СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ ДИЗЕЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК G01M1/16 

Изобретение относится к балансировочной технике и может найти применение в любой отрасли машиностроения при балансировке дизелей.

Известен способ динамической балансировки двигателей внутреннего сгорания, заключающийся в том, что двигатель размещают на платформе, установленной с возможностью колебаний в вертикальном направлении, приводят во вращение коленчатый вал двигателя и по колебаниям платформы судят о неуравновешенности двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, после размещения двигателя на платформе оси двигателя, во взаимно перпендикулярных плоскостях которых расположен кривошипно-ползунный механизм и коленчатый вал, совмещают с точкой подвеса платформы, а определение неуравновешенности производят в две стадии при отключенной и включенной муфте сцепления (а.с. 8238920, кл. G 01 M 1/16).

Недостатки данного способа следующие:
большая трудоемкость, связанная с необходимостью демонтажа двигателя и установки его на измерительном оборудовании;
большая трудоемкость получения данных;
внесение большой погрешности при измерении, за счет трудности контроля соосности вала привода с коленчатым валом двигателя, а также совмещения взаимно-перпендикулярных плоскостей кривошипно-ползунного механизма и коленчатого вала с точкой подвеса платформы;
неуниверсальность для всего шлейфа двигателей внутреннего сгорания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу относится способ контроля дисбаланса двигателей внутреннего сгорания по изменению внутрициклового ускорения в установившемся режиме работы двигателя, заключающийся в том, что в установившемся режиме работы двигателя по неравномерности вращения коленчатого вала в цикле можно оценить величину дисбаланса и угол его сосредоточения. Для этого необходимо зафиксировать максимальную разность значений ускорений контролируемого двигателя и эталонного, полученного аналогичным путем для прецизионно отбалансированного двигателя идентичной марки. Величина дисбаланса определяется по максимальной разности ускорений, а угловое положение этой разности относительно опорной точки, например верхней мертвой точки поршня первого цилиндра, будет соответствовать углу дисбаланса (Шипунов О.А. Натарзан В.М. Контроль дисбаланса двигателей внутреннего сгорания // Методы, алгоритмы, средства диагностирования и обеспечение работоспособности сельскохозяйственной техники: Научно-технический бюллетень 23, ВАСХНИЛ, Сибирское отделение. Новосибирск, 1986 г.).

Недостатки данного способа следующие:
большая трудоемкость установки первичных преобразователей, связанная с необходимостью выполнения резьбовых отверстий в кожухе маховика;
способ недостаточно точен, так как внутрицикловая разность ускорений зависит от многих факторов и очень сложно определить, какую долю в общую разность ускорения вносит дисбаланс, а также ввиду сложности визуального сравнения амплитуд и фаз эталонной синусоиды с синусоидой контролируемого двигателя, зафиксированной на осциллографе.

Целью изобретения является повышение точности измерения и снижение трудоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что способ динамической балансировки дизеля, заключающийся в измерении величины и угла дисбаланса за цикл работы дизеля в установившемся режиме его работы, и угол дисбаланса определяют относительно опорной точки ВМТ поршня первого цилиндра. При этом измеряют среднеквадратическое значение амплитуд виброскоростей нижней плоскости картера маховика в плоскости его вращения в вертикальном направлении: при частоте вращения коленчатого вала 1850 1900 мин^-1 на холостом ходу дизеля, установленного на машине.

Новые существенные признаки следующие:
измеряют среднеквадратическое значение амплитуд виброскоростей нижней плоскости картера маховика в плоскости его вращения в вертикальном направлении;
частота вращения коленчатого вала 1850 1900 мин^-1;
измеряют на холостом ходу;
измеряют скорость вращения коленчатого вала и угол сосредоточения дисбаланса с помощью измерительной шестерни.

Перечисленные существенные признаки достаточны во всех случаях, на которые и распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

При осуществлении способа выявленные отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического эффекта, заключающегося в значительном снижении трудоемкости измерения и устранения дисбаланса дизелей в сборе не только при их производстве и ремонте, но и в период эксплуатации при проведении технического обслуживания машин; повышение точности измеренияи устранения дисбаланса дизелей, а тем самым снижения потерь эффективной мощности на преодоление неуравновешенных сил инерции, сокращения удельного расхода топлива, значительного увеличения ресурса не только дизеля, но и других узлов и машины в целом (за счет снижения вибрации и как следствие этого уменьшения перемещений деталей относительно друг друга и взаимных соударений, в пределах зазоров), увеличения производительности труда операторов машин вследствие уменьшения утомляемости (за счет снижения общего уровня шума и вибрации машины); улучшения культуры производства, т.к. появляется возможность автоматизировать процесс контроля.

На фиг. 1 представлена блок-схема динамической балансировки дизелей; на фиг. 2 установка измерительной шестерни с датчиком отметки верхней мертвой точки поршня первого цилиндра и датчиком измерения скорости вращения; на фиг. 3 установка синхронизирующего вибропреобразователя акселерометра; на фиг. 4 установка измерительного вибропреобразователя акселерометра; на фиг.5
диагностический сигнал дисбаланса дизеля; на фиг.6 диагностический сигнал дисбаланса дизеля после установки корректирующих грузов.

Устройство для реализации способа динамической балансировки дизелей содержит (фиг.1): 1 двигатель, установленный на машине; 2 измерительную шестерню с прорезью 3; 4 кронштейн; 5 датчик отметки верхней мертвой точки поршня первого цилиндра; 6 датчик измерения скорости вращения коленчатого вала; 7 синхронизирующий вибропреобразователь-акселерометр; 8 струбцину; 9 измерительный вибропреобразователь-акселерометр; 10 переходное устройство; 11 блок обработки сигнала, состоящий из усилителя 12 и узкополосного фильтра 13; 14 измеритель.

