Рефератна тему:
Визначеннятехнічного стану дизельних двигунів
Зміст
1. Діагностикадизелів по параметрах робочих процесів
2. Віброакустичніметоди діагностики
3. Методи оцінкиякості нафтопродуктів
4. МетодСпектрографії визначення змісту продуктів зносу в маслі
Використана література
1. Діагностика дизелів по параметрах робочих процесів
Під керівництвом Ю. К. Бобкова розроблений метод діагностикидвигунів внутрішнього згоряє по амплітудно-фазових параметрах.
Полягання циліндро-поршневої групи визначають по амплітудахпульсацій тиску відпрацьованих газів в картері при мінімальній стійкій частотіобертання колінчастого валу. Пульсації відбуваються унаслідок чергуванняспалахів процесів горіння палива в циліндрах. Фіксуючи опорну крапку, наприкладмомент приходу поршня першого циліндра у в.м.т., і знаючи порядок роботициліндрів, по амплітуді пульсацій можна визначити полягання кожного циліндраокремо.
Полягання паливної апаратури оцінюють по амплітудах пульсаційтиску в паливопроводах високого тиску, фазам початку уприскування палива повідношенню до в.м.т. поршня першого циліндра і тривалості наростання хвилітиску уприскування. Ці параметри дозволяють визначати тиск затягування пружинифорсунка, величину однорідність подачі палива, момент початку уприскуванняпалива кожною форсункою по відношенню до в.м.т. (різницю кутів випередженняуприскування), знос прецизійних пар паливного насоса.
Полягання механізму газорозподілу оцінюють по амплітудах пульсаційповітря і газів у впусканні і випускному колекторах. По цих параметрахвизначають фази газорозподілу, зазори і герметичність клапанів, зносрозподільного валу. Знаючи величину імпульсів розрідження в патрубку впускання,можна також оцінити полягання (опір) очисника повітря.
Достоїнства даного методу — мала трудомісткість і універсальність,недоліки — низька точність (унаслідок трудності розділення сигналів) іскладність вимірювальної апаратури.
А. В. Дерюгин обгрунтував методи діагностики складових частиндизелів, зокрема паливної апаратури, по параметрах теплових процесів. Їмзапропонований метод визначення кута випередження подачі палива і тискузатягування пружини форсунки по середній температурі циклу, температурівідпрацьованих газів і температурі зовнішньої поверхні випускної труби. Яквимірювальні перетворювачі використовуються хром-алюміневі термопари, а яквимірювальна апаратура — електронні автоматичні потенціометри типа ЕПП.
Встановлено, що при зміні моменту початку подачі у бікзапізнювання середня температура циклу знижується, а температура відпрацьованихгазів і зовнішньої поверхні випускної труби зростає. Це пояснюється зменшеннямперіоду затримки запалювання і догоранням палива на такті розширення. Принадмірному збільшенні кута випередження подачі відбувається зворотне явище:середня температура циклу зростає, а температура відпрацьованих газів ізовнішньої поверхні випускної труби зменшується.
Переваги даного методу мала трудомісткість (при нагоді установкитермопар в камери згоряє, тобто за наявності свічок розжарювання абоспеціальних заглушок), недостаток – низька інформативність і точність у разіроботи дизеля вхолосту. Для усунення цього недоліку необхідно мати пристрійнавантаження.
До параметрів робочих процесів також можна віднести вміст увідпрацьованих газах продуктів неповного згоряє (СО+Н2) і димністьгазів, які визначають відповідно за допомогою газоаналізатора. Неповнота згоряєпалива в більшості випадків спостерігається при несправностях і регулюванняпаливної апаратури і супроводжується зниженням потужності і паливноїекономічності двигуна.
Зважаючи на малу трудомісткість діагностики двигунів по вказанихпараметрах спочатку визначають процентний вміст у відпрацьованих газахпродуктів неповного згоряє або диму. Якщо значення цих параметрів виходять замежі, що допускаються, проводять поглиблену діагностику — визначають потужностіі паливні показники.
2. Віброакустичні методи діагностики
Суть віброакустичних методівдіагностики полягає в наступному.
Під час роботи машини рух деталей супроводжується їх зіткненнями,в результаті яких, по механізмах розповсюджуються пружні коливання. Ціколивання називають структурним шумом на відміну від повітряного шуму,порушуваного механізмами в навколишньому середовищі. У міру зношуваннямеханізмів або зрій виникненні в них яких-небудь дефектів порушуютьсязапроектовані кінематичні зв'язки між Деталями, унаслідок чого характер шуму івібрації змінюється. Цю властивість використовують для оцінки технічногополягання об'єктів по параметрах шуму і вібрації.
