авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ...»

-- [ Страница 2 ] --

1.3 Обзор и анализ методов и средств диагностирования двигателей внутреннего сгорания по параметрам работающего моторного масла Для оценки существующих методов диагностирования двигателей с ис пользованием параметров РММ целесообразно рассмотреть их в классифи цированном виде. В основу предложенной нами классификации (рисунок 1.2) входят методики определения диагностических параметров, их количество и алгоритмы диагностирования.

Среди основных трущихся пар двигателей практически одна из сопря гаемых деталей содержит железо. Концентрация его в РММ, независимо от технического состояния механизма, всегда выше концентрации остальных элементов, что позволяет более точно и просто определить его концентра цию. Поэтому ряд исследователей [91, 95, 96, 184] рекомендуют проводить диагностику автотракторных двигателей на основе анализа в РММ лишь од ного элемента – железа. В работах [25, 28, 71, 108, 141, 164, 168, 169, 185] предлагается оценивать состояние автотракторных, тепловозных и судовых двигателей по комплексу основных элементов, входящих в состав различных деталей.

Рисунок 1.3 – Классификация методов диагностирования ДВС по параметрам работающего моторного масла Многие исследователи [25, 47, 71, 117, 131, 168] с целью повышения информативности и достоверности оценки технического состояния трущихся пар, систем и самого РММ при постановке диагноза учитывают результаты дополнительных физико-химических показателей РММ и некоторые техни ко-экономические показатели работы двигателя (давление и расход масла, время вращения центрифуги и др.).

Для определения концентрации железа в РММ используется колоримет рический анализ, который обеспечивает погрешность определения 2,5% и чувствительность до 1106 % [95, 191]. Метод этот трудоёмкий, и проведение одного анализа занимает от 3 до 8 часов.

Полярографический анализ позволяет определять содержание железа, меди, свинца и олова в масле при чувствительности 106 107 % и с погреш ностью около 15%. Проведение на полярографе самого анализа не требует много времени, но приготовление растворов занимает от 6 до 10 часов [109].

Для наблюдения процесса изнашивания деталей разработан целый ряд приборов, принцип работы которых на изменении электропроводности масла в зависимости от содержания в нём ферромагнитных продуктов износа [34, 91, 95, 99, 101, 129]. Использование этих приборов позволяет производить оценку содержания железа в масле и занимает около 5 минут времени.

Вследствие влияния на электропроводность масла его температуры, измене ния физико-химических свойств и других факторов эти методы обладают вы сокой погрешностью и являются приближёнными.

Появление крупных частиц в РММ свидетельствует о нарушении нор мального процесса изнашивания деталей. В виду этого, разработан целый ряд специальных сигнализаторов и феррографов, определяющих размеры частиц и интенсивность их накопления в РММ [75, 101, 129]. Как уже было отмече но выше, эти детекторы фиксируют сам факт прогрессивного износа, но не позволяют прогнозировать развитие процесса, вызвавшего появление этих частиц. Однако по феррограммам с помощью микроскопа можно определить характерные особенности частиц. По частицам определяют виды изнашива ния: абразивный, усталостный, коррозионный и др., так как размеры и фор ма частиц отличаются в различных фазах процесса изнашивания [131, 170].

Эмиссионный спектральный анализ даёт возможность одновременно определять концентрацию в РММ большого количества элементов. При этом чувствительность анализа отдельных элементов достигает 106 107 % при точности 5 35 % [71, 131, 166, 182]. Анализ пробы РММ на спектрографе занимает до 10 часов [107], а использование фотоэлектрических установок для экспрессного анализа позволяет сократить время определения содержа ния элементов до 5 минут [71, 184, 185]. По чувствительности этот метод анализа значительно превосходит даже косвенные методы эмиссионного спектрального анализа [2, 108, 168, 180].

Определение продуктов износа в РММ можно производить методом ра диоактивных изотопов. Данный метод, обладая исключительно высокой чув ствительностью 108 % и относительно малой погрешностью 16 %, по зволяет осуществлять непрерывную регистрацию измерений работающего двигателя [108, 179]. Основными недостатками его являются сложность пе реоборудования двигателя для диагностики, высокая стоимость измеритель ной аппаратуры и потребность в биологической защите обслуживающего персонала. Количество определяемых элементов поэтому, как правило, огра ничивается и не превышает двух. Предложенный Д.Г. Точильниковым диф ференциальный радиоиндикаторный метод [179] выявил возможность при менения этого метода для регистрации изменения износа судовых дизелей в эксплуатационных условиях. Тем не менее, сложность метода, дорогостоя щее оборудование вряд ли явятся приемлемыми для дизелей речного флота.

При методе нейтронной активации [108] не требуется переоборудования двигателя для диагностики, так как проба РММ, взятая из него, облучается затем в реакторе мощным потоком нейтронов, после чего продукты износа становятся радиоактивными. Однако сама активация и расшифровка резуль татов представляет весьма сложную задачу. Данному методу присущи те же достоинства и недостатки, что и радиоиндикаторному методу.

С увеличением загрязнённости РММ различными примесями изменяется цвет масла. Это свойство положено в основу методов «масляного пятна» и измерения оптической плотности масла. При их помощи можно определить степень загрязнённости РММ продуктами сгорания, топливом, водой, меха ническими примесями и получить приближённую оценку состояния двигате ля и его систем [47, 131, 133, 155, 169, 170].

Проведённый анализ существующих методов определения продуктов износа в РММ показывает, что каждый из них имеет свои достоинства и не достатки. С учётом вышеназванных общих требований, предъявляемых к ме тодам и способам определения диагностических параметров (параграф 1.2), следует отдать предпочтение методу эмиссионного спектрального анализа РММ. Этот метод не требует предварительного дооборудования дизеля для диагностики, совершенно безопасен, по точности и чувствительности не ус тупает радиоактивационному, полярографическому и другим методам. Высо кая информативная способность, благодаря большому числу одновременно определяемых элементов, сохраняет преимущество за спектральным анали зом и в сравнении с полярографическим, колориметрическим и другими спо собами.

Однако спектральный анализ имеет свои специфические особенности, заключающиеся в различии способов введения анализируемой пробы РММ в разряд (прямые и косвенные), регистрацией спектра излучения (фотографи фическая и фотоэлектрическая), а также способами подсчёта концентраций элементов [108, 168, 185].

Отечественный и зарубежный опыт применения спектрального анализа РММ для диагностирования [28, 38, 71,108, 131, 144, 147, 185] показал, что для оперативного эксплуатационного мониторинга большого количества двигателей наиболее эффективно применение установок с фотоэлектричес кой регистрацией спектра (спектрометров) в сочетании с прямым введением пробы масла в разряд, например, по методу вращающегося электрода. В силу сказанного, в нашей работе при разработке системы диагностирования судо вых дизелей нами было отдано предпочтение экспрессному спектральному анализу с применением спектрометров (квантометров) типа МФС-3, МФС-5, МФС-7 позволяющих одновременно определять в пробе от 9 до 16 элемен тов. Следует отметить, что в настоящее выпускаются более современные портативные эмиссионные спектрометры, предназначенные для экспрессного спектрального анализа продуктов износа ДВС различного назначения. Так, у нас в стране компания ДИАМАС поставляет диагностический центр MetallChek для определения металлов в масле. Этот центр позволяет одно временно определить стандартный набор десяти элементов: алюминия (Al), хром (Cr), меди(Cu), железа (Fe), свинца (Pb), олова (Sn), кремния (Si), калия (K), натрия (Na) и молибдена (Mo). По дополнительному заказу можно опре делять ещё десять элементов: никель (Ni), титан (Ti), марганец (Mn), ванадий (V), бор (B), магний (Mg), кальций (Ca), барий (Ba), фосфор (P), цинк (Zn).

Установка полностью автоматизированная, малогабаритная, снабжена ком пьютером с программным обеспечением соответствующим целям диагности ки.

Таким образом, анализ вышеперечисленных литературных источников свидетельствует, что существует целый ряд алгоритмов диагностирования состояния ДВС по параметрам РММ. Учитывая, что процесс усталостного накопления продуктов износа в РММ, благодаря динамическому равновесию между их поступлением и удалением в результате фильтрации и угара масла, является саморегулирующимся [34, 108, 109, 133, 168, 175, 185], одни авторы при постановке диагноза больше внимания уделяют текущей концентрации, сравнивая её с допустимыми нормами, установленными по статистическим данным. При этом возможны случаи, когда не учитывается очистка и расход масла [164, 168], учитывается только расход масла [184] или только очистка масла [141], учитывается как расход, так и очистка масла [96]. Другие авто ры [25, 95] больше внимания уделяют динамике изменения концентрации продуктов износа, третьи – учитывают оба фактора: уровень концентрации и динамику её изменения [71, 185].

Сложная взаимозависимость процессов, происходящих в системе «ДВС – РММ», приводит к необходимости рассмотрения её как объекта, характери зующегося недетерминированными связями, информация о состоянии кото рого оказывается стохастически распределённой по нескольким параметрам [47, 71, 131, 139, 168, 186]. Поэтому в ряде работ [65, 71, 185], для повыше ния достоверности оценки, диагностика автомобильных и тепловозных ДВС осуществляется с использованием вероятностных вычислительных алгорит мов, включающих в себя комплекс диагностических показателей РММ и ос нованных на статистических методах распознавания Байеса [23, 65, 185] и последовательного анализа Вальда [23, 31, 71].

