автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Контроль дисбаланса дизеля на тракторе виброакустическим методом с целью его уменьшения в эксплуатационных условиях

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ПЕТРОВСКИЙ Николай Владимирович

КОНТРОЛЬ ДИСБАЛАНСА ДИЗЕЛЯ НА ТРАКТОРЕ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С ЦЕЛЬЮ ЕГО УМЕНЬШЕНИЯ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ (НА ПРИМЕРЕ ТРАКТОРА МТЗ—80/82)

Специальность: 05.20.03 — Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ-ПУШКИН 1992

ГОП:'^

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете.

Научный руководитель:, доктор технических наук,1 профессор В. А. Аллилуев.

Научный консультант, кандидат технических наук, и. о. доцента К. Е. Муравьев.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Б. А. Улитовский; кандидат технических наук, доцент А. В. Соминич.

Ведущее предприятие: Государственный научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСНИТИ).

Защита состоится 1993 г. в 13 час. 30 мин.

на заседании Специализированного совета К1 120.37.05 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург—Пушкин, Академический пр., 23, дуд. 719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеюе института.

Автореферат разослан

1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

К 120.37.05 кандидат технических наук, доцент

Николаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Пополнение машинно-тракторного парка колхозов, совхозов и фермерских хозяйств новой энергонасыщенной техникой предъявляет высокие требования к ее надежности, повышении степени готовности к выполнению работ в оптимальные агротехнические сроки. Эти проблемы еще больше обостряются по'мере перехода к рыночник отношениям в аграрном секторе и широкого распространения на селе новых организационных форм хозяйствование.

На доли.дизельных двигателей приходится 30...70^ отказов тракторов и 40...60^ времени на их устранение, Одним из важнейших параметров технического состояния является уравновешенность вращающихся иасс дизеля. В условиях: иеуравнове» - шенности интенсивно изнашивается ресуровые сопряжения, снижаются надежность и производительность машин, сокращается ресурс двигателя на 20»..Зо£. С увеличением численного значения величины дисбаланса частота отказов трактора возраста-* ет в Z..A раза, скорость изнашивания коренных Феек коленчатого вала увеличивается на коренных подшипников - на 23%, шатунных, подшипников - более, чей в два раза. В процессе эксплуатации величина дисбаланса двигателей увеличивается в 2.. Л раза.

Это поолужило обоснованием темы настоящей работы, которая выполнялась в соответствии с целевой комплексной научно-технической проблемой 0.Ц.044 и планом научно-исследовательской работы С.-ПГАУ по комплексной теме 7.1 "Создание и освоение прогрессивных< технологических процессов и оборудования для технической эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной техники".

Цель исследования заключается в обосновании и разработке способа и технических средств оценки дисбаланса дизеля, установленного на тракторе, по вибропараметрам, позволяющих снизить трудоемкость операций контроля технического состоя-* ' ния, повысить точность измерения параметров и, в конечном итоге, повысить безотказность дизеля. .

Объект исследования - процесс изкзнения вибропараметров силового агрегата трактора МТЗ-80 в зависимости от изменения численного значения величины дисбаланса коленчатого ва~

I

ла и вращающихся о ним деталей дизеля.

Научная новизна.- Обоснован способ уменьшения дисбаланса тракторного дизеля, исследована связь между величиной неуравновешенной маосы вращающихся деталей дизеля и параметрами колебания силового агрегата трактора. Определены режимы и разработана технология диагности]Лвания дисбаланса дизеля по параметрам вибрации силового агрегата трактора.

Практическая ценность исследований. Разработаны технологии контроля и уменьшения дисбаланса дизеля, позволяющие осуществить балансировку дизеля в условиях эксплуатации и тем самым повысить его ресурс и эффективность работы МТП. Разработаны технические требования на устройство контроля " дисбаланса дизеля.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях Санкт-Петербургского ГАУ в 1990, 1991, 1992 годах, международном симпозиуме "Шум и вибрация на транспорте"(6 - 8 октября 1992 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в сборниках научных трудов Санкт-Петербургского ГАУ и материалах Санкт-Петербургского дома научно-технической пропаганды.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, спиока литературы и пяти приложений. Работа изложена на 235 страницах машинописного текстами содержит 55 рисунков, 17 таблиц, 159 наименований литературных источников. "

С0ДЕР1АНИЕ РАБОТЫ ' ■

Введение' содержит краткое обоснование актуальности работы и вопросы, выносимые на защиту.

