автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Совершенствование средств и технологии диагностирования дисбаланса дизеля на тракторе с целью его снижения в эксплуатационных условиях (на примере трактора МТЗ-80/82)

санкт-петербургский государственный аграрный университет

Р Г Б ОД

На правах рукописи

2 7 с?ез '

максимов лштрий Анатольевич

совершенствование средств и технологии диагностирования дисбаланса дизеля на тракторе с шью его снижения 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 ]сандидата технических наук

Санкт-Петербург-Пушкин 1995 '

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете.

Научный руководитель: Засл. деятель науки и техники РФ,' до!стор технических наук, профессор К А. АЛЛИЛУЕВ.

Научный консультант: кандидат технических наук , доцент К. Е. МУРАВЬЕВ.

Официальные оппоненты: Вас л. деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор А. В. НИКОЛАЕНКО; кандидат технических наук Е а ХВАТОВ.

Ведущее предприятие: Научно-исследовательский и проект-но-технологический институт механизации и электрофикации сельского хозяйства Нечернозёмной вони РФ.

Защита состоится " " 1995 г. в ^чао.^^ыин.

на заседании специализированного совета К 120.37.05 по присуждению учёной степени кандидата технических наук в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург-Пушкин, Академический проспект, 23, ауд. 719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета

Автореферат разослан ".

Учёный секретарь специализированного совета *

кандидат технических наук доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В значительной мере производительность и экономичность тракторного агрегата зависит от состояния его энергетической установки - двигателя. На него приходится примерно половина всех отказов мобильных машин.

Одним из факторов, определяющих долговечность и безотказность агрегатов и систем как самого двигателя, так,и машины, на которой он установлен, является его вибрация. Вследствие вибрации узлов и агрегатов машин возникают возвратно-поступательные перемещения поверхностей трения деталей относительно друт друга. Перемещения появляются даже в таких неподвижных соединениях, как прессовые посадки, болтовые, заклёпочные, шпоночные и др. соединения. При вибрации наблюдаются не только перемещения, но и соударения деталей в сопряжениях. Износ, возникающий в условиях вибрации, представляет значительную опасность. Вибрации вредно влияют на организм человека, выаывая физиологические-расстройства.

Основной задачей при исследовании вибрационного состояния силового агрегата является снижение вибрации в источниках их возникновения. Наибольшие вибрации как двигателя, так и всей машины, вызываются силами инерции поступательно движущиея и вращающихся масс двигателя, При больших частотах вращения даже малые вращающиеся массы могут создать значительные несбалансированные силы и моменты. Существующие средства контроля дисбаланса трудоёмки и требуют демонтажа двигателя. В этой связи совершенствование существующих и разработка новых методов и средств контроля и снижения дисбаланса двигателей является актуальным и имеет научное и практическое значение.

Цель исследования. Повышение безотказности и , улучшение виброакустических показателей двигателя на основе контроля и снижения его дисбаланса непосредственно на тракторе в эксплуатационных условиях.

Объект исследований. Вибрационный процесс силового агрегата трактора МТЗ-80/82.

Научная новизна. Аналитические зависимости параметров виброускорений силового агрегата от неуравновешенной массы вращающихся деталей двигателя. Методики определения характеристик колебательной системы силового агрегата трактора, оценки вибро-нагруженности его коренных опор, определения коэффициента

1

'чувствительности и сдвига фазы раеработанных оредств для перехода к другим видам силовых агрегатов. Обоснование возможности балансировки двигателя в сборе на тракторе в плоскости маховика в условиях рядовой эксплуатации, Рациональны,! режим и технология диагностирования и снижения дисбаланса двигателя в условиях эксплуатации при помощи разработанных средств и переходных устройств.

Практическая ценность. Разработанные средства и технология позволяют осуществлять .балансировку вращающихся деталей двигателя непосредственно на тракторе и тем самым повысить его ресурс и эффективность работы машинно-тракторного агрегата.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований реализованы в малогабаритном электронном приборе, принятом ГОСНИТИ к внедрению и получившем шифр КИ-5981-ГОСНИТИ. Прибор и • технология проверены в хозяйствах Ленинградской области: АО "Щушары", АО "Первомайское", АООТ "Бокситогорокагропромтехни-ка" и рекомендованы к внедрению, что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавтельского состава, научных работников и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 1992-1694 г. г.

.Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 5 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, б разделов, общих выводов, списка литературы из 141 наименования и 9 приложений. Текстовая часть изложена на 156 страницах машинописного текста, иллюстрирована 41 рисунком и 9 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы и излагаются положения, которые выносятся на защиту.

В первом разделе рассматривается влияние вибраций, вызванных работой двигателя. Воздействие вибраций не только снижает техническое состояние двигателя и трактора на котором он установлен, но также способно нарушить нормальные условия эксплуа-2

тации. Основной задачей при исследовании вибрационного состояния силового агрегата является снижение вибрации в источниках их возникновения.

Опасным источником возбуждения колебаний является остаточная неуравновешенность вращающихся масс дизеля в сборе (дисба-' ланс). Изучением влияния дисбаланса на вибрация, шум и надёжность двигателей внутреннего сгорания занимались В. ¡0. Вахтель, 3. С. Дагис, ЕЕ. Тольский, Н. В. Григорьев, А. Д. Назаров, И. А. Мин-кин, Л В. Тузов, Г. И. Семенов, А. И. Филимонов, О. А. Шипунов, Петровский II В. и др. В их работах получены эксперементальные и теоретические зависимости влияния дисбаланса на параметры надёжности двигателей внутреннего сгорания, обоснованы нормы допустимого остаточного дисбаланса отдельных узлов, деталей и двигателя в сборе, подробно рассмотрены причины увеличения дисбаланса автотракторных двигателей в процессе их эксплуатации и ремонта. В процессе эксплуатации численное значение дисба-, лансов двигателей увеличивается в 2... 4 раза, что ведёт к росту вибрации и интенсивности износа ресурсных сопряжений двигателя в 1,7. ..г,6 раза.

Анализ существующих способов и средств контроля дисбаланса автотракторных двигателей показал, что эти способы очень трудоёмки, требуют специального оборудования со сложной измерительно-регистрирующей аппаратурой, и их применение возможно только на специализированных ремонтных предприятиях и предприятиях изготовителях.

Широкое применение во многих отраслях техники для балансировки роторов в собранном изделии в эксплуатационных условиях получила портативная балансировочная аппаратура.

Виброакустический метод является одним из перспективны^ методов безразборной диагностики, он характеризуется универсальностью, оперативностью и высокой чувствительностью к изменению структурных параметров.

Данная работа направлена на развитие теоретических положений, разработку новых способов, средств и технологии контроля н уменьшения дисбаланса двигателя на тракторе виброакустическим методом.

В соответствии с проведенным анализом и целью работы поставлены следуюзде задачи исследования; -

1. Исследовать амплитудно-частотные характеристики виб-

3

росигнала, формируемого рабочим процессом и воздействием динамических сил двигателя, при различных скоростных режимах.

2. Определить аналитические зависимости параметров диагностического вибросигнала от параметров дисбаланса двигателя.

3. Разработать алгоритм выделения и обработки диагностического сигнала.

4. Разработать блок-схему и макетный образец малогабаритного электронного диагностического прибора по определению динамического дисбаланса двигателя в сборе на тракторе.

5. Разработать технологии оценки и уменьшения дисбаланса двигателя, установленного на тракторе, с использованием разработанных средств и переходных устройств в условиях эксплуатации.

6. Провести лабораторные и производственные испытания ре-еультагов работы.

Во втором разделе рассматривается процесс формирования диагностического сигнала. Для этого проведён анализ сил, возникающих при работе двигателя, и колебаний силового агрегата, вызванных этими силами.

Все силы и моменты, действующие в двигателе, изменяются во времени; их можно разделить на внутренние (уравновешенные), которые замкнуты в двигателе и на опоры не передаются, и внешние (неуравновешенные), которые передаются на опоры. К внутренним силам относятся силы трения и газовые силы. Наибольшие вибрации как двигателя, так и всей машины, вызываются силами инерции ' поступательно движущихся и вращающихся масс двигателя.

Опрокидывающий момент, дисбаланс, неуравновешенные силы и моменты двигателя являются причиной появлэйия интенсивных низкочастотных составляющих в спектре вибраций опор силового агрегата при неподвижном тракторе и работающем двигателе. Эти составляющие кратны частоте вращения коленчатого вала двигателя. Неизбежные отклонения размеров деталей двигателя, неидентичность протекания индикаторного процесса в различных цилиндрах, дисбалансы номинально полностью уравновешенных вращающихся деталей двигателе искажают теоретический спектр возмущений. В результате спектр, помимо главных гармоник может включать в себя и другие, в том числе и гармоники низких порядков..