Сигнали, порушувані коливаннями працюючих механізмів, носятьімпульсний характер. Енергія акустичного сигналу зростає із збільшенням зазораміж деталями. Тому амплітуда віброакустичного сигналу може достатньо точнохарактеризувати прилягання кінематичної пари. Сигнали фіксуються вимірювальнимиперетворювачами, встановлюваними для цієї мети на корпусі об'єкту діагностики,причому вимірювальний перетворювач сприймає результуючі коливання, щопоступають від всіх механізмів системи.
Для оцінки: кожного сполучення окремо необхідне таке розділеннясигналу на складові, при якому кожна з них характеризувала б технічне поляганняпевного сполучення або однієї кінематичної пари.
Відомо декілька способів розділення сигналів: амплітудний, часовийі частотний.
При амплітудному розділенні в одержуваній амплітуді вібраційнеобхідно знати співвідношення корисного сигналу, що йде від сполучення абокінематичної пари, що цікавить нас, і сигналів перешкод, що поступають відінших сполучень системи. Чим більше відношення величини корисного сигналу дозначень сигналів перешкод, тим точніше результат вимірювання. З цією метоювимірювальний перетворювач встановлюють в тому місці, де амплітуда корисногосигналу виходить найбільшою.
При тимчасовому розділенні сигналів системи виходять з положення,що їх поява різна за часом. Наприклад, сигнали, що виникають у верхній і нижнійголовках шатуна, чергують в строгій послідовності з певними проміжками часу міжними, обумовленими кінематикою вказаного механізму і частотою обертанняколінчастого валу.
Для частотного розділення сигналів необхідно знати частоту абоперіод проходження кожного з них. Частоти імпульсів від зіткнень різнихелементів, як правило, відрізняються один від одного. Наприклад, енергіяколивального процесу від зміни положення поршня в циліндрі біля дизеля СМДзнаходиться в діапазоні 500...4000 Гц, а енергія від ударів поршневих кілець обканавки поршня — в діапазоні 10000...14 000ГЦ.
Розкладання складного коливання на його складові називаютьспектральним розкладанням, або спектральним аналізом. Єство його полягає втому, що із загального коливального процесу, породжуваного всіма елементамисистеми, по черзі виділяються смуги спектрів коливань з подальшим визначенняменергії вібрації в кожній виділеній смузі. Розкладання складного коливання наскладові проводиться за допомогою електронної апаратури — аналізаторів спектру.
Як приймачі вібрацій звичайно використовують п'єзоелектричні перетворювачіприскорень, що перетворюють механічні коливання сполучень системи: в електричнісигнали. Перетворення засновано на появі електричних зарядів на гранях деякихкристалічних тіл при дії на них механічних сил. До таких тіл відносятьсякристали кварцу SiO2 сегнетовой соліNaKC4H4O6.4H2O, дигидрофосфатаамонія NН4Н2PO4, а також керамічні сплави,зокрема титанат барію ВаТiO3 і ін.
Тимчасове розділення сигналів називають стробує. Стробатор —прилад, проникний через себе сигнал тільки в певні проміжки часу. Сигнали, щойдуть зовні цих проміжків, пригнічують При такому розділенні сигналів кориснийсигнал з перетворювача прискорення вібрації подається на підсилювач, звідкипоступає в стробатор, а потім в реєструючий пристрій. Стробатор забезпечуєпідключення підсилювача до реєструючого пристрою в певні моменти часу, яківідлічують щодо якої-небудь опорної події, що відбувається в механізмі,наприклад щодо моменту досягнення поршнем верхньої мертвої крапки.
Після кожного зіткнення деталей збуджуються пружні коливання, яків більшості випадків не встигають затухати до нового зіткнення, тому сигналинакладаються один на одного в часі, і стробатор не може їх розділити. Проте він дозволяєістотно підвищити частку енергії корисного сигналу, даної кінематичної пари.
Приблизно оцінювати полягання системи можна по зміряних в окремихїї крапках загальних рівнях вібрацій в частках прискорення сили тяжкості g (9,8 м/с8) або вдецибелах (дБ). Длявимірювання загального рівня вібрації застосовують п'єзоелектричного вимірникаприскорень ПІУ з п'єзоелектричним перетворювачем прискорень ПДУ або ІС. Шкалаприладу проградуйована в частках g. Для запису загальних рівнів вібрації вчасі до приладу ПІУ підключають осцилограф.
