УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРЕЗАНИЯ ЛУНОК НА РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЦИЛИНДРОВОЙ ВТУЛКИ СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при диагностировании технического состояния и при техническом обслуживании двигателей для определения величины износов цилиндровой втулки, не снимая крышки цилиндров.

Известно техническое решение, в котором используется метод определения износов цилиндровой втулки путем нанесения лунок на рабочей поверхности цилиндровой втулки с помощью специального приспособления с алмазным резцом [1]
В известном техническом решении износ оценивается по величине уменьшения лунок. Это требует специального расчета с переходом от длины и глубины лунки на диаметр втулки.

Недостатком известного способа является его высокая трудоемкость, связанная с нарезкой одиночных лунок, их измерения и расчетами для перехода на размер диаметра втулки. Кроме того, при реализации известного технического решения необходимым условием является обязательная разборка двигателя, т. е. должна быть снята крышка цилиндра и проведены непосредственные измерения лунок в цилиндровой втулке. Учитывая, что данные износов судового двигателя заносятся в его формуляр и измерение износа производится при каждой разборке цилиндра или практически при обязательных моточистках, проводимых через 8 12 тыс. часов его работы или один раз в полтора-два года, процесс измерений является трудоемким и длительным. Кроме того, известное техническое решение обладает невысокой точностью из-за необходимости специальных расчетов.

Известно также устройство, взятое за прототип, для нарезания лунок на цилиндровую втулку и последующего вслед за тем измерения величины износа по глубине и длине лунки на изнашиваемой поверхности (приборы типа ОМИИ-2 и УПОИ-6), используемое для измерения износов цилиндровых втулок методом искусственных баз [2] Устройство содержит обойму, установленные в ней механизм вырезания лунок и прибор для их измерения, а также переходник, предназначенный для размещения устройства на требуемой высоте в измеряемом цилиндре. С помощью этого устройства вручную наносят одну лунку за установку, при последующем измерении лунки с обязательной разборкой двигателя путем снятия крышки цилиндра. Износ втулки определяется по существу косвенно путем пересчета глубины лунки по ее длине.

Недостатками этой установки являются высокая трудоемкость в связи с необходимостью обязательной разборки двигателя для измерения лунки, недостаточная точность в связи с необходимостью расчета для определения глубины лунок с предшествующим измерением контуров лунки, а также отсутствием механических устройств для вырезания лунки, которая вырезается вручную.

Предлагаемое устройство для вырезания лунок на рабочей поверхности цилиндровой втулки судового дизеля методом искусственных исчезающих лунок позволяет по сравнению с прототипом уменьшить трудоемкость измерений износов при одновременном повышении точности и оперативности процесса измерений износа цилиндровой втулки судового дизеля. Устройство позволяет определять косвенным путем величину износа втулки без разборки двигателя путем подсчета числа лунок при помощи эндоскопа по мере исчезновения их (лунок), определенной глубины с цилиндричесской поверхности втулки в процессе эксплуатации дизеля. Кроме того, устройство позволяет проводить разборку двигателя для ремонта и моточистки не по регламенту, а по требованию, по мере необходимости.

Для измерения износа втулки на ее рабочую поверхность наносится группа лунок разной, но совершенно определенной глубины, а износ определяется по числу исчезнувших вместе с изношенным металлов лунок, подсчитываемых по числу оставшихся. Поэтому для измерения износа втулки достаточно вставить в форсуночное отверстие эндоскоп прибор для наблюдения за рабочей поверхностью втулки внутри цилиндра, и посчитать число оставшихся лунок в группе (луночном индикаторе износа). Для этого нет необходимости снимать крышку цилиндра, а достаточно лишь вынуть форсунку во время стоянки судна.

Точность измерения износа определяется числом лунок в группе, точностью фрезерования ее глубины, разницей по глубине между соседними лунками, и она повышается с уменьшением этой разницы между глубинами соседних лунок.

Наличие лунок не ухудшает рабочего процесса дизеля, т. к. при эксплуатации они забиваются нагаром, а в ряде случаев могут образовывать лабиринтное уплотнение.