Вследствие многочисленных методологических подходов к диагности рованию технического состояния ДВС различного назначения выбор опти мального метода оценки, применительно к условиям эксплуатации судовых дизелей речного флота, слишком затруднён. Нет единого мнения в отноше нии выбора количества контролируемых параметров и оценки их информа тивности, нет единых методик определения диагностических нормативов и критериев, нет сравнительных данных эффективности разработанных алго ритмов диагностирования и прогнозирования.

Существующие методики разрабатывались с применением различного оборудования и приборов, каждая из них имеет свои достоинства и недостат ки. Так, определение только концентрации железа или других элементов индикаторов износа в РММ уменьшает трудоёмкость диагностирования, но значительно снижает достоверность и информативность диагноза вследствие того, что не учитывается ряд факторов, оказывающих влияние на величину концентрации продуктов износа в РММ. Применение комплекса анализов (спектрального и физико-химического) усложняет и увеличивает трудоём кость процесса диагностирования, но при этом возрастает информа мативность и достоверность оценки состояния двигателей. Кроме того, реша ется целый ряд задач трибологического характера [108, 131, 168, 169, 180].

Несомненным преимуществом методик [71, 131, 168, 169] является кон троль качества РММ и состояния основных систем ДВС, что позволяет под держивать нормальный темп изнашивания его основных трущихся пар. При менение статистических методов принятия решений для диагностирования [65, 71, 186] позволяет давать наибольшее число правильных диагнозов для всей совокупности контролируемых ДВС.

Нетрудно видеть, что рассмотренные методики образуют естественную иерархию:

во-первых, начиная с менее или более глубокого изучения физиче ских основ, протекающих в машине процессов, и разработки методов полу чения информации о физическом состоянии трущихся деталей, основанных на принципах классического детерминизма;

во-вторых, до попыток построения обобщенных стохастических зако номерностей, основанных на методах системного анализа, теории информа ции и технической кибернетики [23, 30, 31, 51, 53, 107, 128, 131, 135, 138, 159, 188, 190].

Отдавая должное выполненным системным исследованиям, необходимо отметить, что разработанные здесь методы определения величин диагности ческих параметров, алгоритмы диагностирования не универсальны и носят разрозненный характер. При моделировании вероятностных алгоритмов ди агностирования не учитывалась физическая картина формирования статисти ческих законов распределения значений диагностических параметров, не ис следовалась диагностическая ценность используемых параметров РММ.

Следовательно, задачи исследования и создания эффективной системы мониторинга технического состояния ДВС различного назначения по пара метрам РММ и судовых дизелей речного флота, в частности, актуальны и да леки от своего полного разрешения.

Дальнейшее рассмотрение наметившейся структуры методов диагнос тики ДВС по параметрам РММ приводит к двум следующим аспектам, суще ственно проясняющим перспективы развития технической диагностики су довых дизелей речного флота и определяющим оптимальные пути её разви тия.

Первый из них заключается в том, что для разработки эффективной сис темы диагностирования немыслимо исследование системы «судовой дизель – РММ» в отрыве от сложившейся системы ТЭФ (системы технического об служивания и ремонта), призванной осуществлять оптимальное управление надёжностью и экономичностью эксплуатируемых дизелей. Отсюда следует необходимость решения задач диагностики с позиций системной методоло гии.

Вторым аспектом дальнейшего развития диагностики является необхо димость изменения роли субъекта – сложившейся системы производствен ных отношений. Дело в том, что техническая диагностика представляется информационной базой для эффективного управления ресурсами, фондами и связями системы ТЭФ [33, 98, 131, 189, 190], что, в свою очередь, требует оптимальных изменений последней.

Исходя из сказанного, возникает необходимость использования имею щихся методов и разработок системного анализа, основанных на достижени ях математической статистики, теории информации и управления. Учитывая универсальность математического аппарата теории вероятностей и матема тической статистики, применяемого в системном анализе, можно отвлечься, в случае необходимости, от материальной сущности анализируемых систем и разработать методологические основы создания математитических (абст рактных в смысле системного анализа) моделей и оптимальных алгоритмов диагностирования судовых дизелей и эффективного их использования в сложившейся системе ТЭФ.

1.4 Обзор и анализ работ по методам оценки состояния элементов линии коленчатого вала судовых дизелей Основными причинами отказа элементов линии коленчатого вала дизе ля являются износы и задиры шатунных и коренных шеек, трещины щёк и разрушение подшипников (задиры, выкрашивание, трещины). Трещины щёк приводят либо к поломке коленчатого вала, либо к падению давления масла и последующему выходу из строя подшипников. Отказы коренных и шатунных подшипников вызывают задиры шеек и являются причиной выхода из строя коленчатого вала [32].

Для оценки износного состояния деталей используют две группы мето дов [9,10, 33, 86, 99, 100, 108, 128, 129, 142]: 1) требующие полной или час тичной разборки валовой линии СЭУ и 2) безразборные методы.

Методы первой группы (микрометрирование, искусственные базы т.п.) ввиду доступности, простоты и низкой стоимости используемых средств из мерения нашли широкое применение в практике. Эти методы предполагают непосредственное измерение структурных параметров. Методики оценки со стояния критериальных деталей валовой группы этими методами отлича ются значительной трудоёмкостью, ограниченными возможностями и слож ностью автоматизации процесса измерения. Кроме того, разборка узла нару шает приработку трущихся поверхностей и искусственно возобновляет обка точный период, который сопровождается повышенными износами сопряже ний при дальнейшей эксплуатации судовых дизелей.

Для косвенной оценки технического состояния элементов валовой груп пы наибольшее распространение получил метод измерения раскепов колен чатых валов [9, 10, 33]. Раскеп представляет собой разность расстояний меж ду щёками кривошипа в двух его положениях. При этом для обеспечения доступа к щёкам кривошипов коленчатого вала требуется частичная разборка дизеля. Совокупность измеренных таким образом раскепов характеризует из гиб упругой оси коленчатого вала под воздействием массы деталей движе ния, который в какой-то степени отражает расположение опор вала при усло вии обеспечения качественного прилегания шеек и вкладышей. Однако при общей сборке и, особенно в условиях эксплуатации судовых дизелей, полная неопределённость в отношении контакта шеек и вкладышей приводит к тому, что совокупность статических раскепов не позволяет объективно оценить фактическое состояние критериальных деталей валовой группы. Это объяс няется ещё тем, что относительно жёсткие коленчатые валы сохраняют рас кепы в пределах допусков даже при отсутствии одной из опор [119].

Косвенную комплексную оценку износного состояния элементов вало вой группы можно осуществить методами, рассмотренными в параграфах 1. и 1.3 (анализ продуктов износа в РММ;

температура подшипников;

скорость нарастания давления в масляной магистрали в зависимости от частоты вра щения вала;

количество масла, протекающего через подшипники в единицу времени и др.).

Для оценки состояния коренных подшипников коленчатого вала в ЛИВТ разработан прибор ПДВ-1, принцип действия которого основан на изменении давления масла после калиброванной шайбы в зависимости от зазора в под шипниках коленчатого вала дизеля [33]. Информативность данного метода невелика.

Многие дефекты, трещины в судовом энергетическом оборудовании мо гут быть обнаружены с помощью методов неразрушающего контроля. При меняют эти методы не только для определения дефектов и места их располо жения, но и для предупреждения возможных изменений свойств конструкци онных материалов. Методы неразрушающего контроля позволяют различать три группы дефектов материалов деталей судовых дизелей: дефекты литей ного производства, дефекты обработки, эксплуатационные дефекты. Трещи ны, микропоры поверхности могут быть определены при помощи смачиваю щих реагентов, которые расширяют возможности визуального осмотра. Де фекты в этом случае ведут себя как капилляры, втягивающие реагент внутрь и задерживающие его там после удаления излишков реагента с контролируе мой поверхности. Использование флуоресцентных реагентов совместно с ультрафиолетовым освещением даёт наилучший эффект при обнаружении трещин. Смачивающие красители при облучении ультрафиолетовыми луча ми дают зелёное свечение, которое позволяет обнаружить очень тонкие тре щины [99, 100, 130]. К недостаткам следует отнести невозможность опреде ления дефектов, трещин, не находящихся на поверхности деталей, и при воз никновении их во время эксплуатации.

Ультразвуковой контроль служит для обнаружения внутренних дефек тов [86, 101, 128 – 130]. Этим способом могут быть обнаружены малые де фекты, размер которых сопоставим с длиной звуковой волны. За счёт хоро ших упругих свойств большинство металлов легко передают ультра звуковые колебания, которые рассеиваются или отражаются в пустотах, так как их акустические свойства различны. Методы ультразвукового контроля базируются на различных физических принципах. В основных методах тако го контроля используют отражённое эхо импульсов, резонанс, частотную модуляцию и мнимый источник звука. Все перечисленные методы пригодны для обнаружения дефектов на элементах судового оборудования, к которым имеется доступ, например, коленчатый вал. На эксплуатационных режимах применение этих методов невозможно.

Те же недостатки присущи методам неразрушающего контроля, осно ванным на эмиссии волн напряжений, токовихревой дефектоскопии, тепло вым методам контроля [23, 86, 99, 101, 129, 130].

