close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка диагностического обеспечения подшипников коленчатых валов автомобильных двигателей..pdf

код для вставкиСкачать
Транспорт
Основные показатели генерации супермаркета
Площадь
основа2
ния, м
Число
этажей
Общая
площадь,
2
м
1200
1
1200
Объём генерации, чел./сут
на
инд. тр.
693
Следует отметить, что полученный результат может быть распределён в трёх направлениях: первое часть людей воспользуются услугами городского пассажирского транспорта; второе – часть осуществит
пешую корреспонденцию и третье – часть воспользуется личным автомобилем. В рамках обследования,
выявить распределение между первым и вторым
направлением не представляется возможным.
без
инд. тр.
1156
Удельный объём
генерации,
2
чел/м
Удельный объём
генерации,
2
м /чел
0,6489
1,5408
Основным итогом проделанной работы можно
считать полученные распределения различных показателей по часам суток и выявленный объём генерации, создаваемый супермаркетом (таблица).
Тематика дальнейших исследований может быть
направлена на выявление основных характеристик
продуктовых магазинов разной площади, ассортиментом в будние и праздничные дни.
Библиографический список
1. Ефремов И.С., Кобозев В.М., Юдин В.А. Теория городских
для студентов вузов. М.: Транспорт, 1990. 240 с.
пассажирских перевозок: учеб. пособие для вузов. М.: Высш.
4. Справочник проектировщика. Градостроительство / под
шк., 1980. 535 с.
общ. ред. В.Н. Белоусова. 2-е изд., перераб, и доп. М.:
2. Зедгенизов А.В. Зедгенизова А.Н. Особенности сбора
Стройиздат, 1978, 367 с.
исходных данных при оценке числа припаркованных авто5. Trip Generation Handbook, 2nd Edition: An ITE Recommendмобилей возле жилых объектов // Вестник ИрГТУ. 2011.
ed Practice. Washington, DC: ITE, 2004.
№ 10 (57). С. 105-108.
6. Trip Generation, 8th Edition. Washington, DC: Institute of
3. Лобанов Е. М. Транспортная планировка городов: учебник
Transportation Engineers (ITE), 2008.
УДК [621.4-233.132-233.2:621.89-041.3]:004.9
РАЗРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ КОЛЕНЧАТЫХ
ВАЛОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Р.Ф. Калимуллин1
Оренбургский государственный университет,
460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13.
Разработано новое диагностическое обеспечение подшипников коленчатых валов автомобильных двигателей,
включающее диагностический параметр «интегральная степень разрушения смазочного слоя» и его нормативные значения для тестового режима диагностирования (на примере двигателя ЗМЗ-5234.10), метод и средстводиагностирования – автоматизированную систему оценки смазочного процесса «Комплекс трибодиагностики» на
всех этапах жизненного цикла, повышающее достоверность и оперативность определения и прогнозирования
технического состояния.
Табл. 2. Ил. 7. Библиогр. 10 назв.
Ключевые слова: подшипники коленчатого вала; диагностирование; смазочный слой.
DEVELOPMENT OF DIAGNOSTIC SOFTWARE FOR MOTOR VEHICLE ENGINE CRANKSHAFT BEARINGS
R.F. Kalimullin
Orenburg State University,
13 Pobedy Av., Orenburg, 460018.
The author developed a new diagnostic software for motor vehicle engine crankshaft bearings, including a diagnostic
parameter the “integral degree of lubricant layer destruction” and its normative values for the test mode of diagnosis (on
example of the engine ЗМЗ-5234.10), the method and the diagnostic software that is an automated system for evaluating
the lubricating process the “Tribodiagnosis Complex” at all stages of the life cycle, which increases the reliability and efficiency of detection and prediction of technical condition.
2 tables. 7 figures. 10 sources.
Key words: crankshaft bearings; diagnosis; lubricating layer.
