Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследований 9
1.1 Влияние технического состояния подшипников КШМ и элементов системы смазки на технико-экономические показатели работы двигателя и его надежность 9
1.2 Анализ способов контроля технического состояния и диагностирования КШМ и элементов системы смазки ДВС 19
1.2.1 Анализ способов контроля технического состояния и диагностирования подшипников КШМ и элементов системы смазки ДВС с подразборкой 20
1.2.2 Анализ способов контроля технического состояния и диагностирования подшипников КШМ и элементов системы смазки ДВС
без подразборки 25
1.3 Основные выводы по главе 40
1.4 Цель и задачи исследований 40
Глава 2 Теоретическое исследование процесса по дачи масла к элементам кривошипно-шатунного механизма и системы смазки 42
2.1 Цели и задачи теоретических исследований 42
2.2 Исходная информация для исследования процесса подачи масла 43
2.3 Исследование изменения величины давления и расхода масла
на участке от маслоприемника до датчика давления 46
2.3.1.Исследование изменения величины давления и расхода мас
ла на участке маслоприемник масляного насоса - всасывающая маги
страль насоса 48
2.3.2 Исследование изменения величины давления и расхода масла на участке насос - нагнетающая магистраль насоса 57
2.3.3 Исследование изменения величины давления и расхода маела на участке нагнетающая магистраль насоса - масляный фильтр 63
2.4 Математическая зависимость изменения давления и расхода масла через коренной подшипник 63
2.5 Математическая зависимость изменения давления и расхода масла через шатунный подшипник 69
2.6 Выводы по главе 79
Глава 3 Методика экспериментальных исследований 81
3.1 Общая методика исследований 81
3.2 Методика лабораторных исследований 83
3.2.1 Выбор оборудования для лабораторных исследований 83
3.2.1.1 Метрологические испытания датчиков давления ИПД-2- 0,6, ИПД-2-1, Д06М-3(У2) 83
3.2.1.2 Метрологические испытания регистрирующей аппаратуры 95
3.3 Синхронизация сигнала давления с положением коленвала,
моментом открытия электромагнитных форсунок 99
3 А Методика нагружения диагностируемых подшипников КТТЇМ 101
3.5 Методика выбора режимов диагностирования 103
3.5.1 Методика выбора режима диагностирования для определения связи между техническим состоянием коренных шеек и изменением сигнала давления в центральной масляной магистрали 103
3.5.2 Методика выбора режима диагностирования для определения связи между техническим состоянием шатунных шеек и изменением сигнала давления в центральной масляной магистрали 105
3.6 Методика выбора диагностических параметров 105
3.7 Методика оценки совместного влияния различных неисправностей на амплитуду давления в центральной масляной магистрали 111
3.8 Выводы по главе 113
Глава 4 Результаты экспериментальных исследований 114
4.1 Влияние изменения технического состояния маслоприемника на сигнал давления в центральной масляной магистрали 114
4.2 Влияние изменения технического состояния коренных под шипников кривошипно-шатунного механизма на сигнал давления в центральной масляной магистрали 115
4.3 Оценка совместного влияния зазора в коренной и шатунной шейке, а также оборотов двигателя на изменение величины давления в центральной масляной магистрали 118
4.4 Выводы по главе 138
Глава 5 Использование результатов исследований и их технико-экономическая оценка 140
5.1 Результаты эксплуатационных испытаний 140
5.2 Оценка экономической эффективности использования результатов проведенных исследований 143
Основные выводы и результаты исследований 153
Список литературы
- Анализ способов контроля технического состояния и диагностирования КШМ и элементов системы смазки ДВС
- Исходная информация для исследования процесса подачи масла
- Метрологические испытания датчиков давления ИПД-2- 0,6, ИПД-2-1, Д06М-3(У2)
- Влияние изменения технического состояния коренных под шипников кривошипно-шатунного механизма на сигнал давления в центральной масляной магистрали
Введение к работе
Актуальность темы. Приоритетное значение в настоящее время приобретает диагностирование тех систем и механизмов машин, которые дают наибольшее число отказов, требующих значительных затрат на устранение их последствий и снижающих коэффициент технической готовности. Одним из основных механизмов мобильных машин дающих 10-30 % отказов двигателя является кривошипно-шатунный механизм (КПІМ) [5, б]. Между тем процесс диагностирования КШМ в условиях эксплуатации имеет низкую достоверность, а информация, получаемая при этом, не позволяет определять требуемые технологические воздействия по поддержанию его работоспособного состояния и, следовательно, управлять его состоянием. Данное обстоятельство объясняется несовершенством методов и средств диагностирования КШМ и системы смазки.