Раковины, трещины и включения в конструкционных материалах вызы вают возмущения наведённого магнитного поля. Эти неоднородности имеют магнитные свойства, отличные от свойств основного материала, что и даёт искажение магнитного поля. В зависимости от способа намагничивания и сохранения электромагнитных свойств материалов различают следующие основные методы магнитного контроля [100, 121, 129]: метод намагничива ния пропускаемым током, метод магнитного потока, метод намагничива ющегося стержня, метод намагничивающей катушки, метод индуцированных токов, магнитопорошковые, метод магнитных плёнок, метод магнитной па мяти. Эти методы успешно используются для оценки состояния машин с ог раниченной возможностью осмотра.

Следует отметить, что перечисленным и рассмотренным ранее в пара графах 1.2, 1.3 методам оценки элементов валовой группы, присущ сущест венный недостаток: в условиях эксплуатации невозможно определить зарож дение или наличие трещин, расслоений, дефекты, возникающие при изготов лении.

Усталостные отказы критериальных деталей валовой линии (коленча тый вал, демпфер, подшипники) относятся к подгруппе условно-внезапных отказов, связанных с недостаточностью знаний закономерностей изменения технического состояния и отсутствия соответствующих диагностических приборов [33]. Усталость металла этих деталей связана с действием цикли ческих нагрузок СЭУ, которые приводят к возникновению и росту усталост ных трещин. Степень роста трещины зависит от многих факторов и опреде ляется условиями эксплуатации.

Хотя большинство усталостных повреждений происходит из-за наличия поверхностных дефектов, в ряде случаев причиной развития усталостной трещины могут являться: неоднородность и внутренние дефекты материала, скручивающие нагрузки [11, 33, 88, 101, 106, 177]. Если неоднородность ма териала можно отнести к заводскому браку, то скручивающие нагрузки яв ляются нормальными рабочими условиями для работы дизельной СЭУ.

Ресурс судового дизеля в целом определяется техническим состоянием его коленчатого вала. Разрушение вала может привести к авариям и катаст рофам, связанными с гибелью людей или значительными экономическими потерями на устранение последствий таких аварий и катастроф. Кроме того, крутильные колебания оказывают сильное влияние на надёжность и долго вечность всех узлов СЭУ, связанных с валопроводом. Поэтому особый инте рес представляют методы, позволяющие определять техническое состояние элементов валовой линии дизеля и прогнозировать их работоспособность на всех этапах функционирования [8, 10, 15, 32, 33, 49, 50, 68, 76, 101, 123, 195].

Случаи поломок коленчатых валов от крутильных колебаний, хотя и от носительно редко, но ещё встречаются в практике эксплуатации.

Так, в 2003 году потерпел аварию теплоход «РТ – 611» Новосибирского речного порта. Разрушился коленчатый вал главного дизеля 6NVD26-A3 (ри сунок 1.4). Усталостный излом расположен на первой шейке под углом градусов к оси валовой линии. Дизель был укомплектован силиконовым демпфером, который находился в неудовлетворительном состоянии.

Рисунок 1.4 – Поломка коленчатого вала главного дизеля 6NVD26-A3 теплохода «РТ – 611» [192] В 2006 году потерпел аварию теплоход «Волго-Дон 5080» проекта 1565.

Расследование показало, что очаг начала разрушения находился у середины шатунной шейки 1-го цилиндра коленчатого вала главного двигателя Г (рисунок 1.5). Излом, как и в первом случае (рисунок 1.4), расположен под углом 45 градусов к оси вала. А это главный признак того, что причиной по ломки стали знакопеременные касательные напряжения, возникающие в ва ловой линии от крутильных колебаний. Этот дизель не был укомплектован Рисунок 1.5 – Поломка коленчатого вала главного дизеля Г 60 теплохода «Волго-Дон – 5080» [192] силиконовым демпфером. Поэтому максимальные напряжения от крутиль ных колебаний на резонансе моторной формы во время работы дизеля при определённых числах оборотов превысили допускаемые напряжения.

Имеющие в деталях дефекты типа трещин, расслоений, возникающие при изготовлении или в результате предшествующей эксплуатации, могут быть обнаружены при помощи различных методов дефектоскопии. Исполь зовать существующие способы дефектоскопии в условиях эксплуатации весьма затруднительно из-за сложности аппаратуры и малой контрольной зо ны, размеры которой определяются площадью щупа или регистрирующего экрана. Как правило, эти способы используют в заводских условиях. На практике поиск трещин в основном производится визуально или простукива нием.

Использование систем вибрационной диагностики для оценки усталост ных повреждений деталей различного оборудования, в том числе судовых дизелей, рассматривалось во многих работах [8, 15, 76, 101, 130, 142, 195, 196, 213, 216]. Пороговые уровни вибрации для суждения о неисправном со стоянии двигателя устанавливались многими авторами без должного научно го обоснования. Однако было установлено, что в 90% случаев отказов собы тию отказа предшествовало повышение уровня вибрации [7, 87, 101, 119].

Уровень вибрации работающих машин зависит от того, насколько каче ственно они были рассчитаны, спроектированы и собраны. В промышленной практике установлено, что между характеристиками вибрации машины и её техническим состоянием существует прямая связь [101, 195, 196, 213]. Прак тический метод определения предельной интенсивности вибрации состоит в определении эталонного вибрационного поля для машины, которая находит ся в исправном состоянии, и контроле изменений в характеристиках вибра ции со временем. Поэтому контроль изменения характеристик вибрации в объектах более существенен, чем однократная проверка абсолютного значе ния. В этом случае отражается развитие дефекта во времени, что позволяет делать прогноз на будущее состояние объекта.

Использовать собственные частоты и формы колебаний конструкций на высших гармониках в качестве индикаторов усталостных повреждений пред ложил Г. И. Страхов со своими учениками [163, 173]. Из их работ следует, что частоты собственных колебаний, демпфирование и прогиб конструкции изменяются при нанесении на конструкцию дефектов.

В 80 годы в вибродиагностике большое развитие получили различные экспериментально-расчётные методики, цель которых – определить место расположение и размер дефекта, возникающего в конструкции при эксплуа тации, по экспериментально установленным формам колебаний и изменени ям динамических характеристик конструкции на этих формах колебаний от дефекта. Важные результаты в этом направлении получены под руково дством М. С. Галкина. С 1980 по 1988 г.г. ежегодно в РО ГНИИ ГА (г. Рига) под руководством М.С. Галкина, Я.П. Пановко, В.Л. Бидермана, И.А. Бирге ра, К.С. Колесникова, Г.И. Страхова, В.С. Стреляева проводились совещания по вибродиагностике дефектов в самолётных конструкциях. Выпускались сборники трудов этих совещаний.

Системы для регулярного контроля вибрации были приняты некото рыми зарубежными судовладельцами в качестве основного диагностического метода. ВМФ Канады опубликовал материалы по поводу его успешного применения [101]. Отметим, что Регистр Ллойда и Российский Речной Ре гистр допускают использование записей вибрационного контроля как средст ва диагностирования состояния дизеля. Следует также отметить, что в экс плуатационных условиях задачу диагностики прочностных усталостных по вреждений реальных конструкций по изменению их динамических характе ристик от наработки до сих пор однозначно решить не удалось. Это связано с отсутствием исследований по выявлению причин изменения динамических характеристик конструкций по мере усталостной наработки. Действительно, динамические характеристики конструкции, например, коленчатого вала ди зеля, зависят не только от её конструктивных особенностей, параметров и расположения дефектов, но и от материала, вида напряженного состояния, уровня напряжений и числа циклов наработки, состояния контактирующих поверхностей, которые изменяются по мере эксплуатации.

В последние годы лабораторией «Динамика и прочность судовых конст рукций» ФБОУ ВПО НГАВТ под руководством профессора С.П. Глушкова проводятся исследования по совершенствованию методов расчёта крутиль ных колебаний (КК) валопроводов дизельных СЭУ, экспериментальной про верки точности расчётов с использованием автоматизированного измери тельно-вычислительного комплекса БАГС-4 и применения его для диагно стики основных элементов валовой линии СЭУ. Получены обнадёживающие результаты [13, 43, 44 – 46, 48 – 50, 56, 57, 192, 193].

Проведённый в данном параграфе обзор и анализ методов оценки тех нического состояния элементов валовой линии дизелей, в особенности мето дов вибродиагностики, является основой для проведения дальнейших иссле дований, касающихся анализа существующих средств измерения крутильных колебаний и выбора соответствующих параметров крутильных колебаний для целей диагностики.

1.5 Обзор и анализ методов и средств диагностирования судовых дизелей по крутильным колебаниям Анализ работ по крутильным колебаниям [1, 3, 13, 57, 76, 88, 177, 192] показывает, что они посвящены в основном теоретическим методам и при кладным методикам расчёта колебаний различных вариантов энергетических установок и содержат мало сведений и рекомендаций прикладного характера, необходимых для решения часто возникающих в условиях эксплуатации проблем, связанным с этим явлением. В расчётной практике встречаются с весьма разнообразными типами многоцилиндровых ДВС и их установок, так же как и различными порядками, частотами и формами резонансных колеба ний. Естественно возникает необходимость в нахождении общих закономер ностей для демпфирования в двигателях, позволяющих с достаточной точно стью по многочисленным резонансам оценивать техническое состояние эле ментов валовой линии. Одним из возможных путей решения этого вопроса является обобщение результатов торсиографирования или тензометрирова ния разнообразных дизельных натурных установок [1, 3, 49, 50, 57, 76, 160, 192, 203, 214, 216].