___________________________
1
Калимуллин Руслан Флюрович, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: 89128471644,
e-mail: rkalimullin@mail.ru
Kalimullin Ruslan, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automobile Transport,
tel.: 89128471644, e-mail: rkalimullin@mail.ru
ВЕСТНИК ИрГТУ №5 (64) 2012
101
Транспорт
При эксплуатации автомобильного транспорта актуальным является решение научных и практических
задач совершенствования методов и средств обеспечения работоспособности систем и механизмов двигателей подвижного состава с целью повышения эффективности транспортного обслуживания и минимизации затрат.
Подшипники коленчатых валов являются одними
из сопряжений, лимитирующих ресурс автомобильного двигателя. На их долю приходится 10–20% отказов
двигателя, для устранения которых требуется 50–70%
затрат на запасные части и 50–60% трудовых затрат.
Основными причинами отказов подшипников являются разрушение и выплавление антифрикционного
слоя вкладышей, их задир и проворачивание, чрезмерно увеличенный зазор вследствие изнашивания
трущихся поверхностей вкладышей и шеек, интенсивность которого в эксплуатации во многом зависит от
характера смазочного процесса.
Показатели смазочного процесса, например характеристики состояния смазочного слоя, могут являться техническими критериями отказа подшипников,
то есть признаками нарушения их состояния, при котором они способны выполнять заданные функции
согласно требованиям конструкторской (проектной)
документации.
Существующее диагностическое обеспечение
подшипников коленчатых валов, включающее комплекс взаимосвязанных параметров, методов и
средств диагностирования на всех этапах жизненного
цикла, не позволяет достоверно и оперативно оценить
смазочный процесс в них ввиду отсутствия соответствующих показателей и методов. Следствием этого
является затрудненность в установлении требуемой
периодичности и содержании профилактических и
ремонтных воздействий подшипников, а пропуск обнаружения их катастрофического состояния нередко
приводит к аварийным остановкам двигателей, преждевременному ремонту и, как следствие, к дополнительным затратам.
В связи с этим, совершенствование диагностического обеспечения для более достоверного и оперативного определения и прогнозирования технического
состояния подшипников коленчатых валов по показателям смазочного процесса является актуальной задачей повышения эффективности эксплуатации автомобильных двигателей.
Между изменением технического и трибологического состояний подшипников коленчатых валов автомобильных двигателей в эксплуатации существует
тесная связь. Конструктивные (проектные) значения
системы смазки двигателей, геометрических параметров подшипников и свойства моторных масел должны
обеспечивать в эксплуатации режим жидкостной смазки. Однако изменение технического состояния, проявляющееся в увеличении диаметрального зазора из-за
изнашивания трущихся поверхностей, приводит к
нарушению режима жидкостной смазки. Это является
следствием снижения несущей способности смазочного слоя, уменьшения его минимальной толщины, увеличения вероятности ее разрушения и, соответствен-
102
но, увеличения продолжительности контактного взаимодействия трущихся поверхностей. Нарушение режима жидкостной смазки, в свою очередь, увеличивает интенсивность изнашивания подшипников и, соответственно, скорость расходования их ресурса. Поэтому для обеспечения работоспособности подшипников большое значение приобретает количественная
оценка смазочного процесса.
В работах Ф.Н. Авдонькина, М.А. Григорьева, А.С.
Денисова, А.Т. Кулакова, С.С. Кукова, В.М. Михлина,
Г.И. Суранова и других исследователей описаны методы диагностирования подшипников коленчатых валов по косвенным и структурным диагностическим
параметрам, таким как давление масла в главной
масляной магистрали системы смазки, вибрационные
и акустические показатели, содержание частиц износа
в масле, зазор и др. На основании проведенного анализа сделан вывод, что существующие методы не в
полной мере обеспечивают достоверность и оперативность количественной оценки показателей смазочного процесса в подшипниках, это затрудняет определение их технического состояния.
