RU2782036C1 - Способ безразборного контроля предотказного состояния шатунных подшипников двигателей внутреннего сгорания - Google Patents
Способ безразборного контроля предотказного состояния шатунных подшипников двигателей внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782036C1 RU2782036C1 RU2021129406A RU2021129406A RU2782036C1 RU 2782036 C1 RU2782036 C1 RU 2782036C1 RU 2021129406 A RU2021129406 A RU 2021129406A RU 2021129406 A RU2021129406 A RU 2021129406A RU 2782036 C1 RU2782036 C1 RU 2782036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crankshaft
- connecting rod
- oil
- rod bearings
- axis
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 44
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 239000010729 system oil Substances 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 5
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано в бортовой системе диагностирования двигателей внутреннего сгорания (ДВС) при безразборном контроле предотказного состояния шатунных подшипников. Способ безразборного контроля предотказного состояния шатунных подшипников ДВС заключается в определении давления масла в каналах по оси коленчатого вала, где находится сумма измеренного давления масла в непосредственной близости к поверхности коренной шейки и взятых со знаком «минус» математически вычисленных в программном блоке бортовой системы диагностирования потерь давления масла в каналах коленчатого вала от действия центробежных сил при переходе от поверхности коренной шейки до оси коленчатого вала. При этом по величине суммы измеренного давления и вычисленных потерь давления до оси коленчатого вала в режиме реального времени определяется режим подвода масла к шатунным подшипникам в виде: меньше нуля – отсутствие подвода масла, равно нулю – разорванный поток, больше нуля – неразрывный поток. Повышается точность данных о техническом состоянии шатунных подшипниках. 2 ил.
Description
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Уровень развития техники в способах безразборного контроля определяется известными методами оценки гидравлических параметров подводящего потока масла к нему и степени его износа, основанными на измерении давления масла в различных частях системы смазки ДВС.
В аналоге (авт. св. 1134897 (кл. G01M 15/00) [1]) оценка степени износа подшипников ДВС основана на измерении характеристик давления в главной масляной магистрали. Данный способ предусматривает подключение к ДВС гидроаккумулятора с дроссельным устройством и определение интенсивности падения в нем давления по двум манометрам на определенных режимах. Недостатком этого способа является необходимость установки сложных по конструкции устройств гидроаккумулятора.
Также известен способ (патент 2006811 (кл. G01M 15/00) [2]) измерения значения давления в главной масляной магистрали ДВС и сравнения полученных значений давления с эталонными, определенными для нового двигателя. Недостатком этого способа является зависимость результатов диагностирования от многих факторов состояния элементов системы смазки ДВС. Кроме того, способ требует большого опыта оператора-диагноста.
В прототипе (патент 2560972 (кл. G01M 15/00 (2006.01)) [3]) для безразборной оценки степени износа подшипников используют результаты измерения давления масла по оси коленчатого вала при работе ДВС без нагрузки.
Способ заключается в том, что давление масла измеряют в масляной магистрали на участке канала, расположенном между коренным и шатунным подшипниками по оси коленчатого вала, при работе ДВС без нагрузки, и по величине измеренного давления судят о допустимой степени износа подшипников ДВС.
Измерения производятся за счет создания контрольного вывода путем подключения переходной вращающейся муфты к каналу коленчатого вала по его оси в точке входа в канал подвода к шатунной шейке. При проведении диагностирования на выходе муфты в невращающейся части устанавливается любой измеритель низкого давления, например манометр или датчик для получения и передачи сигнала.
По наличию и величине давления определяют интегральную степень износа диагностируемых подшипников ДВС, а при отсутствии масла и давления, судят о наступлении предельного состояния.
Недостатком этого способа является необходимость сложной доработки ДВС и возможность проведения измерений только при работе двигателя без нагрузки на стоящем автомобиле, невозможность при бортовом диагностировании систематического накапливания информации по условиям смазки шатунных подшипников и времени достижения их предельного состояния.