Глава I. "Состояние вопроса и задачи исследования" содержит анализ причин, вызывающих дисбаланс двигателей и изменение его величины в процессе эксплуатации и ремонта автотракторных двигателей, существующих методов контроля и нормирования указанного параметра. Показано, что своевременная балансировка двигателя является одним из мероприятий, снижающих вибрацию двигателя и повышающих его технический ресурс.

Научные основы внедрения прогрессивных форм диагностиро-

г '

вания при техническо» обслуживании машинно-тракторного парка были заложены в работах ученых,: В.й,Вельских, В.И.Виноградб-ва, Н.С.Дцановского, И.Е.Ульмана, Б.А.Улитовского, С.А.Иофи-нова, В.М.Михлина, З.А.Аллилуева, А.В.Николаенко, Б.В.Павлова И.П.Терских и др.

Изучением влияния дисбаланса на вибрацию, шум и надежность двигателей внутреннего сгорания занимались, начиная с 1958 года, В.Ю.Вахтель, Э.С.Дагис, В.Е.Тольский, Н.В.Григорьев, А.Д.Назаров, И.А.Минкин, Л.В.Тузов, Г.И.Семенов, А.И. Филимонов, 0.А.Шипунво, и др. В результате получены теорети-. ческие и экспериментальные данные о влиянии дисбаланса на параметры надежности двигателей внутреннего сгорания, обоснованы нормы остаточного дисбаланса отдельных узлов и дета-.лей, а также двигателей в сборе. В работах В.К.Гордиенко, Э.Д.Карнова,. А.Д.Назарова, подробно рассмотрены причины увеличения дисбаланса автотракторных двигателей в процессе их эксплуатации и ремонта.

В работах вышеуказанных авторов в качестве важнейшей вы» деляется задача совершенствования споообов контроля дисбаланса.

По данным С.-ПГАУ, ЧИМЭСХ, ГОСНИТИ, СибИМЭ, Волгоградского политехнического института и др. организаций величина дисбаланса двигателя в процессе его эксплуатации увеличивается в 2...Э раза, что ведет к росту вибрации и интенсивности изнооа ресурсных сопряжений двигателя в 1,7...2,б раза. По некоторым данным, скорость изнашивания возрастает в 100...150 раз по сравнению с изнашиванием в условиях непрерывного скольжения без вибрации.- На преодоление неуравновешенных сил расходуется 10..", 12% эффективной мощности двигателя, а расход топлива увеличивается на 10...15^.

Анализ существующих способов и средств контроля дисбаланса автотракторных двигателей'в сборе показал, что^суиеотвуюцие способы очень трудоемки, так как требуют демонтажа двигателя! и установки его на специальный балансировочный стенд с достав точно сложной измерительно-регистрирующей аппаратурой, или ' недостаточно точны, либо их применение в условиях эксплуатации двигателей невозможно.

Поэтому разработка'способов, приемлемых не только для за-водов-изготовитёлей и специализированных ремонтных предприя-

3

тий, но и для условий рядовой эксплуатации, является актуаль-, ной задачей и представляет значительный интерес.

Данная работа посвящена разработке методов контроля и уменьшения дисбаланса дизеля , установленного на тракторе, по вибропараметраи силового агрегата. Виброакустический метод является одним из перспективных методов безразборной диагностики, он характеризуется универсальностью, оперативностью и высокой чувствительностью к изменению.структурных параметров. .

На основании проведенного анализа литературных источников. и в соответствии с целью поставлены следующие задачи исследования:

I. Исследовать динамику дизеля как объекта диагностирования дисбаланса виброакустическим методом.

. 2. Исследовать амплитудно-частотные характеристики вибросигнала, формируемого рабочим процессом и воздействием динамических сил дизеля.

