Файл: Балякин, О. К. Технология и организация судоремонта учеб. пособие.pdf

Гл ава VII

ТЕХНИЧЕСКОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ И СРЕДСТВА ДЕФЕКТОСКОПИИ

§ 36. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Под техническим диагностированием понимают определение и оценку технического состояния объекта без его разборки с по­ мощью специальной аппаратуры и приборов по совокупности об­ наруженных симптомов (косвенных признаков).

При диагностировании значения симптомов технического со­ стояния сравнивают с допустимыми отклонениями от номинального (соответствующего техническим условиям) уровня и выносят за­ ключение о пригодности объекта (механизма) к дальнейшей экс­ плуатации.

Любой объект технического диагностирования (двигатель внут­ реннего сгорания или одна из его систем, например, топливоподаю­ щая) обладает вполне определенной структурой, т. е. упорядочен­ ной совокупностью комплексов совместно работающих элементов (деталей), которые образуют конструкцию объекта, обеспечиваю­ щую выполнение заданных функций.

Структура объекта (механизма) характеризуется макро- и мик­ роструктурой.

Макроструктура характеризует количество, взаимное располо­ жение, форму и размеры взаимодействующих деталей; микрострук­ тура — точность сопряжений деталей и чистоту сопрягаемых по­ верхностей.

Структура механизма в целом характеризует заложенную в него при проектировании совокупность определенных технико-экс­ плуатационных свойств (мощность, производительность, скорость и т. д.). Эта совокупность свойств, в свою очередь, определяет степень приспособленности механизма к выполнению заданных функций в определенных эксплуатационных условиях.

Структура объекта (механизма) характеризуется количествен­ ными параметрами, которые называют структурными.

Те элементы структуры и характеризующие ее структурные па­ раметры, которые обеспечивают выполнение основных рабочих функций объекта, являются основными. Элементы структуры и со­ ответствующие структурные параметры, обеспечивающие удобство эксплуатации, являются второстепенными.

По физической сущности структурные параметры разнообразны (форма, линейные размеры и площади сечений деталей, электри­ ческое напряжение, упругость, напряжение натяга и зазоры в сопряжениях, точность и чистота обработки сопрягаемых поверх­ ностей и т. д.).

Механизм, поступая в эксплуатацию, обладает определенной структурой и совокупностью технико-эксплуатационных свойств,

118

зависящих от структуры. Числовые, конкретные значения струк­ турных параметров при этом соответствуют значениям, установлен­ ным по чертежам и техническим условиям. Такие значения пара­ метров называются номинальными.

В процессе эксплуатации макроструктура механизма остается, как правило, постоянной, а микроструктура постоянно изменяется. Например, количество и взаимное расположение деталей двига­ теля внутреннего сгорания (поршней, шатунов, клапанов, цилинд­ ровых втулок, подшипников и т. д.) остается постоянным (макро­ структура), а их взаимосвязь в сопряжениях (микроструктура) по­ стоянно изменяется вследствие изнашивания и других процессов разрушения.

При изменении микроструктуры механизма меняется характер его действия. В отдельных случаях возможны изменения и самих структурных элементов (деталей). Например, с течением времени возможен прогиб коленчатого вала, деформации тарелки клапа­ на и т. д.

Учитывая, что в процессе эксплуатации структурные параметры механизма постоянно изменяются, можно говорить о'техническом состоянии механизма в каждый данный момент времени.

Изменение структурных параметров механизма имеет опреде­ ленные закономерности, которые пока в полном объеме не изуче­ ны. Из практики известно, что эти изменения, постепенно накапли­ ваясь, могут достигать такого количества, при котором наступает коренное, иногда скачкообразное, качественное изменение. Напри­ мер, накапливание и развитие усталостных микротрещин в детали может привести к ее разрушению. Поэтому очень важны исследо­ вания в области изучения закономерностей изменения структур­ ных параметров и их влияния на безотказность работы меха­ низмов.

§ 37. МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Внедрение в производство методов технического диагностиро­ вания является одним из важнейших условий повышения надеж­ ности, эффективности и увеличения сроков эксплуатации механиз­ мов (позволяет увеличить межремонтный период двигателей внут­ реннего сгорания в 2—2,5 раза).

При существующей системе ТО и ремонта судовых механизмов техническое диагностирование представляет особый интерес в связи с большой трудоемкостью и относительно высокой слож­ ностью дефектовочных работ перед ремонтом. В будущем необхо­ димость соответствующих операций ТО и ремонта будет опреде­ ляться не по опытно-статистическим показателям периодичности, а по данным технического диагностирования и учета индивидуаль­ ных особенностей механизма.