В предлагаемой установке так же, как и в прототипе, имеется корпус, установленное на корпусе переходное приспособление, предназначенное для размещения устройства на требуемой высоте, и механизм вырезания лунок на внутренней поверхности втулки с приводом его вращения.

Отличие предлагаемой установки от прототипа состоит в том, что корпус выполнен из двух рам, установленных таким образом, что их продольные оси перпендикулярны друг другу, первая рама выполнена,с одной стороны, с упорными шпильками не менее трех, концы которых предназначены для контактирования с внутренней поверхностью втулки, а с другой стороны, она закреплена в цилиндровой втулке талрепом, вторая рама установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения по шпилькам первой рамы, механизм вырезания лунок выполнен в виде многодисковой фрезы и установлен на второй раме, переходное приспособление выполнено в виде установленной на упорных шпильках первой рамы двухстоечной рамки и размещенного на ней с возможностью осевого перемещения упора, а устройство снабжено закрепленным на первой раме приводом возвратно-поступательного перемещения второй рамы, выполненным в виде червячной передачи и установленным на свободной стороне первой рамы талрепом, один из винтов которого имеет упор для контактирования с внутренней поверхностью втулки
Отличие устройства также состоит в том, что режущая часть фрезы выполнена в виде набора фрезерных дисков, размещенных на равных расстояниях друг от друга, при этом диаметры Д1 и Д2 смежных фрезерных дисков определяют из зависимости Д1-Д2-конст.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, достигается за счет использования совокупности всех признаков (как новых, так и известных). Предлагаемое устройство по п. 1 позволяет снизить трудоемкость процесса нарезания лунок за счет механического способа их фрезерования, отличается отсутствием необходимости снятия крышки цилиндра для измерения, а также проведения диагностирования технического состояния и разборок двигателя по регламенту с проведением их по технической необходимости, т. е. по требованию, и позволяет повысить эффективность измерения износов цилиндровой втулки за счет повышения оперативности и точности измерений. Устройство обеспечивает вырезание группы лунок (луночного индикатора износа) для измерения, в условиях эксплуатации во время стоянок судна, износа цилиндровых втулок методом искусственных исчезающих баз на дизелях с диаметром цилиндра от 400 до 1000 мм (в зависимости от длины винтов талрепа).

Выполнение фрезы по п. 2 с режущей частью ее в виде набора дисков, отличающихся между собой по диаметру, с разницей между соседними дисками на одинаковую величину диаметра (примерно соответствующую величине максимального износа цилиндровой втулки за 3000 4000 ч работы) позволяет нарезать группу лунок, отличающихся между собой глубиной нарезки на втулке, когда остается след фрезы в виде "елочки" с вершиной, опущенной вниз. По мере износа втулки лунки в каждой группе вырезанных лунок последовательно исчезают с ее поверхности и тем самым информируют о величине износа втулки и этим без разборки цилиндра показывают величину ее износа в данном месте.

Фреза может быть набранной или цельной. Количество дисков на фрезе может быть произвольным, но чем их больше, тем меньше разница между соседними дисками и точнее замеры износов цилиндровой втулки. Максимальная глубина вырезки самой большой лунки должна соответствовать максимальному допустимому износу цилиндровой втулки, оговоренному заводом-изготовителем двигателя. На рабочей поверхности цилиндровой втулки в одном поясе (наибольшего износа) наносится равномерно по периметру 4 или даже 6 иногда групп лунок (луночных индикаторов износа). Подсчет количества оставшихся лунок производится визуально с помощью эндоскопа, вводимого в цилиндр двигателя через форсуночное отверстие, т. е. для проведения измерения износа требуется только снять с цилиндра одну форсунку, ввести эндоскоп и подсчитать число оставшихся лунок в каждой группе. Затем вычесть это число из первоначального их числа и оценить глубину исчезнувших лунок. Поскольку глубина каждой лунки строго прокалибрована фрезой с диаметром определенного размера, заводимой на определенную глубину, то по количеству оставшихся лунок можно косвенно определить величину износа втулки в данном месте визуально, тем более, что лунки в процессе работы забиваются темным нагаром и хорошо видны на блестящей поверхности втулки.

