Устройство для оценки зазоров в кривошипно-шатунном механизме поршневой машины

 

1. УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЗАЗОРОВ В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХА-НИЗМЕ ПОРШНЕВОЙ МАШНЫ, содержащее датчик перемещения поршня, усилитель, формирователь, блок управления, интегратор , блок регистрации и индикатор , связанные последовательно,причем блок управления связан с блоком регистрации , отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности оценки зазоров по значениям дифференциальных и интегральных показателей величин перемещения поршня в зоне верхней мертвой точки, оно дополнительно содержит датчики угловой скорости коленчатого вала и фазы рабочего процесса и преобразователь частоты в напряжение, причем датчик угловой скорости через преобразователь частоты в напряжение соединен параллельно с интегратором и датчиком перемещения поршня. 2.Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок регистрации выполнен в виде цепочки, включающей последовательно соединенные преобразователь напряжения в частоту и реверсивный счетчик. 3.Устройство по пп.1 и 2, от л ичающееся тем, что связь блоков упргшления и регистрации выполнена в виде соединения блока управпе 00 00 00 СП ния параллельно с преобразователем напряжения в частоту и реверсивным счетчиком.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИК ИЗОЬЕ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЦТИЙ (21) 346б183/25-06 (22) 07.07.82 (46) 15.10.84. Бюл. Ф 38 (72) Ю.К.Бобков, А.В.Колчин и А.В.Дунаев (71) Малоярославский филиал Государственного всесоюзного ордена Трудовос го Красного Знамени научно-исследовательского технологического института ремонта и эксплуатации машиннотракторного парка и Центрального опытно-конструкторского технологического бюро и Государственный всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (53) 621.43.001.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 718748, кл. G 01 М 15/ОО, 1981. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ

ЗАЗОРОВ В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХА-

НИЗМЕ ПОРШНЕВОЙ NAI|HHbl содержащее датчик перемещения поршня, усилитель, формирователь, блок управления, интегратор, блок регистрации и индикатор, связанные последовательно, причем,SU„„1118885 А

i блок управления связан с блоком регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,. с целью уменьшения погрешности оценки зазоров по значениям

: дифференциальных и интегральных показателей величин перемещения поршня в зоне верхней мертвой точки, оно дополнительно содержит датчики угловой скорости коленчатого вала и фазы рабочего процесса и преобразователь частоты в напряжение, причем датчик угловой скорости через преобразова« тель частоты в напряжение соединен параллельно с интегратором и датчиком перемещения поршня.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а- В ю щ е е с я тем, что блок регистрации выполнен в виде цепочки, включающей последовательно соединенные преобразователь напряжения в частоту и реверсивный счетчик.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем что связь блоЭ шиит ков управления и регистрации выполнена в виде соединения блока управления параллельно с преобразователем CO напряжения в частоту и реверсивным 00 счетчиком. 00

1118885

Изобретение относится к машиностроению, в частности к диагностированию двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано при оценке зазоров в кривошипно-шатунном механизме.

Известно устройство для оценки зазоров в кривошипно-шатунном меха--: низме поршневой машины, содержащее датчик перемещения поршня, усилитель, 10 формирователь, блок управления, интегратор, блок регистрации и индикатор, связанные последовательно, причем блок управления связан с блоком регистрации f1) .

t5

Недостатком известного устройства является значительная погрешность измерения углов поворота и .соответствующих величин перемещения поршня, вызываемая неравномерностью вращения щ коленчатого вала при прохождении поршнем тактов сжатия и выпуска. Например, длительность, а также площадь диаграммы перемещения поршня в зоне верхней мертвой точки BMT на такте 25 выпуска меньше, чем на такте сжатия (в случае отсутствия значительных зазоров з сопряжениях деталей кривошипно-шатунного механизма).

Цель изобретения — уменьшение по,грешности оценки зазоров по значениям дифференциальных и интегральных показателей величин перемещения поршня в BMT.

Поставленная цель достигается тем,35 что устройство для оценки зазоров в кривошипно-шатунном механизме поршневой машины, содержащее датчик перемещения поршня, усилитель, формирователь, блок управления, интегратор, 40 блок регистрации и индикатор, связанные последовательно, причем блок управления связан с блоком регистрации, дополнительно содержит датчики угло-, вой скорости коленчатого вала и фазы 45 рабочего процесса и преобразователь частоты в напряжение, причем датчик угловой скорости через преобразователь частоты в напряжение соединен параллельно с интегратором и датчи- 5р ком перемещения поршня.

Кроме того, блок регистрации может быть выполнен в виде цепочки, включающей последовательно соединенные преобразователь напряжения в 55 частоту н реверсивный счетчик.

Причем связь блоков управления и

- регистрации выполнена в виде соединения блока управления параллельно с преобразователем напряжения в час" тоту и реверсивным счетчиком.