Реальные валопроводы дизельных СЭУ являются распределенными сис темами, каждый элемент которых обладает конкретными упругими и инер ционными свойствами.

При наличии упругих связей между элементами ва ловой линии число степеней свободы равно числу инертных масс, участ вующих в движении системы. При строгом рассмотрении каждый элемент валовой линии коленчатого вала дизеля является по всему объему одновре менным носителем инерционных, упругих и диссипативных свойств. Такие системы обладают бесконечно большим числом степеней свободы и неогра ниченным спектром собственных частот. Поэтому для упрощения расчета сложных систем отдельные их элементы заменяются «дискретными», наде ленными только одним из отмеченных выше свойств. Крупные, массивные детали характеризуются только инерционными свойствами, т.е. считаются твердыми телами, обладающими только массой и моментом инерции. Легко деформируемым деталям с небольшой массой приписывают только упругие свойства. Считается, что абстрагированные диссипативные силы (силы внешнего и внутреннего трения в материале) могут возникнуть между плос костями без массы и упругости, имеющими лишь относительную скорость перемещения. Дискретные системы имеют конечное число степеней свободы и описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями.

На рисунке 1.6 в качестве примера представлены приведенная крутиль ная схема многомассовой системы валопровода дизельной СЭУ и расчётные формы крутильных колебаний, используемые при исследованиях крутильно колеблющихся систем [1, 3, 13, 57, 76, 88, 177, 192]. Очевидно, чтобы пра вильно оценить напряжённое состояние валовой линии необходимо как ми нимум в двух местах измерять наибольшие амплитудные значения величин КК [56]:

- на свободном конце коленчатого вала дизеля;

- на валопроводе, как можно ближе к маховику или к гребному винту.

Рисунок 1.6 – Приведенная крутильная схема валопровода СЭУ [1]:

а) – эскиз валопровода: 1 – демфер;

2 – коленчатый вал;

3- маховик;

4 – промежуточный вал;

5 – гребной винт;

б) – крутильная схема;

в) формы колебаний: 1 – одноузловая;

2 – двухузловая До недавнего времени согласно правилам классификационных обществ (Английский Ллойд, Российский Речной Регистр и т.д.) торсиогра фированию подлежали только валопроводы вновь строящихся головных су дов. В связи с распространившимися модернизациями СЭУ, при которых па раметры крутильно-колеблющихся систем определённым образом изменяют ся [1, 3], возникла необходимость доработки требований в области крутиль ных колебаний, что нашло отражение в Руководстве Р.009-2004 Российского Речного Регистра. Согласно [149] при установке на судно главного дизеля, марка которого отличается от марки спецификационного дизеля судна, а также при установке упругой муфты, её изъятии или замены на муфту с дру гими техническими характеристиками следует производить расчёт крутиль ных колебаний. При этом зависимость демпфирующих моментов от времени D t остаётся плохо изученной для элементов валопровода, что свидетельст вует о необходимости проведения торсиографирования при модернизации СЭУ такого рода.

Сравнительный анализ результатов расчёта и торсиографирования необ ходим для выявления источников погрешности расчёта, корректировки рас чётной схемы крутильно-колеблющейся системы по экспериментально полу ченной частоте колебаний и оценки технического состояния элементов вало вой линии. Располагая формой свободных колебаний с рассчитанными соб ственными частотами и амплитудами колебаний, экспериментально найден ные амплитуды колебаний или напряжений в одном месте системы позволя ют рассчитывать эти параметры для любых элементов и участков валовой линии СЭУ.

Для измерения крутильных колебаний применяется разнообразная аппа ратура, которая в общем случае состоит из трёх основных частей [56, 87, 88, 99, 177]: датчика, усилителя и регистрирующего модуля. Все эти части могут быть непосредственно связаны между собой в механических приборах или взаимодействовать посредством соответствующих коммуникаций при элек трических измерениях. В регистрирующей части любой аппаратуры усилен ные сигналы записываются на движущуюся ленту или фотоплёнку, на кото рых одновременно фиксируются отметки оборотов и времени, что позволяет определять частоту колебаний и их порядок. По принципу действия все при боры для измерения колебаний подразделяют на простые регистраторы пе ремещений (вибрографы), приборы сейсмического типа (торсиографы) и тен зометрическую аппаратуру.

Наибольшее распространение для измерения амплитуд крутильных ко лебаний валопровода получили приборы сейсмического типа (торсиографы).

Датчик колебаний прибора сейсмического типа состоит из легкого элемента, совершающего колебания вместе с частью вала, и массивного элемента, со храняющего состояние равномерного вращательного движения. В торсио графе такими элементами являются лёгкий шкив, который посредством жесткого привода или специального ремня связан с валом, и маховик. Шкив соединен с маховиком податливой пружиной, которая вместе с массивным элементом образует упругую систему торсиографа. При нормальной на стройке приборами сейсмического типа можно измерять колебания с собст венной частотой свыше 300-500 кол/мин. Для измерения меньших частот в торсиографе следует заменить пружину или установить более массивный ма ховик. Верхний предел измеряемых частот ограничивается инерционными свойствами записывающего пера. Ременный привод, кроме того, вносит не которые искажения записи.

Торсиограф Гейгера в недавнем прошлом являлся наиболее распростра нённым в практике экспериментального исследования крутильных колеба ний. Прибор надёжен и прост в эксплуатации, даёт запись колебаний при частотах N 50 5000 кол / мин при числах оборотов вала n 800 1000 мин1.

Присоединяется торсиограф к торцу вала при помощи жёсткого привода или к участку вала через ременный привод. Колебания усиливаются с помощью рычажной системы в 3 12 раз и записываются на специальную ленту шири ной 50 мм.

Торсиограф Н.И. Попова применяется для записи колебаний вала при частотах N 1000 10000 кол / мин и при частоте вала до n 2500 мин1. Торсио граф устанавливается на двух конических центрах, один из которых входит в центр торца исследуемого вала, а другой – в специальную стойку с противо положной стороны прибора.

При обработке торсиограмм, полученных прибором Гейгера, применя ется специальный шаблон, координирующий запись трёх перьев торсиогра фа: главного пера, перьев отметчика оборотов и времени [177]. Торсио граммы прибора Попова, ввиду малых размеров записи, предварительно уве личивают в 10 раз методом фотоувеличения.

В сейсмическом торсиографе, входящем в комплект универсальной ап паратуры фирмы «Диза Электроник» (Дания), перемещение легкого шкива относительно равномерно вращающегося маховика регистрируется ёмкост ным датчиком. С помощью высокочастотных колебаний формируются моду лированные сигналы, которые после соответствующего преобразования по средством шлейфа или катодной трубки записываются с желаемым усилени ем на фотоплёнку осциллографа. Кроме измерительной системы в торсио граф вмонтирован индукционный отметчик оборотов. Торсиограф даёт воз можность измерять амплитуду крутильных колебаний до 0,1 рад в пределах частот 18 – 1500 Гц при частоте вращения исследуемого вала до 10000 мин-1.

ВНИИ Министерства транспортного машиностроения СССР в 1952 г.

разработал электроторсиограф ЭТ-1, который применяется большинством организаций до настоящего времени и признан ФГУ «Российский Речной Ре гистр». Схема этого торсиографа показана на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 – Схема торсиографа ЭТ- Валик 3 торсиографа жёстко связан с торсиографируемым валом при помощи фланца 1 и чашки 5. Маховик 4 соединяется с валиком плоскими пружинами 6, на которые наклеиваются проволочные тензодатчики. В ре зультате колебательного движения валика относительно маховика пружина изгибается;

вместе с нею деформируются тензометры 2 и изменяется величи на тока пропорционально изменению деформации пружины. Торсиограф ус танавливается на дополнительном валике диаметром 30 мм, жёстко присое диняется к торцу исследуемого вала. Токосъёмник имеет четыре латунных кольца, щётки, изготовленные из бериллиевой бронзы. Запись колебаний осуществляется шлейфным осциллографом или при помощи ЭВМ. Торсио граф ЭТ-1 предназначен для записи колебаний с частотой 800 9000 кол/мин при амплитуде до 0,1 радиана. Верхний предел числа оборотов торсиографи руемого вала составляет 2000 мин-1 [87, 177].

Следует отметить, что рассматриваемые торсиографы имеют основной недостаток: ограниченность диапазона измерения частот. Нижние границы исследуемых частот для прибора «Диза Электроник» составляет 18 Гц, а для прибора «ЭТ-1» 13,3 Гц, верхние границы соответственно 1500 Гц и 150 Гц.

Ещё одним недостатком является то, что этими торсиографами возможно производить измерения только в одном месте – с торца исследуемого вала.

Следовательно, такими приборами во многих случаях невозможно измерить одноузловую форму колебаний из-за большой величины нижней границы ис следуемых частот и высшие формы колебаний с частотой 150 Гц и более.