Для количественной оценки показателей смазочного процесса привлекательны электрофизические
методы и средства трибомониторинга ввиду их достоинств, заключающихся в безынерционности по отношению к процессу фрикционного взаимодействия,
незначительной энергоемкости, наличии хорошо
апробированной теории обработки сигналов, возможности сочетания регистрирующих приборов с вычислительной техникой. Практическое использование
таких методов и средств показано в работах С.М. Захарова, И.И. Карасика, К.В. Подмастерьева, В.В. Рапина, А.И. Свиридёнка, Н.Н. Якунина и др., однако для
решения задач диагностирования подшипников коленчатых валов автомобильных двигателей требуется
совершенствование технической и методической базы.
Автором разработаны математические модели,
экспериментальные методики и средства оценки смазочного процесса, которые были использованы при
исследовании смазочного процесса в коренных подшипниках двигателя 4Ч 8,2/7 при различных нагрузочно-скоростных режимах работы [1, 2] и степени их
приработанности [3]; шатунных и коренных подшипников двигателя 4Ч 8,2/7 на режимах пуска и прогрева
[4]. Однако исследование закономерностей смазочного процесса в подшипниках коленчатого вала при изменении их технического состояния не проводилось.
Цель настоящего исследования состоит в повышении эффективности эксплуатации автомобилей за
счет совершенствования методов и средств обеспечения работоспособности автомобильных двигателей
на основе диагностирования подшипников коленчатых
валов по интегральному показателю смазочного процесса [8–10].
Объект исследования – процесс изменения технического состояния подшипников коленчатых валов
автомобильных двигателей в эксплуатации; предмет –
закономерности смазочного процесса в подшипниках в
зависимости от их технического состояния.
ВЕСТНИК ИрГТУ №5 (64) 2012
Транспорт
Построена и теоретически исследована диагностическая модель подшипников коленчатого вала автомобильного двигателя. В основу разрабатываемой
модели положена математическая модель смазочного
процесса в «эквивалентном подшипнике коленчатого
вала автомобильного двигателя» [2, 3]. Свойства смазочного процесса в отдельных шатунных и коренных
подшипниках коленчатого вала эквиваленты интегральному свойству в одном подшипнике на общем
коленчатом валу, описывающем вероятность существования смазочного слоя.
Динамическое состояние смазочного слоя в каждом шатунном и коренном подшипнике коленчатого
вала при работе двигателя обуславливается большим
количеством случайных факторов, и их влияние на
вероятность разрушения смазочного слоя подчиняется нормальному закону распределения.
С учетом требования к чувствительности диагностического параметра в модель «эквивалентного подшипника коленчатого вала» в диссертации введена
вероятность разрушения смазочного слоя. В заданных
условиях эксплуатации, например нагрузочном, скоростном, тепловом режимах работы подшипника, вероятность разрушения смазочного слоя Рd определяется по формуле:
1   N g  N 
(1)
Pd 
 exp  2 dN g ,
 2 0 

где N g , N – математические ожидания соответственно предельной несущей способности смазочного
слоя и внешней нагрузки на смазочный слой в заданных условиях эксплуатации, Н;
   Ng 2   N 2 ,
где  N g и  N – значения среднеквадратических отклонений факторов N g и N .
Внешняя нагрузка N на смазочный слой в подшипнике формируется от действия газовых и инерционных сил по углу поворота коленчатого вала и определяется, исходя из положений теории автомобильных двигателей, прежде всего, крутящим моментом
М на коленчатом валу и частотой его вращения n :
(2)
N  N( М , n,...).
Предельная несущая способность смазочного
слоя N g равна максимальной суммарной силе реакции с его стороны, при ее превышении смазочный
слой разрушается. Значение N g зависит, согласно
положениям гидродинамической теории смазки подшипников скольжения, от различных конструктивных,
технологических и эксплуатационных факторов:
N g  N g ( l , d ,  ,t м , n, hкр , ,...),
(3)
где l – опорная длина шейки коленчатого вала; d –
диаметр шейки коленчатого вала;  – вязкость масла; t м – температура масла; hкр – критическая толщина смазочного слоя;  – диаметральный зазор в
подшипнике.
