Устройство диагностирования задира пары поршень-втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЗАДИРА ПАРЫ ПОРИЕНЬ - ВТУЛКА ЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПО параметрам вибрации, содерЖсццее по меньшей мере одинизмерительный преобразователь, коммутатор , согласующее устройство, полосовой фильтр, блок преобразования и блок индикации и сигнализации, связанные между собой последовательно, отличающееся тег.1, что, с целью повышения точности и достоверности диагноза на ранней стадии, блок преобразования выполнен в виде первого, второго и третьего квадраторов , первого и второго фильтров нижних частот, делительного устройства и устройства сравнения, причем первый квадратор подключен к делительному устройству через цепь, содержащую второй квадратор и второй фильтр, соединенные последовательно, и через цепь,, параллельную указан (Л ной цепи и содергхащую первый фильтр и третий квадратор, соединенные последовательно , а делительное устройство соединено с устройством сравнения .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

PECfMiJNH (1% (И) 3(Ю а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

V саяр (ЩБДЯе1 ".:(; (21) 3452522/25-06 (22) 11.06.82 (46) 07.02;84. Бюл. М 5 (72) Ф.Я.Валицкий, М.Д.Генкин, А.Д.Гольматок, М.A.Èsàíoâà, В .М.Капитанский, А,И.Макаренков, (0.Г.Мигун, Ю.В.Петров

И А.Г.Соколова (71) Специальное конструкторское б: ро дизелестроения производственного объединения "Звезда" и Институт машиноведения им.A.А. Благонравова (53) 621.43.001,41 (088.8) й6) 1. Hatchek R.À. Sonic signature

evaIuation for dieseI enquiries.DieseI

and gas turbine progress. JuIy

August, 1976, р.18.20. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЗАДИРА ПАРЫ ПОРШЕНЬ вЂ” ВТУЛКА

ЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ по параметрам вибрации, содержащее по меньшей мере один иэмеритель ный преобраэ сват ель и коммутатор, согласующее устройство, полосовой фильтр, блок преобразования и блок индикации и сигнализации, связанные между собой последовательно, отличающеес ятем,что,с целью повышения точности и достоверности диагноза на ранней стадии, блок преобразования выполнен в виде. первого, второго и третьего квадраторов, первого и второго фильтров нижних частот, делительного устройства и устройства сравнения, причем первый квадратор подключен к делительному устройству через цепь, содержащую второй квадратор и второй фильтр, соединенные последовательно, щ с и через цепь,. параллельную указаниой пепи и оодертеюую первый Фильтр g и третий квадратор, соединенные последовательно, а делительное устройство соединено с устройством сравнения.

1071935

Изобретение относится к контролю и диагностированию технического состояния машин, в частности к беэразборному диагностированию пары поршень — втулка двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в процессе испытаний и в эксплуатационных условиях.

Известны устройства диагностирования задира пары поршень — втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по параметрам вибрации, содержащее по меньшей мере один измерительный преобразователь, коммутатор, согласующее устройство, полосовой фильтр, блок преобраз ова ния и блок индикации и сигнализации, связанные 15 между собой последователь но.

Работа такого устройства заключается в том,что сигнал с вибродатчика,установленного на втулке цилиндра с помощью согласующего устройства 20 подают на вход временного селектора и определяют информативную характеристику вибросигнала — амплитуду импульса во временном окне вблизи верхней мертвой точки (i3NT ) поршня, 25 увеличение которой выше порогового значения свицетельствует о наличии задира, соответствующего предаварийному состоянию ДВС (11

Однако результат диагностирования таким устройством недостаточно .достоверен из-за возможности ложного срабатывания устройства диагностирования при появлении случайных флуктуаций амплит"ды селектированного вибросигнала. Превыаение уста35 новленного порогового значения амплитуды импульса может быть обусловлено множеством причин, в том числе нестабильностью нагрузочного и скоростного режимов двигателя, измене- 40 нием регулировки угла впрыска топлива, износом поршневых колец и т.п.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности диагноза на ранней стадии путем опреде- 45 ления эксцесса плотности распределения вероятностей мгновенных значений вибросигналов в окрестности собственной частоты пары поршень втулка цилиндра. 50

Указанная цель достигается те1л, что в устройстве для диагностирова ния задира пары поршень — втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по параметрам вибрации, содержащем по меньшей мере один иэмерительный преобразователь, коммутатор, согласующее устройство, полосовой фильтр, блок преобразования и блок индикации и сигнализации, связанные между собой последовательно, блок преобразования выполнен в виде первого, второго и третьего квадраторов, первого и второго фильтров нижних частот, делитель ного устройства и устройства сравнения, причем первый квадратор подключен к делительному устройству через цепь, содержащую второй квадратор и второй фильтр, соединенные последовательно, и через цепь, параллельную указанной цепи и содержащую первый фильтр и третий квадратор, соединенные последовательно, а делительное устройство соединено с устройством сравнения.

На чертеже приведена блок-схема устройства диагностирования.