Важность своевременного технического диагностирования для обеспечения надежной эксплуатации судовых механизмов оче­ видна. Оно позволяет без разборки механизма по его техническо­

119

му состоянию определить и выполнить необходимый объем про­ филактических мероприятий для сохранения надежности и увели­ чения срока эксплуатации.

Техническое диагностирование с методической точки зрения можно разбить на два вида: поэлементное и комплексное.

Поэлементное диагностирование включает методы и средства оценки технического состояния отдельных узлов и систем механиз­ ма, для чего максимально используют данные приборов, уста­ новленных на механизме, и приборов, монтируемых на механизм на время диагностирования.

Комплексное диагностирование оценивает техническое состоя­ ние механизма в целом по группе наиболее существенных показа­ телей.

К особой группе у двигателей внутреннего сгорания относят показатели, связанные с протеканием рабочего цикла и регулиро­ вок. Наиболее полную информацию по этой группе можно полу­ чить путем обработки результатов индикаторных диаграмм и оп­ ределения цикловой подачи топлива, а некоторую информацию — путем измерения эффективной мощности и расхода топлива. На основании показателей этой группы в первую очередь намечают мероприятия по устранению неисправностей, а также по регулиро­ ванию без большой разборки двигателя.

В следующую группу выделяют показатели, связанные с со­ стоянием зазоров и износа основных сопряжений подшипниковых узлов цилиндро-поршневой группы. Для определения показателей этой группы применяют виброакустические методы, которые позво­ ляют по изменению выходных параметров вибрации двигателя су­ дить о степени изношенности проверяемых узлов. В этом случае по данным диагностирования прогнозируют остаточный ресурс со­ пряжений или решают вопрос о необходимости ремонта двигателя.

Общее техническое состояние двигателя можно определить также методом, основанным на спектральном анализе проб масла, отбираемых из картера, и по симплексу Си. Концентрация того или иного элемента в масле выше допустимой нормы свидетельст­ вует о наступлении форсированного износа и о необходимости ос­ мотра или ремонта.

Перспективным методом безразборной диагностики отдельных деталей двигателя является метод, основанный на применении во­ локнистой оптики, позволяющей обследовать детали в закрытых полостях. Например, с помощью устройства с гибким волокнистым светопроводом через форсуночное отверстие можно оценить техни­ ческое состояние днища поршня, тарелки клапана, рабочей по­ верхности втулки цилиндра и т. д.

Как показывает опыт применения методов технического диаг­ ностирования, эффективность его возрастает по мере повышения приспособленности механизмов к его проведению и по мере раз­ работки новых более совершенных методов и средств технического диагностирования, основанных на современных достижениях нау­ ки и техники.

120

В настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом раз­ работана методика и создана специальная аппаратура для диаг­ ностирования в основном двигателей внутреннего сгорания. Техни­ ческому диагностированию по вибрационным параметрам подвер­ гают также зубчатые редукторы турбомеханизмов, центробежные насосы, турбины и др.

При диагностировании используют следующие приборы:

датчики быстропротекающих процессов (емкостные, индуктив­ ные, пьезокварцевые, тензометрические и др.) — для измерения из­ носа подшипников и поршневых колец, давления в цилиндре и др.; инфракрасные бесконтактные датчики — для бесконтактного из­

мерения температуры деталей; торсиометры — для измерения выходной мощности механизма

на валу; штатные приборы механизмов.

Техническое диагностирование широко применяют в авиа- и автопромышленности, при производстве и ремонте двигателей внут­ реннего сгорания сельскохозяйственной техники и в других обла­ стях машиностроения.

Активно развертываются работы по разработке и внедрению методов технического диагностирования при ремонте судовых дви­ гателей внутреннего сгорания. Такие работы ведут специалисты ЦНИИМФа, БЦПКБ, Одесского, Дальневосточного и Ленинград­ ского высших инженерных морских училищ и других организаций.

§ 38. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ДИЗЕЛЕЙ

Работающий двигатель внутреннего сгорания, взаимодействуя с внешней средой, порождает множество процессов, именуемых выходными. Эти процессы могут быть рабочими, определяющими рабочие функции двигателя (развиваемая мощность на валу, вы­ работка энергии, потребление топлива, воздуха и т. д.), и сопут­ ствующими ^шум, вибрация, тепловыделение и т. д.).

Параметры выходных процессов характеризуют свойства этих процессов, которые, в свою очередь, зависят от характера взаимо­ действия структурных элементов. Вместе с тем характер взаимо­ действия зависит от значений структурных параметров элементов сопряжения.

Таким образом, выходные параметры существенно зависят от состояния структуры двигателя и меняются с изменением его структурных параметров. Например, увеличение зазора в сопря­ жении вал — подшипник снижает давление в замкнутой системе подачи смазки к этому сопряжению, увеличивает шум, вызывает стуки.

121