Для количественной оценки смазочного процесса
в эквивалентном подшипнике коленчатого вала предлагается использовать показатель E f – «интегральная степень разрушения смазочного слоя», значение
которого определяется по формуле:
i k
j m
i 1
j 1
шп
E f  k  m  Pdкп
.i  Рd . j ,
(4)
шп
где Pdкп
.i и Рd . j – значение Рd в i -ом коренном и
j -ом шатунном подшипнике; k и m – количество
коренных и шатунных подшипников.
В зависимости от состояния смазочного процесса
в каждом подшипнике коленчатого вала показатель
E f принимает следующие значения: минимальное
( E f )min  0 , когда во всех без исключения подшип-
никах существует устойчивый режим жидкостной
смазки ( Pd  0 ); максимальное ( E f )max  1 , когда
хотя бы в одном из подшипников существует устойчивый режим граничной смазки или сухого трения
( Pd  1 ); промежуточные 0  E f  1 , когда имеет место переходный смазочный процесс при последовательном во времени чередовании моментов существования и разрушения смазочного слоя ( 0  Pd  1 ).
При одинаковых режимах работы, тепловом состоянии двигателя и свойствах моторного масла значения параметров M , n , t м , hкр и  в формулах
(1)–(4) являются неизменными, и становится возможным определение диаметрального зазора  при использовании установленной зависимости   ( E f ) .
Проведено моделирование смазочного процесса в
подшипниках коленчатого вала автомобильного двигателя 8Ч9,2/8,0 (ЗМЗ-5234.10) на холостом ходу в
диапазоне частоты вращения коленчатого вала от
-1
минимально устойчивой n мин = 500 мин до повышенной nпов = 2000 мин
-1
при увеличении диамет-
рального зазора во всех подшипниках от н = 80 мкм
до п =
Ef  f()
240 мкм. Полученные
(рис.
1)
являются
зависимости
монотонно-
возрастающими, без экстремумов, а среднее значение
коэффициента чувствительности Кч  dE f d мак-1
симально при n мин = 500 мин . В то же время в диа-1
пазоне частоты вращения nпов = 1500…2000 мин
значение К ч уменьшается в два раза, но скорость
изменения E f минимальна dE f dn  0 (рис. 2).
Для проверки обоснованности теоретических положений проведены экспериментальные исследования, в основу которых положена укрупненная модель,
содержащая входные (пробег автомобиля L , диаметральный зазор  , частота вращения вала n на холостом ходу) и выходной (показатель E f ) переменные.
Объектом экспериментальных исследований являлись
подшипники коленчатых валов автомобильных двига-
ВЕСТНИК ИрГТУ №5 (64) 2012
103
Транспорт
телей ЗМЗ-5234.10 автобусов ПАЗ-3205. Для получения искомой зависимости   ( E f ) проведено две
серии экспериментальных исследований по определению закономерностей   ( L ) и E f  E f ( L ) .
В первой серии получен массив данных о диаметральных зазорах в зависимости от пробега автобусов
по результатам микрометрирования, в соответствии с
ГОСТ 14846-81, шатунных и коренных шеек и подшипников коленчатых валов 22 двигателей, поступивших в
ремонт.
Рис. 1. Зависимости показателя E f
от диаметрального зазора  в подшипниках
при разных частотах вращения вала n на холостом
ходу
Замер показателя E f производился с помощью
разработанного средства диагностирования подшипников коленчатого вала – автоматизированной системы оценки смазочного процесса (АСОСП) «Комплекс
трибодиагностики», техническая новизна которого
защищена патентами на полезные модели [5, 6] и
свидетельством о регистрации программного средства
[7]. Средство диагностирования характеризуется
быстротой и достоверностью оценки смазочного процесса по интегральной степени разрушения смазочного слоя, компактностью, удобством использования,
низкой стоимостью.
Структурная схема АСОСП представлена на
рис. 3.
