автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Диагностирование теплового состояния коренных подшипников тепловозных дизей

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи УДК 629.436.822:681.518.54

ДОБРОНОС АЛЕКСЕЙ МЕФОДИЕВИЧ

(0^

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ КОРЕННЫХ ПОДШИПНИКОВ ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1996

Работа выполнена в Самарском институте инженеров железнодорожного транспорта.

Научный руководитель-заслуженный деятель науки и техники РФ, академик АТР, доктор технических наук, профессор ПАВЛОВИЧ Евгений Станиславович.

Научный консультант-

кандидат технических наук, профессор ПРОСВИРОВ Юрий Евгеньевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор КОССОВ Евгений Евгеньевич;

кандидат технических наук, доцент РУДНЕВ Владимир Сергеевич.

Ведущее предприятие-

Служба локомотивного хозяйства Куйбышевской железной дороги.

Защита диссертации состоится 199-6 г.

в/3*°час. на заседании диссертационного совета Д114.05.05 при Московском государственном университете путей сообщения по адресу: 103055, ГСП г. Москва, ул. Образцова, 15; ауд.ЗЗРУ-.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан "

¿Т. 199£г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета университета.

Ученый секретарь диссертационного совета

д. т. н., профессор^— 1— ивгН. Филиппов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Надежность современных отечественных дизельных двигателей, в том числе и тепловозных, по мере их форсирования все в большей степени ограничивается долговечностью подшипников коленчатых валов. Так, задиры подшипников коленчатых валов имели место на тепловозных дизелях 6ЧН21/21, 16ЧН26/26. Проблема обеспечения и повышения надежности подшипников коленчатых валов, а также втулок головных подшипников не решена для дизелей 10Д100, остающимися самыми распространенными на железнодорожном транспорте.

Лимитирующее влияние подшипников коленчатого вала на показатели надежности дизелей отмечается и зарубежными специалистами.

Кроме традиционных путей повышения надежности подшипников коленчатых валов, заключающихся в отработке их на стадии проектирования и доводки при опытной эксплуатации дизелей, перспективным направлением в этой области представляется своевременное выявление их предотказного состояния в эксплуатации. Особенно важно это для железнодорожного транспорта, где возникновение задиров подшипников коленчатых валов в пути следования, как правило, влечет за собой выход из строя дизеля, задержку движения поездов, вызов дополнительного локомотива. • неплановые ремонты тёпловозов.

Диссертационная работа является составной частью , исследований кафедры "Локомотивы" СамИИТа, выполняемых по проблеме надежности и экономичности локомотивов в соответствии с отраслевой научно-технической программой МПС "Разработать и внедрить высокоэффективные технологические процессы и технические средства в локомотивном хозяйстве" (05.02.80.88.89) , утвержденной приказом МПС N25 ЦЗ от 06.11.87 г.

Цель и задачи исследования. Целью работы является теоретическое и экспериментальное изучение явлений, сопровождающих ра-

боту коренных подшипников дизелей и. на основании этого, разработка методики и технологии оценки их работоспособности в эксплуатации.

В связи с поставленной целью поэтапно решались следующие задачи:

- проводился анализ повреждений вкладышей подшипников коленчатых валов тепловозных дизелей и определялся наиболее информативный интегральный критерий работоспособности подшипниковое узла;

- проводился анализ существующих методов оценки техническое состояния подшипников скольжения дизелей с целью оценки возможности их использования в условиях локомотивного депо;

- разрабатывалась математическая модель вибрационного возбуждения опор коленчатого вала работающего дизеля и проводилис! численные эксперименты с использованием разработанной модел! для оценки влияния на параметры возбуждаемых вибраций конструктивных. режимных и эксплуатационных факторов;

- создавалось экспериментальное оборудование, позволяюще* осуществлять исследования виброактивности опор коленчатого вал; в условиях лаборатории и локомотивного депо, на котором проводились соответствующие экспериментальные исследования;

- разрабатывалась методика оценки теплового состояния коренных подшипников тепловозного дизеля типа дюо и решались вопросы аппаратурной, программной и технологической реализации разработанной методики в условиях локомотивного депо.