Анализ уровня развития техники показывает целесообразность поиска способа оценки технического состояния подшипников ДВС с сохранением преимуществ ранее существующих способов и обеспечением возможностей определения более глубоких связей структурного параметра с диагностическим.
Целью изобретения является обнаружение в режиме реального времени предотказного состояния шатунных подшипников без его разбора по гидравлическим параметрам подводящего потока масла к ним с учетом. Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе измеряют давление масла на всех режимах работы ДВС в непосредственной близости к поверхности коренной шейки, на основе известных параметров (удельного веса масла, радиуса коренной шейки и угловой скорости или частоты вращения коленчатого вала) производится вычисление потери давления масла, подводимого к шатунным подшипникам от действия центробежных сил на участке от поверхности коренной шейки до оси коленчатого вала, и по величине суммы измеренного и вычисленного давлений определяется режим подвода масла к шатунным подшипникам в виде: отсутствие подвода масла (меньше нуля), разорванный поток (равно нулю), неразрывный поток (больше нуля).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В ходе анализа было установлено, что в процессе эксплуатации ДВС шейки коленчатого вала и вкладыши изменяют геометрическую форму и, соответственно, зазоры, что ухудшает условия смазки и повышает вероятность появления отказов.
Надежная работа подшипников коленчатого вала достигается различными факторами, в том числе, организацией подачи масла к ним. Наиболее удаленными от масляного насоса являются шатунные подшипники. Масло проходит к ним через коренные подшипники и каналы вращающегося коленчатого вала.
Таким образом, давление на входе в шатунные подшипники отличается от давления, создаваемого масляным насосом и подаваемого к кольцевым канавкам в коренных подшипников, на величину потери давления при переходе из кольцевого неподвижного канала коренного подшипника в канал вращающегося коленчатого вала и шатунный подшипник.
По способам обеспечения гидродинамических условий смазки шатунных подшипников (фиг.1) и их безотказности, определяющим является наличие масла и величина давления внутри каналов по оси коленчатого вала.
Несбалансированность в подводе и расходе масла возникает за счет центробежной силы, возникающей при вращении коленчатого вала. На выходе в шатунный подшипник создается увеличение давления в канале подвода (4) и центробежной полости шатунной шейки (5). Вследствие чего необходимо наличие достаточного количества подводимого масла и давления масла в каналах в месте их перегиба на оси коленчатого вала (3). В свою очередь, масло до точки (3) дойдет при наличии достаточного давления в кольцевом канале (1) коренного подшипника, питающего маслом канал (2) в коренной шейке.
При отсутствии достаточного давления масла в точке на оси коленчатого вала (3) может наступить ситуация, при которой центробежная полость шатунной шейки (5) в коленчатом валу может быть либо не заполнена, либо заполнена частично. Данное обстоятельство приводит к снижению расхода или появлению пульсации расхода масла через шатунный подшипник и, как следствие, к возможному разрыву потока масла, подводимого к шатунному подшипнику. В этих условиях значительно интенсифицируются процессы изнашивания трущихся поверхностей, ухудшается отвод тепла от шатунных подшипников, что изменяет напряженно-деформированное состояние шатунных вкладышей и приводит к их проворачиванию.
Оценка предотказного состояния таким образом сводится к определению режима подвода масла к шатунным подшипникам путем определения величины давления в каналах по оси коленчатого вала суммированием давления, подводимого к поверхности коренных подшипников коленчатого вала в режиме реального времени, и величины потерь давления в каналах вращающегося коленчатого вала от поверхности коренной шейки до оси коленчатого вала.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.2 показан пример реализации изобретения путем определения давления масла, в каналах по оси коленчатого вала.
Высокочувствительный масляный датчик (6) снимает мгновенные значения давления масла в масляных каналах блока цилиндров ДВС (8) в непосредственной близости к коренным подшипникам коленчатого вала (7).