Основой системы является устройство для контроля состояния подшипников 14, которое состоит из
двух функциональных модулей – модуля детектора
импульсов 15 и модуля генератора сигналов 1. Генератор вырабатывает входной биполярный электрический сигнал с частотой f 0 = 500 кГц и амплитудой
напряжения U = 0,5 В, который подается на блок цилиндров 5 и снимается с коленчатого вала через установленный на его носке специально разработанный
токосъемник 6. Выходной сигнал формируется в зависимости от режима смазки в каждом из подшипников
коленчатого вала.
При обеспечении во всех подшипниках режима
жидкостной смазки между трущимися поверхностями
образуется смазочный слой, обладающий диэлектрическими свойствами, и поэтому параметры сигнала
остаются неизменными. При нарушении жидкостной
смазки хотя бы в одном подшипнике возникает металлический контакт между трущимися поверхностями, и
сигнал за это время теряет некоторое количество импульсов. Суммарное количество f потерянных за
единицу времени импульсов определяется общей
длительностью нарушения жидкостной смазки в отдельных подшипниках. Импульсы, прошедшие через
токосъемник 6, коленчатый вал 4, подшипники 3 и
блок цилиндров 5, поступают на модуль детектора
импульсов 15, затем через устройство сопряжения 12
с компьютером при помощи разработанного программного обеспечения определяется величина показателя по формуле E f  f f 0 .
Рис. 2. Зависимости показателя E f от частоты
вращения вала n на холостом ходу при разных
диаметральных зазорах  в подшипниках
Во второй серии получены значения показателя
E f в зависимости от пробега автобусов по результатам испытаний двигателей на холостом ходу, в соответствии с ГОСТ 14846-81. Опыты проводились после
смены моторного масла при ТО-2 на установившихся
частотах вращения коленчатого вала n = 1000, 1500,
-1
2000 мин , согласно разработанному плану эксперимента. Количество исследованных состояний двигателей (пробегов автобуса) составило 20; в каждом опыте
проводилось по 2 повторения.
104
По измеренным значениям диаметральных зазоров в подшипниках были определены средние значения диаметральных зазоров эквивалентного подшипника коленчатого вала (далее – диаметральных зазоров  ) на текущих пробегах автобуса L . Опытные
данные аппроксимированы экспоненциальной моделью вида:
(5)
  0 ecL ,
где  – текущий диаметральный зазор, мкм; 0 –
начальный диаметральный зазор, мкм, 0 =78; c –
коэффициент интенсивности износа, 1/тыс.км, c =
0,0053; L – пробег автобуса, тыс. км.
ВЕСТНИК ИрГТУ №5 (64) 2012
Транспорт
Рис. 3. Структурная схема АСОСП «Комплекс трибодиагностики»: 1 – модуль генератора сигналов;
2, 7, 10 – информационные шины; 3 – подшипники; 4 – коленчатый вал; 5 – блок цилиндров двигателя;
6 – токосъёмник; 8 – первичный преобразователь; 9 – частотный фильтр; 11 – блок счета импульсов;
12 – устройство сопряжения; 13 – ЭВМ; 14 – устройство для контроля состояния подшипников;
15 – модуль детектора импульсов
На рис. 4 представлена экспериментальная зависимость диаметрального зазора  от пробега автобуса L . Качество аппроксимирующей модели подтверждено с вероятностью 95 %, поскольку выполняется
условие превышения расчетного значения критерия
Фишера над табличным значением (F = 10,49 >
F0,05(21;22) = 2,14).
бега. Так, средние значения показателя при частоте
-1
вращения коленчатого вала n =1500 мин и пробеге
L = 150 тыс. км составляют E f =0,220, а при пробеге
Рис. 4. Опытная зависимость диаметрального зазора
 в ПКВ от пробега автобуса L
Рис. 5. Динамика показателя E f при n =1500 мин
Характер изменения мгновенных значений E f
имеет вид неустановившегося процесса (рис. 5).
Значения показателя колеблются около среднего
значения с разной амплитудой в зависимости от про-
L = 46 тыс. км E f =0,0166, что больше в 13,25 раза.