На фнг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2— диаграмма перемещения поршня в зоне

BMT и фазовые соотношения участков диаграммы для нового (левые графики) и изношенного (правые графики) двигателей при контроле перемещения поршня контактным и индуктивным датчиками, наиболее четко поясняющие работу устройства.

Устройство содержит датчик 1 угловой скорости коленчатого вала, преобразователь 2 частоты в напряжение, интегратор 3, преобразователь 4 напряжения в частоту, датчик 5 перемешения поршняь усилитель 6, формирователь 7, блок 8 управления, реверсивный счетчик 9, индикатор 1О, переключатель 11 и кнопку 12.

Датчик 1 генераторного типа служит для регистрации угловой скорости коленчатого вада. В качестве датчика 1 можно использовать бортовой генератор или тахогенератор испытуемого двигателя, частота импульсов которых прямо пропорциональна угловой скорости коленчатого вала.

Датчик 1 соединен с входом преобразователя 2, служащего для преобразования импульсов датчика 1 угловой скорости в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна частоте следования импульсов.

Выход преобразователя 2 соединен с входной цепью питания датчика 5 перемещения поршня, а также через переключатель 1 1 с входом интегратора 3.

Выход датчика 5 (фиг. 1) соединен с входом усилителя 6, а выход усилителя 6 соединен через переключатель

11 с входом интегратора 3 и входом формирователя 7, выход которого соединен с входом блока 8 управления.

Интегратор 3 служит для интегрирования импульса, вырабатываемого датчиком 5, и преобразования его в величину напряжения, пропорциональную площади диаграммы перемещения поршня. Кроме того, интегратор преобразует временный интервал импульса, датчика 5 в напряжение, пропорциональное величине угла поворота коленчатого вала.

Выход интегратора соединен с преобразователем 4, служащим для преоб.1118885 разования напряжения интегратора 3 в импульсы напряжения, число которых пропорционально величине напряжения на выходе интегратора.

Выбор преобразователя 4 соединен с входами реверсивного счетчика 9, который служит для подсчета импульсов, поступающих с преобразователя 4 в первом такте измерения сигналов датчика 5 и вычитания их при измере- 1О нии сигналов с датчика 5 при втором такте измерения. Выход счетчика 9 соединен с входом индикатора 10, который служит для индикации разности дифференциальных или интегральных 15 величин перемещения поршня, измеренных в тактах выпуска и сжатия.

К входу блока 8 управления через кнопку 12 подключен сигнал с датчика фазы рабочего процесса, служащий 20 для подачи командного сигнала начала измерений раздельно на тактах сжатия-расширения и на выпуске-всасывании. Выходы блока 8 управления соединены с управляющими входами ин- 25 тегратора 3, преобразователя 4 и счетчика 9.

Так как величина напряжения с преобоазователя 2 изменяется от изменения угловой скорости коленчатого вала двигателя, то амплитуда выходного напряжения с датчика 5, имеющего характеристику выходного сигнала без начального смещения, также будет изменяться. С увеличением угловой скорости коленчатого вала амплитуда возрастает, а при уменьшении — снижается. Вследствие этого площадь диаграммы перемещения поршня, регистрируемая датчиком 5, при неизменном 40 угле поворота коленчатого вала будет оставаться постоянной при вариации его угловой скорости.

В случае, если в кривошипно-шатунном механизме (КШМ) проверенного ци- 45 линдра двигателя отсутствует зазор, то в соответствии с диаграммой 1, движения поршня к BMT (фиг.2, h, ) на участке dh yrол (j3 поворота коленчатого вала (ПКВ) для подхода поршня к 50

ВМТ равен углу g для отхода поршня из BMT на ту же величину 111 т,е ° Qg =g =О) 5ф °, При появлении в КШМ какого-либо цилиндра зазора (фиг.2, h2), для той 55 же величины д11, соотношение аналогичных углов ПКВ изменится р >ц

Ю2 > Ц11 при (p>- М4 =g5 °

При этом (p - p„= q -q =д(, где dg соответствует выявленному зазору в

KIIIM.

Появление приращения д Ч обусловлено следующим.

При подводе поршня к ВМТ вес поршня и силы трения между гильзой цилиндра и поршневыми кольцами прижимают поршень вниз, а зазоры д в сопряжениях верхней и нижней головках шатуна выбираются в сторону, уменьшения расстояния от поршня до коленчатого вала. При отводе поршня от ВМТ силы трения между кольцами и гильзой направлены вверх и происходит выборка тех же д5 зазоров в противоположном направлении увеличения расстояния от коленчатого вала до поршня при условно неподвижном поршне. Поэтому для отвода поршня от ВМТ на ту же величину д11 требуется угол ПКВ < 5 и угол dg для выборки зазоров в КШМ при неподвижном поршне, т.е. общий угол Ць . Для тракторных дизелей допускаемым значениям зазоров в KIIIM

19=0,45-0,55 мм соответствует угол

Я=2,5-3,5, ПКВ, а предельным зазорам д"з =0,85-0,95 мм соответствует д =5-6 .