Для оцінки технічного полягання окремих сполучень системи повібраційних коливаннях необхідно провести спектральний аналіз цих коливань, щодозволяє виявити їх причини, а також визначити, в яких діапазонах частотзмінюється енергія вібрації залежно від параметрів полягання сполучення, щоперевіряється.
Оцінювати технічне полягання окремих сполучень по вібраційниххарактеристиках можна за допомогою комплексу електронних приладів, сполучених взагальну блок-схему.
Як приклад на рис. 14.1 показаний один з найпростіших варіантівблок-схеми електронних приладів для спектрального аналізу вібрацій. Механічніколивання, сприймані вимірювальним перетворювачем прискорень ІП, перетворятьсяв електричний сигнал, який посилюється підсилювачем і поступає на вхіданалізатора. Останнім по черзі виділяються гармоніки (складові) коливань вдосліджуваній смузі частот і у вигляді напруги, одержуваної на виході,подаються на вхід квадратора, який на виході дає значення енергії (квадрата напруги)виділеної смуги спектру. Сигнал від квадратора подається на вхід інтегратора,що дає на виході середню потужність вібрацій досліджуваного діапазону хвиль запевний проміжок часу. Вказана потужність визначається за шкалою вимірювальногопри бору И. При підключенні до виходу підсилювача електронно-променевогоосцилографа можна візуально спостерігати і контролювати коливальний процес.
/>
Рис.14.1. Блок-схема електронних приладів дляспектрального аналізу вібрацій (ИП— вимірювальний перетворювач, И—вимірнийприлад).
До апаратури для аналізу вібрацій пред'являються високі вимоги:дотримання заданого температурного режиму роботи апаратури, надійна екранізаціясполучних кабелів від перешкод, стабільність характеристик блок-схеми в часі іїх лінійність на всьому діапазоні частот, швидкий прогрів апаратури до робочихрежимів і ін. Технічне полягання складових частин машини по віброакустичних параметрахслід перевіряти на таких режимах роботи, при яких характеристики процесіввиявлялися б в найчистішому вигляді, з якнайменшим впливом перешкод з бокусполучень, що не перевіряються. Наприклад, для зменшення сигналів перешкод приконтролі полягання деталей кривошипно-шатунного механізму в якому-небудь циліндрірекомендується на час перевірки вимкнуть з роботи сусідні циліндри.
Як показує аналіз науково-дослідні робіт, методи віброакустичних діагностикидотепер остаточно не розроблені. Складність тут полягає у відсутності, надійнихметодів розділення корисних сигналів і сигналів перешкод, породжуваних різнимисполученнями контрольованої системи. В цьому напрямі ще належить провести теоретичніекспериментальні дослідження.
3. Методи оцінки якості нафтопродуктів
Надійність і довговічність сільськогосподарського техніка значноюмірою залежить від якості нафтопродуктів продуктів. При недбалому транспортуванніі зберіганні нафтопродуктів в них потрапляють вода і механічні домішки, які,стикаючись з поверхнями, що труть, приводять до передчасного виходу з ладускладових частин машин.
Присутність води і механічних домішок в дизельному паливі викликаєпередчасний знос і вихід з ладу прецизійних пар паливного насоса і форсунок,зниження подачі палива, зміну моменту початку подачі у бік запізнювання,погіршення якості розпилювання палива. Все це порушує процес отримання палива,знижує потужність і паливну економічність дизеля. При температурі палива нижче0° З частинки води, що знаходяться в ньому, замерзають і у вигляді дрібнихшматочків льоду забивають паливопроводи, утрудняючи пуск дизеля в зимовий час.
Механічні домішки, що містяться в маслах і консистентних мастилах,абразивно діють на поверхні, що труть, викликаючи посилене їх зношування іпередчасний вихід з ладу. За наявності води в маслах і мастилах поверхні, щотруть, піддаються корозії.
Щоб уникнути небажаних явищ, під час вступу палива, масел і мастилв господарство необхідно перевіряти їх якість за допомогою переноснихлабораторій ПЛ-2М і РЛ або шляхом зовнішнього огляду, фільтрування, підігріву.