В настоящее время руководством по техническому обслуживанию двигателей легковых автомобилей, КШМ и систему смазки рекомендуют диагностировать [7, 8] применяя ряд средств: используют стетоскоп для прослушивания стуков или манометр, вворачиваемый вместо штатного датчика давления, точность и достоверность оценки технического состояния КШМ указанными приборами очень низкие. Для определения технического состояния дизельных двигателей грузовых автомобилей и тракторов применяют следующие способы контроля: по измерению среднего давления масла в центральной масляной магистрали [8], по стукам при искусственном перемещении КШМ на величину зазоров, измеряемым стетоскопом [9], по зазорам в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике индикаторами часового типа при искусственном перемещении КШМ [10]. Другие более достоверные и информативные средства и способы диагностирования КШМ и системы смазки предлагаются в специальной литературе [3, 9, 10, 11, 12,], диссертациях [13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20] или патентах [21-28, 29], однако в практике диагностирования применяются крайне редко [30].
Средства диагностирования КШМ, рекомендованные «Положением о техническом обслуживании и ремонте легковых автомобилей, принадлежащих гражданам» [4] оценивают техническое состояние КШМ и элементов системы смазки, у
которых износ близок к предельному, не всегда позволяя достоверно оценить промежуточные состояния. Также оценочным показателем служат комплексные диагностические параметры, такие как: среднее давление в центральной масляной магистрали, суммарный зазор, общий уровень шума или стуков, которые не позволяют выделить неисправности отдельных элементов систем, что не позволяет достоверно прогнозировать дальнейший срок безаварийной работы двигателя.
Отсутствие достоверной информации о техническом состоянии подшипников KITTM и элементов системы смазки может привести к внезапному отказу: нагреву и оплавлению вкладышей, вплоть до разрушения базовых элементов (трещины в блоке цилиндров, разрушение блока) [15, 31]. Совместно с затратами на ремонт и приобретение новых базовых деталей суммарные затраты составляют 15-20% стоимости автомобиля [32, 33, 34].
Возникает потребность в достоверном нахождении неисправного элемента КШМ в начальной стадии формирования отказа, а также определении технического состояния КШМ без разборки агрегатов и систем с минимальными затратами ресурсов [3].
Изложенное предопределило цель исследования нашей работы.
Цель работы. Повышение эффективности диагностирования подшипников кривошипно-шатунного механизма и элементов системы смазки двигателей внутреннего сгорания.
Объект исследования. Технологический процесс диагностирования подшипников кривошипно-шатунного механизма и элементов системы смазки двигателей внутреннего сгорания.
Предмет исследования. Взаимосвязь величины зазоров в подшипниках кривошипно-шатунного механизма и технического состояния элементов системы смазки с параметрами пульсации давления в центральной масляной магистрали двигателя внутреннего сгорания.
Научная новизна.
1. Установлена взаимосвязь параметров пульсации давления в центральной масляной магистрали двигателя внутреннего сгорания с величиной зазоров в
подшипниках кривошипно-шатунного механизма и технического состояния элементов системы смазки.
Выявлены закономерности изменения давления масла в центральной масляной магистрали в процессе их аналитического исследования.
Получены эмпирические уравнения, отражающие взаимосвязь технического состояния подшипников КПТМ и элементов системы смазки с параметрами пульсации давления в центральной масляной магистрали.
Практическая значимость исследований.
Разработан способ безразборного диагностирования подшипников КШМ двигателя внутреннего сгорания, который защищен патентом на изобретение РФ № 2007115357/06(2344400).
Разработанный способ позволяет снизить простои в капитальном и текущем ремонте (15 и 17% соответственно) и повысить коэффициент технической готовности мобильных машин.
Разработанная технология диагностирования позволяет определять техническое состояние коренных и шатунных подшипников, как при поэлементном диагностировании Д-2 двигателя, так и при любом заявочном диагностировании при эксплуатации мобильных машин в любых условиях.