Дисбаланс вращающихся деталей двигателя проявляется на частоте вращенця коленчатого вала (оборотной частоте) п/60. Вызванная им центробежная сила Рд определяется из выражения: 4

Рй= 0,оо{ треь*а г (1)

где шр - масса ротора, кг; е - эксцентриситет, расстояние центра тяжести ротора от оси вращения, мм; ¿<Г - угловая частота, рад/с.

Рассматриваемые нами источники возмущения вызывают колебания силового агрегата в низкочастотном диапазоне, следовательно, при исследовании колебательной системы, можно рассматривать его как абсолютно твёрдое тело, способное при колебаниях совершать малые перемещения в любом направлении. Для определения его положения в пространстве нужно задать шесть обобщённых координат. Обычно принимают три декартовых координаты центра инерции силового агрегата и три угла, задающие повороты осей координат, жёстко связанных с силовым агрегатом, относительно неподвижных осей координат.

Наложение связей на колеблющееся тело приводит к появле-. нию центра жёсткости подвески, положение которого, в первую очередь, определяется геометрией подвески. Если элементы подвески с одинаковыми упругими характеристиками расположить в плоскости, проходящей через центр тяжести силового агрегата на одинаковом расстоянии от него, то центр жёсткости подвески совпадает с центром тяжести агрегата. При таком совпадений центров колебательное движение силового агрегата наиболее просто. Оно как бы распадается на движения относительно координатных осей без взаимного влияния (несвязяннь« колебания). Как правило, подвеска, обеспечивающая полную несвязность колебаний, невыполнима из-за конструктивных затруднений.

Под действием дисбаланса двигателя возбуждаются все шесть форм колебаний силового агрегата. При наличии продольной плоскости симметрии составляющие возмущения от дисбаланса относительно главных центральных осей инерции силового агрегата имеют вид:

Р* = Р» + о/й) ¿¿л/<-о

со*Су+ со*/<9 > , (2)

= Я " - К) - <

где Рд - центробежная сила от неуравновешенной малоьц на -расстояние от линии действия силы Ра го оси первого цилиндра; уна~ угол мезду осью вразкния коленчатого вала и осью X; хс, ус, zс - координаты центра инерции силового агрегата трактора в системе координат X,' У,' связанных с осью вращения коленчатого вала к осью первого цилиндра.

Учитывая, что - в общем случае силовой агрегат совершает шесгисвязные колебания, анализ такого рода колебаний крайне затруднён. .

Измерение колебаний датчиком вибрации проводится в одном направлении, т.е. можно рассматривать простое одноосное колебательное движение. Так как перемещение точек силового агрегата измеряется относительно дополнительной подвижной массы, инерционного тела датчика, то расчётная схема представлена как двух-массовая система, массы которой соединены друг с другом упругим элементом (рис.1).

Рис.1. Расчётная схема: Ра -центробежная сила, вызванная дисбалансом , Н ; ш - масса силового •агрегата, включающая массу балансируемого ротора, кг; ms -сейсмическая (инерционная) масса, кг; а - жесткость упругой связи массы ш с основанием, Н/м; са< -жёсткость упругой связи массы тг и ¿и в направлении оси 2 измеряемых колебаний, Н/м; Ы - постоянная вязкого трения между ш и основа-постоянная вяз-Ес/м.

h нием, & с/м; bzi кого трения между ш и тг,

ЧЧЧЧЧЧ^ЧЧЧЧЧЧЧЧ'ч

"На массу т действует возмудаюшя сила Рд, проекция на ось 1 которой:

/> = + с4/ я доо^иГ^еоо^О^

Уравнения, описывающие перемещение масс в рассматриваемой системе запишутся следующим образом:

-

Si

(4)

Так как измерения проводим в установившемся режиме работы, то интерес представляет вынужденные колебания.

В рассматриваемом.нами случае масса инерционного тела датчика значительно меньше массы силового агрегата. Принимая это во внимание, определяем относительное движение сейсмической массы:

где /Чо - относительная масса ' ггг„

А = ^Г ; (б)

«4 - угол медцу направлением дисбаланса и опорной точкой; -угол сдвига фаз мехду перемещением массы шг и фактором неуравновешенности:

^ = агс^о ЪГ^ + ЪП* - обобщающие характеристики, зависящие от условных

частот:

а. = агссо - . (7) .