Наявність в паливі або маслі механічних домішок можна визначитифільтруванням або боронінням узятої проби. При перевірці фільтруванням в чистийскляний посуд заливають стакан нафтопродукту, що перевіряється. В дизельнепаливо додають 1...1.5 стакани, а в масло — 2...3 стакани чистого бензину,суміш збовтують і пропускають через паперовий, або матерчатий фільтр. Потімфільтр ретельно промивають чистим бензином і просушують протягом 10...15 мін.Якщо паливо плі масло чисте, то на фільтрі залишається ледве помітна жовтапляма. Якщо ж в нафтопродукті є механічні домішки, то пляма буде темною. Чимбрудніше нафтопродукт, тим темніше пляма на фільтрі.
Механічні домішки в бензині виявляються шляхом відстою проби вчистому прозорому посуді протягом 1,5...2 ч або по плямі після висиханнябензину, налитого на папір або скло.
Механічні принісши в солідолі знаходять розтиранням невеликоїпорції солідолу між пальцями.
Щоб визначити, чи є вода в дизельному паливі або бензині, узятупробу наливають в чисту я сухий скляний посуд і збовтують. Паливо, що міститьводу, каламутніє, а після 1...2 ч бороніння на дні посуду з'являються крапліводи. Якщо паливо залито в резервуар, то для перевірки декілька кристалівмарганцевокислого калія зав'язують в марлю і, прикріпивши до лота, опускають надно резервуару. За наявності в паливі води марля забарвиться врожево-фіолетовий колір.
Щоб переконатися, чи немає води в маслі, невелику порцію масланаливають в чисту пробірку на 1/3 об'єму. Потім пробуповолі нагрівають на гасниці або спиртному пальнику. Масло, що містить воду,при температурі 100о. Зі спінення, а на холодній частині пробірки збираютьсякрапля вологи.
Описаними способами проводять вхідний контроль нафтопродуктів.Ними також можна користуватися для оцінки якості масла, що використовується.
Більш точно вміст води в маслі можна знайти за допомогою приладуІКС-29.
Н. М. Хмелевим запропонований спосіб оцінки якості моторногомасла, що використовується, який заснований на визначенні змісту присадки імеханічних домішок в пробі масла, що наноситься на фільтрувальний папір, алехарактеру розподілу компонентів і кольору ядра. Пробу масла беруть за допомогоюмасломірної лінійки при працюючомудизелі я наносять її по одній краплі в 3...4 місцях на фільтрувальний папір,укладений на спеціальне пристосування, яке складається з прозорого диска зрозподілами, кришки і корпуси. Потім встановлюють пристосування горизонтальнона яку-небудь нагріту поверхню, наприклад верхній бак радіатора.
Через 10 хв. знімають пристосування з нагрітої поверхні і,користуючись розподілами, нанесеними на його склі, вимірюють діаметри плями,концентричних кілець я ядра. Вміст присадки знаходять шляхом розподілу діаметрумасляної плями на діаметр внутрішнього кільця, а вміст механічнихпримисій—ділення діаметру внутрішнього кільця на діаметр ядра. Чим більшезначення одержаних коефіцієнтів я чим темніше колір ядра, тим гірше якістьмасла.
Описаний спосіб оцінки якості моторного масла є орієнтовним,оскільки результати аналізу проби залежать від в'язкості масла, температуриповерхні нагріву і інших чинників.
4. Метод спектрографії визначення змісту продуктів зносу вмаслі
Метод спектрографії в нашій країні і за рубежем одержує все більшшироке вживання для технічної діагностики машин. Він заснований на визначеннізмісту продуктів зносу в пробі масла шляхом розкладання на окремі спектри їхвипромінювань, що відбуваються під дією дуги вольта. Спектри фотографують іпотім розшифровують одержані спектрограми або обробляють за допомогоюрахунково-вирішальних пристроїв.
Метод спектрографії дозволяє визначати в маслах вміст будь-якихелементів, вживаних в машинобудуванні. Час аналізу однієї проби в сучаснихавтоматизованих установках триває 3...4 хв. Таку установку можуть обслуговувати1.2 люди.
Метод спектрографії виконується по двох варіантах; 1) з озоленням проби масла іподальшим визначенням вмісту в ньому продуктів зносу але складу золи; 2)безпосереднім аналізом рідкої проби.
У першому випадку навішування масла в 5… 10 г озоляють спалюванням, а потімзалишок прожарюють в муфельній печі при температурі 600...800°С до повного видаленнясажі. Одержану золу змішують з трьома або більш частинами маси порошкоподібногографіту і фтористого літію; потім ретельно розтирають суміш в агатовій ступці взаповнюють нею кратер, що є в нижньому електроді генераторної установки.