Реализация результатов исследований. Способ диагностирования, технология и средство диагностирования используются при определении технического состояния подшипников КШМ и элементов системы смазки автомобилей техническим центром ООО «ЮРМА-сервис», СТО «Интервал», кафедр «Эксплуатация автотранспорта и производственное обучение», «Эксплуатации машинно-тракторного парка» Челябинского государственного агроинженерного университета.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях ЧГАУ (Челябинск 2005-2009 гг.), ГОСНИТИ (Москва 2007 г.).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертационной работы опубликованы в 12 научных работах, в том числе в журнале «Механиза-
ция и электрификация сельского хозяйства». Получены патенты на изобретение (№ 2007115357/06(2344400)) и на полезную модель (№2007121186/22(71765)).
Содержание работы. Диссертационная работа изложена на 189 страницах и включает в себя 17 таблиц, 73 рисунка. Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, библиографии из 138 наименований и 26 приложений.
Анализ способов контроля технического состояния и диагностирования КШМ и элементов системы смазки ДВС
Для выбора перспективного способа диагностирования, следует проанализировать все известные существующие в настоящее время способы контроля технического состояния и диагностирования КШМ и элементов системы смазки ДВС. С целью облегчения этой операции следует провести некоторую их систематизацию. Все известные способы можно разделить на две группы: 1. Способы контроля технического состояния и диагностирования подшипников КШМ и элементов системы смазки с подразборкой; 2. Способы контроля технического состояния и диагностирования подшипников КШМ и элементов системы смазки без подразборки.
Приоритет естественно на практике отдают способам контроля технического состояния и диагностирования подшипников КШМ и элементов системы смазки без подразборки. Однако из-за наличия множественных и неопределенных связей между структурными и диагностическими параметрами все же используют способы, включающие подразборку двигателя. Способы контроля технического состояния и диагностирования подшипников КШМ и элементов системы смазки с подразборкой двигателя, несмотря на высокую трудоемкость, их использования все-таки заслуживают отдельного внимания, т.к. некоторые из них обладают высокой информационной емкостью.
В свою очередь, все имеющиеся способы контроля технического состояния и диагностирования подшипников КШМ и элементов системы смазки с подразборкой предлагается разбить на группы, отличающиеся физической сущностью измеряемых величин рисунок 1.6: 1 По структурным параметрам (зазорам, перемещениям). Сюда же отнесем методы прямого контроля технического состояния подшипников КШМ. 2 По температуре и вязкости масла в каналах системы смазки и зазорах КШМ. 3 По параметрам пульсации давления в каналах системы смазки и рабочих зазорах.
Начнем с рассмотрения достаточно распространенных способов прямого контроля технического состояния КТТТМ рисунок 1.6, разработкой которых занимались такие ученые, как Буше Н.А., Хрущов М.М., Беркович Е. С, Михлин В.М. и др. [67] Микрометрирование. Способ основан на определении линейного износа с помощью измерения размеров деталей и образцов мерительными инструментами (микрометры, индикаторы, штангельциркули и др.). При относительной простоте такое измерение не обеспечивает необходимой точности при небольших значениях износа и неравномерных профилях износа, высокая трудоемкость т.к. обязательна разборка составных элементов систем, нежелательное разсоединение сопрягающихся деталей, что при последующей сборке может привести к деформации сопряжений.
Взвешивание. При этом способе определяется суммарный износ по потере массы с поверхностей трения. Данным способом нельзя определить значение износа на различных участках поверхности, также требуется нежелательная разборка сопряжений.
Искусственных баз. Этим способом устанавливают значение износа по изменению размеров искусственно нанесенных углублений, выполненных на изнашиваемой поверхности. Углубления выполняют сверлением конических отверстий, отпечатками в форме конуса или пирамиды, вырезанием лунок. Наиболее широкое распространение получил способ вырезания лунок, научное обоснование ко7 торого и конструкцию соответствующих приборов для выполнения углублений предложили М.М. Хрущов и Е. С. Беркович. Однако данный способ нашел применение только в научных лабораториях при изучении надежности узлов трения и достаточно сложен и трудоемок для использования в рядовой эксплуатации.