Тензометрирование, в отличие от торсиографирования, предусматри вает регистрацию деформаций при колебаниях валов. Для этого на поверх ность вала наклеивают тензодатчики в направлении главных напряжений под углом 450 к оси вала [87, 88, 177]. Измерение деформации основано на её за висимости от изменения сопротивления тензодатчиков, включамых, как пра вило, в мостовую схему измерения. Через токосъёмное устройство сигнал от тензодатчиков поступает на тензометрическую станцию.

Экспериментальное определение опасных напряжений при помощи тен зометрирования малоэффективно, так как невозможно в каждой точке, на пример, коленчатого вала, материал которого находится в условиях плоского напряжённого состояния, установить тензометрическую розетку, да и сама тензометрическая розетка имеет размеры, зачастую значительно превышаю щие размеры опасного места. Поэтому результаты тензометрирования полу чаются усреднёнными, т.е. заниженными. Кроме того, они существенно из меняются при небольшом смещении или повороте тензометрической розет ки. Также при тензометрировании вращающихся деталей возникают трудно сти, связанные с необходимостью конструирования и изготовления токо съёмной аппаратуры и приспосабливания её к валам различного диаметра. В настоящее время на речном флоте нет ни одной организации, применяющей этот метод.

Большинство разработанных приборов, основанных на численных и ме ханических методах анализа записей колебаний, требует для своего приме нения много времени и квалифицированного труда. Кроме того, эти приборы имеют большую погрешность вычисления амплитудно-частотных характери стик. Погрешность измерений крутильных колебаний валовой линии СЭУ ещё больше возрастает, если приборы производят запись только скручивания вала, например, как прибор ЭТ-1. Такие приборы не учитывают неравномер ность вращения коленчатого вала и валовой линии СЭУ.

На результаты экспериментальных исследований крутильных колеба ний судовых валопроводов оказывает влияние большое количество одновре менно действующих параметров. Кроме того, ограниченная продолжитель ность и невозможность повторного проведения эксперимента в абсолютно одинаковых условиях требуют разработки специальных автоматизированных технических средств измерений и вычислительных программ, формирующих обширную базу экспериментальных данных для последующего анализа. Ука занные тенденции в развитии техники эксперимента привели к появлению нового класса средств: измерительных вычислительных комплексов [43, 56, 57, 176, 192].

В зарубежной практике широко распространены системы, базирующие на поставляемых специализируемыми фирмами органически связанных элек тронных вычислительно-измерительных комплексах и устройств [101, 196, 202, 203, 212, 213, 214, 216]. Их называют мониторинговой автоматикой [56].

Современная мониторинг-система с высоким уровнем автоматической диаг ностики создана фирмой «Engineering Division Product DLI» (США). Система может измерять и контролировать 48 динамических (колебания и др.) и статических (температура, давление и др.) параметров. Система универсаль на. Может поставляться комплектно с датчиками. К фирмам, которые зани маются подобным мониторингом, относятся «Caterpillar», «Wartsila», «MAN», «Brule & Kier», «Metasystems – AS» и другие. Можно было бы про должить перечень примеров, но главный вывод очевиден: в зарубежной практике задачи автоматического мониторинга решаются на уровне про мышленного обеспечения дизелестроителей и компаний, эксплуатирующих дизельные СЭУ, нужными комплексами устройств, действие которых запро граммировано на требуемые алгоритмы.

Норвежской компанией «Metasystems – AS» разработан измерительно вычислительный комплекс, позволяющий определять угол скручивания уча стка вала и крутящий момент, на него воздействующий, а также частоту вращения вала. Принципиальная схема комплекса показана на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 – Принципиальная схема измерительно вычислительного комплекса компании «Metasystems – AS»

Инфракрасный луч генерируется в блоке управления (8) и передаётся через оптоволоконный кабель (3) к специально разработанной оптической вилке (6) и (7). Оптические вилки соединены между собой кабелем (5). Коди рующие колёса (1) и (2) установлены на вращающемся вале в некотором уда лении друг от друга. Колёса повторяют колебания вала и модулируют анало гичные колебания инфракрасного луча, который подаётся через воздушный зазор вилок (6) и (7). Таким образом, модулированный сигнал напрямую за висит от частоты вращения вала и воздействующего крутящего момента. По лученный сигнал передаётся по оптоволоконному кабелю (4) к блоку управ ления (8), где в дальнейшем происходит оцифровка сигнала. Часть измерен ных значений отображается как в аналоговом виде на приборах (9), так и в оцифрованном на жидкокристаллическом дисплее (10). Дополнительная об работка программным способом производится на персональном компьютере (11), который подключается через стандартные разъёмы типа RS232/RS422/RS485.

Программное обеспечение, поставляемое в составе комплекса, позволяет производить спектральное разложение функции крутящего момента от вре мени. Использование персонального компьютера позволяет накопить боль шую базу данных замеров, которые в дальнейшем могут сравниваться друг с другом (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 – Диалоговое окно программы Hi-Res, применяемой для обработки замеров Когда недостаточно пространства для установки на вале двух удалённых кодирующих колёс, их располагают вблизи друг друга. Такое взаимное рас положение кодирующих колёс позволяет использовать только одну оптиче скую вилку, как показано на рисунке 1.10. Очевидно, что процесс установки кодирующих колёс на испытуемый вал весьма трудоёмок.

Рисунок 1.10 – Вариант установки близко расположенных кодирующих колёс Все элементы комплекса «Metasystems – AS» стационарно устанавлива ются на конкретном судне и являются строго индивидуальными. Ввиду вы сокой стоимости комплекса и требований к классификации обслуживающего персонала применение такого рода приборов на судах речного флота практи чески невозможно.

Таким образом, проведённый в данном параграфе анализ позволяет сде лать вывод, что отечественная приборная база для измерения крутильных ко лебаний судовых валопроводов серьезно устарела. Большинство приборов было разработано в СССР в начале 50-ых годов. Применение такого обору дования не только не соответствует современному уровню развитию техни ки, но и не может быть применено для измерений на современных судовых энергетических установках.

Новые подходы к методикам проведения измерений и разработкам сис тем автоматизации основываются на современных информационных техно логиях, в которых используются максимальные возможности компьютерной техники [4, 43, 56, 57, 192, 203, 214, 216]. Концепция разработки и создания приборов с ПЭВМ является призванной многими лидирующими компаниями в области разработки и производства аппаратно-программных средств авто матизации измерений, диагностики, управления и моделирования в широком спектре приложений. Она основана на применении стандартизированных промышленных компьютеров, модульных аппаратных средств, интерфейсов и программного обеспечения, обеспечивающих сбор и обработку данных.

Поэтому в лаборатории «Динамика и прочность судовых конструкций»

ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспор та», начиная с 2000 года, ведутся работы по внедрению новых образцов при боров для измерения и анализа крутильных колебаний валопроводов СЭУ [41, 44 – 46, 49, 50, 56, 57, 192, 193]. Сотрудниками лаборатории с примене нием современных технологий разработан автоматизированный измеритель но-вычислительный комплекс БАГС-4 [56], который успешно используется в ряде организаций.

Одним из актуальных вопросов является оперативный сбор, хранение результатов измерений с большого числа судов для их последующей обра ботки и анализа. Такое требование подразумевает использование персональ ного компьютера, что и реализовано в измерительно – вычислительном ком плексе БАГС - 4. Комплекс БАГС - 4 является по существу портативным ана логом комплекса компании «Metasystems-AS».При работе с комплексом БАГС-4 инженер может по необходимости изменить место установки датчи ков ТНК-1, что является неоспоримым преимуществом перед зарубежным аналогом, поскольку при торсиографировании энергетической установки требуется определить не только действительные напряжения и частоту резо нансных колебаний, но и подтвердить их форму.

Для измерения крутильных колебаний, крутящего момента, обработки торсиограмм и определения динамических характеристик эксплуатируемых валовых линий СЭУ с целью моделирования на этой основе алгоритмов ди агностирования технического состояния элементов коленчатого вала дизеля в настоящей диссертационной работе использовался автоматизированный из мерительно-вычислительный комплекс БАГС-4.

1.6 Выводы по обзору. Постановка задач дальнейшего исследования Обзор, проведённый в параграфах 1.1 – 1.5, позволяет сделать следую щие выводы, являющие предпосылкой для постановки задач дальнейшего исследования.

1. Одним из путей решения проблемы безопасной ресурсосберегающей эксплуатации судовых дизелей является внедрение инновационных техно логий диагностирования, основанных на эффективных методах и алгоритмах, повышающих информативность и достоверность диагноза.

2. Основными элементами, лимитирующими надёжность и ресурсные показатели судовых дизелей, являются детали ЦПГ, КШМ и валовой группы.

Следовательно, очевидна необходимость первоочередной разработки мето дов оценки их состояния.

3. Одним из эффективных методов, позволяющих оценивать состояние большого количества трущихся узлов, работающего масла и некоторых сис тем ДВС без вывода его из эксплуатации, является диагностирование по па раметрам РММ, основанное на экспрессном спектральном анализе в нём продуктов износа.

4. Обзор и анализ существующих методов и алгоритмов ДВС различного назначения по параметрам РММ показал, что при системном представлении объекта игнорировалась роль субъекта – сложившейся системы технической эксплуатации машин. При моделировании вероятностных алгоритмов диаг ностирования не учитывалась физическая картина формирования статисти ческих законов распределения значений диагностических параметров, не ис следовалась диагностическая ценность используемых параметров РММ и её оптимальное использование в алгоритмах диагностирования.

