Устройство диагностирования задира пары поршень-втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания

9) ) гсвеямиЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йИБ,Щ 1",:)( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ(71) Специальное конструкторскоебюро дизелестроения производственного объединения "Эв)брэда" и Институтмашиноведения им.А.А. Благонравова(54) (57) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЗАДИРА ПАРЫ ПОРЕНЬ - ВТУЛКАЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ по параметрам вибрации, содержащее по меньшей мере одиниэмеритель ный преобраэ сват ель, коммутатор, согласующее устройство, полосовой фильтр, блок преобразования и блок индикации и сигнализациЮ, связанные между собой последовательно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности и достоверности диагноза на ранней стадии, блок преобразования выполнен в виде. первого, второго и третьего квадраторов, первого и второго фильтров нижних частот, делительного устройства и устройства сравнения, причем первый квадратор подключен к дели- тельному устройству через цепь, содержащую второй квадратор и второй фильтр, соединенные последовательно, ас и через цепь,. параллельную указанной цепи и содержащую первый фильтр и третий квадратор, соединенные последовательно, а делительное устройство соединено с устройством сравнения.тельный преобразователь, коммутатор,согласующее устройство, полосовойфильтр, блок преобразования и блокиндикации и сигнализации, связанныемежду собой последовательно, блокпреобразования выполнен в виде первого, второго и третьего квадраторов, первого и второго фильтров нижних частот, делительного устройства и 60 Изобретение относится к контролюи диагностированию технического состояния машин, в частности к беэразборному диагностированию пары поршень - втулка днигателя внутреннегосгорания (ДВС) в процессе испытанийи в эксплуатационных условиях,Известны устройства диагностирования задира пары поршень - втулкацилиндра двигателя внутреннего сгорания по параметрам вибрации, содер- "Ожащее по меньшей мере один измерительный преобразователь, коммутатор,согласующее устройство, полосовойфиль тр, блок преоб раз она ни я и блокиндикации и сигнализации, связанные 15между собой последовательно.Работа такого устройства заключается н том,что сигнал с вибродатчика,установленного на втулке цилиндра с помощью согласующего устройства 20подают на вход временного селектораи определяют информативную характеристику нибросигнала - амплитудуимпульса во временном окне вблизиверхней мертвой точки (ВМТ)поршня,увеличение которой выше пороговогозначения свицетельстнует о наличиизадира, соответствующего предаварий.ному состоянию ДВС 11Однако результат диагностирования таким устройством недостаточнодостоверен из-за возможности ложного срабатывания устройства диагностирования при появлении случайныхфлуктуаций амплит"ды селектированного вибросигнала. Преныаение уста 35новленного порогового значения амплитуды импульса может быть обусловлено множеством причин, н том численестабильностью нагрузочного и скоростного режимов двигателя, измене Онием регулировки угла нпрыска топлива, износом поршневых колец и т,п,Целью изобретения является повышение точности и достоверности диагноза на ранней стадии путем определения эксцесса плотности распределения вероятностей мгновенных значений вибросигналов н окрестностисобственной частоты пары поршеньвтулка цилиндра. 50Указанная цель достигается тел,что н устройстве для диагностирования задира пары поршень - втулкацилиндра двигателя внутреннего сгорания по параметрам вибрации, содержащем по меньшей мере один иэмериустройства сравнения, причем первыйквадратор подключен к делительномуустройству через цепь, содержащуювторой квадратор и второй фильтр,соединенные последовательно, и черезцепь, параллель ную указа нной цепии содержащую первый фильтр и третийквадратор, соединенные последовательно, а делительное устройство соединено с устройством сравнения.На чертеже приведена блок-схемаустройства диагностирования.