УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ И КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Устройство относится к области машиностроения, а именно моторостроения и может быть использовано для диагностирования цилиндропорш-невой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания.
Известно устройство для диагностирования кривошипно-шатунного механизма при неработающем двигателе, включающее компрессор, ресивер сжатого воздуха, ресивер вакуума, регулятор давления с манометром, регулятор вакуума с вакуумметром, предохранительный клапан на ресивере давления, регулятор вакуума на ресивере вакуума, всасывающий трубопровод, нагнетательный трубопровод, трубопровод, соединяющий всасывающий и нагнетательный трубопроводы с полостью цилиндра диагностируемого двигателя, трехходовые краны на всасывающем и нагнетательном трубопроводах, распределительный кран и приспособление для измерения зазоров в сопряжениях кривошипно-шатунного механизма с индикатором часового типа [1, с.135-139].
Недостатками устройства являются невозможность одновременного диагностирования кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы двигателя; сложность конструкции, что затрудняет управление подачей воздуха в полость цилиндра; неприспособленность к воспроизведению реального (синусоидального) цикла динамического нагружения деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, при применении устройства требуется частичная разборка двигателя (снятие поддона картера) и монтаж приспособления для измерения зазоров в сопряжениях кривошипно-шатунного механизма внутри картера, что приводит к потерям рабочего времени.
Известно также устройство, содержащее вакуумный насос, компрессор, ресивер вакуума, ресивер давления, регулятор вакуума, регулятор давления, соединительные трубопроводы, воздухораспределитель с электрическим дистанционным управлением, впускной наконечник с датчиком давления, датчики ускорения вибрации, устанавливаемые: один на блоке цилиндров напротив поршневого пальца, другой - на торце коленчатого вала, и измерительный прибор в виде двух миллиамперметров с блоком питания [1, с.139-145].
Недостатками устройства являются: невозможность одновременного диагностирования кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы двигателя; неприспособленность к воспроизведению синусоидального цикла динамического нагружения деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания, а также сложность снятия показаний миллиамперметров и трудность обработки полученной информации.
Целью создания предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности одновременного диагностирования при неработающем двигателе цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма с воспроизведением близкого к реальному циклу нагружения деталей без разборки двигателя.
Для достижения поставленной цели решается задача - разработать устройство, простое по конструкции и позволяющее обеспечить одновременное диагностирование при неработающем двигателе цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма с воспроизведением близкого к реальному циклу нагружения деталей.
Указанная задача решается тем, что в устройстве, включающем одноцилиндровый компрессор, трубопровод, соединяющий полость компрессора с полостью диагностируемого цилиндра, впускной наконечник с датчиком давления, датчик ускорения вибрации и измерительный прибор с блоком питания, компрессор выполнен без клапанов, трубопровод снабжен краном для
сообщения с атмосферным давлением, в качестве измерительного прибора использован аналого-цифровой преобразователь, соединенный с персональным компьютером с программным обеспечением для обработки поступающих сигналов. Объем цилиндра компрессора принимают равным или большим объема диагностируемого цилиндра, а компрессор снабжен приводом от регулируемого по частоте вращения двигателя.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для диагностирования цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания.
Устройство состоит из бесклапанного одноцилиндрового компрессора, включающего цилиндр 1, поршень 2 с компрессионными кольцами, изготовленными из маслостойкой резины (на чертеже не показаны), шатун 3 и кривошип 4, закрепленный на валу 5 регулируемого двигателя 6, трубопровод 7 с краном 8, впускной наконечник 9 с датчиком 10 давления, датчик 11 ускорения вибрации (акселерометр), аналого-цифровой преобразователь 12, персональный компьютер 13 с программным обеспечением, каналы 14 передачи сигнала с датчика 10 давления и датчика 11 ускорения вибрации на аналого-цифровой преобразователь 12 и канал 15 для передачи информации на персональный компьютер 13. Впускной наконечник 9 крепится в отверстие под свечу зажигания (в бензиновом двигателе) или топливную форсунку (в дизеле) диагностируемого двигателя 16. Датчик 11 ускорения вибрации размещается на блоке цилиндров диагностируемого двигателя 16. В качестве регулируемого двигателя 6 могут использоваться электродвигатель с изменяющейся частотой вращения вала, регулируемый гидронасос с гидромотором, двигатель внутреннего сгорания и т.п.
Устройство работает следующим образом.
В отверстие под свечу зажигания или топливную форсунку диагностируемого двигателя 16, поршень которого выставляется в верхнюю мертвую точку, закрепляется наконечник 9 с датчиком 10 давления, например, МИДА
ДИВ-13П, соединенный посредством трубопровода 7 с полостью над поршнем 2 компрессора. Поршень компрессора выставляют в среднее положение, равноудаленное от верхней и нижней мертвых точек, предварительно открыв кран 8 на трубопроводе 7, который закрывают после выравнивания давления в надпоршневых полостях компрессора и диагностируемого двигателя с атмосферным давлением. Датчик 11 ускорения вибрации, например, ВД 03 крепят на блоке диагностируемого двигателя с помощью магнита или с использованием резьбовых соединений картера. Датчик 10 давления и датчик 11 ускорения вибрации посредством каналов 14 соединяют с аналого-цифровым преобразователем 12, который соединяют каналом 15 с персональным компьютером 13. При включении двигателя 6 одноцилиндрового компрессора в пространстве над поршнем 2 диагностируемого двигателя 16 попеременно создается давление и разрежение по зависимости, близкой к синусоидальной, что характерно для работы поршневых двигателей. Давление и разрежение, зависящие от герметичности пространства над поршнем 2, и ускорение вибрации, характеризующее энергию соударений в изношенных сопряжениях кривошипно-шатунного механизма, регистрируются, соответственно, датчиками 10 и 11, в виде электрических сигналов передаются по каналам 14 на аналого-цифровой преобразователь 12 и в виде цифровой информации по каналу 15 поступают на компьютер 13, где с помощью специальных программ преобразуются в соответствующие графические зависимости в координатах: давление (разрежение) - время; ускорение вибрации - время. На основе полученных зависимостей выполняется оценка изношенности цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма диагностируемого двигателя.
Именно выполнение устройства для диагностирования изношенных сопряжении двигателя с использованием одноцилиндрового компрессора без клапанов с объемом цилиндра, равным или большим объема цилиндра двигателя, трубопровода с краном для выравнивания давления с атмосферным, датчиков давления и ускорения вибрации в качестве средств регистрации,
аналого-цифрового преобразователя и компьютера с программным обеспечением в качестве измерительного средства, а в качестве привода компрессора - регулируемого по частоте двигателя, обеспечивает простоту конструкции устройства и одновременное диагностирование при неработающем двигателе цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма с воспроизведением близкого к реальному циклу нагружения деталей.
Пример применения. В Калининградском пограничном институте ФСБ России устройство использовалось при диагностировании двигателей ЗИЛ-130, ЗМЗ-66, УМЗ-451, УМЗ-414 для определения их технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса.
Литература
1. Бельских В.И. Диагностика технического состояния и регулировка тракторов. - М.: Колос, 1973.