Длина эндоскопа должна достигать горизонтальной плоскости расположения пояса размещения вырезанных групп лунок.

Устройство обеспечивает координацию фрезы по горизонтали и по вертикали, жесткое расположение ее во втулке для проведения точного фрезерования группы лунок, отличается удобством монтажа и быстродействием, т. к. после установки вырезание группы лунок производится за 3 4 мин.

На фиг. 1 показан продольный вид устройства; на фиг. 2 то же, вид сверху (схематично внутренняя часть цилиндровой втулки показана штрих-пунктирной линией).

Устройство содержит корпус, состоящий из суппорта 1 и неподвижной части 2, механизм вырезания лунок, снабжен фрезой 3, установленной в выступающей части суппорта 4, с возможностью взаимодействия через передаточный механизм (редуктор 5 с конической передачей), муфта передает крутящий момент на коническую шестерню 7, которая закреплена на вале, установленном в подшипниках 8, коническую шестерню 9, которая передает вращение валу 10, установленному в подшипниках 11, 12, 13, фреза 3 (она закреплена на вале 10) взаимодействует с механическим приводом, в частности воздушной дрелью 14 (дрель может быть и электрической) со ступенями частовращения. Марка дрели данного устройства ИП 1104А ГОСТ 10212 80. Мощность 0,34 кВт, частота вращения максимальная 1600 мин^-1. Фреза 3 располагается строго параллельно образующей рабочей поверхности втулки с уменьшением размеров диаметров ее режущих дисков сверху вниз (конусом вниз).

Ограничение глубины врезания фрезы в цилиндровую втулку осуществляется ограничительными шайбами 15, установленными по обоим концам фрезы 3. Размер диаметра этих шайб выбирается в зависимости от максимально допустимого износа цилиндровой втулки конкретного двигателя.

Неподвижная часть 2 включает в себя талреп 16 с двумя винтами 17, имеющими левую и правую резьбу и четырьмя рукоятками 18 для вращения талрепа 16. Неподвижная часть, выполненная в виде рамы,фиксируется внутри цилиндровой втулки четырьмя упорными шпильками 19 и распирается талрепом 16 до желаемого крепления неподвижной части 2 во втулке.

Положение устройства в требуемом поясе цилиндровой втулки координируется по вертикали переходным приспособлением, включающем подвижный упор 20 со стопорным винтом 21, перемещающимся по вертикальной двухстоечной рамке 22, относительно бурта цилиндровой втулки. Рамка 22 закрепляется на двух верхних шпильках 19 с помощью стопорных колец 23.

Суппорт 1 имеет сборный остов, свинченный или сваренный из пяти плоских плит разной толщины и разных размеров.

Перемещение суппорта 1 осуществляется по всем четырем упорным шпилькам 19, для чего в вертикальной плите 24 имеются четыре направляющих отверстия.

Перемещение суппорта 1 производится через передаточный механизм, включающий червячную передачу 25, у которой червячное колесо связано со втулкой 26. Внутри размещен винт 27, который своим квадратным хвостовиком закреплен во втулке 28.

При вращении червячного колеса вращаются втулки 26 и 28. Вдвигая или выдвигая винт 27, который упирается в упор 29, перемещая суппорт 1 по направляющим упорных шпилек 19. Возврат суппорта осуществляется с помощью четырех пружин 30, расположенных на направляющих упорных шпилек 19. Натяжка пружин регулируется шайбами 31.

Привод для вращения фрезы 3 осуществляется от воздушной дрели 14, в которую воздух под давлением от воздушной магистрали (до 0,6 МПа) подводится по шлангу 32 (дрель обеспечивает различную частоту вращения в зависимости от количества подаваемого воздуха, регулируемого имеющимся в ней дросселем, путем поворота ее верхнего колпака корпуса дрели).

