24 Контроль технического состояния двигателя методом спектрального анализа картерного масла.
Одним из перспективных методов диагностирования двигателя является спектральный анализ картерного масла. Концентрация загрязнений k в масле изменяется во времени t следующим образом:
,
где
k0 – исходная концентрация примесей;
g – интенсивность поступления продуктов износа в масло;
gф – интенсивность удаления продуктов износа из масла за счёт
фильтрации;
gу – интенсивность убывания продуктов износа вследствие угара масла;
Q – ёмкость картера.
Так как при t
→ ∞,
→ 0,
то практически уже через несколько
часов эксплуатации сопряжения, независимо
от k0
и Q
содержание продуктов износа стабилизируется
на уровне
,
то-есть при постоянстве gф
и gу
полностью
определяется интенсивностью поступления
в масло продуктов износа.
В результате изнашивания стенок цилиндров, шеек коленчатого вала, вкладышей, поршней, поршневых колец, бронзовых втулок поршневых пальцев, в картерном масле содержатся примеси железа, олова, алюминия, хрома, меди, никеля. Содержание этих элементов в масле пропорционально скорости изнашивания сопряжений двигателя. В процессе выработки концентрация соответствующего элемента в масле увеличивается в несколько раз (рис.3.21).
Рис.3.21. Закономерность интенсивности изнашивания сопряжения с момента его сборки до наступления аварийного отказа
Практическая реализация метода осуществляется периодическим отбором из картера двигателя проб масла. Пробы помещаются в сосуды и отправляются в диагностический центр или лабораторию. Одновременно отправляются данные о наработке двигателя, датах взятия пробы и обслуживания фильтров. На специальной установке проба масла сжигается в пламени электрической дуги и производится анализ полученного спектра, в результате чего определяется концентрация присутствующих в масле металлов.
После анализа порций масла нарастающим итогом лаборатория выдаёт рекомендации по видам технических воздействий.
Этот метод выявляет потребность в замене вкладышей КШМ не менее чем за 5 тыс., а поршневых колец за 10 тыс. км. до выработки их ресурса, чем могут быть предупреждены тяжелые аварийные отказы. Недостатками метода являются большая погрешность диагноза в случае отказа масляного фильтра, а так же большие трудоёмкость и стоимость спектрального анализа масла.
25 Определение зазоров в кривошипно-шатунном механизме с помощью пневмовакуумной установки госнити.
Достаточно точно зазоры в верхней головке шатуна и в шатунных подшипниках КШМ можно определить с помощью пневмо-вакуумной установки, разработанной ГОСНИТИ (рис.3.23).
Замер производится следующим образом:
Рис.3.23. Схема пневмовакуумной установки ГОСНИТИ: 1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – цилиндр; 4 – наконечник; 5 – индикатор; 6 – трубопроводы; 7 – распределитель; 8 – ресивер; 9 – вакуум-насос; 10 – компрессор
Поршень выставляется в ВМТ, а в отверстие свечи или форсунки вворачивается пневмо-вакуумный наконечник 4 с индикатором 5, причем наконечник должен упираться в днище поршня.
Сначала в цилиндр подается давление и поршень перемешается вниз на величину зазоров в верхней и нижней головках шатуна. Вследствие этого во всей кинематической цепи создаются односторонние зазоры. Затем в надпоршневом пространстве постепенно создают вакуум и следят за показаниями индикатора.
Поршень начинает движение вверх и сначала выбирает зазор S1, а затем S2 (рис.3.24), которые фиксируются индикатором.
Рис.3.24. График выборки зазоров в верхней и нижней головках шатуна
Если вместо индикатора использовать датчик перемещений, график выборки зазоров можно распечатать или сохранить в памяти компьютера.
Пневмо-вакуумный метод позволяет определить зазоры с точностью до 10 мкм. Наиболее стабильные результаты достигаются при подаче давления порядка 0,45МПа и разрежении 0,05…0,06МПа. Утечки воздуха через зазоры в ЦПГ существенного влияния на точность измерения не оказывают.
К преимуществам метода можно отнести наглядность и достоверность измерений. К недостаткам относятся громоздкость и сложность установки, нетехнологичность и большая трудоемкость контроля. Поэтому установку целесообразно применять в исключительных случаях, например, при решении вопроса о необходимости капитального ремонта двигателя.