Методы исследований. Поставленная цель достигалась авторо! путем использования данных, полученных:

- на основании анализа и обобщения сведений, приведенных 1 научно-технической литературе;

- математическим моделиробанием процесса вибрационного возбуждения коренных опор коленчатого вала;

- использованием методов математической статистики при обработке экспериментальных данных.

Экспериментальные исследования по теме диссертации при личном участии автора и достаточной степени достоверности полученных результатов проведены:

- на разработанном автором специализированном стенде для изучения виброактивности нестационарно нагруженных подшипников зкольжения;

- на стенде по испытанию дизеля 8412x12;

- на тепловозном дизеле 10Д100 на станции реостатных испытаний в локомотивном депо Сызрань. При проведении экспериментальных исследований автор широко использовал автоматизированную зистену исследований акустических процессов, созданную на кафедре "Микропроцессорная и вычислительная техника" СамИИТа. разработанный на кафедре "Локомотивы" СамИИТа при участии автора метод регистрации быстропротекающих процессов.

Научная новизна. Теоретически выявлена и экспериментально тодтверждена возможность оценки температурного режима конкретного подшипникового узла коленчатого вала по параметрам возбуждаемых в его опорах вибраций. При этом:

- обоснована целесообразность использования среднебалансовой температуры смазки в подшипнике в качестве его структурного параметра;

- разработана математическая модель вибрационного возбуждения коренных опор с учетом жесткостных и демпфирующих свойств смазочного слоя в подшипнике, а также действующих на шип в пе-зиод его динамического нагружения от процесса сгорания инерци-энных сил, предназначенная для поиска оптимальных зависимостей «ежду структурным и диагностическими параметрами возбуждаемых зибраций;

- с помощью математической модели получены зависимости ряда шплитудных и фазовых параметров возбуждаемого в коренной опоре зибропроцесса, от среднебалансовой температуры смазки в подшип-шке, а также определены условия, при которых установленные за-зисимости могут быть использованы в качестве диагностических;

- получено экспериментальное подтверждение существования и характера выявленных при численном моделировании зависимостей между среднебалансовой температурой смазки в коренном подшипнике и параметрами возбуждаемых вибраций.

Определены условия регистрации и разработаны алгоритмы обработки вибрационного сигнала, снимаемого с корпусных деталей тепловозного дизеля типа Д100, обеспечивающие надежное выделение из него диагностической информации;

Разработан метод оценки температурного режима конкретной коренной опоры тепловозного дизеля 10Д100 по фазовым параметрам вибрационного сигнала, снимаемого с двигателя в области опор коленчатого вала.

Практическая ценность работы. Разработанный метод оценки температурного режима конкретного коренного подшипника дизеля дает возможность оперативно контролировать их работоспособность в эксплуатации и, при накоплении достаточного статистического материала, прогнозировать их остаточный ресурс, что, в свою очередь, позволяет значительно снизить издержки, связанные с последствиями выхода из строя подшипников коленчатого вала.

Полученные результаты экспериментальных исследований виброактивности коленчатого вала дизеля типа ДЮО могут быть использованы также для разработки методов оценки технического состояния их топливной аппаратуры.

Разработанные алгоритмы и программы обработки виброакустического сигнала, снимаемого с корпусных деталей дизелей, могут быть использованы для выделения диагностической информации других его узлов.

Предложенная математическая модель и разработанное экспериментальное оборудование могут быть использованы для исследования влияния на несущую способность нестационарно нагруженные подшипников скольжения жесткостных свойств опор, демпфирующих I жесткостных свойств смазочного слоя.

Реализация результатов работы. , Разработанный в диссертацш

:етод оценки технического состояния подшипниковых узлов колеистого вала дизеля в виде технических требований к режимам ди-.гностических испытаний тепловоза, объему и условиям съема ин-юрмации с него, а также в виде алгоритмов обработки виброакус-•ической информации и обобщенного алгоритма постановки диагноза юшел в качестве одного из разделов в техническое задание на ¡азработку типового стационарного пункта диагностики тепловозов I локомотивном депо Узловая Московской железной дороги.

