерь давления в местных сопротивлениях (арматуре, фасонных элементах и т. д.)  и статического сопротивления (геометрическая высота, подпор в цистерне) .

      Определение величин , ,  производится соответственно по формулам:

,

,

,

где  – коэффициент сопротивления трения по длине;

       – коэффициент местного сопротивления;

       – длина прямолинейных участков трубопровода;

       – внутренний диаметр трубопровода;

       – ускорение свободного падения;

       – геометрическая высота – разность входа и выхода трубопровода.

      Если в процессе эксплуатации системы режим ее работы изменяется (за расчет изменения количества потребителей или изменения количества потребляемой жидкости), необходимо производить гидравлические расчеты всех возможных вариантов работы системы.

      В связи с тем, что гидравлические расчеты судовых систем являются в достаточной мере трудоемкими, во многих случаях могут быть применены различного рода упрощенные способы, графики и таблицы заранее вычисленных величин.

      Для гидравлического расчета системы охлаждения заданным является расход теплоносителя через потребители (теплообменники) по ответвлениям, а также схема расположения трубопровода и арматуры.

      В результате расчета требуется определить диаметры трубопроводов и характеристику насоса, обеспечивающие заданные расходы по потребителям.

      Для выполнения этой задачи разработана следующая последовательность расчета:

1.      Выбирается расчетная схема трубопровода и определяется состав арматуры, фасонных и прямолинейных элементов и потребителей.

2.      Выделяется основная магистраль и ответвления. За основную магистраль применяется такое последовательное расположение элементов трубопровода от конца его до насоса, которое по предварительной оценке имеет наибольшее сопротивление.

3.      На схеме намечаются узловые точки. Узловой точкой трубопровода является точка, имеющая два или более расходящихся или сходящихся потока жидкости, а также точка, в которой заканчивается основная магистраль или ответвление.

4.      Часть магистрали, находящаяся между двумя ближайшими узловыми точками, является группой сопротивления.

5.      Ответвление может состоять из одной линии трубопровода или иметь дополнительные ответвления.

6.      Разбивается каждая группа сопротивлений на участки – последовательные соединения элементов трубопровода, в которых скорость воды и ее расход остаются постоянными.

7.      Указываются на схеме для каждого участка требуемый расход (Q), скорость воды (V), длины прямых участков трубопроводов (l) и расчетный диаметр трубопровода (D).

8.      Определяются конструктивные значения диаметров труб системы.

9.      По справочным таблицам определяются величины коэффициентов местных сопротивлений и рассчитываются потери давления от местных сопротивлений по каждому участку.

10.  Если в узловой точке находится тройник, то в каждую из соединяющихся групп включается сопротивление соответствующего отростка этого тройника.

11.  Производится определение потерь давления от трения по участкам. Затем рассчитывается суммарная потеря давления (от местных сопротивлений и от потерь на трение) по каждому из участков и групп сопротивления, в результате чего определяются узловые давления.

12.  Узловое давление определяется как сумма среднего узлового давления в предшествующей точке и потери давления между предшествующей и данной узловыми точками.

13.  Устанавливаются давления в узловой точке, подсчитанные по основной магистрали и ответвлению. Если они различаются меньше, чем на 5%, то расчетное узловое давление принимается равным среднему арифметическому из двух значений. Если же различие больше 5%, то давление следует уравнять.

14.  Для уравнивания давлений наиболее целесообразно изменить поперечное сечение одного из ответвлений (в пределах обеспечения допустимых скоростей). При невозможности этого устанавливают в ответвлении с меньшим сопротивлением дроссельные устройства, простейшим из которых является дроссельная диафрагма.

15.  Определяется коэффициент местного сопротивления дроссельного устройства, для чего следует разность между величинами узлового давления, подсчитанными по магистрали и ответвлению, разделить на динамическое давление потока жидкости в месте установки устройства.

16.  Подсчитывается давление в напорном патрубке насоса, которое равно сумме узлового давления последней узловой точки основной магистрали и потерь давления по основной магистрали от последней узловой точки до насоса.

17.  Рассчитывается аналогично напорному патрубку сопротивление приемной магистрали.

18.  Определяется давление, развиваемое насосом, как алгебраическая разность полных давлений в напорном и всасывающем патрубках насоса.

19.  Подбирается насос по общей производительности и давлению, которые определены расчетом.

Гидравлический расчет судовых систем дает общую точность в пределах 10%, обусловленную теми погрешностями, которые заключены в исходных данных и эмпирических коэффициентах, принимаемых в расчете. Разработанная на основе изложенного подхода программа расчетов и проектирования судовых систем позволяет рассматривать протекающие в них процессы взаимосвязанными, моделировать режимы работы и выбирать оптимальные конструктивные и эксплутационные параметры систем охлаждения.