& \) ч! .. г- С '

л Я '

где условные частоты:

¿Л, я л/Щ ■ = У-^Г (9)

(8)

¿¡,¿2- обобщающие характеристики, зависящие от вязкого трения:

< - -зг ; 4 - -зг ' '(10)

где А ;Д - факторы затухания:

л - ^ ; л - , <11)

Учитывая, что пьезоэлектрический датчик акселерометр вырабатывает напряжение на своём выходе пропорциональное виброускорению сейсмической массы и полигармонический характер колебаний силового агрегата получим выражения для напряжения на выходе вибродатчика:

.<■ „ о, оо/дс^^^✓ * <4* * ■ п/.. Ф« = Ь — 7=1------------------- * 0(1) (12)

V г,*<г/)л>гг+ пе<т/

где Ко- коэффициент преобразования вибропреобразователя.Ес2/м; (3(1) - переменное напряжение на выходе вибродатчика с частотами , а

Для выделения диагностического сигнала необходимо устранить влияние слагаемого 0(1). Это достигается сужением полоса пропускания измерительного блока, г. е. применением узкополосного фильтра.

Зависимость напряжения диагностического сигнала от величины дисбаланса после фильтрации может быть описано уравнением:

?г - к у я е + +

иъ - — . ■ .. . -: ■;- .

У ^-г^п-сх + г^

где Ки - коэффициент преобразования измерительной цепи.

Кз полученного выражения видно, что на параметры диагностического сигнала оказывают влияние, помимо дисбаланса, скоростной режим двигателя, упруго-массовые свойства его подвески и способ крепления датчика. Для конкретного типа трактора, способа крепления датчика и определённого скоростного режима их действие можно принять постоянным, тогда выражение (13), принимая во внимание (6), запишется:

= км о Л *-с/л у €г, + Я) , (14)

^ - «Г*

где . а 'т^с^.г^г^Т^Т^Г^ - постоянная величина для определённого типа силового агрегата и режима диагностирования; %-=о}оо1 е т^ - дисбаланс, кг.м.

Из выражения (14) видно, что между амплитудой диагностического сигнала и величиной дисбаланса существует линейная ва-виеимость:

а ^ (1Б)

а фаза сигнала ¿в сдвинута относительно фазы дисбаланса на величину:

= £Я1 * 57 ' (16)

где определяется из выражения (7).

Таким образом, в результате теоретических исследований подучены аналитические зависимости между параметрами дисбаланса н параметрами диагностического сигнала 8

В третьем разделе даётся описание применявшейся в процессе исследований контрольно-измерительной аппаратуры, экспериментальных установок, излагается методика проведения экспериментальных исследований и обработки полученной информации.

Контрольно-измерительная и регистрирующая аппаратура выбрана с учётом поставленных задач и включает: автоматизированный машинотестер (AMT) НИ-13950-ГОСШГШ, анализатор спектра фирмы "Бркмь и Къер", широкополосный усилитель Ф-1610, измерительный прибор В7-16А, шлейфовый осциллограф Н-117/1; светолучевой осциллограф С1-72А, осциллографмуль тиметр С1-112, модернизированный цифровой индикатор параметров, дисбаланса дизелей KJ1-5981-ГОСНИТИ, виброакселерометры Д-14, индукционные отметчики ОВИ, оптронная пара отражательного типа, датчик давления К 296.04.00. ООО. Первичные преобразователи устанавливались на объект диагностирования посредством разработанных переходных устройств. Контроль массы пробного груза осуществлялся с помощью весов WS-21.

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

Методика экспериментальных исследований включала: исследование амшшудно- и фазово-частотных характеристик силового агрегата и на их основе выбор скоростного режима диагностирования; определение коэффициента чувствительности и сдвига фазы прибора для силового агрегата трактора KtT3-80/ü2 и отработка методики их определения для других типов тракторов; определение мест установки первичных преобразователей; оценка влияния изменения рабочего процесса и смены датчика на параметры диагностического сигнала; оценка влияния балансировки дизеля в плоскости маховика на в ибронагруженность его коренных опор.