Устройство имеет ряд особенностей, не указанных на схеме, вроде защиты подшипников от стружки, обеспечение смазки подшипников, шестерен и червячной передачи. Регулирование положения дрели осуществляется винтом 33. Затяжка червячной передачи производится гайками упорных шпилек 19.

Устройство работает следующим образом. Оно вставляется во вскрытый цилиндр на уровне пояса максимального износа (обычно в районе верхнего расположения 2 и 3 поршневого кольца). Выставляется упор 20 на требуемый размер от бурта цилиндровой втулки. В этой плоскости устройство выставляется горизонтально по уровню или по угольнику относительно стенки втулки. Раскрепление его производится талрепом 16. С помощью маховика червячной передачи 34 фреза 3 подводится к стенке цилиндровой втулки. Включается дрель 14 и с помощью ее собственного регулятора (регулирующего количество подаваемого воздуха) устанавливаются требуемые рабочие обороты фрезы 3. Постепенно маховиком червячной передачи 34 фреза 3 вводится во втулку до упора в нее шайб 15. Затем фреза отводится от втулки и производится переустановка устройства в другое положение. В результате группа лунок наносится на весь срок службы втулки. Дальнейшие измерения износов втулки производятся с помощью эндоскопа, который вводится в цилиндр двигателя через отверстия для форсунки.

В процессе эксплуатации судового дизеля за состоянием лунок наблюдают серийным жестким прямым эндоскопом промышленного изготовления типов ЭТЖ 103 и ЭТЖ 119, которыми в настоящее время оборудованы большинство судов морского и рыбопромыслового флота СНГ.

Сущность изобретения: устройство содержит корпус, выполненный из двух рам, установленных таким образом, что их продольные оси перпендикулярны друг другу, первая рама выполнена с одной стороны с упорными шпильками не менее трех, концы которых предназначены для контактирования с внутренней поверхностью втулки, а с другой стороны она закреплена в цилиндровой втулке талрепом 16, вторая рама установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения по шпилькам первой рамы, механизм вырезания лунок выполнен в виде многодисковой фрезы 3 и установлен на второй раме, переходное приспособление выполнено в виде установленной на упорных шпильках первой рамы двухстоечной рамки 22 и размещенного на ней с помощью осевого перемещения упора 20, а устройство снабжено закрепленным на первой раме приводом возвратно-поступательного перемещения второй рамы, выполненным в виде червячной передачи и установленным на свободной стороне первой рамы талрепом 16, один из винтов которого имеет упор для контактирования с внутренней поверхностью втулки. Режущая часть фрезы выполнена в виде набора фрезерных дисков, размещенных на равных расстояниях друг от друга, при этом диаметры Д1 и Д2 смежных фрезерных дисков определяют из зависимости Д1-Д2-конст. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для вырезания лунок на рабочей поверхности цилиндровой втулки судового дизеля, содержащее корпус, установленное на корпусе переходное приспособление, предназначенное для размещения устройства на требуемой высоте, и механизм вырезания лунок на внутренней поверхности втулки с приводом его вращения, отличающееся тем, что корпус выполнен из двух рам, установленных таким образом, что их продольные оси перпендикулярны одна другой, первая рама выполнена с одной стороны с четырьмя упорными шпильками, концы которых предназначены для контактирования с внутренней поверхностью втулки, а с другой стороны она закреплена в цилиндровой втулке талрепом, вторая рама установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения по шпилькам первой рамы, механизм вырезания лунок выполнен в виде многодисковой фрезы и установлен на второй раме, переходное приспособление выполнено в виде установленной на упорных шпильках первой рамы двухстоечной рамки и размещенного на ней с возможностью осевого перемещения упора, а устройство снабжено закрепленным на первой раме приводом возвратно-поступательного перемещения второй рамы, выполненным в виде червячной передачи и установленным на свободной стороне первой рамы талрепом, один из винтов которого имеет упор для контактирования с внутренней поверхностью втулки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущая часть фрезы выполнена в виде набора фрезерных дисков, размещенных на равных расстояниях друг от друга, при этом диаметры D₁ и D₂ смежных фрезерных дисков определяют из зависимости D₁ D₂ const.