2.4. Модель эрозионно-коррозионных разрушений в системах ййййжидкостного охлаждения дизелей

      Процессы эрозионно-коррозионных разрушений в зарубашечном пространстве дизелей зависят от свойств и параметров как деталей остова (амплитуды и частоты колебаний, эрозионной и коррозионной стойкости материалов, напряжённо-деформированного и теплового состояния), охлаждающей жидкости (плотности, скорости звука, вязкости, поверхностного натяжения, состава и количества растворённых примесей и ингибиторов, температуры и давления), так и свойств границ раздела поверхностей и жидкости (шероховатости и смачиваемости).

      Вибрации втулок и блоков цилиндров определяются несколькими факторами разной природы и интенсивности. Они содержат широкий спектр колебаний – от низкочастотных, кратных частоте вращения коленчатого вала (вынужденные колебания, обусловленные перекладкой поршня), до высокочастотных собственных колебаний втулки.

      Кавитационные разрушения есть результат воздействия на охлаждающую жидкость двух колебательных процессов – собственных высокочастотных колебаний втулок цилиндров модулированных вынужденными вибрациями, порождаемыми ударами при перекладках поршней.

      Вибрации поверхностей зарубашечного пространства – важнейший, но не единственный фактор, обуславливающий образование парогазовых пузырьков. Вторым фактором является поверхностное кипение недогретой охлаждающей жидкости, так как на значительной части наружной стороны втулок температура превышает 1008С при статическом давлении, близком к атмосферному.

      Таким образом, интенсивность образования разрывов сплошности определяет сочетание звукового давления, порождаемого вибрирующими поверхностями (динамический фактор), статического давления охлаждающей жидкости (статический фактор) и давления насыщения (тепловой фактор).

      Статическое давление в жидкости препятствует образованию и росту пузырьков (разрывов сплошности), способствует их захлопыванию, тем самым минимизирует интенсивность тепловых потерь и, при определённом сочетании других параметров, кавитационных разрушений.

      Динамический фактор в первый полупериод разряжения способствует образованию зародышей кавитации, росту парогазовых пузырьков, а во второй – их захлопыванию. На поверхности втулки тепловой фактор способствует росту пузырьков и препятствует их захлопыванию.

      Паровые пузырьки, образующиеся на поверхности втулок, обладают наибольшей разрушающей силой, так как находятся под воздействием звукового поля максимальной интенсивности.

      При определённых условиях может преобладать тот или иной фактор, что и определяет локализацию, интенсивность фазовых переходов и эрозионных разрушений.

      Кинетику роста и захлопывания пузырьков в этих условиях можно представить следующим образом.

      Возникающие под воздействием теплового потока и динамических импульсов, вызванных колебаниями втулок, паровые пузырьки быстро растут, их объём увеличивается в тысячи раз в течение сотых долей секунды. Достигнув некоторого размера определяемого интенсивностью теплового потока, свойствами и параметрами охлаждающей жидкости, пузырьки или отрываются от поверхности и, попадая в недогретое ядро потока, полностью или частично конденсируются, или в результате повышения звукового давления захлопываются, вызывая эрозионные разрушения.

      При этом пузырьки, находящиеся как на стенках втулок, так и на стенках блоков, испытывают воздействие звукового излучения широкого спектра частот, порождаемых вибрациями как поверхностей втулок, так и блока цилиндров, что сказывается на динамике их роста и захлопывания и интенсивности воздействия на стенку.

      Одновременно происходит интенсивный молярный отток теплоты от нагретой поверхности и приток к ней относительно холодной воды, содержащей в большом количестве растворённые примеси, прежде всего, агрессивные газы, анионы и катионы, усиливающие коррозию металла и накипеобразование.

      Если на поверхности втулки, например из-за случайно возникшего технологического дефекта образовалась язвина, имеющая глубину больше средней, то, чем глубже язвина, тем выше температура в её вершине, тем с большей интенсивностью идёт процесс образования пузырьков, интенсивно захлопывающихся в глубине эрозионного кратера.

      Однако процесс идёт до тех пор, пока динамический фактор преобладает над тепловым. Такие процессы характерны для высокооборотных, а, следовательно, виброактивных дизелей.

      В результате кавитации и поверхностного кипения во внутреннем контуре системы охлаждения циркулирует двухфазный (жидкость-пар) поток, в котором объёмная доля парогазовых включений изменяется от минимального значения на входе в блок цилиндров до максимума на его выходе.

