Диагностика строительных машин / Средства и технологии диагностирования строительных машин / Глава 4.2
Кривошипно-шатунные механизмы
Все больше применяют способы акустической диагностики, основанные на использовании вибрационных и шумовых характеристик диагностируемых сборочных единиц, в том числе и для определения технического состояния цилиндро поршневой группы двигателя.
Возникающие вибрации в зоне цилиндров вызваны ударами в поршневой группе, особенно мощными при прохождении поршня ВМТ и при перекладке поршня с одной стороны гильзы на другую. Величина ударного импульса зависит от зазора между гильзой, поршнем и кольцами и увеличивается с увеличением износа цилиндро поршневой группы. Возникающие шумы и вибрации позволяют определять техническое состояние цилиндро нательно использовать два метода диагностирования, причем второй является контрольным. Такой усиленный контроль особенно необходим в случае приближения технического состояния проверяемого объекта к предельно допустимому.
Кривошипно-шатунный механизм состоит Из коленчатого вала с шатунными и коренными подшипниками, шатунов, поршневых пальцев и маховика. Все эти детали работают в условиях больших знакопеременных нагрузок, при значительных колебаниях температуры (особенно в период запуска двигателя) и при большой частоте вращения коленчатого вала. При тяжелых условиях работы деталей кривошипно-шатунного механизма важнейшее значение для его работоспособности имеет поддержание стабильных условий смазки в подшипниковых узлах. В сопряжениях коленчатого вала с шатунными и коренными подшипниками поддерживаются условия жидкостного трения, которые зависят от величины радиального зазора. По мере износа подшипников и шеек коленчатого вала радиальный зазор увеличивается, что приводит к увеличению утечек масла сквозь зазор из главной магистрали, снижению давления в главной магистрали, ухудшению смазки поршневого пальца. Кроме того, при этом нарушаются условия жидкостного трения, что приводит к увеличению динамических нагрузок в подшипниковых узлах.
Давление масла
Следовательно, основным структурным параметром, характеризующим работоспособность кривошипно-шатунного механизма, является радиальный зазор подшипниковых узлов. Для оценки состояния используют диагностические параметры: давление масла в главной масляной магистрали; расход масла в единицу времени; шум и стук, возникающие в сопряжениях.
Давление масла в главной магистрали определяют приспособлением КИ-4940 или устройством КИ-5472. И то. и другое оборудование состоит из манометра, соединительного гибкого рукава, сменных штуцеров (переходников). В комплект КИ-4940 включен штуцер-тройник, позволяющий включать приспособление параллельно рабочему манометру двигателя.
При измерении давления в главной магистрали двигателя устройство подключают к корпусу фильтра па
При определении технического состояния цилиндро поршневой группы двигателя, работающей в наиболее тяжелых условиях, использование одного какого-либо метода диагностирования не всегда дает удовлетворительные результаты, а иногда приводит к совершенно неправильному диагнозу. Это объясняется влиянием на диагностические сигналы технического состояния других систем и сопряжений двигателя, оказывающих взаимное влияние на проверяемое сопряжение, поэтому при диагностировании цилиндро поршневой группы для постановки достаточно точного и обоснованного диагноза же параллельно с подключением рабочего манометра. При нормальном тепловом состоянии двигателя во время его работы определяют давление масла сначала при номинальной частоте вращения коленчатого вала, а затем при минимально устойчивой частоте. При номинальной частоте вращения номинальное давление масла для разных двигателей колеблется в пределах 0,2 ... 0,7 МПа, а предельные значения давления масла составляют 0,12...0,2 МПа. При минимальной частоте вращения коленчатого вала предельное значение давления масла составляет 0,08 ... О,11 МПа.
Давление в ресивере
Для уточнения диагноза двигатель прослушивают, выявляя стуки в различных сопряжениях, для чего используют стетоскопы. Наиболее характерные зоны прослушивания двигателя, в том числе зоны подшипников коленчатого вала, даны. Хорошо прослушиваются стуки в подшипниках при резком изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Для определения расхода масла через зазоры в подшипниках коленчатого вала используют масляные калибраторы. Измерения, производят на неработающем двигателе. Прибор подключают к главной масляной магистрали двигателя и при постоянном давлении нагнетают в магистраль масло, фиксируя количество масла, поступающего в магистраль для поддержания давления.
Одним из наиболее эффективных способов определения технического состояния кривошипно-шатунного механизма является прослушивание неработающего двигателя, камеры сгорания которого подключены к компрессорно-вакуумной установке. Компрессорно-вакуумная установка переменно создает в над поршневом пространстве разряжение и повышенное давление.