Амплитуда при большем пробеге выше в 3 раза
(0,1497 и 0,0488 соответственно).
-1
и L = 46 и 150 тыс. км
По полученным при текущем пробеге на каждой
частоте вращения коленчатого вала средним значениям показателя E f установлены функциональные
зависимости экспоненциального вида (рис. 6):
ВЕСТНИК ИрГТУ №5 (64) 2012
105
Транспорт
E f  aebL ,
(6)
где a – коэффициент, показывающий значение показателя, приведенное на момент окончания приработки; b – коэффициент интенсивности изменения показателя от пробега, 1/тыс. км; L – пробег автобуса, тыс.
км.
Значения коэффициентов модели (6) составили:
-1
- для n =1000 мин : a =0,042; b =0,0159;
-1
- для n =1500 мин : a =0,0166; b =0,0172;
-1
- для n =2000 мин : a =0,0211; b =0,0141.
Получены модели E f в зависимости от частоты
n при пробегах L = 50, 100 и 150 тыс. км. вида
E f  b0  b1n  b2 n2 ,
(7)
где b0 , b1 , b2 – коэффициенты модели, значения
которых составили:
- для L = 50 тыс. км: b0 = 0,37081;
-7
2
b1 = -0,0003918 мин; b2 = 1,13910 мин ;
- для L = 100 тыс. км: b0 = 0,7489;
-7
2
b1 = - 0,0007553 мин; b2 = 2,12110 мин ;
- для L = 150 тыс. км: b0 = 1,4956;
-7
2
b1 = - 0,001421 мин; b2 = 3,80310 мин .
Анализ полученных зависимостей показывает, что
закономерности изменения E f имеют особенности в
зависимости от n и L . Так, на всем диапазоне пробе-1
га при n =1000 мин значения E f и скорости его изменения от L значительно больше, чем при n =1500 и
-1
-1
2000 мин . При этом в диапазоне n =1500…2000 мин
скорость изменения E f от n минимальна.
Рис. 6. Зависимость параметра E f от пробега автобуса L при разных частотах вращения коленчатого
вала n на холостом ходу
рию
Дисперсия опытных данных однородна по критеКохрена, поскольку выполняется условие
Gmax  G1 p
1000
( Gmax
1500
= 0,3155; Gmax
= 0,2947;
2000
Gmax
= 0,2527; G1 p = 0,3894 при уровне значимо-
сти p = 0,05 и степенях свободы f 1 = 1 и f 2 = 20).
Модели адекватны по критерию Фишера, посколь1000
ку выполняется условие Fкрит  F1 p ( Fкрит
= 1,451;
1500
2000
Fкрит
= 1,385; Fкрит
= 2,021; F1 p = 2,2 при степе-
нях свободы f 1 = 19 и f 2 = 20).
Используя модель (6), получили зависимости показателя E f от частоты вращения n для разных пробегов автобуса L (рис. 7).
Установленная корреляционная связь (R =
0,936…0,956) между значениями показателя E f на
исследуемых частотах вращения вала свидетельствует о достаточности измерения его при одной тестовой
частоте вращения вала, для установления которой
разработана методика, основанная на анализе результатов расчета показателей точности и эффективности диагностирования. Расчет включал этапы для
j -го пробега автобуса, k -го скоростного режима и
m -го повторного измерения показателя, представленные в табл. 1.
Критерием выбора режима диагностирования являлось выполнение условия наилучшего сочетания
показателей стабильности ( S E f ), информативности
( К тL ) и чувствительности ( К чn ) диагностического параметра:
[( S E f  min)  ( К тL  max)  ( Кчn  min)] . (8)
Результаты оценки показателей точности и эффективности режимов диагностирования сведены в
табл. 2.
Анализ полученных результатов показывает, что
рациональным по критериям S E f , К тL и К чn являет-1
ся режим n = 1500 мин .