      Увеличение концентрации парогазовых пузырьков в зарубашечном пространстве за пределами пограничного слоя резко уменьшает скорость звука в воде, а, следовательно, интенсивность воздействия звуковых волн, генерируемых втулкой цилиндра на пузырьки, находящиеся на внутренней поверхности блока, и наоборот.

      Поэтому переход к охлаждению остова двухфазным пароводяным потоком, например при высокотемпературном охлаждении, может уменьшить интенсивность эрозионных разрушений.

      На интенсивность кипения в пристенной области оказывает влияние шероховатость поверхности. В начальный период разрушения новых втулок центрами образования дискретной фазы служат микровпадины, которые на наружной поверхности чугунных втулок после изготовления имеют величину, достигающую 40 мкм.

      В дальнейшем шероховатость поверхности будет зависеть от интенсивности эрозионно-коррозионных разрушений и накипеобразования, причём последний процесс изменяет не только шероховатость поверхности, но и теплопроводность втулки.

      В зависимости от физико-химических свойств воды в системе охлаждения могут образовываться гипсовые, карбонатные, силикатные, железистые, органические и смешанные отложения. Из-за низкой теплопроводности они существенно ухудшают теплоотдачу и тем самым уменьшают эффективность функционирования дизелей.

      Известно, что толщина накипи в 1 мм способна увеличить температуру зеркала втулки на 508С и более, что негативно сказывается на обеспечении гидродинамического режима смазки и увеличивает изнашивание в сопряжении втулка – поршневая группа.

      Третьим фактором, определяющим интенсивность изнашивания, является напряжённое состояние вибрирующих деталей.

      Детали остова, прежде всего втулки цилиндров, подверженные эрозионно-коррозионному изнашиванию, в процессе изготовления, сборки и работы двигателя испытывают монтажные, механические, тепловые и вибрационные напряжения, неравномерно распределённые по окружности втулок.

      Кроме постоянно действующих или медленно меняющихся напряжений, важное значение играют локальные и импульсные напряжения, возникающие в результате действия нормальной составляющей силы и ударов о втулку поршня при перекладках.

      В наибольшей степени неравномерность напряжённого и теплового состояния проявляется на поверхностях втулок в плоскости качания шатуна, причём влияние контактных напряжений в расчётных моделях эрозионно-коррозионных разрушений не учитывается.

      Таким образом, детали, образующие зарубашечное пространство, находятся в сложном напряжённом состоянии, причём поверхности, подверженные разрушению, испытывают действие растягивающих напряжений.

      Четвёртым фактором в процессе разрушения является коррозия.

      В отличие от кавитационной эрозии, которая возникает только в работающем двигателе, коррозионные разрушения разной интенсивности протекают всё время от момента завершения его изготовления до списания, в том числе во время транспортировки и хранения двигателей, межнавигационного отстоя и ремонта судов (атмосферная коррозия), в периоды простоев, при ожидании погрузки или разгрузки, шлюзования и т. п.

      По современным представлениям, водная среда является основным фактором в установлении скачка потенциала на границе раздела жидкой и твёрдой фаз, а, следовательно, и электрохимической коррозии.

      При контакте металла с водой вся его поверхность самопроизвольно разбивается на большое количество микро- и макрогальванических элементов. Образовавшиеся коррозионные элементы состоят из растворимых электродов (анодов) и нерастворимых электродов (катодов).

      Существенную роль в формировании двойного электрического слоя, возникающего в месте контакта металла с жидкостью, играют диэлектрическая постоянная, активность и гидратация ионов и ряд других показателей, сильно зависящих от температуры воды.

      Для втулок и блоков цилиндров особенно опасной является язвенная (питтинговая) коррозия, так как этой коррозии особенно подвержены легкопассивирующиеся металлы – железо и алюминий, а также сплавы на их основе.

      Язвенная коррозия возникает, как правило, в растворах, в которых содержится окислитель – кислород, и одновременно присутствуют активирующие анионы , .

      Важную роль в протекании процесса коррозии играет тепловое и напряжённое состояние деталей остова. По данным ряда исследователей между поверхностями с различными температурами и тепловыми напряжениями может возникать электрический ток такого направления, при котором места с максимальными тепловыми напряжениями будут выполнять функцию анода.

      Применительно к конструкции судового дизеля таким участком на поверхности втулки является плоскость качания шатуна, где возникают наибольшие напряжения и температуры, обусловленные максимальным порывом газов и контактными теплообменом и напряжениями, возникающими под воздействием нормальной составляющей силы.

      В этой связи одним из косвенных факторов, влияющих на интенсивность эрозионно-коррозионных разрушений, являются утечки рабочего тела из надпоршневого пространства.