3. разработать математическую модель зависимости диагностического вибросигнала от изменения дисбалансов и моментов дисбалансов дизеля.

4. Разработать метод диагностирования динамического дисбаланса дизеля по вибропараметрам, позволяющий в процессе эксплуатации и ремонта трактора оценить и при необходимости уменьшить величину динамического дисбаланса.

5. Разработать техническое задание на изготовление мало-, габаритного электронного диагностического прибора по определению динамического дисбаланса дизеля в сборе.*

6. Разработать технологию оценки и уменьшения динамического дисбаланса дизеля,"установленного на тракторе, в условиях эксплуатации и ремонта!

• 7. Провести лабораторные и производственные испытания разработанных методов, технологии и диагностических средств.

Во второй главе "Теоретические предпосылки оценки динамической уравновешенности дизелей по вибропараметрам" анализируются силы, действующие в центральном кривошипно-шатунноц механизме при работе двигателя, и влияние их на внешнюю неуравновешенность двигателя.

Известно, что в полностью уравновешенном двигателе при

установившемся режиме работы силы, передаваемые на его опоры, должны быть постоянны по величине и направлению или равны ну«, 'ля. Условие уравновешенности двигателя имеет вид;

1^=0 ; 1Р;а=0; 1Рс=0;1:н<=0;1М2=0; ХМо=0, с I)

где и - силы, действующие от возвратно'-поотупательно движущихся масс; Рс - центробежная сила инерции вращающихся масс; М-г , Из , Мо - продольные моменты от соответствующих сил инерции.

В настоящее.время в сельском хозяйстве наибольшее распространение получили однорядные 4х-циливдровые дизели с коленчатыми валами, кривошипы которых располагаются под углом 1б(Л Эти двигатели .отличаются не только равномерностью чередования вспышек, но и хорошей уравновешенностью:

- силы инерции первого порядкаР^.1 взамно уравновешены:

' щ< = 0 ;

- силы инерции второго порядка для всех цилиндров равны и направлены в одну сторону, их равнодействующая приложена к.' средней коренной шейке:.

щ^Ш^г сд гЛСо#£У, (г)

гдеМ} - масса, совершавшая возвратное-поступательное движение, кг; Ъ - радиус кривошипа, м; (О - угловая частота, рад/с; л - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Равнодействующая сила инерции может быть уравнове-

шена с помощью специального механизма.

- центробежные силы инерции для всех цилиндров равны и •п'опарйо взаимно уравновешены ЕРс'О.

Моменты сил инерции первого и второго порядков,а также моменты от центробежных сил инерции, если их рассматривать относительно центра тяиеоти коленчатого-вала, равны нулю:

гм<---0 ; £М2 = О ; 2.Ме =0.

Физическая природа вибрации силового агрегата (двигатель^ муфта сцепления-задний мост) трактора МГЗ-80 на различных чвт» стотах неодинакова. На более высоких частотах, когда длины.' волн колебаний соизмеримы с размерами конструкции или меньше их, силовой агрегат становится деформируемым телом, так как нельзя не учитывать конечную жесткость соединений мёвду агре-

гатами. В низком же диапазоне частот до 100 Гц силовой агрегат трактора можно рассматривать как абсолютно твердое тело, установленное на абсолютно жестком основании с помощью упругих опор (шин задних колес и резинометаллического амортизатора передней опо^н дизеля) и способное совершать малые пё- • ремещения. в любом направлении.

В низкочастотном диапазоне источниками вибрации силового агрегата в стационарном режиме работы трактора являетса внешняя. неуравновешенность дизеля, т.е. периодические силы и моменты передающиеся на его опоры. Для двигателя Д-240 - это силы инерции второго порядка и центробежные силы, вызванные дисбалансом вращающихся масс.

Дисбаланс оценивается его статическим моментом относительно оси вращения. Вызванная им центробежная сила опреде- -ляется по выражению:

Ре= тн-о)(3)

где Шн- неуравновешенная масса, кг; радйус вращения неуравновешенной маооы., м.