5. Анализ существующих методов и средств оценки усталостных пов реждений коленчатого вала дизеля показал, что для этих целей наиболее при емлемыми являются портативные измерительно-вычислительные комплексы типа БАГС-4, информация в которых обрабатывается на основе современных информационных технологий, использующих широкие возможности ком пьютерной техники.

6. Тесная взаимосвязь процессов, происходящих в системе «судовой ди зель – РММ – валовая линия СЭУ», общее целевое назначение её в системе ТЭФ – обеспечение безопасной ресурсосберегающей работы – приводят к необходимости рассматривать данные системы как единый комплекс с пози ции системной методологии.


Сделанные по обзору выводы позволяют сформулировать основные за дачи настоящего исследования. Они сводятся к следующему:

1. Разработать теоретические положения построения диагностической модели комплекса «судовой дизель – РММ – валовая линия СЭУ – система ТЭФ пароходства», основанной на принципах системной методологии.

2. Сформировать на основе системного подхода оптимальный комплекс диагностических параметров для оценки и анализа состояния основных эле ментов судового дизеля.

3. Разработать принцип системного моделирования обучающегося алго ритма диагностирования по комплексу параметров, позволяющего оптимизи ровать диагностические нормативы и критерии на основе вновь поступаю щей статистической информации и повысить достоверность оценки состоя ния основных элементов судового дизеля.

4. Разработать теоретические положения построения математических моделей прогнозирования остаточного ресурса основных деталей судовых дизелей по комплексу параметров РММ и КК.

5. Разработать методологию проведения экспериментально-теоретичес ких исследований.

6. Провести вычислительный эксперимент по поиску наиболее приемле мого теоретического закона распределения опытных величин комплекса па раметров РММ судовых дизелей с целью установления обоснованных значе ний диагностических нормативов.

7. Создать метод расчёта информативности диагностических парамет ров, обеспечивающий эффективное использование обучающегося алгоритма диагностирования.

8. Разработать математические модели и методики прогнозирования ос таточного ресурса основных деталей ЦПГ по комплексу параметров РММ для условий эксплуатации средне- и высокооборотных дизелей.

9. Разработать методики диагностирования и прогнозирования основ ных элементов валовой линии судового дизеля по параметрам крутильных колебаний, получаемых при помощи портативного измерительного комплек са БАГС-4 в эксплуатационных условиях.

10. Исследовать информативность параметров амплитудно-частотной характеристики спектрограммы крутильных колебаний судового дизеля.

11. Реализовать результаты теоретических и экспериментальных иссле дований путем создания и внедрения комплексной системы диагностирова ния и прогнозирования эксплуатируемых судовых дизелей в условиях речно го пароходства или судоходной компании.

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ 2.1 Системный анализ комплекса «судовой дизель – работающее моторное масло – валопровод судовой энергетической установки – система технической эксплуатации флота речного пароходства»

Дизель, входящий в состав судовой энергетической установки (СЭУ), представляет собой, как и сама СЭУ, сложный комплекс систем, механизмов, устройств и аппаратов, при помощи которых осуществляются процессы пре образования химической энергии, заключенной в топливе, в энергию меха ническую, тепловую и электрическую [167].

Характерной особенностью судового дизеля является то, что он является машиной циклического действия. При этом рабочий процесс, осуществля емый в цилиндрах, так же как и кинематика КШМ, преобразующего возврат но-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала, являются мощным источником динамических возмущений в силовых потоках передачи механической энергии упругими звеньями этой сложной динамической системы. Для дизельной СЭУ в условиях реальной эксплуата ции характерен широкий диапазон изменения скоростного и нагрузочного режимов. Существование периодических по времени и углу поворота колен чатого вала газовых и инерционных возмущающих сил, и моментов опреде ляет практически для всех дизельных СЭУ наличие нескольких резонансных зон во всём эксплуатационном диапазоне частот вращения коленчатого вала [1, 3, 57].

Причинами утраты ресурсных показателей судовых дизелей служат не обратимые физические процессы, происходящие как на поверхности, так и в объёме материала деталей, вследствие длительного воздействия температур ных и механических циклических напряжений. Такие процессы идут без ви димых признаков изменения свойств материала и приводят деталь к конеч ному предельному состоянию, которое характеризуется значительным сни жением экономических показателей, поломкой, или появлением трещин не допустимых размеров. Упомянутые процессы подвержены влиянию множе ства случайных факторов, поэтому являются в основном стохастическими.

Более того, тесная взаимосвязь процессов, происходящих в системе «судовой дизель – РММ – валопровод СЭУ», общее целевое назначение её в сущест вующей системе технической эксплуатации флота (ТЭФ) речного пароходст ва или судоходной компании – обеспечение надёжности, экономичности, увеличение ресурса работы – приводят к необходимости рассматривать дан ные системы как единый комплекс.

Теоретические основы диагностики технических систем и, в частности, двигателей внутреннего сгорания разработаны в трудах целого ряда учёных [16, 23, 33, 58, 59, 80, 126, 128, 135, 138, 185, 190]. Разработать систему диаг ностирования и прогнозирования технического состояния объекта и, в том числе, основных элементов судового дизеля это значит:

сформировать диагностическую модель;

выявить закономерности изменения параметров технического состоя ния объектов диагностирования;

выбрать диагностические параметры;

определить характеристики их изменения и связи с параметрами тех нического состояния объекта;

провести выбор и технико-экономическое обоснование соответствую щих методов и измерительных средств;

установить нормативные значения диагностических параметров;

определить способы постановки диагноза;

определить оптимальные алгоритмы диагностирования и прогнозиро вания.

В соответствии с принятой в диссертации концепцией системного под хода теоретическое обоснование конкретных методов оценки состояния ос новных элементов судового дизелях и соответствующих им математических моделей и алгоритмов диагностирования и прогнозирования связано в нашем случае с изучением системы «судовой дизель – РММ – валопровод СЭУ».

Для исследования свойств, связей этой системы и динамических процессов, протекающих в ней, во-первых, как отмечалось выше, необходимо получить её системную диагностическую модель. Эта модель, используемая для опре деления состояния конкретного элемента системы, должна позволять сфор мулировать критерии для оценки его состояния, разработать оптимальные алгоритмы диагностирования и прогнозирования.

Так как обсуждаемая система является сложной стохастической систе мой, становится очевидной необходимость рассмотрения её с позиций сис темного анализа – методологии представления и изучения рассматриваемых объектов в качестве систем, осуществляемых при принятии сложных реше ний, формулировании, проверке и уточнении гипотез, получении или систе матизации фактов [20, 30, 47, 84, 187, 190]. Системный анализ проводится с помощью некоторого комплекса исследовательских методов и приёмов, ко торые составляют его собственное содержание. Обозревая существующее положение в области системных исследований, Л. фон Берталанфи отмечает, что можно различать основные и неосновные системные подходы и сам вы деляет ряд основных, каждый из которых характеризуется своими концепту альными средствами, математическим языком для моделирования и специ фическими задачами, для которых введены такие средства [20].

В системной методологии широко используются методы кибернетики [51, 138, 188]. В формулировке академика А.Н. Колмогорова: «Кибернетика занимается изучением систем любой природы, способных воспринимать, перерабатывать информацию и использовать её для управления и регулиро вания». Для технической диагностики применима модель «черного ящика», используемая в кибернетике и системном анализе. Суть применения этой мо дели в следующем. Если анализируемая система сложна и малоизученна, от сутствует её математическая модель или эта модель недостаточно адекватна протекающим в системе процессам, то можно найти некоторые системные закономерности, не вникая глубоко в подробности устройства этой системы и в физику протекающих в ней явлений. Для этого надо проводить ряд опы тов над системой или ее элементами, задаваясь некоторыми параметрами на её входе (входах) и получая при этом некоторый отклик на выходе (выходах).

Многократно повторяя эти опыты, мы получим более или менее устойчивые связи между входными и выходными параметрами – системные закономер ности. Поскольку, получаемые системные закономерности достаточно слож ны, то необходимо для обработки данных, поступающих от исследуемой сис темы, использовать современные информационные компьютерные техноло гии.

Системное моделирование, таким образом, представляет собой такой этап в развитии моделирования, на котором оно было усилено идеями сис темного подхода. В рамках системного моделирования, в отличие от несис темного моделирования, рассмотрение объекта как системы предшествует созданию математической модели. Это вызывает необходимость переосмыс ления проблемы, рассмотрения её в новых понятиях, учитывающих целост ность объекта, благодаря чему увеличиваются возможности используемых методов исследования.

Используя прием декомпозиции, характерный для системного анализа, проведенной по результатам анализа существующих функциональных струк турно-следственных связей элементов системы [1, 9, 33, 35, 52, 59, 69, 74, 94, 98, 167], представим состояние рассматриваемого комплекса системной ди агностической моделью (рисунок 2.1), основанной на принципе оптимально го управления. Детальный анализ этой модели позволяет разработать сис темные и частные математические модели и алгоритмы диагностирования и прогнозирования состояния системообразующих элементов судового дизеля.