Для определения степени влияния различных факторов на формирование диагностических параметров динамического дисбаланса двигателя реализован факторный эксперимент типа П2<Э 24. Его планирование осуществлялось на основе изучения априорных данная, аналитических и экспериментальных исследований.

! При проведении исследований использовался режим холостого хода.

Обработка экспериментальных данных и получение вероятностно-статистических характеристик проводились на ЭВМ СИ 10.32.

9

по стандартным программам и на ПК IBM PC/XT по пакету прикладных программ "STATGRAPHICS".

В четвёртом разделе приводятся результаты экспериментальных исследований.

Выбор скоростного режима проводился в соответствии с разработанной методикой, с учётом полученных амплитудно- и фазово-частотных характеристик (рис.2).

5000 мВ SOCO

г

i V/T

>

г

*

IW

ас to

m m u¡o Ш иин-гш

i <

IÍ

—т *

1 ,

i— «^Т 1

№ Ш ш ¿Wmrjioo

а) б)

Рис.2. Амплитудно- и фазово-частотные характеристики силового агрегата:а)атлитудно-частотная,б)фааово-частотная характеристика; 1-вертикальная, 2-горизонгальная плоскость.

Проведённый теоретический анализ показал, что наиболее благоприятным, для получения стабильных показаний параметров сигнала, являете^ зарезонансный режим. Из полученных зависимостей можно определить, что данный режим наступает для вертикальной плоскости при скоростном режиме свыше 2050 мин"1,а для горизонтальной свыше 2150 мин"1. Опираясь на полученные результаты, для дизелей Д-240 на тракторе МТЗ-В0/82 был определён рациональный скоростной режим работы диагностирования, равный 2200 мин"1, что соответствует номинальному режиму работы этого двигателя.

По полученным характеристикам и, принимая во внимание неравномерность работы двигателя, были определены необходимые параметры фильтра для выделения диагностического сигнала. Полоса пропускания такого фильтра должна быть 1,5...2 Гц, в верхней части характеристики должна быть полочка 1. ..1,5 Гц. Принимая во внимание .эти ограничения, для проведения диагностирования дисбаланса был изготовлен фильтр, представляющий собой последовательное соединение двух узкополосных фильтров с добротностью Q-20. Фильтры имели расстройку в 0,5 Гц. Фильтр был выполнен следящим, т. е. автоматически перестраивающим свою частоту резонанса под частоту опорного сигнала, равную частоте вращения ко-10

ленчатого вала.

В результате лабораторных исследований были реализованы все возможные сочетания факторов двухуровнев четырёхфакторного эксперемента ПЗЮ По результатам обработки экспериментальных данных определены параметры уравнений регрессии:

для вертикальной плоскости

% = £/?<? +1302Л + 24?- Ж,

С17)

= У/;г - У-3 Х& - Зо=3

для горизонтальной плоскости £/г = ¿гл/> ^ г/'э^

Анализ уравнений регрессии показывает, что наибольшее влияние на амплитуду диагностического сигнала по виброускорению,. как в вертикальной У*, так и в горизонтальной Чг плоскости оказывает величина дисбаланса вращающихся масс двигателя. Ширина колеи Ул и масса трактора X? оказывают влияние на точность измерения амплитуды в вертикальной плоскости и фазы в обеих плоскостях. Усилие прижатия вибропреобразователя X4 в указанных пределах не оказывает существенного влияния на параметры диагностического вибросигнала.

Учитывая вероятностный характер диагностических параметров, наш была проведена проверка гипотезы о нормальном законе распределения. Проверка соответствия распределения зксперемен-тальных данных нормальному закону проводилась поЗг- критерию Пирсона.

Балансировка двигателя по сигналам с вибропреобразователей, установленных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, показала на несущественность сил инерции первого порядка в двигателях Д-240 вследствие их уравновешенности по этим силам и их незначительном изменении в процессе эксплуатации. Учитывая более высокий коэффициент вибрационной чувствительности и меньшую погрешность диагностического сигнала, снимаемого с датчика, расположенного в вертикальной плоскости, принята установка датчика при проведении балансировочных операций в вертикальной плоскости1. .