Любое количество неуравновешенных масс жесткого ротора может быть представлено двумя векторами, расположенными в двух плоокоотях коррекции. Для двигателя в сборе в качестве атих плоскостей были выбраны торцевая поверхность шкива коленчатого вала и наружная поверхность опорного диска муфты вцепфния.

При наличии продольной плоскости симметрии составляющие -возмущения от дисбаланса дизеля в сборе относительно главных центральных ооей инерции силового агрегата имеют вид:

мгРс +УоУ(г'а.тС<иг мни.т-хё)' &и м)\ А* а (<* + ■&) ; , ,

- Ре («* + Ус) • {-Хс) • СеЯМ;

Мг= Рс Я». (* + 1?еНХ'сл - Хс)г сл.• /,

где Ре - центробежная сила от неуравновешенной массы; Хс. расстояние от линии действия силы Ре до оси первого цилиндра; ^ - угол между осью вращения коленчатого вала и осью X • Хе.-т, у.х.т., 1£сл. - координаты центра инерции силового

агрегата трактора в системе координат X > у. ,Т- »связанных с осью вращения коленчатого вала и ооыо первого цилиндра дизеля.

При остаточном дисбалансе дизеля скорость колебаний силового агрегата трактора в общем случае равна

ц = тН'о)г-г*/г* , (5>

где ¿г - механический импеданс трактора, Н»с/м. Амплитуда вибрации:

А = ти-и)-г«/гг. (6'

Для определенного технического состояния трактора при установившемся режиме работы дизеля величины и) , "¿к и. 2Т можно считать постоянными и величина характеризует

балансировочную чувствительность трактора, которая определи!-

Л.- Д'}. , С 7 )

А Л "Р

где (\4 и /1а - амплитуды колебаний при исходном состоянии и пооле установки пробного груза /|?лр соответственно. Уравнение (6) мржно записать в виде:

■А'Шн-4 . с 8)

Для более детального изучения факторов , влияющих на вибропараметры силового агрегата была предложена эквивалентная схема силового агрегата трактора МТЗ-80/62 (рис. I).

Мм к тт-щм

-о—[О—□—О

Рис. I. Эквивалентная, схема силового агрегата трактора МТЗ-60/62:

Ра(Ь) - Центробежная сила, возникающая от неуравновешенной массы, - сопротивление перемещению в подшипниках

скольжения двигателя и подшипниках качения полуосей заднего моста, Н.с/м;Л?м - масса маховика, кг;1^г- масса трактора,. кг;Яи({)- сила,, действующая на измерительный датчик, Н. Исходя из эквивалентной схемы, импеданс трактора равен:

и) , С 9)

где J*cDfflr- комплексное механическое сопротивление массы трактора} jcDe^- комплексное механическое сопротивление податливости шин задних колес трактора.

Подставив в выражение (б) выражение (9) и составляющую Рх центробежной вилы, приходящуюоа на ось Z главных осе'й инерции силового агрегата (4) и проведя преобразования, получим амплитуду вертикальной вибрации силового агрегата трактора, возбуждаемую дисбалансом вращающихся масс дизеля:

А - ПУК к -¿Д- Ji ,Tn>, i

в' " (J* + . Г J . .

Размах амплитуда диагностического вибросигнала С А рагм ) изменяется пропорционально изменению силы Peí (t) , действующей на измерительный вибропреобразователь, установленный в плоскости коррекций:

Дразм - 2 -iпа • -Аир • P<n(i), . (II)

где коэффициент преобразования измерительного комплек-

са, содержащего виброакселерометр, приборы первичной обработки вибросигнала и регистрирующую аппаратуру; J?Kp - коэффициент, учитывающий способ крепления вибропреобразователя.

PcUWiíjeMíjtJ'eminr-J) (12)

Таким образом, в результате теоретических исследований получены аналитические зависимости структурных и диагностических параметров. Из выражения (8) видно, что эта связь линейная. По выражению (10) можно проанализировать влияние различных факторов ц£> параметры диагностического вибросигнала.