Для установленного рационального скоростного
-1
режима диагностирования при n =1500 мин получена
модель вида
  dE f g ,
Рис. 7. Зависимости параметра E f от частоты
вращения коленчатого вала n на холостом ходу
для разных пробегов автобуса L
106
(17)
где d – коэффициент, d = 300 мкм; g – показатель
степени, g = 0,33842.
Эта модель может использоваться для определения и прогнозирования технического состояния под-
ВЕСТНИК ИрГТУ №5 (64) 2012
Транспорт
шипников коленчатых валов двигателей типа
8Ч9,2/8,0.
Из модели (17) получена зависимость показателя
E f от диаметрального зазора  следующего вида:
Ef  g

 0 ,33842
d

300
 4 ,8  10 8 2 ,955 . (18)
Таблица 1
Формулы для расчета показателей точности и эффективности режимов диагностирования
Номер
Показатель
Формула
формулы
Для j -го пробега автобуса, k -го скоростного режима
M
 E f . jkm
Среднее значение E f . jk
E f . jk  m 1
( E f . jkm  E f . jk )2
 E f . jk 
Среднеквадратическое отклонение  E f . jk
M 1
S E f . jk  100
Относительная ошибка измерения S E f . jk , (%)
(9)
M
 E f . jk
E f . jk
(10)
(11)
Для k -го скоростного режима
J
Среднее значение среднеквадратических отклонений
 E f .k
 E f .k 
  E f . jk
j 1
(12)
J
J
Средняя относительная ошибка измерения S E f .k , %
Коэффициент
чувствительности
K чL.k
диагностического
-1
параметра по пробегу,
,тыс. км
Коэффициент тесноты связи между диагностическим
K тL .k
и структурным параметрами по пробегу,
, тыс.
-1
км
Коэффициент чувствительности диагностического
параметра по частоте вращения K чn.k , мин
 S E f . jk
S E f .k 
j 1
КчL.k  ak bk ebk LJ
К тL .k 
(13)
J
К чL.k
 E f .k
Kчn.k  b1.k  2b2k nk
(14)
(15)
(16)
В формулах (9)–(16): J – количество исследуемых пробегов автобусов (состояний двигателя); M – количество повторностей в опыте; LJ = 150 тыс. км – максимальный исследуемый пробег автобуса
Таблица 2
Результаты расчета показателей точности
и эффективности диагностирования
Показатель
SEf
,%
К тL ,
-1
тыс. км
К чn
, мин
Частота вращения вала, мин
-1
1000
1500
2000
19,3
20,0
21,0
0,2578
0,3089
0,2009
3,85510
-4
1,50110
-4
8,5210
-5
Согласно нормативно-технической документации
для двигателя ЗМЗ-5234.10 средние значения диаметрального зазора в шатунных и коренных подшипн
никах составили: начальный  = 80 мкм, допускае-
д
п
мый  = 140 мкм и предельный  = 230 мкм. По
модели (18) рассчитаны нормативные значения диагностического параметра: начальное E нf = 0,02; допускаемое E дf = 0,105; предельное E пf = 0,46.
Установлено соответствие диагностического параметра E f основным требованиям, предъявляемым
к подобным параметрам. Диагностический параметр
характеризуется коэффициентом чувствительности
-1
2,89 мм , однозначностью при теоретической широте
изменения от 0 до 1, стабильностью с относи тельной
погрешностью 20% и информативностью с коэффициентом тесноты связи между диагностическим и
-1
структурным параметрами 237 мм .
На основе экспериментально установленного вида
ВЕСТНИК ИрГТУ №5 (64) 2012
107
Транспорт
зависимости между значениями диагностического параметра и пробега автобуса, значений диагностических нормативов, измеренной величины диагностического параметра и текущего пробега разработана модель прогнозирования остаточного ресурса подшипников коленчатых валов Lо (тыс. км) вида
 E пf 
Lо  Lт log E т  т  ,

f  E
 f 
(19)
E нf
где Lт – текущий пробег, тыс. км.