Отдельные положения по диагностированию теплового состояния :оренных подшипников дизелей типа Д100, изложенные в диссерта-[ии. были использованы при создании пункта технической диагнос-'ики тепловозов в депо Сызрань Куйбышевской железной дороги.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссерта-(ионной работы доложены автором на Всесоюзной конференции "Виб-юдиагностика. Оценка технического состояния механизмов и раз-(еление источников шума. Проблемы стандартизации" (Горький. 984,1988 г.г.), на Всесоюзном совещании "Проблемы вибродиаг-юстики машин и приборов" (Иваново, 1985 г.). на семинаре "Номе методы вибродиагностики технического состояния машин" (Кау-[ас, 1986 г.), на конференции "Автоматизированные системы испы-'аний объектов железнодорожного транспорта" (Москва. 1986, 1988 г.), на научно-практической конференции "Методы и средства иброакустической диагностики машин" (Ивано-Франковск, 1988 ), на научно-теоретических семинарах кафедры "Локомотивы" Са-1ИИТа (Самара, 1988. 1990, 1992, 1995 г. г.), кафедры "Тепловозы [ тепловозное хозяйство" РГОТУ ПС (Москва, 1995 г.), кафедры 'Локомотивы и локомотивное хозяйство" МИИТа (Москва, 1996 г.).

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 15 ючатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 99 стр. маши-юписного текста, 35 рисунков, 3 таблицы, 2 приложения и 92 на-[менований библиографических источника.

/2 2-832

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность выбранной теш исследований, кратко сформулирована цель работы и указаны пути ее достижения.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ проведен обзор и анализ литературных данны: по теме диссертации и осуществлена постановка задач исследований.

Разработчики современных дизелей первостепенное вниманш оказывают лимитирующим узлам, к которым относятся и подшипник! коленчатых валов.

Важность своевременной оценки работоспособности подшипника коленчатого вала в эксплуатации подтверждают результаты исследования надежности тепловозных дизелей, приведенных в работа: ученых ВНИИЖТа, МИИТа. ОмГАПСа, ТашИИТа и др.

Большую роль в решении проблемы оценки надежности дизеле! тепловозов и его узлов в эксплуатации сыграли работы H.A. Фуф-рянского, Н.М.Глаголева, Е.С.Павловича, В. А. Четвергова, Е.Е.Коссова, В.Д.Кузьмича. А.В.Гвоздовенко, С. Я.Айзинбуда, Е.Г.Богославского, С.Г.Жалкина. Э.Д. Тартаковского, И.Ф.Пушкаре-ва. А. Д. Глущенко, А. Д. Беленького, А. А. Чернякова, В.Б.Скуева, В.С.Руднева, В.И.Каплана, Е.А.Никитина и др.

Исследованиям надежности подшипников скольжения, в том числ< и тепловозных дизелей, посвящены работы отечественных учены; М. В. Коровчинского, Д. С. Коднира. И. В. Крагельского, Н.А.Буше, М. А. Галахова, В. Н. Прокопьева, P.M. Матвеевского, И. Я. Токаря, 'i i С:А.Чернавского, А.И.Володина, Ю.А.Загорянского, Ю.Н.Дроздова, А.К.Дьячкова, С.М.Захарова. А.П.Никитина, И.И.Нарских, В.Ф.Эрдмана и др., и зарубежных исследователей Plnkus 0., Mainers К., Zimmerman К.D.. Han. Holland, Mass H., Kadar А. и др.

Проведенный в главе анализ отказов подшипниковых узлов ко-• ленчатых валов форсированных дизелей и повреждений их антифрикционного слоя, яредставленных в литературных и статистически:

источниках позволил сделать следующие выводы:

1.Основные типы повреждений для форсированных тепловозных дизелей - усталостное и кавитационное изнашивание антифрикционного слоя подшипника.

