Введение к работе
Актуальность темы. Повышение надежности и экономичности судовых малооборотных двигателей является важной задачей развития морского флота. Цепной привод распределительного вала судового малооборотного двигателя (ЦП МОД) должен обеспечивать его безотказную работу.
Исследованиям цепных передач посвящено значительное число работ отечественных и зарубежных учёных. Главное внимание в них уделено вопросам изнашивания и прочности цепей, теории и расчету цепного зацепления, настройке цепной передачи, а также кинематике и динамике передач. Наиболее глубоко эти вопросы освещены в работах Ю.С. Баршая, Р. Биндера, Н.В. Воробьёва, И.П. Глущенко, А.А. Готовцева, К.П. Жукова, И.И. Ивашкова, И.П. Котенка, А.К. Кузнецовой, В.Т. Павлище, А.А. Петрика, Г.Г. Рахнера, Д.Н. Решетова, Б.В. Романовского, Г.Б. Столбина, и др.
Существующие способы контроля не позволяют достоверно определять техническое состояние ЦП МОД. Отсутствует простой алгоритм определения причин отказов ЦП МОД, что ведет к противоречивым выводам в оценке причин его разрушения.
До сих пор основным способом решения задач работоспособности ЦП МОД служил тензометрический метод исследования динамики работающего двигателя. В последнее время считается перспективным сочетание методов статического и динамического диагностирования передач. Диагностирование ЦП МОД в статическом режиме имеет ряд преимуществ: простые и недорогие средства измерения, высокая точность и достоверность.
Цель диссертационной работы состоит в разработке новых методов диагностирования ЦП МОД в эксплуатационных условиях и научно-технических решений, направленных на повышение ресурса ЦП МОД.
Основные задачи исследования:
проанализировать и классифицировать отказы ЦП МОД;
создать средства и методику диагностирования втулочно-роликовой цепи (ВРЦ) на двигателе в эксплуатационных условиях;
разработать методику интегрального диагностирования ЦП МОД в эксплуатационных условиях;
определить факторы, влияющие на ресурс ЦП МОД, и предложить меры по его повышению.
Объектом исследования являются цепные приводы распределительных валов (РВ) выхлопных клапанов и топливных насосов высокого давления судовых МОД, оснащенные втулочно-роликовыми цепями шагом 50,8-114,3 мм.
Методы исследования. Теоретическая часть работы выполнялась на основе математического и физического моделирования с использованием компьютерных программ Microsoft Excel, TurboPascal. Данные обработаны с применением положений теории вероятностей и математической статистики.
Экспериментальные исследования процессов изнашивания приводных цепей большого шага производились на эксплуатируемых судовых дизелях специально созданными приборами по разработанной методике измерений. Исследования кинематической погрешности ЦП МОД проводились как на судовых дизелях, так и на лабораторном испытательном стенде цепной передачи. Данные обрабатывались программой гармонического анализа дискретных стационарных сигналов. Исследования деформации и разрушения цепей большого шага велись в лабораторных условиях.
Научная новизна заключается в следующем:
предложена методика статического параметрического диагностирования цепной передачи судового МОД на основе кинематической погрешности цепи и охватываемых ею элементов вращения;
предложены критерии оценки изнашивания судовых приводных цепей большого шага, основанные на особенностях их конструкции;
разработана виртуальная модель изменения кинематической погрешности втулочно-роликовой цепи;
разработана экспертиза состояния ЦП МОД на базе компьютерной программы расчета диагностических показателей параметров цепи;
- разработаны приборы для определения шага ВРЦ на уровне изобретений
и полезных моделей и определена область применения механизированной техно
логии измерений в зависимости от типа дизеля.
Обоснованность и достоверность результатов определяются:
значительным количеством обработанного фактического статистического материала;
разностными способами обработки измерений, исключающими значительные систематические ошибки;
удовлетворительной точностью диагностического предсказания величины дефекта;
положительными результатами опытно-промышленных испытаний.
Личный вклад автора. Все теоретические исследования в работе выполнены автором самостоятельно, а экспериментальные исследования - в составе групп при выполнении хоздоговорных работ.
Практическая ценность. Разработки доведены до практической реализации на уровне промышленных образцов, методик, пакетов программ, технических рекомендаций. Практическая ценность работы определяется возможностью управления техническим состоянием судовых ВРЦ по данным изменений кинематической погрешности цепи (КПЦ) и цепного привода (КПЦП), на основе которых обеспечивается безопасная и экономичная работа дизеля.
Реализация работы. Созданы и применяются на судах пяти типов системы определения технического состояния ЦП МОД разной конструкции.
Разработанные приборы измерения шагов звеньев цепей защищены авторскими свидетельствами и использовались небольшими партиями на судоремонтных заводах, а также на судах ОАО «Дальневосточное морское пароходство» и ОАО «Приморское морское пароходство».
Научные положения, выносимые на защиту:
- разработка экспертной системы оценки технического состояния ЦП МОД
на базе компьютерной программы;
- применение диагностической модели ВРЦ на основе двух показателей:
разноразмерности шагов звеньев и зазора между роликом и втулкой шарнира;
принцип распознавания технического состояния ЦП МОД по оценкам симметрии распределения разноразмерностей шагов звеньев цепи;
разработка виртуальной модели изменения КПЦ для определения характера изнашивания ВРЦ по длине и взаимодействия двух рядов ВРЦ;
применение статического параметрического диагностирования ЦП МОД методом КПЦП по колебаниям рычага натяжного устройства и применение гармонического анализа КПЦП на основе амплитудно-периодного спектра (АПС).
Апробация результатов исследования. Основные научные положения докладывались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГУ им. адм. Г.И. Невельского, (1973-1982гг., 2005, 2006 гг.); МВТУ им. Баумана (2007 г.), а также на научно-техническом семинаре МГУ им. адм. Г.И. Невельского (2009 г.).
Внедрение приборов для определения шага ВРЦ осуществлено на судах и СРЗ Дальнего Востока. Внедрение стенда для испытания цепных передач осуществлено в МГУ им. адм. Г.И. Невельского. За внедрение этих работ получены медали ВДНХ.
Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 10 статей и получено 5 авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений общим объемом 160 страниц.