На фиг.2 II2 показано также, что от появления зазора д.1 в сопряжении нижняя головка шатуна-кривошип площадь диаграммы перемещения поршня увеличилась на величину 11, а от появления зазора d q в сопряжении верхняя головка шатуна-поршневой палец — на величину

В связи с этим аналогично измерению фазовых параметров перемещения поршня можно измерять полную площадь и составные части диаграммы перемещения поршня, сравнивать их с эталонными или по их измеренным величинам определять суммарный д и составляющие Ь,, Ag зазоров B КШМ IIo соотноmeHIIIIN д» f> К Ь2= 2 K) (2 K, =(F2 F

где К вЂ” постояйный коэффициент.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Перед измерением на двигателе в форсуночное или свечное отверстие устанавливают датчик 5 перемещения поршня тензометрического, индуктивного или контактного типа., В приводе " коленчатого вала устанавливают датчик

2 угловой скорости.

В качестве датчика 1 угловой скорости можно испольэовать индуктивный

t 1 Т8885 датчик, устанавливаемый в резьбовое отверстие напротив зубьев венца маховика, или бортовой тахогенератор, генератор переменного тока испытываемой машины. Далее на двигатель ус- 5 танавливают также датчики фазы рабочего процес а двигателя, например датчики впрыска топлива форсунками или датчики искры зажигания в соответствии с требуемыми тактами изме» рения. При готовности измерений прокручивают коленчатый вал двигателя пусковым устройством. При этом в по". ложении переключателя 11 осуществляется измерение разности углов 15 поворота)коленчатого вала при заданном перемещении поршня в зоне верхней мертвой точки на тактах впуска и выпуска, когда сигнал с датчиковвпрыска или искры в цилиндрах посылает командный сигнал в блок 8 управления. Импульс с датчика 5 перемещения поршня (в начале на такте выпуска) усиливается усилителем 6 и формируется,формирователем 7. Импульсы начала и конца контролируемого перемещения поршня поступают в блок 8 управления. С приходом первого импульса блок 8 посылает управляющий сигнап на управляемый вход интегратор 3 и ЗО устанавливает в исходное состояние счетчик 9 ° Интегратор открывается и начинает интегрировать напряжение 0, поступающее с преобразователя 2 через переключатель 11. Напряжение 0 пре-д5 образователя 2 линейно связано с частотой импульсов, вырабатываемых датчиком 1 угловой скорости коленчатого вала. (я(Ц = Кц Я(Ц где Кц - постоянный коэффициент.

В момент прихода импульса конца контролируемого перемещения поршня выходной сигнал блока 8 закрывает вход блока интегратора и посылает управляющий сигнал в преобразователь

4. В этот момент напряжение 03 на выходе блока 3 интегрирования достигнет величины

50 откуда 31"и "чту где К - постоянный коэффициент пе- .

И редачи интегратора;.

< — угол поворота коленчатого вала иа заданном такте измерения хода поршня.

Коэффициенты К,„ и К „ выбирают такими, чтобы преобразователь 4 преобразовывал напряжение 03 на выходе интегратора 3 в число импульсов, равное количеству градусов поворота коленчатого вала контролируемого хода поршня.

После первого такта измерения импульсы с преобразователя 4 поступают на вход шины суммирования счетчика 9 и запоминаются, а интегратор устанавливается в исходное состояние» Далее во втором такте измерения на такте хода сжатия поршня процесс интегрирования и преобразования повторяется.

При этом блок 8 соединяет выход преобразователя 4 с шиной вычитания счетчика 9. В результате на выходе счетчика 9 индикатор 10 измерит разность фазовой продолжительности импульса перемещения поршня на тактах выпуска и сжатия, которая пропорциональна суммарной величине зазоров в кривошипно-шатунном механизме.

Аналогичным образом в положении переключателя 11 осуществляется измерение разности площадей диаграмм перемещения поршня на тактах впуска и сжатия. При этом импульс перемещения поршня с датчика 5 после усилителя б через переключатель 11 поступает на вход блока 3 интегрирования, а также через формирователь 7 в блок

8 управления. В этом случае величина напряжения на выходе блока 3 после ,интегрирования будет прямо пропорциокалька площади диаграммы перемещения поршня. Индикатор 10 при этом регистФ рирует величину разности интегральных значений двух импульсов с датчика 5, измеренных на тактах выпуска и сжатия, которая также пропорциональна суммарному зазору в кривошипно-шатунном механизме.

Предлагаемое устройство обеспечивает измерение угла поворота коленчатого вала и площади диаграммы перемещения поршня в зоне верхней мертвой точки, при этом исключается погрешность, вызываемая неравномерностью вращения коленчатого вала двигателя.

Щ в

ВНИИБИ Захае 7443/30 Тиран 822 Подлисное

Фнлнал ППП Ч?атант", г.Ужгород, ул.Проектная, 4