Получил широкое распространение способ определения зазоров в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике индикаторами часового типа при искусственном перемещении КТТ.ТМ [68]. Суть способа заключается в том, что измеряются зазоры в верхней головке шатуна и в шатунном подшипнике индикаторами часового типа, установленными на гайку шатунного болта при искусственном перемещении поршня. Использование данного способа позволяет выборочно оценить зазоры всех шатунных подшипников двигателя. По измеренному зазору можно сделать прогноз на время безотказной работы двигателя и определить объем действительных технологических воздействий на устранение неисправностей.
Однако недостатком способа является: обязательное условие выполнения препарировки двигателя (снятие поддона картера, слив масла); высокая трудоемкость установки средства на диагностируемый двигатель; невозможность определения технического состояния коренных шеек двигателя; невозможно оценить профиль износа всей поверхности подшипника, профилограммы износов по длине подшипника между собой заметно отличаются, по этой причине при измерении зазора вносится некоторая ошибка в реальный зазор сопряжения.
Проведем анализ способов контроля технического состояния и диагностирования по температуре и вязкости масла в каналах системы смазки и зазорах КШМ с подразборкой рисунок 1.6.
Разработкой данных способов контроля технического состояния занимались следующие ученые: Коднир Д.С., Гурвич И.Б., Карамзин В.А., Денисов А.С., Прокопьев В.Н., Суркин В.И., Григорьев М.А., Венцель СВ., Суранов Г.И., Ани-симов В.Н. и др.
Достаточно сложным и трудоемким представляется способ контроля технического состояния коренных и шатунных подшипников по температуре и вязкости масла в рабочих зонах сопряжений. По авт. св. N 1603214 (кл G 01 М 15/00) и 1323777 (кл. F 16 С 17/24) [27] состояние подшипниковых пар исследуется пристраиваемым к двигателю на время проверки или встроенным в конструкцию подшипников пирометром или термометром.
Недостатками способа являются: необходимость вывода автомобиля из эксплуатации на длительное время; препарировка двигателя для встраивания датчиков; высокая трудоемкость; высокие требования к устанавливаемым датчикам; сложность аппаратурных средств; сложность анализа неисправностей.
Способы контроля, перечисленные выше следует отнести к лабораторным (исследовательским) и непригодным для контроля технического состояния КШМ и элементов системы смазки во время эксплуатации.
Проанализируем способы контроля технического состояния и диагностирования подшипников КШМ и элементов системы смазки ДВС по параметрам пуль сации давления в каналах системы смазки и рабочих зазорах с подразборкой рисунок 1.6.
Разработкой данных способов занимались такие ученые как: Григорьев М.А., Суркин В.И., Вагин Ю.П., Завражнов А.И., Яковенко И.Ф., Суранов Г.И., Лева-шев Л.И., Денисов А.С., Гафиятуллин А.А. и др.
Следует отметить способ контроля технического состояния подшипников КШМ по пульсациям давления в масляных каналах ДВС при создании нагрузок на двигатель тормозным стендом. Суть представленного способа по авт. св. № 1430789 (кл. G 01 М 15/00) заключается в установке датчиков на подшипнике и шатуне [13, 14, 17, 42]. При этом заданную величину нагрузки на двигатель обеспечивают тормозным стендом. Указанный способ имеет высокую информативность выявления технического состояния элементов КШМ. Однако, трудоемкость установки датчиков, измерительной аппаратуры и к тому же установка двигателя на тормозной стенд слишком высока, эквивалентна разборке и контролю сопряжений путем измерения структурных параметров КШМ микрометрическим инструментом. Автомобиль на длительное время выводится из эксплуатации.
Известен способ, позволяющий определить величину зазоров по амплитудно-фазовым параметрам пульсаций потока масла в каналах системы смазки [25]. Суть способа заключается в установке микродатчика в канале системы смазки проверяемого сопряжения, например коренная шейка коленчатого вала - подшипник. Микродатчик, установленный в канале системы смазки проверяемого сопряжения подключен к шлейфовому осциллографу. При определении величины зазоров импульсы микродатчика записывают на пленку осциллографа при заданном тепловом режиме работы двигателя и по тарировочным зависимостям определяют величину зазора в контролируемом сопряжении, а по нему - техническое состояние двигателя.
