Динамика стенда для вибрационной диагностики поршневых колец

• Автор: Козявин, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Методологические основы диагностики поршневых колец
1.2. Методика расчета параметров, определяющих свойства колец
1.3. Методика расчета формы поршневых колец в свободном состоянии
1.4. Методы диагностики поршневых колец
1.5. Классификация методов и средств диагностики
1.6. Конструкции приборов, применяемых для диагностики поршневых колец
1.7. Измерительная и анализирующая аппаратура
1.8. Методы диагностирования
1.9. Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ
2.1. Определение собственных частот
2.2. Колебания в плоскости кольца
2.3. Колебания, перпендикулярные плоскости кольца
2.4. Колебания растяжения-сжатия
2.5. Крутильные колебания
2.6. Изгибные колебания
2.7. Математическое моделирование колебаний поршневых колец с дефектами
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГО-ВЯЗКИХ СВОЙСТВ КОЛЬЦА
3.1. Стенд для определения параметров кольца методом изучения свободных упругих колебаний кольца
3.2. Стенд для определения упруго-вязких свойств кольца на основе измерения свободных затухающих колебаний эталонного груза, установленного на исследуемом кольце
3.3. Результаты исследования свободных колебаний поршневых колец
3.4. Методика определения упруго-вязких свойств кольца на основеизмерения свободных затухающих колебаний эталонного груза, установленного на исследуемом кольце
3.5. Результаты обработки экспериментальных данных
3.6. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОЛЬЦА МЕТОДОМ
ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ЭТАЛОННОГО ГРУЗА НА КОЛЬЦЕ
4.1. Стенд для определения параметров кольца методом изучения вынужденных колебаний эталонного груза на кольце
4.2. Математическое моделирование вынужденных колебаний эталонного
груза на кольце
4.3. Оценка качественных показателей САУ стенда
4.4. Исследование динамики стенда с электромагнитным приводом и системой управления
4.5. Подбор параметров регулятора
4.6. Определение упруго-вязких свойств поршневых колец методом вынужденных колебаний
4.7. Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность работы. Поршневые кольца относятся к наиболее важным деталям двигателя внутреннего сгорания. От их состояния зависит динамика, расход масла и топлива, пусковые свойства, токсичность выхлопных газов и многие другие эксплуатационные показатели. Поршневые кольца в двигателе обеспечивают сведение к минимуму проникновения газов из цилиндра в картер и обратно, способствуют отводу теплоты от нагретого горячими газами поршня в более холодную стенку цилиндра, которая охлаждается жидкостью или потоком воздуха. Плохая теплопередача ведет к перегреву поршня, задирам, прогарам и заклиниванию его в цилиндре. Важнейшими характеристиками колец является упругость, которая характеризуется силой, необходимой для сжатия замка. Чем она больше, тем лучше уплотняющие свойства кольца и его приспособляемость и приработка. В тоже время диссипативные свойства, также существенно влияющие на характер поведения кольца, изучены недостаточно. Для решения этой задачи нужно разработать оборудование, позволяющее определять упруго - вязкие свойства колец в динамических режимах нагружения. Поиск оптимальных параметров упруго-вязких свойств кольца и создание системы вибрационной диагностики упруго-вязких свойств поршневых колец является актуальной научно-технической задачей.
Объектом исследования данной работы является электромагнитный стенд для определения упруго-вязких свойств поршневых колец методом свободных и вынужденных колебаний.
Цель работы; разработка оборудования и методики для вибродиагностики скрытых дефектов поршневых колец.
Для достижения поставленной цели в настоящей работе решаются следующие задачи:
1. Разработка математической модели колебаний эталонного груза на кольце с учетом дефектов типа поперечная и продольная трещины.

вибрации и шума, позволяющих автоматизировать постановку диагноза и прогноза, наталкивается на те же трудности, что и разработка методов, требующих принятия решений оператором. Наиболее сложно решаются вопросы выбора результатов тех измерений, достоверность которых не подвергается сомнению, особенно если они отличаются от результатов предыдущих измерений. Сложность такого выбора усугубляется тем, что причиной отличий может быть не только появление дефектов или смена режимов работы машины, но и часто встречающиеся ошибки оператора в выборе места установки датчика или качества его крепления. Кроме того, практически невозможным оказывается поддержание одного и того же режима работы по нагрузке, частоте вращения и температуре окружающей среды во время измерений, проводимых через большие интервалы времени порядка нескольких недель или месяцев.
Несмотря на указанные трудности, работа по созданию методов автоматического диагностирования машин по периодическим измерениям вибрации проводится во многих странах и уже существует ряд систем диагностики, в которых они используются достаточно эффективно. Наибольшей глубиной автоматического диагноза и высокой достоверностью прогноза обладают методы, разработанные А/О “Виброакустические системы и технологии” для ряда приборостроительных фирм России и других стран.
Наиболее популярными и наиболее сложными являются методы диагностирования и прогнозирования по одноразовым измерениям вибрации (шума). Строятся они на основе различного сочетания рассмотренных информационных технологий, и в большинстве своем могут использоваться только квалифицированными экспертами. Отличительной особенностью этих методов является диагностирование машины по узлам или даже по отдельным элементам, если последние являются источниками колебаний. Наибольшая эффективность достигается в том случае, если эксперты максимально используют возможности спектральной информационной технологии и технологии огибающей.