При включенні генератора між верхнім в нижнім електродами виникає вольтова дуга. Внаслідокцього вміст кратера випаровується, створюючи свічення, яке спочатку прямує вспектральний прилад, а потім в реєструюче пристрій.
Для кількісної оцінки концентрації визначуваних елементів готуютьеталони з окислю таких же елементів, розбавляючи їх порошком графіту уфтористого літію в певній пропорції.
При озоленні проб досягається висока точність і універсальністьдіагностики. Такий спосіб набув широке поширення при стендових випробуванняхзносу двигунів, але унаслідок великої трудомісткості і складності попередньоїобробки проб не застосовується для діагностики в умовах експлуатації.
У даний час все більше розповсюдження знаходить безпосереднійспектральний аналіз масел (без озолення проб), що дозволяє значно спростити іприскорити процес. При цьому найперспективнішим вважається аналіз звикористанням дискового електроду. Обертаючись з частотою 0,07...0,1 с-1,електрод 5 захоплює масляну плівку і рівномірно подає її в дуговий розряд.Вживання як збудник дуги змінного струму і достатньо високої напруги дозволяєнаблизити точність цього способу до точності способу озолення і забезпечуєвизначення в маслі концентрацій елементів до 10-4 %
Для упровадження методу спектрографії створюються спеціалізованілабораторії. Основним технологічним устаткуванням такої лабораторії єфотоелектрична установка МФС, описана в попередньому розділі. Лабораторіяукомплектовується; необхідним допоміжним устаткуванням і матеріалами.
Діагностика складових частин машин методом спектрографії включаєнаступні етапи робіт: відбір і доставку проб масла, а лабораторію, підготовкуїх до аналізу, спектральний аналіз масла, обробку, результатів аналізу,постановку діагнозу і прийнята відповідного рішення.
За наслідками аналізів будують графіки залежності інтенсивностізношування об'єктів діагностики від напрацювання. При різкому наростанні зносув основних сполученнях дається вказівка про постановку м шини на ремонт.
Спектральний аналіз масла дозволяє визначали технічне поляганняповітряного тракту впускання і очисника повітря за змістом в картерному маслі кремнію.Різке збільшення концентрації кремнію в маслі свідчить про попадання в двигунпилу унаслідок порушення ущільнень в тракті впускання або граничногозабруднення очисника повітря.
Сучасні автоматизовані установки спектрографій розраховані намасове обслуговування машин, що працюють в найрізноманітніших умовах приправильній організації спектрального аналізу масел установка спектрографіїокупається протягом 4.6 місяців за рахунок своєчасного попередження відмов ізначного збільшення міжремонтного терміну служби агрегатів машин.
До недоліків методу спектрографії слід віднести порівняно невисокуточність і трудність роздільної оцінки полягання сполучень (деталей) однаковогохімічного складу, що труться. Погрішність методу складає ±10...15%.
Точність методу можна підвищити шляхом збільшення міжконтрольнихтермінів відбору проб масел. Наприклад, моторне масло тракторів замінюють, якправило, при ТО-2. Отже, проби рекомендується відбирати у вказані терміни.Збільшення термінів роботи масел між спектральними аналізами може спричинити засобою зниження надійності об'єктів діагностики унаслідок невчасної постановкидіагнозу.
У зв'язку з цим метод спектрографії рекомендується застосовуватидля попередньої еспрес-оцінки технічного полягання об'єктів діагностики, а дляостаточної постановки діагнозу користуватися більш точними методами. Наприклад,якщо аналізом спектрографії встановлено надмірне збільшення концентраціїпродуктів зносу в моторному маслі (особливо заліза, хрому, міді, алюмінію,олова), то слід додатково іншими методами перевірити приляганняциліндропоршневої групи і зазори в сполученнях кривошипно-шатунного механізму.
Використана література
1. ГоворущенкоН.Я.Экономия топлива иснижение токсичности на автомобильном транспорте. -М.: Транспорт,1990.-133с..
2. Двигатели внутреннего сгорания /Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова.-4-е изд., перераб. и доп. — М.:Машиностроение, 1984. — 383 с.
3. Колчин А.Й., Демидов В.П. Расчетавтомобильных и тракторныхдвигателей: Учеб. пособие для вузов. — 2-е изд., перераб. й доп. — М.: Высш.школа, 1980. — 400 с., ил.
4. ДСТУ 4276:2004«Норми і методи вимірюваньдимності відпрацьованих газів автомобілів з дизелями або газодизелями».