Вычисление потерь давления в каналах коленчатого вала при переходе из кольцевого канала в коренном вкладыше до оси коленчатого вала производится по формулам в виде одного из 3-х однозначных выражений [4]:
где V2 - величина окружной скорости на поверхности коренной шейки коленчатого вала, м/с, rк - радиус коренной шейке, м; ω - угловая скорость, сек-1; γ - удельный вес моторного масла, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2, n - частота вращения коленчатого вала, обор/мин.
Таким образом потери давления в каналах коленчатого вала от действия центробежных сил определяются расчетом в программном блоке по заранее введенным параметрам (радиусу коренной шейки rк и удельному весу масла γ) и постоянно измеряемому параметру: угловой скорости со или частоте вращения коленчатого вала n (выражение 4, 5).
По величине суммы измеренного и вычисленных потерь давления до оси коленчатого вала в режиме реального времени определяется режим подвода масла к шатунным подшипникам в виде: отсутствие подвода масла (меньше нуля), разорванный поток (равно нулю), неразрывный поток (больше нуля).
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Технический результат заключается в возможности контроля, сбора, хранения и передачи в бортовую систему диагностирования данных о давлении масла, подводимого к шатунным подшипникам коленчатого вала, выявления их предотказного состояния и, как следствие, предотвращения отказов путем своевременного восстановления технического состояния например, заменой вкладышей.
Использование предлагаемого способа контроля и оценки технического состояния шатунных подшипников позволяет также прогнозировать время безаварийной работы ДВС до предельного состояния путем анализа получаемых данных в бортовой системе диагностирования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И СХЕМ
Сущность изобретения поясняется чертежом и схемой.
Фиг. 1. Схема подвода масла к шатунным подшипникам: 1 - кольцевой канал коренного подшипника, 2 - канал в коренной шейке, 3 - точка на оси коленчатого вала, 4 - канал подвода к центробежной полости шатунного подшипника, 5 - центробежная полость шатунной шейки; rк - радиус коренной шейки
Фиг. 2. Пример реализации способа безразборного контроля предотказного состояния шатунных подшипников двигателей внутреннего сгорания: 6 - масляный датчик, 7 - коленчатый вал, 8 - блок цилиндров
ПОЗИЦИИ НА СХЕМАХ И ЧЕРТЕЖАХ
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство SU 1134897 А (кл. G01M 15/00) Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания.
2. Патент RU 2006811 С1 (кл. G01M 15/00 (1990.01), G01M 13/04 (1990.01)) Способ безразборной диагностики подшипников двигателя внутреннего сгорания.
3. Патент RU 2560972 С2 МПК G01M 15/00 (2006.01) Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателей внутреннего сгорания.
4. А.Т. Кулаков, А.С. Денисов, А.А.: Обеспечение надежности автотракторных двигателей. Научная монография/ Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2007. - 422 с.
Claims (1)
- Способ безразборного контроля предотказного состояния шатунных подшипников двигателей внутреннего сгорания, заключающийся в определении режима подвода масла, путем измерения давления масла в каналах по оси коленчатого вала, отличающийся тем, что находится сумма измеренного давления масла в непосредственной близости к поверхности коренной шейки и взятых со знаком «минус» математически вычисленных в программном блоке бортовой системы диагностирования потерь давления масла в каналах коленчатого вала от действия центробежных сил при переходе от поверхности коренной шейки до оси коленчатого вала, путем умножения квадрата угловой скорости вращения коленчатого вала, удельного веса масла и квадрата радиуса коренной шейки, отнесенных к величине удвоенного ускорения свободного падения, при этом по величине суммы измеренного давления и вычисленных потерь давления до оси коленчатого вала в режиме реального времени определяется режим подвода масла к шатунным подшипникам в виде: меньше нуля – отсутствие подвода масла, равно нулю – разорванный поток, больше нуля – неразрывный поток.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2782036C1 true RU2782036C1 (ru) | 2022-10-21 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2809890C1 (ru) * | 2023-06-06 | 2023-12-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Устройство бортового диагностирования предотказного состояния шатунных подшипников двигателя внутреннего сгорания |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517968C2 (ru) * | 2012-03-06 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Способ безразборной диагностики степени износа коренных подшипников двигателя внутреннего сгорания |
| RU2560972C2 (ru) * | 2013-05-06 | 2015-08-20 | Александр Александрович Макушин | Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания |
| US9151327B2 (en) * | 2010-06-11 | 2015-10-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Backup lubrication system for a rotor bearing |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9151327B2 (en) * | 2010-06-11 | 2015-10-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Backup lubrication system for a rotor bearing |
| RU2517968C2 (ru) * | 2012-03-06 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Способ безразборной диагностики степени износа коренных подшипников двигателя внутреннего сгорания |
| RU2560972C2 (ru) * | 2013-05-06 | 2015-08-20 | Александр Александрович Макушин | Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2809890C1 (ru) * | 2023-06-06 | 2023-12-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Устройство бортового диагностирования предотказного состояния шатунных подшипников двигателя внутреннего сгорания |
| RU2809890C9 (ru) * | 2023-06-06 | 2024-02-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Устройство бортового диагностирования предотказного состояния шатунных подшипников двигателя внутреннего сгорания |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gritsenko et al. | Theoretical underpinning of diagnosing the cylinder group during motoring | |
| Danilov et al. | Analysis and validation of the dynamic method for diagnosing diesel engine connecting rod bearings | |
| US20100063775A1 (en) | Method and apparatus for testing automotive components | |
| CN101430247A (zh) | 汽轮发电机组随机振动故障实时诊断方法 | |
| US4448063A (en) | Engine cold testing | |
| CN104024611A (zh) | 用于诊断涡轮增压器的方法和系统 | |
| CN114320525A (zh) | 发动机机油油量监控方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| RU2782036C1 (ru) | Способ безразборного контроля предотказного состояния шатунных подшипников двигателей внутреннего сгорания | |
| JP2019194448A (ja) | 油圧機器の異常診断方法、及び、油圧機器の異常診断システム | |
| CN113343482B (zh) | 一种基于数字孪生的车辆动力系统健康管理方法 | |
| US20100063674A1 (en) | Engine test method using structured test protocol | |
| GB2442557A (en) | A Method For Determining Degradation Of A Lubricating Oil | |
| RU2560972C2 (ru) | Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания | |
| CN116907845A (zh) | 一种用于柴油机轴瓦性能评价的虚拟试验方法 | |
| RU2809890C1 (ru) | Устройство бортового диагностирования предотказного состояния шатунных подшипников двигателя внутреннего сгорания | |
| RU2809890C9 (ru) | Устройство бортового диагностирования предотказного состояния шатунных подшипников двигателя внутреннего сгорания | |
| Mufti et al. | Theoretical and experimental evaluation of engine bearing performance | |
| Gritsenko et al. | Investigation of the independent lubrication system of modern turbocharged vehicles | |
| RU2390746C1 (ru) | Способ безразборной диагностики степени износа шатунных подшипников двигателя внутреннего сгорания | |
| Liebmann et al. | Friction calculations and validation measures on an external component test bench of the piston pin bearing under the influence of greater elastic deformation caused by a hydrostatic bearing | |
| RU2399898C1 (ru) | Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания | |
| US11639881B1 (en) | Integrated, continuous diagnosis, and fault detection of hydrodynamic bearings by capacitance sensing | |
| RU2766269C1 (ru) | Способ диагностики элементов механических трансмиссий | |
| SU918810A1 (ru) | Способ оценки технического состо ни двигател внутреннего сгорани | |
| RU2517968C2 (ru) | Способ безразборной диагностики степени износа коренных подшипников двигателя внутреннего сгорания |