Разработан метод диагностирования подшипников
коленчатых валов, состоящий из алгоритма и правил.
В алгоритме установлен состав и порядок проведения
проверок и правила анализа их результатов. Правила
диагностирования включают: последовательность и
технические требования к выполнению операций диагностирования; указания по применяемому средству
диагностирования АСОСП «Комплекс трибодиагностики», по режиму работы двигателя, регистрации и обработке результатов диагностирования и выдаче диа-
гноза, а также требования техники безопасности.
Разработанное диагностическое обеспечение
подшипников коленчатых валов автомобильных двигателей внедрено в ЗАО «Автоколонна 1825» (г.
Оренбург). Технико-экономические показатели диагностирования автомобильных двигателей ЗМЗ5234.10 автобусов ПАЗ-3205 составили: периодичность 52 тыс. км (через каждые четыре ТО-2); средние
удельные затраты 360 руб./час; средняя оперативная
трудоемкость 0,5 чел./ч.
Предложенный метод диагностирования подшипников коленчатого вала применим на всех этапах эксплуатации различных двигателей, характеризуется
незначительными удельными затратами и трудоемкостью. Практическое использование разработанного
метода диагностирования способствует повышению
долговечности и снижению количества внезапных
аварийных отказов автомобильных двигателей, что
дает автотранспортному предприятию экономический
эффект (например, 7360 руб. в год на один автобус
ПАЗ-3205).
Библиографический список
1. Калимуллин Р.Ф. Теоретическое обоснование нового диа66046 РФ. № 2007112656/22; заявл. 04.04.07; опубл.
гностического параметра двигателя внутреннего сгорания //
27.08.07. Бюл. № 24.
Вестник Оренбургского государственного университета.
6. Ртутный токосъемник: пат. 70414 РФ. № 2007136773/22;
Приложение «Автотранспортные системы». 2004. С. 44-48.
заявл. 03.10.07; опубл. 20.01.08. Бюл. № 2.
2. Калимуллин Р.Ф., Якунин Н.Н., Тюняев И.В. Метод оценки
7. Программное обеспечение для автоматизированной ситрибологического состояния подвижных сопряжений автостемы оценки смазочного процесса: свид. об отрасл. рег.
мобильных двигателей // Вестник Оренбургского государразработке № 7845; зарег. 12.03.07.
ственного университета. Приложение «Прогрессивные тех8. Якунин Н.Н., Калимуллин Р.Ф., Янучков М.Р. Диагностиронологии в транспортных системах». 2005. С. 50-55.
вание подшипников коленчатых валов автомобильных дви3. Калимуллин Р.Ф., Фот А.П., Якунин Н.Н. Совершенствовагателей по параметрам смазочного процесса // Автотрансние методики оценки качества приработки подшипников
портное предприятие. 2009. № 4. С. 47-50.
коленчатых валов автомобильных двигателей // Вестник
9. Коваленко С.Ю., Цибизов С.Б., Калимуллин Р.Ф. ФункциоОренбургского государственного университета. 2006. № 9.
нальная диагностика подшипников коленчатых валов автоС. 335-342.
мобильных двигателей // Вестник Оренбургского государ4. Коваленко С.Ю., Калимуллин Р.Ф. Эксплуатация автомоственного университета. 2011. № 5. С. 158-163.
бильных двигателей. Обеспечение долговечности на режи10. Янучков М.Р., Калимуллин Р.Ф. Диагностирование подме пуска: монография. Germany: LAP LAMBERT Academic
шипников коленчатых валов автомобильных двигателей по
Publishing, 2011. 115 с.
состоянию смазочного слоя // Вестник Оренбургского госу5. Устройство для контроля состояния подшипников: пат.
дарственного университета. 2011. № 10. С. 125-132.
108
ВЕСТНИК ИрГТУ №5 (64) 2012
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
8
Размер файла
3 333 Кб
Теги
валов, диагностическая, обеспечение, разработка, автомобильная, коленчатых, двигателей, pdf, подшипники
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа