liner

liner

ساختمان لاینر:

{Wharton p43}

liner

خصوصیات لازم برای liner material :

  1. در برابر wear ،corrosion و abrasion مقاومت بالایی داشته باشند.
  2. در فشار بالا و دماهای متغیر مقاومت داشته باشد.
  3. Fatigue life بالا داشته باشد.
  4. رسانایی گرمایی بالایی داشته باشد.
  5. قابلیت نگهداری یک lubrication oil film را داشته باشد.
  6. Vibration را تا حد امکان خفه کند.
  7. از نظر اقتصادی به صرفه باشد.

جنس liner :

o        آلیاژ پایه لاینر از cast iron ساخته میشود.

o        عناصر وانادیوم و تیتانیوم برای افزایش مقاومت در برابر wear  و corrosion اضافه میشوند.

o        مزایای استفاده از روکش کروم در سطوح داخلی لاینر:

  1. مقاومت لاینر در برابر wear   و corrosion را به شدت  بالا میرود.
  2. Lubrication oil film به راحتی تشکیل شده و باقی میماند.
  3. عمر لاینر را افزایش میدهد.

o        معایب استفاده از روکش کروم در سطح داخلی لاینر :

  1. هزینه اولیه نصب لاینر با روکش بالا است.
  2. استفاده از روکش کروم برای piston rings به کلی ممنوع خواهد بود.

Chromium plated piston rings must not be used with chromium plated liners.

ضخامت لاینر:

o        باید به حدی باشد که در مقابل نیروهای داخلی از طرف گازها مقاومت کند.

o        نباید در حدی باشد که مانع از رسانایی گرمایی مطلوب شود.

o        ضخامت در قسمتهایی پایین که فشار و دمای کمتری دارد ، کاهش میابد.

انتهایی بالایی لاینر ، به صورت یک flange ساخته میشود که تحمل وزن لاینر را داشته باشد.این flange بین سرسیلندر و بدنه jacket یا اسکلت موتور محکم میشود.

قسمت پایینی لاینر به جایی متصل نیست تا بتواند آزادانه منبسط شود.

در موتورهای دوزمانه ، سوراخهایی در بدنه لاینر تعبیه میشوند تا به عنوان air port و exhaust port به کار روند.این سوراخها طوری ساخته میشوند تا به گازهای ورودی و خروجی جهت دهند.

Cylinder jacket :

{Wharton p45}

در موتورهای بزرگ ، jacket شامل قالبهای آهنی جداگانه ای است که به یکدیگر پیچ شده است و ساختار محکمی را تشکیل میدهند که لاینر در آن قرار میگیرد.jacket توسط tie rod تحت فشار میباشد.

در موتورهای کوچک ،  jacket میتواند قالب بزرگ و یک تکه ای باشد و cylinder block نامیده شوند.این قالب میتواند به عنوان جزء اصلی استحکام موتور محسوب شود.

در کنار قسمتهای مربوط به cooling ، محل کافی برای دسترسی تعبیه شده است.

Cylinder liner cooling :

{Wharton p43}

معمولا با عنوان jacket cooling از آن یاد میشود.

شامل چرخش fresh water بین پوسته liner و jacket است.

مرز بالایی قسمت آب ، توسط flange تعیین میشود.

مرز پایینی آن توسطrings  silicon rubber محدود میشود.بدین ترتیب لاینر میتواند باز هم آزادانه منبسط شود.

آب از قسمت پایین وارد میشود و در قسمت بالا لاینر را ترک میکند تا سرسیلندر را هم خنک کند.در طراحی های جدید اطراف scavenge port را بدون خنک کاری رها می کنند تا از بروز thermal stress و cold corrosion جلوگیری به عمل آید.

Bore cooling :

در این سیستم ، سوراخهایی بسیار کوچک در بدنه لاینر تعبیه میشوند تا آب وارد آنها شود و کل لاینر را خنک نماید.بدین ترتیب آب کاملا در مجاورت قسمت داغ لاینر جریان میابد.

bore cooling

اگر چه خنک کاری با این روش ، به بهترین شکل ممکن انجام میگیرد اما استحکام لاینر به دلیل وجود سوراخها پایین میاید. همچنین مجاورت آب و قسمت داغ لاینر سبب بروز thermal stress میشود.

Cylinder liner lubrication :

{Wharton p45 , Reeds12 p75}

مزایای روغنکاری:

  1. کاهش wear down که در اثر اصطکاک ناشی از تماس با piston ring ایجاد میشود.

To separate sliding surface with an unbroken oil film.

  1. ممانعت از عبور گاز بین لاینر و piston rings.

To form an effective seal between piston rings and liner to prevent blow past of gasses.

  1. ممانعت از بروز corrosion.
  2. خنثی سازی مواد اسیدی که از مشتقات heavy oil  تولید میشوند.
  3. ممانعت از تجمع کربن در کنار piston rings.
  4. تمیز کردن کربنهای نیمه سوخته.
  5. خنک کردن سطوح.
  6. نرم کردن depositها و کاهش wear.

To soften deposits and reduce wears.

  1. شستن deposit های نرم شده و جلوگیری از گیر کردن پیستون.

To remove deposits and prevent seizure of the piston rings.

شرایط روغن مناسب برای روانسازی لاینر:

  1. ثبات ویسکوزیته دردمای بالا.
  2. مقاومت در برابر اکسید شدن و carbonize شدن.
  3. توان پخش شدن سریع.

در موتورهای بزرگ دارای کراس هد ، روغنکاری در لاینر و crankcase دارای سیستمهای جداگانه ای هستند.

روغن از طریق شیارهایی که دور تا دور لاینر(معمولا ۶ یا ۸) تعبیه شده اند بیرون میریزد.

تامین روغن توسط پمپهای positive displacement انجام میشود که در حرکت رو به بالای پیستون کار تزریق روغن را انجام میدهند.اگر این پمپ متصل به موتور باشد ، نیازی به تایمینگ جداگانه نخواهد داشت و با سرعتهای مختلف موتور هماهنگ خواهد شد.

lubricator

Lubricating quill ها در کنار شیارها تعبیه شده اند و وجود یه non return valve مانع از خروج احتمالی گازهای داغ میشود.

به صورت ایده ال ، پمپها باید طوری تنظیم شوند که روغن را بین piston rings ها تزریق نمایید.در عمل به خاطر خاصیت کشسانی سیستم ، این تنظیم دشوار است.

Accumulator  هایی بر سر راه روغن نصب میشوند تا از خروج روغن وقتی گازهای داغ در مجاورت سوراخها قرار دارند جلوگیری به عمل آید.

محل شیارها باید تا حد امکان از combustion chamber و scavenge ports فاصله داشته باشد.

پیش از استارت زدن موتور ، با استفاده از mechanical lubricator به طور دستی قدری روغنکاری انجام میشود. اینکار برای هواگیری از سیستم روغن و همچنین اطمینان از عملکرد صحیح آن انجام میگیرد.

اگر لاینر جدید روی موتور نصب شود ، روغنکاری با مقدار زیادتری انجام میگیرد.

معایب روغنکاری کم :

  1. افزایش wear down در لاینر و piston rings.
  2. افزایش corrosion (اگر heavy oil مورد استفاده قرار میگیرد.)
  3. نفوذ گازهای حاصل از احتراق به زیر پیستون.

Loss of oil seal to the piston rings will cause blow past of hot gasses causing local overheating , rapid breakdown of surfaces and possibly piston seizure.

  1. داغ شدن بیش از حد قسمتهایی از لاینر.
  2. گیر کردن پیستون.
  3. Crankcase explosion (تنها در trunk piston engine)

معایب روغنکاری زیاد :

  1. تشکیل carbon deposits.
  2. بروز corrosion حاصل از مواد موجود در روغن که با مواد اسیدی سوخت بطور کامل خنثی نشده اند.
  3. چسبیدن piston rings در groove  ها.

Piston rings may stick in grooves allowing possible breakage or blow past.

  1. مشکلات در exhaust که توربوشارژر هم دامنگیر آن میشود.

مشکلات لاینر :

Wear:

الگوی wear در موتورهای دوزمانه:

liner wear

خوردگی در قسمت بالای لاینر به دلیل مجاورت با فرایند احتراق بالاست و به تدریج در قسمتهای پایین کمتر میشود.

