Защита узлов и деталей двигателя от кавитации
В этой статье речь пойдёт о современных антифризах для тяжелонагруженных двигателей и о таком разрушающем для двигателя процессе, как кавитация.
За последние годы, многие крупные добывающие холдинги начали реализовывать на своих предприятиях программы по перевооружению производств и замене карьерной техники. В настоящее время, в разрезах и карьерах страны можно встретить новейшие образцы карьерной техники производителей Komatsu, Terex, Caterpillar, Hyundai и др. Несмотря на высокую стоимость, продукция этих производителей отличается повышенной производительностью, надёжностью, удобством в эксплуатации. Кроме того, многие образцы техники отечественных производителей комплектуются в настоящее время двигателями импортного производства компаний Cummins, MTU, Deutz и др.
Массовое использование современной карьерной техники прямым образом отразилось на качестве работы ремонтных подразделений предприятий, при обслуживании такой техники необходимо владеть специфическими навыками и знаниями, использовать специальные смазочные материалы и эксплуатационные жидкости.
Согласно последним исследованиям инженеров автомобилестроения, от 40 до 60 процентов сегодняшних преждевременных ремонтов дизельных двигателей большой мощности связаны с неправильной эксплуатацией системы охлаждения. Перегрев, переохлаждение, выщербливание, кавитационная эрозия, трещины головок, изъяны в поршне, снижение вязкости масла, увеличение износа, разрушение патрубков и засорение радиаторов представляют собой классические поломки системы охлаждения, по причине неправильного обслуживания системы охлаждения.
Многие современные дизельные двигатели содержат чугунные сменные гильзы цилиндров, что, в связи с разработкой двигателя и высоким коэффициентом сжатия, может привести к ускоренной коррозии посредством процесса, известного как кавитация. Во время процесса сгорания, поршни воздействуют на гильзы, когда они передвигаются вверх и вниз, из-за бокового распора, обеспеченного соединением шатунов, тогда как мощность передается от поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Зазор между поршнями и гильзами, а также гильзами и блоком, образует «стук поршня», который переходит в высокочастотную вибрацию, подобно колокольчику, когда по нему ударяют.
Поскольку гильза движется в другую сторону от охлаждающей жидкости в блоке, она на мгновение производит форвакуум. Это низкое давление доводит окружающий антифриз до кипения, формируя крошечные пузырьки. Гильза затем возвращается на свои позиции на чрезвычайно высокой скорости, заставляя вновь образованные пузырьки лопаться напротив стенки гильзы под давлением 4000 бар. Распад этих пузырьков образует небольшие отверстия в оксидном слое гильзы, воздействуя на голый металл, который затем подвергается быстрой коррозии. Этот процесс кавитационной коррозии повторяется много раз, проделывая крошечные туннели в гильзе.
В конечном итоге, стенка гильзы повреждается, позволяя маслу и/или антифризу протекать из одной ёмкости в другую. Этот эффект может усилиться при запуске двигателя в холодном состоянии или при низком давлении в системе охлаждения.
Когда в качестве хладагента используется простая вода, гильзы могут быть повреждены в течение лишь 500 часов эксплуатации двигателя.
В настоящее время, для защиты двигателей от кавитации, в антифризы предназначенные для использования в тяжелой технике, при производстве, стали добавлять специальные присадки (SCA).
Антифризы, содержащие нитриты или комплекс нитриты/молибдаты предотвращают процесс кавитации двумя способами. Во-первых, нитрит сам вступает в реакцию с кислородом на поверхности гильзы и, тем самым, предотвращает окислительную коррозию поверхности гильзы. Во-вторых, она образует плотный тонкий слой на поверхности гильзы, которая постоянно удаляется и образуется снова, защищая гильзу.
Антифризы, содержащие в своём составе антикавитационные присадки (SCA), называются полностью готовыми антифризами и соответствуют ASTM D-6210. На сегодняшний день, крупнейшие производители двигателей, такие как Cummins, Detroit Diesel, CNH, MTU и др., рекомендуют для лучшей защиты двигателей от кавитации, использовать именно такие охлаждающие жидкости.