Для этих целей применяют установку КИ-4942 или КИ-13907. Установка КИ-4942 состоит из одноступенчатого поршневого компрессора, двух ресиверов (сжатого и разреженного воздуха), аппаратуры очистки и управления воздушным потоком, соединительных трубопроводов, электродвигателя привода компрессора и аппаратуры управления электродвигателем.
Давление в ресивере сжатого воздуха контролируют манометром, а в ресивере разреженного воздуха - вакуумметром. Ресиверы снабжены соответственно предохранительным клапаном и регулятором вакуума. Для создания разрежения в одном ресивере краном соединяют этот ресивер с компрессором и отключают от компрессора другой ресивер (сжатого воздуха).
В ресивере
При этом во время работы компрессора воздух выкачивается из ресивера разреженного воздуха и из компрессора выходит в атмосферу. Для создания давления в ресивере сжатого воздуха с ним соединяют нагнетательную полость компрессора, а всасывающую полость отключают от ресивера разреженного воздуха и соединяют с атмосферой. В этом случае воздух из атмосферы через компрессор нагнетается в ресивер сжатого воздуха.
В ресивере разреженного воздуха создается разрежение 0,06 ... 0,07 МПа, в ресивере сжатого воздуха создается давление 0,2 ... 0,25 МПа.
Для подключения установки снимают с проверяемого цилиндра двигателя форсунку, устанавливают поршень в ВМТ и включением передачи фиксируют положение поршня. После этого наконечник компрессорно-вакуумной установки вставляют в отверстие для форсунки и закрепляют его на двигателе. Во время установки наконечника к нему перекрыт доступ воздуха -из ресиверов. Стетоскоп устанавливают в зону наилучшего прослушивания стуков в сопряжении поршень поршневой палец - верхняя головка шатуна и затем при помощи воздухораспределителя попеременно соединяют над поршневую полость то с ресивером разреженного воздуха, то с ресивером сжатого воздуха. Возникающее в камере сгорания разрежение и сжатие перемещают поршень на величину зазоров в сопряжениях, что приводит к возникновению стуков как и верхней головке шатуна, так и в шатунных подшипниках. Для обнаружения стуков и шатунных подшипниках при работе компрессорно-вакуумнои установки наконечник стетоскопа прикладывают к торцу коленчатого вала.
После проверки одного цилиндра подобным образом
Результаты диагноза в этом случае во многом зависят от опытности оператора, поэтому для принятия окончательного решения о состоянии проверяемых сопряжений измеряют суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике индикаторным устройством К ГТ -11140 или приспособлением КИ-7329.
Устройство
Устройство КИ-11140 включает в себя: корпус со сменным фланцем для установки устройства в гнездо форсунки; индикатор часового типа, ножка которого соединена со штоком, проходящим через направляющую в корпусе устройства; пневматический приемник для подсоединения наконечника компрессорно-вакуумной установки.
Чтобы измерить зазоры кривошипно-шатунной группы при положении поршня в ВМТ и застопоренном коленчатом валу, устанавливают и закрепляют устройство в форсуночном отверстии проверяемого цилиндра. Подсоединяют к устройству компрессорно-вакуумную установку и создают давление в над поршневом пространстве, вводят шток до соприкосновения с днищем поршня и устанавливают индикатор на нулевую отметку. Затем медленно создают разрежение в над поршневом пространстве и по индикатору измеряют величины зазоров при двух остановках движения поршня. Перемещение от нулевой отметки до первой остановки соответствует зазору в сопряжениях верхней головки шатуна, а перемещение от первой остановки до второй соответствует зазору в шатунных подшипниках. Общее перемещение соответствует суммарному зазору в шатунных подшипниках и в верхней головке шатуна. Допускаемая величина суммарного зазора для разных двигателей составляет 0,6...0,75 мм, предельные значения зазора для верхней головки шатуна - 0,4...0,45 мм, а для шатунных подшипников - 0,45...0,55 мм. По величине измеренных зазоров судят о состоянии каждой кривошипно-шатунной группы и всего двигателя. При превышении допустимых значений зазоров хотя бы в одном цилиндре необходим ремонт двигателя. По результатам измерений прогнозируют остаточный ресурс двигателя (прогноз ведется с учетом максимального значения измеренных зазоров).
Компрессорно-вакуумную установку используют также при диагностировании кривошипно-шатунной группы по вибро акустическим параметрам.