Устройство диагностирования задира пары поршень - втулка содержит измеритель ные преобразователи (аксел ерометры 1 „yc т а навли в а емые на втулках цилиндров, в которых диагностируется задир, коммутатор 2, согласующее устройство 3, полосовой фильтр 4, первый квадратор 5, связанные последовательно, второй и третий квадраторы б и 7, первый и второй фильтры 8 и 9 нижних частот, дели-, тельное устройство 10, компаратор 11 (устройство сравнения) с набором пороговых устройств и блок сигнализации и индикации, содержащий индикатор 12 и сигнализатор 13. Первый квадратор 5 связан с делительным устройством 10 через две параллельные цепи, одна из которых содержит последовательно соединенные второй квадратор б и второй фильтр 9 нижних частот, а другая — последовательно соединенные первый фильтр нижних частот и третий квадратор. Делительное устройство 10 через компаратор

11 связано с блоком индикации и сигнализации„ например, параллельноо с индикатором 12 и сигнализатором 13, Предложенное устройство реализует способ диагностирования задира пары втулка — поршень ДВС, согласно которому в качестве информативной помехоустойчивой характеристики вибросигнала, свидетельствующей о наличии задира уже на ранней стадии„используют статистически осредненную вероятностную характеристику — коэффициент эксцесса плотности распределения вероятностей мгновенных значен1лй вибросигнала с датчика, установленного на втулке цилиндра в полосе частот в окрестности собственной частоты пары поршень — втулка цилиндра.

Физический процесс образования задира цилиндра ДВС сопровождается увеличением фактора нерегулярности вибропроцесса, сопровождающего функционирование двигателя: наблюдается рост амплитуд случайных выбросов вибропроцесса и рост их количества в единицу времени Т, превышающих по амплитуде некоторое пороговое значение. Это приводит к изменению кривой плотности вероятностей мгно1071935

Составитель Н. Патрахальцев

Редактор Н. Лазаренко техред М. ГергеЛь

Корректор А. Дз я тк о

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская об., д.4/5

Заказ 109/35

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 венных значений вибропроцесса в интервале времени Т, оцениваемой коли ° чественно с помощью коэффициента эксцесса:

М„ „,)

Ех 3, л 4 где М (y) — момент четвертого порядка вибропроцесса, 8 — среднеквадратичное значение вИбропроцесса.

Для каждого конкретного типа двигателя необходимо определить пороговое значение коэффициента эксцесса, превышение которого говорит о степени развития задира. Для исключения помех от других узлов механизма вибродатчики помещают непосредственно на втулке каждого цилиндра. Для повышения чувствительности метода измерение вероятностных характеристик производят в частном диапазоне в окрестности собственной частоты пары втулка цилиндра — поршень, которая для различных конструкций ДВС находится на частотных пределах от

500 до 2000 Гц.

С помощью предложенного устройства задир диагностируют. следующим образом.

Сигнал с акселерометра 1 через коммутатор 2, согласующее устройство 3 и оласовой фильтр 4, настроенный на резонансную частоту диагностируемого узла, подают на вход первого квадратора 5, с выхода кото" рого адин сигнал направляют на вход второго квадратара 6 и усредняющее устройство (фильтр нижних частот) 9, с выхода которого получают величину, пропорциональную моменту четвертого порядка M<(x) в интервале времени Т, Второй сигнал с выхода первого квадратора 5 направляют на вход второго усредняющего устройства 8, с выхода которого сигнал направляют на вход третьего квадратора 7, выходным параметром которого является величина, пропорциональная квадрату дисперсии сигнала 2 = 54 при том же времени усреднения Т.

Величину, пропорциональную E„+3, получают на выходе делительного устройства 10, откуда сигнал поступает на вход компаратора 11, содержащего набор пороговых устройств, настроенных на пороговые значения

Еу +3, соответствующие нескольким

10 градациям развития задира, в том числе аварийному состоянию двигателя. С выхода компаратора 11 сигнал поступает на вход индикатора 12, регистрирующего появление задира, 5 если сигнал на выходе делителя 10 превышает одно иэ пороговых значений, и в устройство 13 сигнализации, срабатывающее при подходе к аварийному состоянию. Время усреднения Т устанавливают равным 50-100 периодам кинематического цикла цилиндропоршневой группы для исключения появления сигнала ложной тревоги °

Градуировка диагностического устройства осуществляется на этапе моделирования дефекта путем установки соответствующих пороговых значений коэффициента эксцэсса Ек.

Экспериментально полученные пороговые значения Е для задира, соответствующего предаварийному состоянию, B 3-4 раза превышают значения эксцесса, обусловленные случайными флуктуациями вибросигнала вследствие нестабильности режима и износа поршневых колец.

Достигаемое при использовании изобретения повьыение достоверности диагностирования развившегося зади40 ра зеркала цилиндра и обеспечение воэможности обнаружения его ранней стадии позволяет более эффективно выявлять опасный, быстро раэвивающийся дефект, приводящий к аварии

45 ДВС, как на стадии испытаний двига теля при его производстве, так и в процессе эксплуатации.