Влияние температурного режима работы дизеля на параметры диагностического вибросигнала обусловлено изменением силы сопротивления Реолр. , зависящей от вязкости масла в коренных подшипниках коленчатого вала.

Амплитуда колебаний оилового агрегата трактора вследст-вии дисбаланса дизеля зависит от интенсивности удара коренной шейки коленчатого вала о подшипник скольжения. Интенсивность удара в свою очередь зависит ог величины импульса си-до И7» 2) (здесь Yíl - приведенная касса сталкивающихся деталей, a 2Í - окорооть их соударения).

В момент соударения деталей кинетическая энергия равна

работе силы:

ГУ1 • 2

g =(Pc-Pconp.)'t, . (ü)

ГДеРсопр.~ сила сопротивления, зависящая от вязкости масла в коренных подшипниках коленчатого вала, H; А - зазор в коренных подшипниках, м.

Отсюда, скорость удара равна:

s у/ . (И)

Из выражения (14) видно, что чем больше сила, действующая на вращающиеся детали, и чем бвльше их радиальное перемещение, тем больше скорость соударения, а, следовательно, и амплитуда виброакустического сигнала.

Второй эффект, к которому приводит изменение переменных уравнения (14) вследствие 'изменения температурного режима работы дизеля, проявляется в запаздывании удара в коренных' подшипниках коленчатого вала, что приводит к изменению фазы Ултах диагностического вибросигнала. Время, которое требуется коренной шейке коленчатого вала на преодоление зазоров в подшипниках, заполненных маслом, равно:

1 = J'SIP1'\о*рТ • (I5)

В третьей главе "Методика экспериментальных исследова-

ний" изложены программа, методика экспериментальных исследо-

ваний и обработки полученной информации, описание эксперимен-

тальных установок и применяемой контрольно-измерительной аппаратуры.

■é Контрольно-измерительная и регистрирующая аппаратура вы-

брана с учетом поставленных задач и включает: автоматизированный машинотестер КИ-1395О-Г0СНИТИ (AMT), измерительный прибор B7-I6A, усилитель широкополосный ф-1510, блок полосо-.вых фильтров фирмы "Бриль и Къер", осциллограф-мультиметр CI—I12, осциллографы светолучевые СТ-69 и CI-93, шлейфовый ' осциллограф H-I17/I, источник литания ЛИЛС—30. предваритель-

ный усилитель и блок фильтров (изготовленные в С.-ПГАУ), цифровой измеритель параметров дисбаланса дизелей КИ-5Р49-Г0С-НЙТИ, манометр образцовый МО, виброакселерометры Д14, кндук-

9

ционные отметчики вращения ОВИ. Первичные преобразователи устанавливались на объект диагностирования посредством разработанных переходных устройств. Контроль массы пробного груза осуществлялся при помощи весов WS-2I.

«Поверка и тарировка измерительных приборов и аппаратуры проводилась перед проведением эксперимента и после его окончания.

С целью определения влияния основных факторов на формирование диагностических параметров динамического дисбаланса дизеля в опыта* реализован четырехфакторный эксперимент. На . основе изучения априорных данных, аналитических и экспериментальных исследований, в качестве входных воздействий были вы-•браны следующие аргументы - факторы:X) - давление воздуха в шинах передних колес; Хг - давление воздуха в шинах задних колес; Х5 - величина искусственного дисбаланса; X* - угол установки пробного груза. Остальные факторы,С частота вращения коленчатого вала, тепловой и нагрузочный режимы работы дизеля) стабилизированы. В качестве диагностических признаков приняты:^ двойная амплитуда (размах) вибросигньла.и уг фаза максимального значения амплитуды вибросигнала с'илово-го агрегата трактора. Для определения влияния рабочего процесса в цилиндрах и температурного режима дизеля били проведены однофакторные эксперименты.

Обработка экспериментальных данных с целью получения ве-. роятностно-статистических' характеристик исследуемых процессов ' производилась на ЭВМ ЕС-1033 по стандартным программам.

В четвертой главе "Результаты экспериментальных исследо» ваний"представлены результаты аппаратурной реализации теоретических предпосылок связи факторов, определяемых техничес- . ким состоянием механизмов трактора, и принятых диагностиче- . . ских параметров".