Исследование функциональной связи амплитудных параметров

11

диагностического сигнала по виброускорению и величины неуравновешенной массы ш« вращающихся деталей подтвердили правильность теоретических предпосылок. Данная зависимость хорошо апроксими-руется линейным выражением:

^ = 8+ 4 (19)

с коэффициентом корреляции й«0,99795, что говорит о высокой

Рис.3. Зависимость амплитуды (А) диагностического сигнала по виброускорению от величины неуравновешенной массы ш<ч в плоскости вращения маховика при

О 20 40 60 } 100 Гк-183 мм.

пн

Исследования подтвердили наличие "блуждающего" дисбаланса, обусловленного, в основном, смещением нажимного диска в радиальном направлении с оси вращения коленчатого вала в пределах зазора направляющих. Необходимо проводить его контроль перед проведением балансировочных операций, т. к. при больших значениях ''блуждающего" дисбаланса балансировка становится малоэффективной, а при превышении допустимых нормативов, невозможной. В этом случае необходимо проведение ремонтных операций.

Экспериментальные исследования подтвердили теоретические предпосылки о внутренней уравновешенности газовых сил. Протекание рабочего процесса в отдельных цилиндрах непосредственного влияния на точность измерения параметров диагностического сигнала'не оказывает. Погрешность показаний вызывает увеличение неравномерности вращения коленчатого вала двигателя.

Диагностический сигнал, используемый для определения величины и угла дисбаланса, находится в низкочастотной области рабочего диапазона вибропреобразователя. В этой области наблюдается различие характеристик вибропреобразователей. Для определения влияния смены датчика на показания параметров диаг-' ностического сигнала была использована методика однофакторного дисперсионного анализа, позволяющая провести оценку качественных факторов.

Анализ результатов показал, что смена датчика оказывает

тесноте связи (рис.3).

(X 1000) Regression of A on

влияние, как на амплитуду, так и на фазу диагностического сигнала, что указало на необходимость комплектования диагностического средства датчиком с которым проводится его тарировка.

Влияние балансировки дизеля в сборе на тракторе в плоскости маховика на вибронагруженность его коренных опор оценивалось по изменению спектров вибросигналов (рис.4), снимаемых с датчиков, установленных непосредственно на крышки коренных подшипников. Анализ полученньк результатов показал, что проведение балансировочных операций в плоскости маховика устраняла из спектра виброскорости пятой коренной опоры оборотную гармонику п/60. Незначительное снижение на этой частоте наблюдалось на четвёртой коренной опоре. Спектры остальных опор существенных изменений не претерпели. Установка балансировочного груза в противофазе к месту коррекции увеличила уровень оборотной гармоники пятой опоры в два раза и произошло её незначительное увеличение в спектре четвёртой коренной опоры. Спектры остальных опор существенных изменений не претерпели. Следовательно, для полной балансировки двигателя необходимо проводить балансировочные операции по всем плоскостям между опор.

Производственная проверка,проводимая в хозяйствах Ленинградской области, показала работоспособность разработанных методик, средств, переходных устройств и технологий.

Анализ результатов эксплуатационных испытаний показал, что дисбаланс в плоскости маховика тракторов, находящихся в эксплуатации, превышает нормативные значения в 10,.. 20 раз, в плоскости шкива дисбаланс существенных изменений не претерпевает, что подтверждает исследования о достаточности проведения в эксплуатационных условиях балансировочных операций в плоскости маховика.

В пятом разделе представлены технологии контроля и снижения дисбаланса двигателя на тракторе в эксплуатационных условиях с использованием разработанных модификаций модернизированного цифрового индикатора дисбаланса дизеля КИ-5981-Г0СНИТИ и переходных устройств.

общие выводы

1. В спектре колебаний силового агрегата трактора присутствует составляющая с частотой п/60, зависящая от величины и направления вектора дисбаланса. Оценка дисбаланса двигате-

13

< X ЮОО) 6

mV2/Hi H-

4-

S 3

SPECTRUM N1

150

150

< X ЮОО ) 8

тУЗ/Hz S 4 2 О

SPECTRUM H3

150

< X ЮОО) 5

mV /Hi

SPECTRUM H4

150

< X ЮОО) A

raU2/Hi S 2 1 О

SFECTEUH MS

Рис.4. Спектры вибросигналов, полученных с коренных опор дизеля: 1, 2, 3. 4, 5 - номера соответствующих опор; а - исходное состояние дизеля, Ь - проведена балансировка в плоскости маховика, с - груз установлен в противофаау к месту коррекции.