2.Характер этих повреждений ограничивает возможность их обнаружения существующими методами и средствами, особенно в начальный период развития, без разборки подшипникового узла.

3.Наличие в подшипниковом узле одного из указанных повреждений в достаточно развитой форме ведет, как правило, к росту тепловыделения.

На основании указанных выводов при разработке метода диагностирования подшипниковых узлов коленчатого вала в качестве структурного параметра, интегрально характеризующего их техническое состояние, выбрана среднебалансовая температура масла в контролируемом подшипнике.

Критический анализ существующих методов оценки технического состояния подшипников скольжения на удовлетворение ими требований по точности в постановке диагноза и технологичности проведения диагностических испытаний показал, что оптимальными с этой точки зрения являются виброакустические методы получения диагностической информации, однако в настоящее время отсутствуют таковые для определения теплового состояния подшипников скольжения.

■ На- основании полученных результатов анализа состояния проблемы оценки работоспособности подшипников коленчатых валов дизелей, -сформулирована цель исследования, определены задачи для ее достижения и последовательность их решения.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена теоретическому исследованию виброактивности коренных опор коленчатого вала дизеля с целью поиска диагностической информации о тепловом состоянии конкретного подшипникового узла в излучаемом в коренные опоры виброакусти-ческом'сигнале.

В главе содержится обоснование целесообразности математи-

3-832

ческого моделирования процесса вибровозбуждения коренных опор коленчатого вала двигателя при проведении поиска диагностических параметров, определены требования к математической модели, обоснованы используемые для ее построения допущения.

Обзор и анализ проведенных в стране и за рубежом исследований виброактивности поршневых двигателей позволил сделать предположение о том, что слой смазки в подшипнике непосредственно влияет на процесс возбуждения вибраций в опоре, передавая силовое возмущение от коленчатого вала на опору посредством жест-костной и демпфирующей составляющих сил давления. При этом установлено, что изменение вязкости масла в коренном подшипнике, за счет, например, появления в нем зоны граничного трения, должно приводить к изменению характера реакции масляного слоя на динамическое нагружение шипа газовыми силами в период сгорания. а. соответственно, и характера возбуждения вибраций в коренных опорах. Это предположение положено в основу разрабатываемой математической модели вибрационного возбуждения коренных опор. Кроме этого постулировались следующие положения.

Было принято, что возбуждение вибрационного процесса в нагружаемых опорах обусловлено движением только участка коленчатого вала массой М^ и изгибной жесткостью Сш, ограниченного соседними с ними опорами. Это позволяет ограничиться рассмотрением колебательной системы в составе "кривошип коленчатого вала -слой смазки - коренная опора".

Допускалось, что при возбуждении вибраций в блоке цилиндров в движении участвует только некоторая его часть массой М2 относительно неподвижного остова. Эта масса обуславливает один из собственных резонансов блока цилиндров на одной из изгибных его форм. Колеблющаяся часть блока на данной изгибной форме связана с остальной его частью только жесткостью Сг в направлении действия внешней силы N. а демпфирование в материале блока отсутствует.

Полученная с указанными допущениями колебательная система

- И -

описывается системой двух дифференциальных уравнений второго порядка:

М1Х1 + К1(Х1.Хг)(Х1 - Хг) + С^Х1,Хг)(Х1 - Хг) = N(1)

(1)

К^ , Х2 ИХ! -Хг) + С1(Х1.Хг)(Х1 - Хг) = мгхг + сгхг,

где Х1, Хг - соответствующие перемещения центров масс м1 и Мг относительно неподвижной системы координат, связанной с остовом двигателя.

Система (1) решалась численно методом Рунге-Кутта. При этом, за основу зависимости жесткости смазочного слоя в подшипнике от эксцентриситета принято предположение, по которому текущая жесткость слоя в направлении действия внешней силы в нестационарно нагруженном подшипнике скольжения определяется как первая производная от грузоподъемности подшипника № по эксцентриситету е: Ся=й\Ч/йе.