Устройство диагностирования задира пары поршень - втулка содержитизмерительные преобразователи (акселерометры) 1 устанавливаемые навтулках цилиндров, в которых диагностируется задир, коммутатор 2,согласующее устройстно 3, полосонойфильтр 4, первый кнадратор 5, связанные последовательно, второй и третийквадраторы б и 7, первый и второйфильтры 8 и 9 нижних частот, дели-,тельное устройство 10, компаратор 11(устройство сравнения) с наборомпороговых устройстн и блок сигнализации и индикации, содержащий индикатор 12 и сигнализатор 13. Первыйкнадратор 5 связан с делительнымустройством 10 через две параллельные цепи, одна из которых содержитпоследовательно соединенные второйквадратор б и второй фильтр 9 нижних частот, а другая - последовательно соединенные первый фильтр нижнихчастот и третий квадратор. Делительное устройство 10 через компаратор11 связано с блоком индикации и сигнализации например, параллельноос индикатором 12 и сигнализатором 13,Предложенное устройство реализуетспособ диагностирования задира парывтулка - поршень ДВС, согласно которому в качестве информативной помехоустойчиной характеристики вибросигнала, свидетельствующей о наличиизадира уже на ранней стадии испсльэуют статистически осредненную нероятностную характеристику - коэффициент эксцесса плотности распределения вероятностей мгновенных значенуй нибросигнала с датчика, установ"ленного на втулке цилиндра н полосечастот в окрестности собственнойчастоты пары поршень - втулка цилиндра,Физический процесс образования задира цилиндра ДВС сопровождается увеличением фактора нерегулярности нибропроцесса, сопровождающего функционирование двигателя: наблюдается рост амплитуд случайных выбросов нибропроцесса и рост их количества н единицу времени Т, превышающих по амплитуде некоторое пороговое значение. Это приводит к изменению кривой плотности вероятностей мгно1071935 Составитель Н.ПатрахальцевРедактор Н.Лазаренко ТехредМ,ГергеЛь Корректор А.Дзятко Тираж 823 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская ййб., д.4/5 Заказ 109/35 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4 венных значений вибропроцесса в интервале времени Т, оцениваемой количественно с помощью коэффициентаэксцесса: М 4 Ь)Ех 8л 4где МХ) - момент четвертого порядка вибропроцесса3 - среднеквадратичноезначение вйбропроцесса.Для каждого конкретного типа двигателя необходимо определить пороговое значение коэффициента эксцесса, превышение которого гонорит о степени развития задира. Для исключения помех от других узлов механизма вибродатчики помещают непосредственно на втулке каждого цилиндра. Для повышения чувствительности метода измерение вероятностных характеристик произнодят в частном диапазоне в окрестности собственной частоты пары втулка цилиндра - поршень, которая для различных конструкций ДВС находится на частотных пределах от 500 до 2000 Гц.С помощью предложенного устройства задир диагностируют. следующим образом.Сигнал с акселерометра 1 через коммУтатор 2, согласующее устройство 3 и полосовой фильтр 4, настроенный на резонансную частоту диагностируемого узла, подают на вход первого квадратора 5, с выхода кото" рого один сигнал направляют на вход второго квадратора 6 и усредняющее устройство фильтр нижних частот) 9, с выхода которого получают величину, пропорциональную моменту четвертого порядка М(х) в интервале времени Т. Второй сигнал с выхода первого квадратора 5 направляют на вход нторого усредняющего устройства 8, с выхода которого сигнал направляют на вход третьего квадратора 7, выходным параметром которого является величина,пропорциональная квадрату дисперсиисигнала 2 = 5 при том же времениусреднения Т.Величину, пропорциональную Е +3,получают на выходе делительного 5 устройства 10, откуда сигнал поступает на вход компаратора 11, содержащего набор пороговых устройств,настроенных на пороговые значенияЕу +3, соответствующие нескольким 10 градациям развития задира, в томчисле аварийному состоянию двигателя. С выхода компаратора 11 сигналпоступает на вход индикатора 12,регистрирующего появление задира, 15 если сигнал на выходе делителя 10превышает одно иэ пороговых значений, и в устройство 13 сигнализации,срабатывающее при подходе к аварийному состоянию. Время усреднения Тустанавливают равным 50-100 периодам кинематического цикла цилиндропоршневой группы для исключения по.явления сигнала ложной тревогиГрадуировка диагностического 25 устройства осуществляется на этапемоделирования дефекта путем установки соответствующих пороговых значений коэффициента эксцэсса Е.Экспериментально полученные пороговые значения Е для задира, соответствующего предаварийному состоянию, в 3-4 раза превышают значенияэксцесса, обусловленные случайнымифлуктуациями вибросигнала вследствие нестабильности режима и износапоршненых колец. Достигаемое при использованииизобретения повьыение достоверности диагностирования развившегося зади ра зеркала цилиндра и обеспечениевоэможности обнаружения его ранней стадии позволяет более эффектинно выявлять опасный, быстро раэвивающийся дефект, приводящий к аварии 45 ДВС, как на стадии испытаний двигателя при его производстве, так и в процессе эксплуатации.