Исходная информация для исследования процесса подачи масла
Для раскрытия взаимосвязи величины зазоров в подшипниках кривошипно-шатунного механизма и технического состояния элементов системы смазки и параметров давления в центральной масляной магистрали двигателя внутреннего сгорания необходимо согласно теории гидравлического расчета задаться следующими исходными данными: сечением гидравлического тракта, для которого составляется теоретическая зависимость процесса подачи масла; временным этапом в процессе формирования подачи; краевыми условиями для участков и этапов, которые описываются уравнениями граничных (краевых) условий.
Уравнения граничных условий описывают физические закономерности, происходящие в рамках рассматриваемого процесса подачи масла. К таким уравнени ям относятся: уравнения баланса объемов масла, уравнения движения элементов системы смазки и КШМ, уравнения сохранения сплошности и энергии [16, 46].
В основу математических зависимостей процесса подачи масла были положены уравнения, описывающие движение жидкости через элементы системы смазки, масляную магистраль, каналы коренных и шатунных шеек коленчатого вала.
Расчет смазочной системы и КШМ затрудняется сложностью гидравлической схемы [79, 80, 81], необходимостью оценки расходов масла через ответвления, оптимизации компоновки смазочной системы, зависимостью гидравлических сопротивлений участков и расхода масла через них. В общем, виде выражение, описывающее расход масла через различные элементы системы смазки, можно представить следующим образом [82]: GK=GK(hpKfiK), (2.1) где GK - расход масла, л/с; Арк - перепад давления на исследуемом элементе, МПа; juK - динамическая вязкость масла, Па-с
Расход масла GK через исследуемый элемент есть нелинейная функция перепада на нем давления Арк и динамической вязкости масла цк.
Уравнение баланса расходов для каждого узла системы, состоящей из п узлов, имеет вид: =А , т=М, Ок(ЬРкИк)= т(АРтМт), (2.2) где GK(ApKjuK) - расход масла в k-й ветви, подводящей масло в і-й узел {К, - число таких ветвей), л/с; (?ш(Др„,//,„) - расход масла в m-й ветви, отводящей масло из і-го узла (М, - число таких ветвей), л/с.
Перепад давлений в каждой ветви есть разница между давлением в предыдущем и последующем узлах, поэтому система (2.2) состоит из п нелинейных уравнений относительно п неизвестных давлений р, в узлах. В общем, виде (при условии неразрывности потока в каждой из ветвей) система этих уравнений имеет вид: A,(p )-Bi(p ) = Q; Ав(7)-Вп(р) = 0, (2.3) где A,, Bt - сумма расходов в ветвях, подающих масло в і-й узел и отводящих из него масло, л/с; р = ІРі,р2,-Рп) - вектор неизвестных давлений в узлах, МПа.
Однако, для исследований процесса подачи масла уравнение (2.2) необходимо дополнить уравнениями граничных условий в соответствии с теорией гидродинамического расчета процесса подачи масла. Для этого необходимо задаться местом гидравлического тракта масляной магистрали, для которого исследуется процесс подачи масла и этап формирования процесса подачи.
Исходным местом, для которого исследуется процесс подачи масла, является место расположения штатного датчика давления. Штатный датчик давления технологически имеет наиболее близкое расположение к подшипникам коленвала и практически не возникает искажений показаний давления связанных с длиной маслопроводных каналов и магистралей, а также обеспечивается высокая технологичность и быстрота установки тензодатчика давления.
При исследовании процесса подачи масла рассматривались участки масляного тракта до датчика и после него, с учетом влияния на сигнал технического состояния элементов системы смазки и подшипников КПІМ. Определившись с местом установки датчика давления, функциональную схему масляного тракта можно представить в следующем виде рисунок 2.1:
Метрологические испытания датчиков давления ИПД-2- 0,6, ИПД-2-1, Д06М-3(У2)
Лабораторные исследования включали в себя в частности выбор и испытание метрологических характеристик различных датчиков давления и регистрирующей аппаратуры. Для проведения этих испытаний на основе анализа литературных источников [3, 13, 15, 18, 20, 29, 42, 70,] были выдвинуты требования к измерительной аппаратуре и датчику давления. Требования к измерительной аппаратуре и датчику давления: 1 максимальное значение давления 0,6 МПа, 2 погрешность датчика давления не более 1 %, 3 девиация нуля датчика совместно с измерительной аппаратурой не должна быть более 1%, температурный дрейф нуля не более 1%, 4 способность датчика давления и измерительной аппаратуры регистрировать сигнал давления с частотой от 0,1 до 1000 Гц, 5 возможность согласования сигнала измеряемого датчиком с усиливающей и регистрирующей аппаратурой. Проводились метрологические испытания трех датчиков давления ИГТД-2-0,6, ИПД-2-1, Д06М-3(У2) рисунок 3.2.