В данной работе принято также, что демпфирующие свойства смазочного слоя обуславливаются вязкостным трением при движении шипа в подшипнике вдоль линии центров, а сила демпфирования есть результирующая сил давления, возникающего за счет выдавливания смазки из под шипа при этом движении и пропорциональна зкорости движения шипа.

В результате проведения численных экспериментов на разработанной математической модели установлено следующее:

1. Существуют зависимости между среднебалансовой температурой змазки в подшипниковом узле и различными параметрами виброуско-зения коренных опор коленчатого вала, возбуждаемого в них в период динамического нагружения шипа газовыми силами (Рис.1 -ЭИС. 4).

2. Наиболее чувствительными параметрами виброускорения к изменению температуры смазки являются величины амплитуды первой и второй полуволн, фазы достижения виброускорением максимального

ИЗМЕНЕНИЕ ВЫНУЖДАЮЩЕЙ СИЛЫ И ВОЗБУЖДАЕМОГО ВИБРОУСКОРЕНИЯ ВО ВРЕМЕНИ

4200

4000-

3000

3600-

3400

32(30-

3000

О 10 20 30 40 60 60 70 80 90 ВРЕМЯ«0.00001, Сек.

■ 1см=1Ш гр. 1си=Э0 гр.

Рис.1

• ••• 1си=60 гр.

иГ X х ш

Е 12

О X " 10 6

Й О ГС

ш 6

ЗАВИСИМОСТЬ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА Аи1 ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ СМАЗКИ

50 60 70 80 90 100 ТЕМПЕРАТУРА СМАЗКИ, гродДепьсия Рмл.9

г

ЗАВИСИМОСТЬ ФАЗЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИЗНАКА 2(|А) ОТТЕМПЕРАТУРЫ СМАЗКИ НА ВХОДЕ

с I С | п=1000 об/мин

I 409бяел/об 1 — ЛАПв!

1 1

3 '

[ 1 1 1 [ ]

1 1

55 «3 65 70 75 80 85 ТЕМПЕРАТУРА СКАЗКИ НА ВХОДЕ, гр.Цельеи»

■ Р.Х ВО е-га ЦИЛ п Р.Х. В 7-м ЦНЛ.

Рис. 5

ЗАВИСИМОСТЬ ФАЗЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИЗНАКА ОТТЕМПЕРАТУРЫ СМАЗКИ НА ВЫХОДЕ

во

гс=1150__ об/мин

I = сопз!

- охп

45 55 65 75

ТЕМПЕРАТУРА СМАЗКИ, гр.Цельма

■ РХ 8 3-м ЦИЛ. □ РХ. В 5-м ЦИЛ.

Рис. 6

£

О

з коренной опоре.

Программа экспериментальных исследований виброактивности юдшипниковых узлов в зависимости от их температурного режима зключала следующие этапы работ:

- съем вибрационного сигнала с опор подшипников и с мест, гаходящихся в непосредственной близости от места действия пер-зичных вынуждающих сил и ввод его в ЭВМ;

- обработку введенного вибрационного сигнала с целью выделе-1ИЯ из него диагностической информации;

- анализ полученной информации и сравнение ее с результатами меленного модели <,-„.

Исследования проводились как в лабораторных условиях - на >азработанном и изготовленном в СамИИТе экспериментальном обо-)Удовании, включающем специализированный стенд, дизельный стенд I автоматизированную систему исследований акустических процессе АСИАП с двухканальным вводом быстропротекающих процессов, :ак и в производственных условиях - на пункте реостатных испытаний тепловозов депо Сызрань Куйбышевской железной дороги.