در مجاورت scavenge port که فشار هوا و مقدار رطوبت نسبتا بالاست و محیط خنکتر است ، دوباره بر مقدار wear افزوده میشود.

liner wear rate

نرخ  wear down در طول زمان بستگی به عمر لاینر دارد.این مقدار در ابتدای عمر لاینر بالا است اما پس از مدتی کاهش میابد و در حدی معمول و تا پایان عمر مفید لاینر ثابت میماند.در پایان ، که عمر مفید لاینر رو به اتمام است ، نرخ wear down به تدریج افزایش میابد.{Wharton p50 fig 4.6)

اگر لاینر دارای wear  بالا باشد و همچنان مورد استفاده قرار گیرد ، نرخ wear down ناگهان بالا میرود.

Friction wear:

{Wharton p48}

بین سطح لغزنده لاینر و piston rings به وجود میاید.

بروز این مشکل به موارد زیر بستگی دارد:

  1. فلز استفاده شده در ساخت لاینر و piston rings.
  2. وضعیت سطوح
  3. بازدهی cylinder lubrication.
  4. وضعیت نگهداری از piston rings.
  5. بازدهی combustion.
  6. آلودگی هوا یا سوخت.

Corrosion :

{Wharton p48}

دلایل بروز :

  1. وجود ذرات سختی که از mechanical wear و corrosion بر جای میماند.
  2. خاکستری که احتمالا در heavy oil  موجود است.
  3. Catalyze fine هایی که برای پالایش بهتر به heavy oil اضافه میکنند.نظیر آلومینیوم و سیلیکون.
  4. کربنهای باقیمانده از احتراق نادرست.

پیشگیری:

  1. تمیز نگاه داشتن فیلترهای هوا و scavenge port.
  2. استفاده از سوختهایی بهتر با مقدار هر چه کمتر خاکستر و آلومینیوم و سیلیکون.
  3. استفاده از مواد مناسب در ساخت قطعات.
  4. استفاده از روغن مناسب برای cylinder lubrication.
  5. نگهداری وضعیت combustion در حالت ایده ال.

Adhesion / scuffing:

Adhesion نوعی از جوش خوردن است که بین piston rings  و سطح لغزنده لاینر اتفاق میافتد و باعث wear down بسیار سریع میشود.

Adhesion or scuffing is a form of local welding between particles of the piston ring and the liner rubbing surface , resulting in very rapid wear.

بروز این مشکل به علت از بین رفتن lubricating oil film است که میتواند به یکی از دلایل زیر باشد:

  1. دمای بالا و cooling نامناسب.
  2. پخش ناکافی یا نادزست lubricating oil.
  3. Piston blow past.
  4. صیقلی بودن بیش از حد لاینر.
  5. شسته شدن lubricating oil  در اثر وجود آب روی سطح لاینر.

موتورهایی که heavy oil با درصد گوگرد پایین را با lubricating oil معمول استفاده میکنند به شدت در خطر adhesion  قرار دارند.

اندازه گیریهای لاینر :

liner gauging

قطر داخلی لاینر باید طبق برنامه ای زمانبندی شده اندازه گیری و ثبت گردد.

پیش از آغاز اندازه گیری ، visual inspection انجام میگیرد.کثیفیهای روی بدنه لاینر و همچنین سطح لاینر پس از تمیز شدن نشانه هایی از خرابیهای احتمالی را در بر خواهد داشت.

ترکها بیشتر در اطراف combustion space به وجود میایند که باید با دقت بررسی شوند.

اندازه گیری توسط یک میکرومتر در قسمتهای معینی از داخل لاینر انجام میگیرد.نتایج به دست آمده باید در جدولی ثبت گردند و با نتایج به دست آمده از اندازه گیریهای قبلی مقایسه شوند.




3 thoughts on “liner

  1. nima

    تشکر از مطالب خوب و کاملتون اگر دامنه مطالب رو بیشتر کنید ممنون میشم یعنی مطالبی در مورد سایر ماشینری موجود در شناورها بذارید
    یاتشکر

    پاسخ
    1. مدیر سایت نویسنده نوشته

      با سلام
      متشکرم از نظر مثبت شما درباره مطالب موجود.هدف از راه اندازی سایت تنها بحث در مورد موتورهای دیزل دریایی بوده که البته به موتورهای دیگر نیز کشیده شده است.دیگر ماشین آلات نیز میتواند قابل توجه باشد اما وارد شدن به جزئیات انها از بحث ما خارج است.

      پاسخ

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

[uniplace_links]