ля возможна по параметрам вибросигнала по ускорению, его амплитуде и фазе. Получены аналитические зависимости связи диагностических параметров с парметрами дисбаланса. Амплитуда диагностического вибросигнала по ускорению имеет линейную зависимость от величины остаточного дисбаланса двигателя.

2. Диагностирование дисбаланса дизеля возможно по параметрам диагностического сигнала, снятого с вибропреобразователя, установленного в вертикальной плоскости, при определённой массе трактора и его ширине колеи; скоростной режим дизеля должен находиться в зарезонансном режиме силового агрегата. Масса трактора ИЗ-80/82 должна соответствовать техническим требованиям, ширина колеи составлять 1400 мм, скоростной режим находиться в диапазоне 2200+10 мин"1, Ь*-ео... 95°С.

3. В процессе эксплуатации возможно ограничиться проведение балансировочных операций только в плоскости маховика, как плоскости, -имеющей наибольший радиус вращения и сосредоточения наиболее массивных вращающихся деталей. Для полной балансировки двигателя необходимо проведения балансировочных операций по всем плоскостям между опор.

4. Перед проведением балансировочных операций необходимо проводить контроль "блуждающего" дисбаланса, т. к. при его больших значениях балансировка становится малоэффективной, а при превышении допустимых нормативов невозможной. В этом случае необходимо проведение ремонтных мероприятий.

5. Протекание рабочего процесса, вследствие внутренней уравновешенности газовых сил, непосредственного влияния на точность измерения параметров диагностического сигнала по виброускорению не оказывает.

6. В процессе исследования был разработан и изготовлен следящий фильтр с полосой пропускания 1,5 Гц и, имеющий в верхней части характеристики полочку в 1... 1,5 Гц,что позволило исключить влияние помех с частотами, отличными от оборотной и неравномерности вращения дизеля, разработанный и изготовленный индикатор Кй-5981-ГОСНИТИ имеет коэффициент вибрационной чувствительности в вертикальной плоскости 0,22 мВ/г. од, относительная погрешность измерения амплитуды сигнала не более 102, абсолютная погрепность измерения фазы сигнала не Солее 7°.

7. Средняя оперативная трудоемкость проведения, балансировочных работ дизеля при использовании разработанных технологии

15

и модернизированного цифрового индикатора параметров дисбаланса дизеля КИ-5931-Г0СНИТИ составила при использовании оптронной пары 0,4.3 чел.-ч. и 0.46 чел.-ч. при использовании датчика давления.

8. Экономический эффект от внедрения балансировочных операций, во время эксплуатации, ожидается за счёт: увеличения ресурса двигателя не менее чем на 15%; увеличения эффективной мощности двигателя на 10... 12X и уменьшения расхода топлива на 10... 15Х, за счет снижения неравномерности крутящего момента.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах-.

1. Муравьев К. Е. , Петровский К В. , Максимов Л- А. Динамическая балансировка двигателя на тракторе МТЗ-80 в эксплуатационных условиях // Тр. университета / С-ПГАУ: Повышение эффективности использования и диагностирования машинно-тракторного парка в новых экономических условиях - Санкт-Петербург: С-ПГАУ, 1992. - С. 70-72.

2. Методические указания к лабораторной работе "Диагностирование дисбаланса дизеля в сборе на тракторе МТЗ-80 по вибропараметрам"/ К. Е. Муравьёв, Н. В. Петровский, Д. А. Максимов; под общ. ред. В. А. Аллилуева. - С-ГО.: С-ПГАУ, 1993 - 17с.

3. Муравьев К. Е., Петровский Е В., Максимов Д. А. Зависимость вибро.параметров силового агрегата трактора, возбуждаемых неуравновешенными силами инерции вращающихся масс дизеля, от его температурного режима.- Рукопись представлена С-Петер-бургским ГАУ / ШИТЭИагропром, 1994, N 67 ВС-94 - б с.

4. Муравьев К. Е., Максимов Д. А., Петровский II В. Метод и средства,контроля и снижения дисбаланса двигателя в сборе на тракторе в эксплуатационных условиях // Научно-технический семинар стран СНГ: Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей, - С-Пб, 1094. - 0.35-36.

5. Максимов Д. А. Контроль и снижение дисбаланса двигателя на тракторе в эксплуатационных условиях. Рукопись представлена С-Петербургским ГАУ / ШИТЭИагропром, 1994, N 66 ВС-94 - 12 с.