Экспериментальные исследования в целом подтвердили результаты, полученные при исследовании вибровозбуждения коренных >пор коленчатого вала численным методом, а именно:

- существует однозначная зависимость между фазой появления юзбуждаемого в коренной опоре виброимпульса на оси угла пово-юта коленчатого вала и среднебалансовой температурой смазки в юдшипнике (Рис.5, Рис.6);

- с достаточной для практических целей точностью выявленную ¡ависимость в рабочем диапазоне температур смазки (40 - 90°С) южно принять как линейную;

- в качёстве диагностических параметров допустимо использо-1ание временных (фазовых) интервалов, характеризующих появление эделенных при численном моделировании диагностических призна-:ов начального участка относительно некоторой базы, например, ¡МТ на оси цикла действия двигателя.

значения на первой и второй полуволнах, фазы первых двух изменений знака виброускорения.

3.Зависимости фазовых параметров, указанных в п.2 от температуры смазки в рабочем диапазоне ее изменения имеют характер, близкий к линейному.

4.При изменении величины зазора в подшипнике от конструкционного до предельного зависимости фазовых параметров от температуры смазки сдвигаются практически с тем же углом наклона по оси фазовых параметров начального участка возбуждаемых колебаний.

5. При изменении нагрузки на шип зависимости фазовых параметров от температуры смазки сдвигаются практически с тем же углом наклона по оси ординат.

6.На основании вышесказанного, а также в связи с тем, что измерение временных интервалов предпочтительнее измерению амплитуд вибраций, основными диагностическими параметрами для разработки диагностических процедур являются фазовые параметры, характеризующие начальный участок возбуждаемых колебаний в коренных опорах.

7.При разработке метода диагностирования допустимо использование таких свойств выявленных зависимостей диагностических параметров от структурного как их квазилинейность и неизменность угла наклона к оси температур при изменении зазора в подшипнике и величины внешней нагрузки на шип.

Анализ результатов численных экспериментов позволил также установить, что главным фактором, определяющим изменение выделенных диагностических параметров является зависимость значения эксцентриситета на момент начала действия внешней нагрузки от вязкости смазки в подшипнике.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена результатам экспериментальной проверки установленных с помощью математической модели зависимостей между температурой смазки и выделенными диагностическими параметрами начального участка возбуждаемого вибрационного процесса

ЗАВИСИМОСТИ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА Ам1/Ам2 ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ СМАЗКИ

0.95

а э

0.85 0.8 0.75 0.7

< 0.65

Ш

0.6

а55

0.5

40

60

60

70

80

90

100 110

ТЕМПЕРАТУРА СМАЗКИ, грэдЦвльсия Рис.3

ЗАВИСИМИОСТИ ВЫБРАННЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ СМАЗКИ

ТЕМПЕРАТУРА СМАЗКИ, град. Цельсия •А- 102 —•— tam1 ■»■ tan 2 ■■«!••■ (01

Рис.4

В результате проведения экспериментальных исследований получены численные значения тангенса угла наклона зависимости между структурным и диагностическим параметрами, которые составили: для дизеля 8412x12 - 0,75*10"5 сек/град., для дизеля 10Д100 -1,3*10"5 сек/град.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ на основании результатов, полученных при теоретическом и экспериментальном исследованиях вибрационного возбуждения коренных опор и анализа теплового баланса подшипникового узла разработан метод оценки его технического состояния.

Разработанный метод позволяет определять значение среднеба-лансовой температуры масла в конкретном коренном подшипнике при максимально допустимой температуре масла на его входе, т.е. когда в подшипнике может иметь место граничное трение, обусловленное теш или иными повреждениями антифрикционного слоя. Метод построен на основе теоретически выявленных, и экспериментально подтвержденных свойствах зависимости между среднебалан-зовой температурой смазки в подшипнике и одним из фазовых параметров (например, фазой первого изменения знака виброускорением после возбуждения ее колебаний от соответствующей вынуждающей зилы) начального участка возбуждаемых в коренной опоре виброко-пебаний - ее квазилинейности и постоянстве угла ее наклона к эси температур.

