Вопрос 1.: Диагностирование подшипниковых узлов кривошипно-шатунного механизма

Тема: Виброакустическая диагностика машин

На неработающем двигателе. Метод основан на принципе перемещения деталей кривошипно-шатунного механизма компрессорно-вакуумной установкой на величину зазоров в сопряжениях верхней и нижней головок шатуна и получе­ния ударных импульсов вибраций соударяемых деталей. По интенсивности вибрации и временным параметрам им­пульсов, формируемых ударами сопряженных деталей под­шипниковых узлов, определяют зазор в подшипниках верх­ней и нижней головок шатуна.

Для определения зазоров в подшипниковых узлах на неработающем двигателе поршень проверяемого цилиндра устанавливают в ВМТ на такте сжатия. В этом положении ко­ленчатый вал фиксируют включением одной из передач трак­тора. Вместо форсунки или свечи устанавливают наконеч­ник с трубопровода от воздухораспределителя. Впускные отверстия распределения соединены с резервуарами ваку­ума и сжатого воздуха. Необходимое давление сжатого воз­духа устанавливают и поддерживают редуктором. В надпоршневом пространстве с помощью воздухораспределителя создают попеременное сжатие и разрежение. При создании вакуума поршень подтягивается с шатуном вверх на вели­чину зазоров в верхней и нижней головках шатуна. При резком нарастании давления поршень перемещается в об­ратном направлении. В этом случае происходят удары в Сопряжениях кривошипно-шатунного механизма, в резуль­тате формируются вибрационные импульсные колебания в соударяемых деталях, распространяющиеся по блоку дви­гателя. Упругие импульсные колебания регистрируются датчиком, установленным на носок коленчатого вала или блок двигателя. С датчика сигнал поступает в измеритель­ный прибор. Энергия, амплитуда и фронт нарастания импульса колебаний, а также промежутки времени между началом сдвига поршня и ударами в проверяемых сопряже­ниях характеризуют их техническое состояние. Помехи, которые могли быть неизбежными при работаю­щем двигателе, в этом случае отсутствуют.

Диагностирование подшипниковых узлов при прокру­чивании вала двигателя. Режимы прокручивания при ди­агностировании подшипниковых узлов представляют ин­терес как диагностические режимы, способствующие уменьшению помех от многих непроверяемых механизмов. Исследованиями виброакустических характеристик в зоне подшипниковых узлов коленчатого вала на режимах прокручивания с малой частотой вращения декомпрессированного дизеля (100—200 об/мин) позволили получить устой­чивые диагностические виброакустические параметры ша­тунных подшипников. При прокручивании коленчатого вала декомпрессированного двигателя с частотой вращения 100—200 об/мин происходят удары в шатунных подшип­никах при положении шатунов, близком к верхней мертвой точке.

При прокручивании коленчатого вала декомпрессиро­ванного двигателя ударные явления в шатунном подшип­нике, генерирующие упругие колебания в блоке двигателя в области верхней мертвой точки, происходят в том случае, когда частота вращения вала такова, что при движении шатунно-кривошипных комплектов в направлении ВМТ радиальный зазор в шатунном подшипнике выбран полностью.

Диагностирование подшипниковых узлов на рабочих режимах двигателя. Вследствие изменения нагрузки на подшипники коленчатого вала центр вкладышей относительно центра шейки перемещаются по сложной траектории.

В процессе импульсного изменения линейной скорости в сопряжении формируются удары, вызывающие дефор­мации и вибрации соударяющихся деталей. Скорость соу­дарения и, следовательно, импульс удара и виброакусти­ческие характеристики узла зависят в основном от зазора в подшипнике, характера индикаторной диаграммы и воз­мущающих сил в целом. На основе определения виброаку­стических характеристик можно диагностировать подшип­никовые узлы на рабочих режимах. С увеличением зазоров в подшипниках от начального до предельного мощность вибрации в активной полосе частот увеличивается в 2,2— 5 раз.

Зазоры в подшипниках можно определять не только по величине мощности вибраций в диагностических полосах частот, но и методом совмещения режимов по относитель­ному изменению параметров вибрации в зависимости от частоты вращения коленчатого вала или степени дроссели­рования.

Исследована возможность использования для диагности­рования подшипников коленчатого вала характеристик: крутильных колебаний вала. Точность определения зазора в подшипниках коленчатого вала работающего двигателя зависит от отношения уровня вибраций, возникающих вследствие удара в шатунных подшипниках, к уровню об­щих вибраций двигателя, рассматриваемых в данном случае как помехи. В этой связи датчик следует установить в зоне блока с оптимальной характеристикой канала, который обес­печивает получение максимальной информации от прове­ряемого подшипника. Чувствительность к влиянию вибра­ций от других сопряжений и механизмов двигателя при этом должна быть наименьшей. Весьма перспективно и дает максимальный эффект прижатия наконечника с вибродатчиком к торцу коленчатого вала на работающем двигателе.

Скорость соударения и величина ударного импульса за­висят от характера индикаторной диаграммы и сил инер­ции. Изменяя соотношения этих сил, можно в значительной степени повысить угловую скорость вращения вектора на­грузки на подшипник при перекладке и тем самым повысить скорость соударения деталей. В силу конструктивных осо­бенностей дизельного двигателя (высокой степени сжатия и сравнительно низкой частоты вращения коленчатого вала) сила от давления газов при сжатии превышает силы инерции, и, следовательно, полная перекладка шатуна на тактах сжатия и рабочего хода отсутствует. Выбор зазора на других тактах из-за влияния центробежных сил происходит плавно и не вызывает резкие изменения скорости и появления удар­ных импульсов.

Изменить соотношение сил инерции и сил давления га­зов на поршень можно дросселированием воздушного заряда на впуске. С уменьшением давления впуска увеличивается угол отклонения результирующей силы от оси шатуна и максимум угла сдвигается к ВМТ на такте сжатия, что при­водит к полному выбору зазора во время рабочего хода, увеличению скорости соударения и энергии удара.

Увеличение отношения сигнал-помеха наблюдается до определенных пределов при дросселировании. Наиболее выгодным следует считать режим работы при разрежении на впуске 0,04 МПа.

Дата добавления: 2014-01-04