Результаты исследований виброактивности силового arpera- . та трактора подтвердили правильность теоретических предпосылок. и выбора рациональных мест установки первичных вибропре^ образователей При установившемся режиме работы дизеля на холостом ходу наибольшая чувствительность и стабильность вибросигнала достигается при частоте вращения коленчатого • вала П = 2I2C+ 10 мин-^ и частотной селекции на основной, частоте с'использованием узкополоского сильтра с частотой 10

резонанса - 35,3 Гц.

В качестве диагностических параметров динамического дисбаланса дизеля использовались размах амплитуды виброскорости сигналаАрогн и фаза максимального значения амплитуды вибросигнала силового агрегата трактора в вертикальном направлении в плоскостях коррекции - плоскостях вращения маховика и шкива коленчатого вала дизеля.

Значения параметров диагностического вибросигнала измерялись по осциллограммам, полученный на экране терминала AMT КИ "13950-Г ОС НИТИ (рис.2).

УАтах Рис.2. Осциллограммы диаг-

ностического вибросигнала дисбаланса дизеля: I - форма вибросигнала при наличии остаточного дисбаланса в плоскости коррекции; Z - форма вибросигнала после установки корректирующего груза..

В результате лабораторных исследований были реализованы все возможные сочетания факторов двухуровнего четырехфактор-ного эксперимента ПФЭ 2**. По результатам обработки экспериментальных данных на основе методов математической статистики определены параметры полиномиальных моделей вибропроцессов, силового агрегата трактора, возбуждаемых дисбалансом коленчатого вала и вращающихся с ним деталей дизеля.

После отсева факторов по оценке существенности коэ4фици-ентов регрессии по i - критерию Стъвдента при доверительной вероятности 0,95 и проверки адекватности моделей пор -критерию Фишера определены в окончательном виде модели вибропроцессов силового агрегата трактора.

у, »-461,6149 +4S,№ß8X3+58,3536X4, (16) уг = - 0,2798 - 2,99МХ2 + М27вХ* «7>

В результате анализа уравнения (16) установлено, что на амплитуду диагностического вибросигнала существенное влияние оказывает величина остаточного дисбаланса вращающихся масс дизеля.

•По результатам исследований получена зависимость размаха

амплитуды диагностического вибросигнала силового агрегата трактора от величины неуравновешенной массы )7?н в плоскости вращения маховика (рис. 3).

Рис. 3, Зависимость размаха амплитуды (Дрспм) диагностического вибросигнала от величины неуравновешенной массы ГПН коленчатого вала и вращающихоа с ним деталей дизеля в плоскости вращения маховика при '¿и ш 183 мм.

Л рам

гт

т

Драг*-Щ772Ц0£

т

Из выражения (17) видно, что фазовые параметры диагностического вибросигнала обусловлены углрм установки пробного груза, а давление в шинах задних колес вносит значительную погрешность. I

Аппроксимацией методом наименьших квадратов установлено, что на исследуемом интервале давления воздуха в шинах, задних: колес междуУАтах и ^.».«.существует зависимость, описываемая кубической параболой (рис. <»),

Рис. Зависимость амплитуды (Араъм ) и фазы (У*р>ах) диагностического вибросигнала силового агрегата трак* тора от давления воздуха в . шинах задних колес (Рш.з.к. ) •при расположении неуравновешенной массы ГПц на различных углах У по пери»

5400

мВ

I

Аразм 2700

«00

900

360 град

I

|2<0 -Г60

^20

60

щах щ 1 ^

Ар г 13М 1 ■ч ьць 1 N

тох к 1 г I 1 н

тах

Ур 13 н Р й-фв

/1 1 низ

1

ме^ру маховика:

П1М =

90 г соот-

"У/ща« , А рази .300 град., ЦТ) и « веуственнр;

160 град., |7)н ■ 10 г соотг ветственно; «а® > Я раги

при

0,07 0,03 ОН 0,13 ИЛа 0,17 120 град., )??н

при У - , 37 г соот-

ветственно.