      Растягивающие средние напряжения цикла в условиях коррозии весьма резко снижают сопротивление усталости, вследствие чего предел выносливости при отнулевом цикле растяжения в 10 раз ниже аналогичного предела при сжатии. При этом в поверхностных слоях металла возникают трещины коррозионной усталости, в основном, внутрикристаллитные. Около небольших местных коррозионных повреждений поверхности создается концентрация напряжений, причем на дне коррозионной полости они достигают максимума. Это приводит к более интенсивному развитию коррозии и к постепенному углублению трещины.

      Дополнительным фактором, способствующим образованию макрогальванических пар и усиливающим коррозионные разрушения, является трибоэлектричество, возникающее при трении поршня и втулки и имеющее максимальную величину в тех зонах, где выполняющий функции изолятора слой масла имеет минимальную толщину, т. е. также в полости качания шатуна.

      Наряду с макрогальваническими парами, которые образованы зонами, охватывающими участки втулки с различными уровнями напряжений и температур, возникают микрогальванические пары, в которых анодными участками являются микрозоны, испытавшие воздействие кавитационных струй и ударных волн, и окружающие их катодные участки.

      Другим фактором, обуславливающим появление микрогальванических пар и усиливающее величину анодного тока, являются различия в тепловом состоянии вершины (дна) и стенок питтингов.

      В зазорах посадочных поясов между отрицательно заряженным блоком и положительно заряженными втулками цилиндров протекает коррозионный ток. Наибольшим разрушениям подвержен материал блока, который является анодом.

      Эрозия и коррозия взаимно усиливают интенсивность разрушения втулок: коррозия ослабляет механическую прочность слоя, который затем более легко удаляется под воздействием захлопывающихся кавитационных пузырьков. В свою очередь, металл, незащищённый окислами, в большей степени подвержен коррозии.

      Кроме того, кавитация вызывает усиление химической активности растворов за счёт образования окислителей (, ,  и др.), что усиливает процесс коррозии.

      В последние годы появились работы, в которых показано возникновение звукохимических реакций и физико-химических эффектов при низких звуковых (15–100 Гц) частотах, т. е. в диапазоне, совпадающем с частотой вынужденных колебаний втулок и блоков цилиндров.

      Сочетание высокочастотных и низкочастотных колебаний усиливает интенсивность звукохимических реакций.

      Очевидно, что эти процессы протекают с наибольшей интенсивностью в двигателях, имеющих максимальную виброактивность.

      Интенсивность разрушения поверхностей зарубашечного пространства определяется количеством действующих неблагоприятных факторов, а их локализация – факторами детерминированной и статической природы, причём первые определяют положения зон разрушения, а вторые – положение питтингов в этих зонах.

      Зоны разрушения определяются локализацией ударных нагрузок, повышенными тепловым, механо- и теплонапряжённым состоянием деталей и т. д.

      Положение эрозионно-коррозионных питтингов в этих зонах связано со случайным характером распределения микронеровностей, структурной неоднородностью материала, заключающейся в вариациях размеров и очертаний отдельных кристаллов (зерён) металла, направлений их кристаллографических плоскостей, в наличии различных фаз, включений, дефектов и т. д.

      Шестым фактором, влияющим на эрозионно-коррозионные разрушения, является изменение состояния дизеля в процессе эксплуатации.

      Необходимо отметить, что по мере износа деталей цилиндро-поршневой группы уменьшается не только механический и индикаторный КПД двигателя, но и увеличивается скорость эрозионно-коррозионного разрушения зарубашечного пространства.

      Определяющим в этом процессе является изнашивание зеркала цилиндра и тронка поршня, способствующее увеличению радиального зазора и вибраций, потери герметичности камеры сгорания и увеличению температуры стенок при прорыве газов.

      К числу других эксплуатационных факторов, влияющих на скорость разрушения, относится увеличение гидравлического сопротивления контуров системы охлаждения, сопровождающееся снижением статического давления охлаждающей жидкости, ухудшением регулирования температуры охлаждающей жидкости и теплового состояния остова дизелей.

      Вариации скорости эрозионно-коррозионных разрушений у различных экземпляров двигателей одного типа объясняются случайным характером технологических отклонений, прежде всего размеров деталей цилиндро-поршневой группы, качеством сборки, условий и режимов эксплуатации.

      Степень интенсивности этих разрушений у двигателей различных типов также неодинакова: в одних случаях они являются причиной преждевременного выхода из строя деталей, в других, создавая концентраторы напряжений, оказывают косвенное влияние на ресурс остова или элементов системы охлаждения, но, в любом случае, увеличивают затраты, связанные с непроизводительными простоями судов и ремонтом двигателей.