Датчик ИПД-2-0,6 имеет рабочий диапазон измерений 0,06-0,6 МПа [70], датчик ИПД-2-1 - 0,1-1 МПа, датчик Д06М-3(У2) 0,06-0,6 МПа [96]. На питающую диагональ датчиков подавалось напряжение 4,5 вольта. Измерительная диагональ моста соединялась с тензоусилителем Топаз-3, усиленный выходной сигнал напряжения снимался электронным осциллографом С1-83 [97].
Для датчиков ИПД-2-0,6, ИПД-2-1 измеряли начальное значение выходного сигнала, мВ при нулевом значении преобразуемого параметра (давление равно 0 МПа), а также значение выходного сигнала напряжения при максимальном на-гружении до 0,6 МПа. При этом проводилась балансировка мостовой схемы, диапазон балансировки мостовых схем датчиков ИПД-2-0,6, ИПД-2-1 составил ± 10% от верхнего значения диапазона выходного сигнала (0-1,0 мВ). При этом, при нулевом значении преобразуемого параметра (давление равно 0) и при максимальном значении преобразуемого параметра (давление равно 0,6 МПа) оценивали стабильность выходного сигнала, мВ. Для датчиков давления ИПД-2-0,6, ИПД-2-1 нестабильность выходного сигнала напряжения при нулевой нагрузке составила 7% от максимальной величины сигнала давления, а при максимальной нагрузке, соответствующей 0,6 МПа составила 10% от максимальной величины сигнала давления, чувствительность составила 1,66 мВ при изменении давления на ОД МПа. Несмотря на то, что по паспорту датчики давления ИПД-2-0,6, ИПД-2-1 имеют основную погрешность 3% и дополнительную погрешность 1,8% при их использовании с комплексом К736 [70], на практике при метрологических испытаниях общая погрешность составила 10%. Такая высокая величина общей погрешности объясняется наводками в измерительную цепь от работающих внешних электрических устройств. Таким образом, датчики давления ИПД-2-0,6, ИПД-2-1 имеют большую нестабильность значений выходного параметра и большую основную погрешность измерений и не пригодны для исследований.
При метрологических испытаниях датчика давления Д06М-3(У2) с целью уменьшения помех от системы зажигания и различных внешних устройств нами был разработан цифровой тензоусилитель с коэффициентом усиления 1000. Тен-зоусилитель был выполнен в виде отдельного блока на датчике давления и экранирован вместе с датчиком давления рисунок 3.3:
Для датчика Д06М-3(У2) измеряли начальное значение выходного сигнала, мВ при нулевом значении преобразуемого параметра (давление равно 0 МПа), а также значение выходного сигнала напряжения при максимальном нагружении до 0,6 МПа. Балансировка мостовой схемы не предусмотрена для данного датчика, при этом величина выходного сигнала напряжения при нулевом давления составляет 1 мВ. При нулевом значении преобразуемого параметра (давление равно 0) и при максимальном значении преобразуемого параметра (давление равно 0,6 МПа) оценивали стабильность выходного сигнала, мВ. Для датчика давления Д06М-3(У2) нестабильность выходного сигнала напряжения при нулевой нагрузке составила 0,1% от максимальной величины сигнала давления, а при максимальной нагрузке, соответствующей 0,6 МПа составила не более 0,15% от максимальной величины сигнала давления, чувствительность составила 32,5 мВ при изменении давления на 0,1 МПа. Кроме того, датчик Д06М-3(У2) проверяли на температурный дрейф нуля. При этом температура датчика менялась за счет его подогрева в специальном бачке с маслом от 291 до 363 К. Подогрев до заданной температуры испытаний обеспечивался использованием бачка с нагревательными элементами на испытательном стенде для регулировки топливных насосов дизельных двигателей «Motorpal» NC-110 [98]. Испытания выявили, что температурный дрейф нуля для датчика Д06М-3(У2) при нагружении датчика давления до 0,6 МПа при температуре от 291 до 363 К составляет менее 0,2%.