Рисунок 2.1 – Системная диагностическая модель комплекса «судовой дизель – РММ – валопровод СЭУ – система ТЭФ пароходства»

Выделим из комплекса две подсистемы: ОД – объекты диагностирова ния (управляемая подсистема «судовой дизель – РММ – валопровод СЭУ») и УС – управляющую подсистему.

Для более подробного анализа ОД применительно к поставленной цели настоящего исследования рассмотрим в нём следующие элементы и процес сы:

- трущиеся детали дизеля, омываемые РММ;

- системы дизеля (топливная, охлаждения и очистки воздуха);

- РММ и агрегаты маслоочистки;

- рабочий процесс;

- угар РММ;

- коленчатый вал с демпфером крутильных колебаний.

В составе УС, применительно к диагностированию и управлению состо янием ОД, представляется целесообразным выделить такие элементы, как:

- теплотехническую лабораторию пароходства или судоходной компа нии, осуществляющую спектральный (САМ) и физико-химический (ФХАМ) анализы масел;

- группу математического обеспечения и компьютерного моделирова вания (МОК).

Все эти перечисленные элементы в совокупности в составе УС пред ставляют собой информационный орган (ИО).

Далее в составе УС выделим управляющий орган (УО), включающий в себя службу технического менеджмента (ТМ), а это конкретно – аппарат управления службы судового хозяйства пароходства или компании (ССХ), ремонтно-эксплуатационные базы (РЭБ) и службу технического обслужи вания СЭУ (СТО СЭУ). В её качестве рассматриваются экипажи судов, ре монтно-обслуживающий персонал береговых производственных участков (БПУ) и т.п.

В диагностической системной модели комплекса (рисунок 2.1) нами вы делены и обозначены следующие входные и выходные воздействия и связи, отражающие информационные процессы этого комплекса:

1а – информация о действительном техническом состоянии эксплуа тируемых элементов СЭУ, их неисправностях, смене деталей, ремонтах и т.д.;

1б – информация о состоянии объекта диагностирования, поступаю щая в виде проб РММ, отснятых с дизелей спектрограмм крутильных коле баний и др.;

1в – информация о качестве поставляемых масел и топлив;

1г – информация о результатах измерения комплекса величин контро лируемых диагностических параметров и показателей свежего масла и топ лива;

1д – информация о методах обработки результатов анализов РММ, программы и планы экспериментов, алгоритмы поиска диагностических нормативов, алгоритмы распознавания, анализ ошибок и т.д.;

1е – систематизированная, обработанная и удобная для обозрения информация, на основе которой принимаются управляющие решения;

2а – управляющие решения о техническом состоянии ОД;

2б – управляющие решения по каждому элементу ОД, т.е. обратные связи (техническое обслуживание и ремонты, смена масла т.п.);

3а – поток продуктов износа и старения, поступающий в систему смазки;

3б – обратная связь влияния состояния РММ на состояние трущихся деталей;

4а – влияние рабочего процесса на состояние трущихся пар;

4б – влияние рабочего процесса на состояние РММ и его угар;

4в – влияние валопровода СЭУ на состояние трущихся деталей;

5а – влияние систем дизеля, оказываемое на состояние трущихся де талей дизеля, омываемых маслом;

5б – влияние систем дизеля, оказываемое на качество РММ, агрегаты маслоочистки и угар РММ;

5в – влияние рабочего процесса на состояние валопровода СЭУ;

6 – управляющие воздействия на ОД в виде изменения режима его работы, условий эксплуатации, проведения технического обслуживания и ремонтных работ.

Кроме того, на схеме отдельно выделен торсионный датчик, присоеди няемый к объекту диагностирования (коленчатому валу). Полученная ин формация 1б затем поступает в группу МОК (рисунок 2.1).

Как следует из анализа рассматриваемой системной модели, связи внут ри ОД достаточно неоднозначны и неопределенны. Например, такие систе мы, как охлаждения и топливная, оказывают влияние на гидродинамический режим трения деталей, которое невозможно учесть количественно. Кроме этого как ОД, так и УС находятся под влиянием множества случайных фак торов Z1 и Z 2 реальных условий технической эксплуатации флота.

Таким образом, процессы старения РММ, изнашивания трущихся дета лей, имеющих преимущественно усталостный характер вследствие цикличе ского действия нагрузок, а также накопления усталостных повреждений эле ментов коленчатого вала в виде трещин являются сугубо стохастическими.

Поэтому с позиции системного подхода к числу основных задач следует от нести установление характера статистического закона распределения того или иного диагностического параметра, степени его связи со структурными параметрами и исследование информативности параметра в установлении диагноза. Кроме того, для крутильных колебаний необходимо определить собственные формы колебаний, частотный состав, рассчитать основные ре зонансы и другие характеристики колебательного процесса валовой линии СЭУ. Следовательно, расчётная оценка состояния и ресурса элементов может быть выполнена корректно лишь с привлечением методов математического моделирования перечисленных статистических и динамических характери стик рассматриваемых явлений и процессов.

Техническое состояние судового дизеля характеризуется совокупностью подверженных изменению в процессе эксплуатации свойств элементов, вхо дящих в состав его качества. Классификация состояний судовой техники (в том числе дизелей речного флота) подробно рассмотрена в работах [33, 94, 98, 167]. Следуя такой классификации, для диагностирования состояния кон кретных трущихся деталей дизеля условимся множество всех возможных со стояний {D} разделять на два подмножества: исправного состояния {D1} и дефектного состояния {D2 } В соответствии с таким разделением при разработке математических моделей и алгоритмов диагностирования будем предусматривать:

формулировку условий разделения множества состояний {D} на два подмножества {D1} и {D2 } ;

получение критериев для оценки состояний подмножеств {D1} и {D2 }.

Проведённый в данном параграфе теоретический анализ подсистемы «судовой дизель – РММ – валопровод СЭУ» позволяет сделать следующие заключения и наметить пути дальнейших теоретических и эксперименталь ных исследований:

объект диагностирования является сложной системой, поэтому моде ли диагностирования и прогнозирования можно получить в виде статистиче ских закономерностей, основанных на большом опытном материале;

исходя из принципов системного подхода, для моделирования алго ритмов диагностирования и прогнозирования без принципиальной необхо димости нет смысла глубоко вникать в физику процессов, протекающих в судовом дизеле. Достаточно положения основной предельной теоремы тео рии вероятностей – закона больших чисел [24, 53, 166]. При этом, однако, следует иметь в виду исходные физические предпосылки того или иного за кона распределения, предполагающего конечную дисперсию исследуемых факторов и достаточную представительность статистических выборок;

в соответствии с принципами системной методологии необходимо создавать корректируемые (обучающиеся) алгоритмы диагностирования, ко торые позволят быстро оптимизировать диагностические нормативы и кри терии на основе вновь поступающих данных в связи с изменившимися усло виями функционирования комплекса или его структуры;

принимая во внимание один из главных принципов системного под хода – комплексность изучения сложных систем, построение алгоритмов ди агностирования необходимо осуществлять на основе возможно большего ко личества располагаемой информации о состоянии ОД, поступающей как с параметрами работающего моторного масла, так и с параметрами крутиль ных колебаний.

2.2 Теоретическое обоснование выбора комплекса диагностических параметров состояния трущихся деталей, работающего моторного масла и систем дизеля В зависимости от вида информации о техническом состоянии ОД, по ступающей с РММ, диагностические параметры целесообразно разделить на три группы, каждая из которых наиболее полно характеризует состояние конкретных элементов ОД:

1 группа – параметры состояния трущихся деталей (концентрация продуктов износа в РММ);

2 группа – параметры, характеризующие смазочные свойства РММ и состояние системы смазки (водородный показатель, щелочность, кислот ность, загрязненность, вязкость и т.п.);

3 группа – параметры состояния систем: охлаждения (содержание во ды), топливной (температура вспышки, количество топлива в масле), очист ки воздуха (концентрация кремния и т.п.).

Для первой группы параметров характерен усталостный процесс накоп ления продуктов изнашивания в РММ. В результате сложных процессов взаимодействия масла ДВС, работающего при высоких температурах и дав лении, соприкосновения с трущимися поверхностями деталей, продуктами сгорания, активными соединениями, в нём накапливаются различные приме си и ухудшаются смазочные свойства [26, 35, 70, 73, 97, 117, 170, 171,185].

Процесс накопления продуктов изнашивания в РММ в различные пе риоды эксплуатации протекает как при постоянной интенсивности их посту пления (период после приработки в установившемся режиме), так и перемен ной (приработка и повышенный износ). Для правильной оценки состояния двигателей по результатам спектрального анализа масел необходимо иметь чёткое представление о динамике накопления продуктов износа и примесей в нём. Многочисленными исследованиями [26, 35, 70, 73, 97, 117, 131, 133, 168, 169, 175, 180, 185] теоретически показана стабилизация содержания продук тов износа и механических примесей при достаточно длительной работе дви гателя после смены РММ. Кроме того, установлена стабилизация параметров второй группы (вязкость, содержание присадки, щелочность т.д.).

