ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ
Технические эндоскопы, неразрушающий контроль, оптические приборы
Гибкие эндоскопы, жесткие эндоскопы, видеоэндоскопы для промышленности
Вернуться в - > список публикаций по применению технических эндоскопов

П У Б Л И К А Ц И И


УДК 621. 223

О.В. Клюс1, Польша, О.К.Безюков2, В.Н.Тилипалов3, Россия

КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗНОСА
ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЕЙ
ПРИ ЭНДОСКОПИЧЕСКОМ ДИАГНОСТИРОВАНИИ


1 Высшая Морская Школа, Щецин,
2 Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций,
3 Калининградский государственный технический университет

The paper presents dimension method of endoskopic diagnostic for determine wear details of internal combustion engines.

    Как известно, интенсивное изнашивание деталей двигателей внутреннего сгорания имеет место при их приработке после изготовления и ремонта. Поэтому перед судовладельцами стоит задача увеличения межремонтных периодов, что важно как само по себе, так и с точки зрения уменьшения числа периодов приработки [1, 4].
    Одним из возможных способов увеличения периодов между техническими обслуживаниями и ремонтами является их проведение на основе определения текущего состояния дизелей путем их диагностирования [2]. К числу наиболее эффективных методов следует отнести экспресс-диагностирование с использованием эндоскопов.
    Задачами технической эндоскопии являются определение состояния деталей и механизмов без или при минимальном объеме разборки, оценки вероятности и времени возникновения отказов на основании обнаруженных изме-нений, а также определение объема работ по восстановлению их технического состояния [1].
    Обнаружение дефектов дизелей зависит от качества и объема получаемой информации во время проведения эндоскопической диагностики, что в свою очередь определяет тип используемого эндоскопа - его диаметр, длину и гибкость (жесткость) [1, 5]. Методика проведения исследований для основных элементов и систем дизеля учитывет условия их эксплуатации и возможность возникновения характерных видов износа. Так, например, элементы камеры сгорания - днище поршня, крышка цилиндров и клапана, работают в наиболее нагруженных условиях - при высоких давлениях и температурах агрессивных продуктов сгорания. При использовании эндоскопа можно определить сле-дующие дефекты, возникающие в камере сгорания [1]:
· нагары, свидетельствующие об износе или неправильной регулировке топливной аппаратуры, забросе масла вследствие износа втулки цилиндра, поршневых колец, направляющих втулок и стержней клапанов, перегруз-ке дизеля или долговременной работе в условиях плавания при высоких температурах окружающего воздуха и воды;
· задиры на поверхности зеркала цилиндра из-за нарушения его смазывания, перегрева деталей цилиндро-поршневой группы или поломки поршневых колец;
· трещины или програры днища поршня, свидетельствующие о превышении максимального давления рабочего процесса или нарушения теплового состояния дизеля;
· трещины на огневом днище крышки между седлами клапанов и отверстиями под форсунку вследствие перегрева, вызванного накипью, отложением прдуктов коррозии и загрязнений, быстрого нагревания и ох-лаждения дизеля, неравномерной затяжкой или перетягом шпилек крепления;
· наклеп, износ, трещины или програры посадочных поверхностей тарелок клапанов и седел, вызванные динамическими нагрузками, перегревом, нагаром.
    Для проведения эндоскопических исследований наиболее целесообразным является применение жесткого эндоскопа, длина которого должна превышать величину хода поршня и высоту крышки и оснащенным зеркальной насадкой с углом наблюдения 30-90. Введение эндоскопа должно произ-водиться через отверстие форсунки. В том случае, когда форсунка имеет на-клонное расположение по отношению к оси цилиндра, необходимо использовать полужесткий эндоскоп.
    Перечисленные возможные виды износа и повреждений повторяются и для других элементов и систем дизеля - элементов внутреннего объема дизеля (фундаментная рама, картер, блок и втулки цилиндра, коленчатый вал, крейц-копфы, шатуны и подшипники), систем охлаждения, воздухоснабжения и газообмена, теплообменников, гидравлической арматуры и трубопроводов [1].
    Для количественного оценивания локальных износов деталей традиционно используется метод искуственных измерительных баз (лунки, отпечатки), наносимых на изнашиваемую поверхность заранее (рис. 1).
    Представленный выше способ визуальной диагностики дают возможность определить состояние поверхностей деталей исследуемых механизмов.
    При этом измеряется базовый размер отпечатка - диагонали или длины лунки, сравниваемый впоследствии с полученным во время диагностических исследований. Толщину изношенного слоя рассчитывают в зависимости от изменения длины лунки по формуле

а от изменения отпечатка, например при угле при вершине пирамиды 1200, по формуле

    Приведенные выше искусственные измерительные базы позволяют определить количественный износ поверхности в том случае, если эндоскоп быть оснащен специальной измерительной системой.
    При этом количественные оценки возможны только при использовании специальных дорогостоящих измерительных эндоскопов.
    Решение указанной задачи можно упростить благодаря использованию дополнительных измерительных баз, у которые имеются образцовый размер Hобр Жобр, не изменяющийся во время износа поверхности.
    Такие базы можно наносить внутри профилируемых лунок (рис. 1в) или отпечатков (рис. 1г), или рядом с ними путем нанесения геометрических фигур, строго перпендикулярных к изнашиваемым поверхностями (рис. 1г).
    Преимуществом такого метода является наличие поверхности отнесения, которая не изменяет свой размер в процессе изнашивания, а при эндоскопических исследованиях служит масштабом для расчета величины износа [3].

Рис. 1. Схема измерения износа деталей по методу искуственных баз

    Кроме прочего, нанесение дополнительной образцового элемента внутри искусственной базы, величина которого соответствует в пересчете величине граничного износа поверхности (рис. 1 в, д), позволяет в процессе проведения эндоскопических исследований сравнить ее действительный размер с предельным и прогнозировать срок дальнейшей эксплуатации детали или узла.
    Важным преимуществом представленного метода, является возможность определения отклонения формы изнашиваемых поверхностей, например овализацию, седлообразность, огранку, бочкообразность и др., которые рассчитываются на основании измерений износа в нескольких точках изменяющихся и образцовых баз, нанесенных на поверхность в нескольких плоскостях измерений.
    Таким образом, при применении предложенных искусственных баз эндоскопическая диагностика становится более эффективным средством измерительного контроля.

Литература

1. Технологическая инструкция по эндоскопии судовых ДВС/ О.К. Безюков, А.В. Некрасов, Г.А. Сирота, С.В. Супруненко. СПб, СПГУВК, 2003, 98 с.
2. Klyus O., Michalski R., Tilipalоw W. Procesy naprawy maszyn. Teoria i praktyka (pod red. R.Michalskiego), UWM, Olsztyn, 2002.
3. Klyus O., Tilipalow W. Sposob diagnozowania, Zgloszenie patentowe P-398017, 2003.
4. Piotrowski I. Okretowe silniki spalinowe. Zasady budowy i dzialania. Wydawnictwo Morskie, Gdansk, 1997.
5. Тилипалов В.Н., Акимов С.С., Перетятко С.Б., Клюс О.В. Волокон-но-оптическая система для бесконтактных прецизионных измерений механических величин. Межд. науч.-техн. конф. БАЛТТЕХМАШ-2000, Калининград, 2000.




(C) Оптические системы контроля, 2003 - 2008.
РАЗДЕЛЫ САЙТА