Для возможности подсоединения датчика Д06М-3(У2) в главную масляную магистраль двигателя ЗМЗ-4062 был изготовлен присоединительный штуцер.
Тарировка тензодатчика давления проводилась по общеизвестным методикам [99, 100, 101]. В качестве тарировочного устройства был использован стенд КИ-1086 [70, 89] для испытания нагнетательных клапанов топливных насосов дизелей рисунок 3.4:
Влияние изменения технического состояния коренных под шипников кривошипно-шатунного механизма на сигнал давления в центральной масляной магистрали
При увеличении степени его закрытия наблюдали тенденцию уменьшения величины давления в главной масляной магистрали с ростом частоты вращения коленчатого вала двигателя кривые 1, 2, 3, 4 на рисунке 4.1.
Величина давления увеличивалась до некоторой критической точки с ростом частоты вращения коленчатого вала двигателя, затем величина давления стабилизировалась (точка равенства объема поступающего масла от насоса и расходуемого через подшипники). Для кривой 1 равенство балансов наступило при п=3360 мин 1, для кривой 2 при п=2580 мин 1, для кривой 3 при п=2090 мин 1, для кривой 4 при п=1780 мин 1, После критической точки равенства поступающего масла от насоса и расходуемого через подшипники, величина давления в главной масляной магистрали снижалась, что говорило о неблагоприятных условиях смазки в зазорах подшипников.
Таким образом, экспериментально установлено, что предельным диагностическим параметром технического состояния маслоприемника является частота вращения коленчатого вала двигателя менее п=3000 мин"1, соответствующая предельному значению давления (предельным является среднее давление менее 85 % от давления срабатывания редукционного клапана).
При проведении экспериментальных исследований по определению связи технического состояния коренных подшипников с величиной сигнала давления было выявлено, что наиболее чувствительным режимом, на котором влияние технического состояния коренных подшипников максимально, является режим при частоте вращения коленчатого вала двигателя близкой к частоте вращения холостого хода для двигателя ЗМЗ-4062 п=880 мин 1 и нагрузке для первого цилиндра - 2, 3, 4 цилиндры выключены, первый цилиндр работает через цикл при полном открытии дроссельной заслонки. При за диагностический параметр принимали разность амплитуд минимальных значений давлений двух соседних циклов при работе через цикл, с нагрузкой и без нагрузки в точках, соответствующих началу такта сгорания в первом цилиндре. Указанное, поясняет график на рисунке 4.2:
На рисунке 4.2 представлена зависимость разности минимальных амплитуд давления двух соседних циклов А2-А1 МПа, от частоты вращения коленчатого вала двигателя п, мин 1, при работе первого цилиндра (2, 3, 4 цилиндры отключены) с нагрузкой, и без нагрузки (отключена электромагнитная форсунка).
Разность амплитуд существенно возрастает, начиная от точки, соответствующей 240 миіґ и достигает максимального значения в точке при 880 мин х. Дальнейшее увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя в область более 880 мин 1 приводит к уменьшению разницы амплитуд. Как видно на рисунке 4.2 разность минимальных амплитуд давления максимальна в точке п=880 мшґ и составляет почти 0,0096 МПа. Что говорит об максимальном изменении величины относительного эксцентриситета при частоте вращения коленчатого ва ] ла двигателя п=880 мин 1 по сравнению с другими точками, соответствующими 240, 480 и 1480 мин 1, что и вызывает существенный рост разности амплитуд давлений (анализ изменения величины относительного эксцентриситета рассматривается в главе: «Математическая зависимость изменения давления и расхода масла через коренной подшипник»).
Таким образом, наиболее чувствительная связь между техническим состоянием коренных подшипников и разностью минимальных амплитуд давления двух соседних циклов при работе через цикл, с нагрузкой, и без нагрузки, наблюдается при частоте вращения коленчатого вала двигателя п=880 миіґ для двигателя ЗМЗ-4062.
Что позволило при частоте вращения коленчатого вала двигателя п=880 мин 1 получить зависимость разности минимальных амплитуд давления А2-Ах, МПа, двух соседних циклов при работе первого цилиндра (2, 3, 4 отключены) через цикл, с нагрузкой, и без нагрузки от технического состояния первого коренного подшипника (величины зазора ZK, мм) (рисунок 4.3):
