УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ МАСЛА В КАНАЛАХ СИСТЕМ СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЕЙ, МАШИН И ИХ АГРЕГАТОВ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для одновременного определения давления масла на различных участках систем смазки двигателей, машин или агрегатов и может использоваться для стендовых или лабораторных исследований с целью их усовершенствования.
Основной причиной высокой интенсивности изнашивания деталей машин является нарушение процесса смазывания их сопряжений. В частности, повышенный износ, задир и проворот шатунных вкладышей коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания является следствием недостаточного давления масла в зазорах и каналах коренных шеек и неравномерного распределения потоков масла по этим шейкам.
Определение достоверных значений давления масла в зазорах и каналах коренных шеек коленчатых валов двигателей при стендовых испытаниях позволяет разработать конструктивные решения по равномерному распределению потоков масла по всем сопряжениям коленчатого вала и других деталей, что обеспечит их равноизносостойкость.
Предлагаемое устройство позволяет определять и сравнивать действительные значения давлений масла на различных участках системы смазки двигателей и коренных подшипниках коленчатого вала, от которых подводится смазка к шатунным вкладышам, при различных режимах работы двигателя, а также выявлять характер и амплитуду пульсаций давления масла перед шатунными шейками.
Известно контрольное приспособление КИ-13936 для диагностирования смазочной системы двигателя, состоящее из эталонного манометра 1, соединительного шланга 2 и накидной гайки 3 (Фиг. 1) [1] (см. Ананьин А.Д., Михлин В.М., Габитов И.И., Неговора А.В., Иванов А.С., Диагностика и техническое обслуживание машин. - М.: Издательский центр «Академия», 2008, с. 148-149). Приспособление позволяет проверить давление в главной масляной магистрали и правильность показаний щиткового манометра.
Однако измерять одновременно и сравнить между собой значения давлений масла на всех контролируемых сопряжениях и коренных подшипниках коленчатого вала при разных режимах работы двигателя подобными приспособлениями невозможно, вследствие их значительной инерционности и погрешности измерений.
Прототипом предлагаемого устройства для измерения давления масла в кольцевых каналах коренных подшипников является установка для измерения давления картерных газов, используемая для оценки технического состояния двигателя [2] (см. Система управления двигателями ВАЗ-21114 (1,6 л 8 кл.) и ВАЗ-21124 (1,6 л 16 кл.) с распределенным впрыском топлива под нормы токсичности ЕВРО-3 автомобилей ВАЗ-11183, 21101, 21104, Руководство по диагностике и ремонту, ОАО АВТОВАЗ, 2004, с. 206). [3] (Производственное республиканское унитарное предприятие «Минский моторный завод» Руководство по ремонту Д-243, 2006, с. 4).
Давление картерных газов при определенных режимах работы двигателя является стабильным и имеет определенную величину. Повышение давления картерных газов является признаком неисправности двигателя. С учетом того, что давление в картере относительно невелико, для определения изменения давления должен использоваться достаточно чувствительный измерительный элемент - водяной пьезометр (фиг. 2), который представляет собой U-образную стеклянную трубку 4, заполненную определенным количеством воды 5, и шкалу измерения - обычную линейку 6. На один конец трубки действует давление картерных газов, а на второй конец - атмосферное давление. Давление картерных газов определяется по расстоянию между уровнями воды в трубках.
2
Данная установка позволяет с высокой точностью измерять относительно невысокие давления, однако ее применение при определении высокого давления масла невозможно, из-за чрезмерной высоты пьезометрических столбов. Для измерения давления 0,4-0,5 МПа (4-5 кгс/см) высота пьезометрического столба достигает 40 м.
Для одновременного измерения давления масла в кольцевых каналах коренных подшипников коленчатого вала двигателя и других участках системы смазки предлагается устройство (фиг. 3), которое представляет собой несколько пьезометрических столбов 7 (по количеству участков измерения), верхние концы которых соединены между собой и с системой подачи сжатого воздуха в коллекторе 8, а также измерительную шкалу 9. Давление воздуха, подаваемого в коллектор 8, регулируется редуктором 10 и измеряется манометром 11. Нижние концы пьезометрических столбов 7 соединены с исследуемыми участками системы смазки маслопроводами.
ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Практическое применение предлагаемого устройства для проведения необходимых измерений давления масла в кольцевых каналах коренных подшипников коленчатого вала (наиболее сложный эксперимент) может выполняться с проведением ряда подготовительных операций на двигателе (фиг. 4).
в
При работе двигателя масло из кольцевых канавок коренных подшипников коленчатого вала и других исследуемых участков подводится в нижнюю часть пьезометрических столбов с давлением (Pi), а в верхнюю часть подается сжатый воздух, давление (Р) которого контролируется по показаниям манометра.