В соответствии с разработанным методом для постановки диагноза о техническом состоянии конкретного коренного подшипнико-зого узла дизеля достаточно:

1.Осуществить измерение фазовых параметров, характеризующих моменты возбуждения вибраций в блоке цилиндров в области коренных опор коленчатого вала в период действия газовых сил в соответствующем цилиндре при минимально допустимой гв1 и максимально допустимой 1в2 температурах смазки на входе в подшипник;

2.Рассчитать значение среднебалансовой температуры смазки £сб2 при максимально допустимой температуре смазки на входе в юдшипник по формуле:

¿€62 = + ¿¿гд + СФх- Фг)/Ш [°С]. (2)

где Дггд - повышение температуры смазки в контролируемом подшипнике за счет чисто гидродинамического трения, реализующегося в нем при минимально допустимой температуре смазки на входе в подшипник; фх <рг - соответственно значения фаз появления диагностического признака возбуждаемого вибрационного процесса на оси времени или цикла действия двигателя при минимально допустимой и максимально допустимой температурах смазки на выходе из дизеля; а - угол наклона диагностической зависимости между структурным и диагностическим параметром.

3.Сравнить полученное значение среднебалансовой температуры смазки в конкретном подшипнике с допустимой величиной (для дизеля 10Д100 - 95°С).

Для дизеля 10Д100 получены следующие значения входящих в формулу (2) параметров: гв1 + Л1ГД = 60°С, Ъga= 1.3*10"5 сек/град.

В диссертации разработаны алгоритм и аппаратно-программное обеспечение диагностирования подшипниковых узлов для дизелей типа Д100, осуществлена оценка точности при постановке диагноза с использованием разработанного метода. Показано, что достижима величина погрешности в определении среднебалансовой температуры смазки в контролируемом подшипнике не более 3,5% от допустимой.

Производственная проверка разработанного метода осуществлялась в локомотивном депо Сызрань на тепловозах 2ТЭ10М, которая показала достаточно высокую его эффективность.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1.На основании анализа повреждений вкладышей подшипников коленчатого вала тепловозных дизелей и существующих методов их диагностики сделан вывод о целесообразности использования в ка-

эстве структурного параметра, интегрально оценивающего техни-эское состояние диагностируемого подшипника среднебалансовую емпературу смазки в нем. а в качестве метода ее определения -иброакустический.

2. Разработана математическая модель вибрационного возбужде-ия опор с учетом жесткостных и демпфирующих свойств смазочного лоя в подшипнике, а также действующих на шип в период его ди-амического нагружения от процесса сгорания инерционных сил, редназначенная для поиска оптимальных зависимостей между труктурным и диагностическими параметрами возбуждаемых вибра-ий.

3. Путем исследования математической модели установлены за-исимости амплитудных и фазовых параметров, характеризующих на-альный участок вибропроцесса, возбуждаемого в опоре коленчато-о вала в период горения в цилиндре, от среднебалансовой темпе-атуры смазки в подшипнике при различных значениях радиального азора и динамической нагрузки на подшипник.

4.Из общей совокупности полученных зависимостей выбрана оп-■имальная с точки зрения использования ее в качестве диагности-:еской - зависимость между фазой первого изменения знака вибро-'скорения относительно базовой точки от температуры смазки в гадшипнике.

5. Определено, что для разработки метода диагностики подшип-мков коленчатого вала возможно использование таких свойств «бранной зависимости как ее квазилинейность и постоянство угла [аклона к оси температур.

6.Создано экспериментальное оборудование, позволяющее осуществлять исследования виброактивности опор коленчатого вала годели поршневого двигателя, а также дизелей 8412x12 и 10Д100.

7.На созданном оборудовании получено экспериментальное подт-¡ерждение существования и свойств выявленной при численном мо-¡елировании и выбранной в качестве диагностической зависимости южду среднебалансовой температурой смазки в коренном подшипни-

ке и фазовым параметром возбуждаемых вибраций в районе коренны; опор коленчатого вала. При этом установлено, что тангенс углг наклона данной зависимости для дизелей 8412x12 и 10Д100 раве! 0,75 и 1.3 сек/град соответственно.

8. Разработаны алгоритмы обработки виброакустического сигнала, снимаемого с корпусных деталей дизелей 8412x12 и типа Д100, для надежного выделения из него диагностической информации, характеризующей техническое состояние конкретного подшипниковое узла коленчатого вала указанных дизелей.