На двигатель 1 (фиг.1) укреплена при помощи болта крепления шкива коленчатого вала измерительная шестерня 2 с продольной прорезью 3 (фиг.2) на ее боковой поверхности. Напротив прорези 3 в момент нахождения поршня первого цилиндра в ВМТ при помощи кронштейна 4 установлен датчик 5 отметки ВМТ, например, индукционный (ОВИ 1). Напротив зубьев измерительной шестерни 2 установлен датчик измерения скорости вращения коленчатого вала, например, индукционный (ОВИ 2). Синхронизирующий вибропреобразователь акселерометр 7 (фиг. 3), например, Д14 установлен на топливопроводе высокого давления посредством струбцины 8. На нижней плоскости картера маховика двигателя 1 (фиг.4) по средствам переходного устройства 10 установлен измерительный вибропреобразователь-акселерометр 9, например, Д14. Электрический сигнал с измерительного вибропреобразователя акселерометра 9 (фиг.1) поступает на блок обработки сигнала 11, состоящий из усилителя 12 и узкополосного фильтра 13. После обработки сигнал поступает на вход измерителя 14, например, измерительно-вычислительный комплекс К 539 КИ 13590 ГОСНИТИ. На вход измерителя 14 поступают также электрические сигналы c: синхронизирующего вибропреобразователя-акселерометра 7, датчика 5 отметки ВМТ, датчика 6 измерения скорости вращения коленчатого вала.

Способ динамической балансировки дизеля осуществляется следующим образом. На двигатель 1, установленный на машине, под болт крепления шкива коленчатого вала устанавливают измерительную шестерню 2 с продольной прорезью 3 на ее боковой поверхности. Устанавливают датчик 5 (фиг.2) отметки ВМТ и датчик 6 измерения скорости вращения коленчатого вала посредством кронштейна, который закрепляется гайкой болта крепления передней опоры двигателя, причем измерительную шестерню 2 и кронштейн с датчиками устанавливают таким образом, чтобы продольная прорезь 3 на боковой поверхности измерительной шестерни 2 находилась напротив датчика 5 в момент нахождения поршня первого цилиндра в ВМТ, а ее зубья находились напротив датчика 6. Датчик синхронизации 7 (фиг.3) устанавливают с помощью струбцины 8 на топливопровод высокого давления того цилиндра, рабочий процесс которого предшествует нахождению поршня первого цилиндра в ВМТ такта сжатия. На нижнюю поверхность кожуха маховика в имеющееся резьбовое отверстие устанавливают переходное устройство 10 (фиг. 4), на резьбовой хвостовик которого устанавливают измерительный датчик 9. Запускают двигатель 1 и прогревают до рабочей температуры масла (согласно инструкции по эксплуатации). Устанавливают частоту вращения коленчатого вала n 1850 1900 мин^-1 на холостом ходу дизеля, что контролируют по показанию измерителя 14 (фиг.1) (измерение частоты вращения коленчатого вала измерителем 14 осуществляется посредством электрических импульсов, поступающих на вход измерителя 14 с датчика 6 измерителя скорости вращения). С измерительного вибропреобразователя акселерометра 9 выходной электрический сигнал поступает на вход блока обработки сигнала 11, содержащего усилитель сигнала 12 и узкополосный фильтр с частотой резонанса f 31,5 Гц. С выхода блока обработки 11 сигнал поступает на вход измерителя 14, на экране которого получают зафиксированную развернутую диаграмму обработанного вибросигнала за цикл работы дизеля (0.720^o) п.к.в. (фиг.5).

Управление измерителем для получения на его экране развертки вибросигнала за цикл работы дизеля осуществляется с помощью электрических импульсов, поступающих с синхронизирующего вибропреобразователя-акселерометра 7 и датчика 5 отметки верхней мертвой точки поршня первого цилиндра. С помощью управляемого курсора измерителя 14 на развернутой диаграмме вибросигнала (фиг. 5)измеряют средние квадратические значения амплитуд виброскоростей нижней плоскости картера маховика. По результатам измерения таким образом определяют величину неуравновешенной массы, а угол ее сосредоточения определяют по фазе установки курсора, после чего производят балансировку двигателя установкой корректирующих грузов под гайки болтов крепления муфты сцепления к маховику, грузы устанавливают через лючок, имеющийся в кожухе сцепления, после чего двигатель считается отбалансированным (фиг.6).

Использование: балансировочная техника. Сущность изобретения: измеряют величину дисбаланса за цикл работы дизеля, установленного на машине, в установившемся режиме его работы и определяют угол дисбаланса относительно опорной точки - верхней мертвой точки поршня первого цилиндра. Измеряют среднеквадратические значения амплитуд виброскоростей нижней плоскости картера маховика в плоскости его вращения в вертикальном направлении при частоте вращения коленчатого вала 1850 - 1900 мин^-1 на холостом ходу дизеля, а величину и угол дисбаланса определяют на основании этих измерений. 6 ил.

Способ динамической балансировки дизелей, заключающийся в определении величины и угла дисбаланса за цикл работы дизеля, установленного на машине, в установившемся режиме его работы, при этом угол дисбаланса определяют относительно опорной точки верхней мертвой точки поршня первого цилиндра, отличающийся тем, что измеряют среднеквадратические значения амплитуд виброскоростей нижней плоскости картера маховика в плоскости его вращения в вертикальном направлении при частоте вращения коленчатого вала 1850 1900 мин^- 1 на холостом ходу дизеля, а величину и угол дисбаланса определяют на основании этих измерений.