Сверху на все столбы действует одинаковое давление воздуха. Нижний (нулевой) уровень пьезометрических столбов находится на высоте отвода масла из контролируемых участков. В этом случае давление в кольцевом канале (Pi) определяется как сумма произведения высоты пьезометрического столба (Hi) на удельный вес масла (γ) и показаний манометра.
Ρi=Ρв+Ηi⋅γ,
в
3
где Pi - давление в кольцевом канале, кгс/см; Р - давление в воздушном коллекторе, кгс/см; Hi - высота пьезометрического столба, см; γ - удельный вес масла, кгс/см.
Для проведения необходимых измерений давления масла в кольцевых каналах коренных подшипников 12 (фиг. 4) коленчатого вала выполняются следующие доработки на двигателе:
просверливаются отверстия 13 диаметром 3-5 мм в коренных опорах 14 по направлению к болту крепления 15 с выходом в отверстие под коренной болт. При необходимости просверливаются отверстия до других участков замера;
просверливаются сквозные отверстия в стяжных болтах 16 и с наружной стороны вворачиваются штуцеры;
в крышках коренных опор 17 отверстия под стяжные болты доводятся до отверстий коренных болтов;
для отвода масла из кольцевых каналов коренных опор через отверстия в стяжных болтах наружу к установке в верхних коренных вкладышах просверливаются отверстия 18.
Исследования проводятся при работе двигателя на режимах холостого хода (XX) и внешней скоростной характеристики (ВСХ). Частоту вращения коленчатого вала двигателя на режиме XX регулируют изменением подачи топлива, а на режиме ВСХ - путем изменения числа оборотов двигателя и нагрузки. При измерениях давления масла фиксируют частоту вращения коленчатого вала двигателя, а температуру масла поддерживают в пределах 90±2°С.
При работе двигателя на требуемой частоте вращения масло из участков замера и кольцевых каналов коренных подшипников коленчатого вала подводится в нижнюю часть пьезометрических столбов 7 (фиг. 3), а в верхнюю часть 8 подается сжатый воздух. Давление воздуха подбирается таким образом, чтобы столбы масла попали в диапазон измерений шкалы 9 пьезометра, что обеспечивает наглядность и возможность сравнения полученных результатов. После этого снимается значение давления воздуха с манометра 11, замеряются высоты столбов масла в трубках по измерительной шкале 9 и подсчитываются значения давления масла в кольцевых каналах коренных подшипников коленчатого вала и, при необходимости, на других участках.
Далее, изменяя режимы работы двигателя, измеряем давление масла на всех контролируемых участках во всем диапазоне эксплуатационных параметров.
Техническим результатом применения предлагаемого устройства является определение сопряжений двигателя или любого другого механизма с недостаточным давлением масла, с целью разработки необходимых конструкторских или технологических решений.
Предложенное устройство соответствует условию промышленной применимости и потребностям проводимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ при совершенствовании существующих машин и проектировании новых.
Литература
1. Ананьин А.Д., Михлин В.М., Габитов И.И., Неговора А.В., Иванов А.С., Диагностика и техническое обслуживание машин. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 432 с.
2. Система управления двигателями ВАЗ-21114 (1,6 л 8 кл.) и ВАЗ-21124 (1,6 л 16 кл.) с распределенным впрыском топлива под нормы токсичности ЕВРО-3 автомобилей ВАЗ-11183, 21101, 21104, Руководство по диагностике и ремонту, ОАО АВТОВАЗ, 2004. - 209 с.
3. Производственное республиканское унитарное предприятие «Минский моторный завод» Руководство по ремонту Д-243, 2006. - 42 с.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И СХЕМ
Сущность полезной модели поясняется чертежами, схемой.
Фиг. 1 - Контрольное приспособление КИ-13936:
1 - манометр, 2 - соединительный шланг, 3 - накидная гайка.
Фиг. 2 - Установка для измерения давления картерных газов:
4 - U-образная стеклянная трубка, 5 - жидкость (вода), 6 - шкала измерения.
Фиг. 3 - Схема устройства для измерения давления масла в кольцевых каналах коренных подшипников:
7 - пьезометрические столбы, 8 - воздушный коллектор, 9 - измерительная шкала, 10 - редуктор, 11 - манометр.
Фиг. 4 - Схема отвода масла от кольцевых канавок коренных подшипников двигателя к устройству для измерения давления:
12 - верхний коренной вкладыш с отверстием для отвода масла, 13 - канал отвода масла, 14 - коренная опора, 15 - коренной болт, 16 - стяжной болт, 17 - крышка коренной опоры, 18 - отверстие в верхнем коренном вкладыше.
ПОЗИЦИИ НА СХЕМАХ