9. Разработан и проверен в производственных условиях мето; оценки температурного режима конкретного подшипникового узлг тепловозного дизеля 10Д100.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Голов Ф.В., Добронос A.M., Ермаков Ю.Д. Виброакустическш методы исследования рабочих процессов дизеля // В межвуз. сб. науч. тр./ Омский ин-т инж. ж. д. транспорта. - Омск, 1983.- С. 36-39.

2. Голов Ф.В., Добронос А. М. Исследование виброакустическо! активности системы "коленчатый вал - опоры" в ДВС // Проблем! вибродиагностики машин и приборов / Тез. докл. Всесоюз. науч. совещ: - Москва, 1985. -С. 79.

3. Голов Ф.В., Добронос A.M., Ермаков Ю.Д. Применение АСИ i задаче изучения быстропротекающих процессов в двигателях внутреннего сгорания // В межвуз. сб. науч. тр. Московского ин-тг инж. ж. д. транспорта, N 775 / Москва, 1986. -С. 43-44.

4. Добронос A.M. Моделирование возбуждения вибраций, сопровождающих работу подшипников коленчатого вала дизеля // Новьк методы вибродиагностики технического состояния машин: Тезис! докл. Всесоюз. конф. - Каунас, 1986. - С. 52-54.

5. Добронос A.M. Диагностирование подшипников коленчатой вала при комплексной.диагностике дизеля // Межвуз. сб. науч. тр. /Надежность и эффективность тягового подвижного состава.

осква, 1987, N 136. -С.24-26.

6. Добронос A.M. Модель вибрационного возбуждения блока ци-индров ДВС // Методы и средства виброакустической диагностики ашин / Тез. докл. Всесоюз. науч. пр. конф. - Ивано-Франковск. 988. -С. 11-12.

7. Добронос A.M.. Целиковская B.C. Оценка надежности подшип-иков коленчатого вала ДВС по результатам вибродиагностики // ибрация и вибродиагностика. Проблемы стандартизации / Тез. окл. II Всесоюз. науч. тех. конф. -Горький, 1988. -С. 154-155.

8. Добронос A.M. Математическая модель виброактивности опор оленчатого вала ДВС/Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 10.03.88, N 4397-жд 88.

9. Добронос A.M., Целиковская B.C. Вибродиагностика теплово-о состояния подшипников коленчатого вала дизеля // Техническая иагностика и повышение надежности средств транспорта / Тез. окл. респ. конф. -Ташкент, 1988, -С. 85-86.

10. Добронос A.M., Ермаков Ю.Д., Криволапов В.П., Целиковс-ая B.C. // Автоматизированные системы испытаний объектов ж. д. р. / Межвуз. сб. науч. тр. -Москва, 1988, N 814. -С. 53-56.

11. Добронос A.M., Целиковская B.C. Диагностирование тепло-ого состояния подшипников коленчатого вала дизеля КАМАЗ-740 // дагностика, повышение эффективности и долговечности двигателей ' Тез. докл. науч. техн. семинара Лен-кого с. -х. ин-та. -Ле-инград, 1989. -С. 30.

12. Добронос A.M. Об одном методе диагностирования подшипни-;ов коленчатого вала дизеля // Проблемы развития локомотивост-оения / Тез. докл. III Всесоюз. науч. техн. конф. -Луганск, 990. -С. 96-97.

13. А. С. СССР N 1267197 МКИ3 G 01 M 15/00 Способ регистрации :араметров быстропротекающего процесса в двигателе внутреннего горания//Девяткин C.B., Добронос A.M., Ермаков Ю.Д. N3850491/25-06.-Заявл. 05.12.84. -Опубл. 30.10. 86. -Bkwi.N 40.

14. А.С. СССР N 1516839 МКИ3 G 01 M 13/04 /Стенд ДЛЯ испыта-ия подшипников коленчатых валов ДВС/ Добронос A.M.