ф>х^6,707- 7552,2т.Л Ш>2,938Ригл.;21 ЭЩН 8^,.«., ^max--385,m-7529,8fl7Pш.I.гб37flfi,75Plí.к-.2-l2б4a,935Pwis.к.,.

Анализ зависимостей (рис.'») показал, что давление в шинах задних колес не оказывает влияния на амплитуду Ара»м диагностического вибросигнала. Для измерения фазы&тахнаиболее благоприятным режимом, обеспечивающим наименьшую погрешность, является режим при Ршл,к,ш 0,1...0,13 МПа. Из рис.'» видно, что на данном интервале значений Рш.»,к. значенияУдтаассоот-ветствуют углу расположения неуравновешенной массы Шн .

Зависимости параметров диагностического вибросигнала от температурного режима работы дизеля приведены на рис.5 и 6.

Рис.5. Зависимость размаха амплитуды колебаний силового агрегата трактора от температурного режима работы дизеля.

3000

|иВ

то

м

1=0,9937 / /

/ /

<<

7 . / /

30 40 50 60^ 70 60 'С

V" = 5т,758-2М,Ш1ж+4,№11-0,0231Ъ,

где' 1'ж - температура охлаждающей жидкости, 250

гроЭ

) 200 Идтах

'М

7= о,т щ / / / /

Ш / /

/ /

39 41 50

60 70 ¿ж —

«а *с до

Рис.6. Зависимость фазы максимальной" амплитуды вибросигнала силового агрегата Трактора от температурного режима работы дизеля.

Как видно из рис. 5 и б, при диагностировании дисбаланса дизеля поддержание температурного режима его работы £*» ей...95 ^ обеспечивает миниамльные погрешности измерения ве-

13

личины и угла расположения неуравновешенной массы Юн коленчатого вала и вращавшихся с ним деталей дизеля.

Вибровоэцуиения силового агрегата трактора от неравномер~ ности работы дизеля вследствие отключения одного из цилиндров возникают на частоте 0,5 ¥1 /60 и при частотной селекции диагностического вибросигнала на частоте П /60 непосредственного влияния на диагностический виброс^гнал не оказывает.

В пятой главе "Практическое использование результатов ио-следований"прёдотавлен алгоритм диагностирования и уменьшения дисбаланса дизеля, установленного на тракторе.

Разработаны технологии контроля дисбаланса дизеля при проведении планового технического обслуживания К 3 трактора с применением измерительно-вычислительного комплекса (КИ-1395О-Г0СНИТИ) и'блока первичной -обработки вибросигнала, а также при помощи цифрового индикатора параметров дисбаланса дизелей КИ-5849-Г0СНИТИ1

' Для уменьшения дисбаланса вращающихся деталей дизеля в плоскости маховика разработан набор специальных корректирующих грузов. Мйссы грузов в.наборе образуют последовательность •числе, представляющую собой арифметическую прогреосию с разностью 2 г. Каждая балансировочный груз в наборе имеет поряд» ковый номер.

По показателям измерительных приборов масса корректирующего груза определяется:

' 01 к = 2.5+ №45А разм..

При уменьшении дисбаланса в Плоскости вращения маховика корректирующие грузы устанавливаются на болты крепления опорного диска муфты сцепления к маховику. ■

Часто угол установки корректирующего груза не совпадает с расположением болтов, поэтому балансировку выполняют при помощи двух, грузов,'устанавливая их на близлежащие- к углу коррекции болты.

Значения масс этих грузов определяют по формулам:

где % и Уа - углы между линией действия дисбаланса и первым и вторим балансировочными грузами соответственно, град.

Для определения масс корректирующих грузов и ГПграз-работаны прикладная программа для программируемого микрокалькулятора и номограмма, что значительно снижает трудоемкость балансировки.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В условиях эксплуатации величина дисбаланса тракторного двигателя возрастает в 2,. ..4 раза, в результате чего ресурс дизеля снижается на 20...30$, а также снижается эффективная мощность и увеличивается расход топлива. Существующие в настоящее время способы контроля дисбаланса трудоемки и в условиях эксплуатации не обеспечивают необходимых оперативности и точности.