Впервые наиболее полно процесс изменения концентрации продуктов изнашивания в РММ ДВС с замкнутой системой смазки теоретически описан Э.А. Пахомовым и В.В. Чанкиным [133, 185]. Этими авторами предложено общее дифференциальное уравнение накопления примесей, отражающее практически все режимы работы двигателя. Понятно, что общее решение уравнения в этом случае слишком громоздко, и мы не будем его здесь опи сывать. Но если учесть, что в условиях нормальной эксплуатации основное количество дизелей (до 90%) работают с равномерной интенсивностью из нашивания и принять следующие допущения:

а) за рассматриваемый период времени примеси поступают равномерно;

б) осаждение примесей на стенках картера и трубопроводов сравнитель но невелико;

в) угар и унос примесей пропорциональны концентрации;

г) количество масла в системе смазки поддерживается на постоянном уровне, получим решение [133]:

g g gу gn g у k ko exp n t 1 exp t, (2.1) gn g у Q0 Q где k0 начальная концентрация примесей в масле, кг/кг;

g n приведенная интенсивность циркуляции в системе маслоочистки, кг/ч, gn g мо мо ;

g мо интенсивность циркуляции масла в системе маслоочистки, кг/ч;

мо ко эффициент полноты отсева;

g у угар масла, кг/ч;

Q0 начальная масса масла в системе, кг;

g интенсивность поступления продуктов изнашивания в мас ло, кг/ч;

t время работы масла, ч.

При достаточно длительной работе двигателя и постоянном уровне масла это уравнение примет следующий вид g kст, (2.2) gn g у где kст стабилизированный уровень концентрации примесей, кг/кг.

Интенсивность изнашивания из уравнения (2.3) определится как g kст ( gп g y ). (2.3) Анализ уравнения (2.3) показывает, что чем меньше значение g n g у тем больше установившееся значение концентрации примесей в РММ. Для конкретной марки дизеля можно считать, что при нормальной эксплуатации скорость очистки масла является постоянной величиной, а угар масла изме няется в соответствии с нагрузкой в ограниченных пределах. Тогда при дан ной скорости угара масла и исправных фильтрах его очистки ( gn g у const ), возрастание интенсивности изнашивания деталей какого либо сопряжения дизеля приведёт к увеличению уровня концентрации про дуктов износа. Таким образом, закономерности (2.2) и (2.3) соответственно можно рассматривать в качестве детерминированной основы при построении математических моделей диагностирования и прогнозирования трущихся де талей по текущим величинам концентрации продуктов износа в РММ.

Уравнения вида (2.1) – (2.3) аналитически описывают детерминирован ные процессы усталостного накопления продуктов износа в РММ, практиче ски имеющие место при строго контролируемых стендовых испытаниях дви гателя. В реальных условиях эксплуатации, как показывают исследования [21, 141, 169, 180], эти процессы носят сугубо случайный (стохастический) характер и, следовательно, надёжное определение всех составляющих балан са продуктов износа не представляется возможным и является весьма трудо ёмким мероприятием. Вместе с тем известно [141, 169, 180], что в циркули рущем РММ содержится около половины всех продуктов износа, поступаю щих в систему смазки двигателя. Так, в группе судовых дизелей 6ЧРН 36/ (Г70-5) с ёмкостью масла в системе 800 кг после 600 часов работы от смены масла железо (Fе) в среднем распределяется следующим образом (в %): в ра ботающем масле – 45,0;

с угаром – 24,0;

задержанных центробежным масло очистителем – 31,0 [169]. В группе автотракторных двигателей 8Ч 13/ (ЯМЗ-238) с ёмкостью масла 32 кг после 4 … 5 тыс. км пробега автомобиля от смены масла (160 200 ч) соответственно – 33,0;

9,0;

58,0 [180].

Исходя из сказанного, нами принята концепция разработки математиче ских моделей и алгоритмов диагностирования и прогнозирования, позво ляющих с высокой достоверностью оценивать износное состояние эксплуа тируемых дизелей непосредственно по текущим величинам стохастического процесса накопления продуктов износа в РММ. Представим значения пара метров kст, g, g у, gn в виде функций случайных величин, тогда детерминиро ванная основа выражения (2.2) для оценки текущего технического состояния изнашиваемого элемента дизеля примет вид [169] g ( Ne,, ЩЧ, H 2O, Si... ) kст f, (2.4) g n ( Ne, n, мо,...) g y ( N e,, ЦПГ...) а детерминированная основа выражения (2.3) для прогнозирования остаточ ного ресурса изнашиваемого элемента выразится как g f kст ( Ne, n,, ЦПГ, мо, ЩЧ, Н 2О, Si...), (2.5) где Ne эффективная мощность дизеля;

n частота вращения дизеля;

степень изношенности основных трущихся деталей;

ЩЧ – щелочное число (показатели второй группы);

Н 2О, Si – содержание воды и кремния в РММ (показатели третьей группы параметров);

ЦПГ степень изношенности дета лей ЦПГ.

По своей природе выражения (2.4) и (2.5) являются сугубо вероятност ными математическими моделями, для построения которых необходим большой массив экспериментальных данных.

Процессы изашивания деталей, маслоочистки и старения масла проте кают в условиях непрерывного взаимодействия [25, 26, 35, 70, 73, 96, 97, 117, 131, 168 - 171, 175, 185], поэтому диагностические параметры второй и третьей групп наряду с оценкой свойств смазочного РММ будут вносить дополнительную информацию о состоянии трущихся деталей дизеля. Следо вательно, при проведении дальнейших экспериментально-теоретических ис следований возникает необходимость в проведении корреляционно регрессионного анализа связей между параметрами разных групп, что позво лит установить тот набор параметров, который целесообразно использовать при разработке алгоритма диагностирования по комплексу параметров РММ.

Выбор параметров первой группы можно осуществить, зная химический состав конкретных деталей и концентрацию определяемых элементов, так называемых характерных элементов-индикаторов [108, 109]. В качестве по следних выбирается такой элемент в составе материала детали, который не встречается в других деталях или находится в них в малом количестве.

Подробный анализ данных по химическому составу деталей исследу емых дизелей проведён нами в работах [47, 147]. На основе этих данных обоснуем принятый подход к осуществлённому выбору параметров.

Данные показывают, что только подшипники коленчатого вала дизеля 6ЧРН 36/45 (Г70-5) из сплава АО 20-1 имеют в своём составе большое коли чество характерного элемента – алюминия, который не входит в материалы других деталей. Об износе остальных конкретных деталей приходится судить по элементам, входящим в состав разных деталей. Следует иметь в виду, что алюминий может попадать в масло вместе с пылью воздуха. Однако про центное содержание окиси алюминия в пыли невелико и составляет около 0,8% [180]. Поэтому в качестве параметра сталеалюминиевых подшипников выбираем концентрацию алюминия в масле, составляющего 79% сплава. У дизелей 12ЧСН 18/22 (М400, М401) поршень штампованный, дюралевый, внутри поршня бобышки, в которые запрессованы втулки из бронзы Бр 7- 02.

Перемещение пальца предохраняют алюминиевые заглушки. Поршень имеет два уплотнительных кольца (поверхность первого кольца покрыта слоем по ристого хрома) трапециевидного сечения и чугунные маслосъёмные кольца:

два у дизеля М400 и три у дизеля М401. Следовательно, у этих дизелей пара метром состояния поршней будет являться алюминий.

Характерным элементом цилиндровых втулок и гильз, поршней (дизель Г70-5), а также других стальных и чугунных деталей является железо. Как показано в работах [141, 180], наибольшая доля железа от износа перечис ленных деталей падает на втулки цилиндров и поршневые кольца (70 85%), а на долю износа шеек коленчатого приходится всего 4,5 5,5 %. Следова тельно, концентрация железа в масле будет являться диагностическим пара метром износного состояния деталей ЦПГ. При этом концентрацию хрома, которым покрываются верхние компрессионные кольца, следует использо вать в качестве дополнительного диагностического параметра состояния это го узла.

Диагностическим параметром износного состояния втулок верхних го ловок шатунов выбираем концентрацию меди. Правда, медь входит в состав сплава подшипников коленчатого вала, но в незначительном количестве (около 6%), и поэтому следует ожидать, что это не будет являться помехой для оценки состояния втулок.

В качестве диагностического параметра состояния подшипников колен чатого вала из сплава Б-83 дизелей Г70-5 принимаем концентрацию олова.

Оно входит также в состав сплава втулок шатунов и подшипников распре делительного вала, но интенсивность изнашивания подшипников распреде лительного вала ниже, чем коленчатого, поэтому концентрация олова в масле будет характеризовать в основном состояние подшипников коленчатого ва ла. Следует отметить, что характерным элементом для подшипниковой груп пы деталей является также сурьма, входящая в состав баббита Б-83 (Sb – 11%). Однако, согласно работе [108], сурьма обладает низкой спектральной чувствительностью и малым содержанием в масле (3.10-5 8.10-4 %), и её можно определять количественно только косвенными способами путём озо ления и обогащения пробы масла [108, 168, 180], что неприемлемо для экс прессного анализа в наших исследованиях. У дизелей М400, М401 вкладыши подшипников коленчатого вала стальные с тонким слоем (0,015 0,020 мм) оловянисто-свинцовистой бронзы Бр ОС 1-22, поэтому концентрация свинца в масле будет характеризовать состояние подшипников коленчатого вала.

Характерным элементом для выпускных клапанов является никель. Учи тывая сравнительно высокую износостойкость клапанов и малую поставку этого элемента в масло, диагностический параметр в данном случае не выби раем.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.