2. В стационарном режиме' работы дизеля на холостом ходу между амплитудой виброскорости вертикальных колебаний силового агрегата трактора и дисбалансом коленчатого вала и деталей, вращающихся о ним, существует линейная зависимость. Алгоритм извлечения диагностической информации основан на частотной селекции вибросигнала по частоте, кратной номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля, что осуществляется с помощью узкополосного фильтра с частотой резонанса 35,3 Гц. При этом размах амплитуды виброскорости и фаза максимального значения амплитуды позволяют косвенно определить величину и угол нахоадения суммарной неуравновешенной массы вращающихся деталей дизеля в плоскости коррекции.

3. Поддержание определенного режима диагностирования (частота вращения коленчатого вала IX * 2X20 ♦ 10 мин"*, температура охлаждающей жидкости Ьж* 80...95 °С, давление в шинах задних колес Рш.з.к." 0,1...0,13 Ша) обеспечивает минимальную суммарную погрешность при определении величины и фазы дисбаланса соответственно 1Ъ% и 4 град. п.к.в;

Разработанное средство по оценке дисбаланса дизеля в Сборе может быть использовано в качестве автономного прибора • (КИ-5849-Г0СШТЙ) и в качестве модуля к серийно выпускаемому автоматизированному машинотестеру КИ-13550-ГОСНИТИ. Рекомендации по диагностированию и уменьшения дисбаланса дизеля на тракторе апробированы на Лужскои ремонтно-техническом предприятии Ленинградской области и в ГОСНИТИ. .

5. Порог чувствительности предлагаемых метода и средств

15

контроля величины дисбаланса составляет 450 г-ми.

6. Контроль дисбаланса тракторных дизелей целесообразно осуществлять при проведении планового технического обслуживания №3. При этом суммарная трудоемкость.операций (с учетом затрат на уменьшение дисбаланса) не превышает: с использованием АНТ КИ-13950-Г0СНИТИ - 0,46 чел-ч; с применением цифрового индикатора параметров-дисбаланса дизелей КИ-5849-Г0СНИТИ - 1,0 чел»ч; с использованием стробоскопа - 0,6 чел-ч.

7. Экономический эффект от использования предложенных метода, технологии и средств составит 13,39 руб. на один трактор в год в ценах 1969 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих ■работах:

1. Муравьев К.Е., Петровский Й.Б. Диагностирование систем и механизмов дизеля вибрационным методом//Метод. рекомендации: Методы и средства повышёния эффективности использования сельскохозяйственной техники,-Л. :ЛДНТП ,1990.-0.25-32.

2. Муравьев К.Е., Петровский Н.В. Оценка индикаторных параметров и уравновешенности дизеля вибрационным методон//Тр. цн-та/ЛСХИ:Методы « средства повышения эффективности технического обслуживания, диагностики и работы машинно-тракторного парка.-Л. :ЛСХИ ,1990.-0.37-41.

3. Муравьев К.Е., Петровский Н.В. Оценка неуравновешенности двигателя виброакустическим истодом//Безразборные методы диагностики сельскохозяйственной техники Материалы научно-практической конференции 29-31 января 1991 г.-Л.:ЛДНТП,1991. -С.16-16.

А. Муравьев К.Е., Петровский Н.В^ Балансировка тракторных двигателей Д-240 в эксплуатационных условиях//Научные проблемы технического обеспечения яграрно-проиышленного комплекса Нечерноземной- зоны ГС4СР:Материалы научно-практической конференции 15-17 мая 1991 г. в НПО "НЕЧЕРН03ЕМАГР0МА1Г-Санкт-Петербург: РАСХНД991.-С ЛбСЯШ.

5. Муравьев К.Е., Петровский Н.В., Максимов Д.А. Динамическая балансировка'двигателей на тракторе МТЗ-80 в эксплуатационных условиях//Тр. университета/ С.-ПГАУповышение эффективности использования и диагностирования машинно-тракторного парка в новых экономических условиях.-С.-Петеобург:С.-.