Теоретические основы эксплуатации и ремонта машин

Хотя структурные параметры  наиболее объективно характеризуют техническое состояние объекта, в большинстве случаев диагностический параметр является более удобным и точным, чем структурный. Например, состояние цилиндро-поршневой группы двигателя лучше определять по количеству газов, прорвавшихся в картер двигателя, или угару масла, чем по зазорам между гильзой и юбкой поршня, так как при бочкообразном износе гильз цилиндров возможен настолько большой угар масла, что дальнейшая эксплуатация дизеля без ремонта экономически нецелесообразна.

Структурному параметру  в большинстве случаев соответствует  определенный диагностический параметр (табл. 2.2).

Таблица   2.2

Примеры соответствия структурных параметров диагностическим

Объект диагностирования

Структурный параметр

Диагностический параметр

Цилиндро-порш-невая группа

Кривошипно-ша-тунная группа

Топливный насос

Форсунка

Воздухоочиститель

Главный     фрикцион

Коробка передач

Гусеничный  движитель

Аккумуляторная батарея

Зазор между поршнем  и гильзой в верхнем поясе

Зазор в сопряжении поршень  — кольцо по высоте канавки

Зазор в подшипниках  коленчатого вала

Зазор между поршневым пальцем и втулкой в верхней части шатуна

Равномерность подачи топлива

Зазор в сопряжении игла — корпус распылителя

Засоренность фильтрующего элемента

Износ дисков

Износ подшипников, шлицевых и шпоночных соединений

Износ звездочки Износ  шарниров   гусеничных лент Степень     разряженно-

сти

Количество газов, прорвавшихся в картер;

расход масла на угар;

крутящий момент при  проворачивании двигателя без подачи топлива

Уровень вибрации и шума

Давление масла;

уровень вибрации и шума в нижней части блока цилиндров

Уровень вибрации и шума в средней части блока цилиндров

Цикловая подача топлива;

дымность выхлопных  газов;

изменение частоты вращения коленчатого вала при последовательном отключении части цилиндров

Вибрация и шум;

давление начала впрыска;

дымность выхлопных  газов

Разрежение во всасывающем  коллекторе

Свободный ход вертикальной тяги

Суммарный люфт вторичного вала;

температура корпуса;

размер перемещения  рычага переключения передач

Размеры зубьев звездочки

Шаг гусеничной ленты

Плотность   электролита

23

2.3. МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОГО  ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Методы диагностирования технического состояния машин и их систем весьма разнообразны и зависят в основном от физической сущности тех симптомов (признаков), которые установлены в качестве диагностических, возможностей измерительной аппаратуры, а также от того, какой вид технической диагностики проводится.

К самым простым методам  диагностирования (рис. 2.1) относятся субъективные методы диагностирования, которые заключаются: во внешнем осмотре машины; в остукивании деталей, расположенных снаружи; в прослушивании работы двигателя и других сборочных единиц. Эти методы позволяют обнаруживать такие дефекты, как ослабление креплений, трещины и изломы, течь масла, охлаждающей жидкости и электролита, обрыв и расслоение ремней, стуки в двигателе и других агрегатах. Субъективные методы основаны на опыте диагноста и совершенстве его органов чувств (зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания). Оценка технического состояния с помощью органов чувств является субъективной и в большинстве случаев крайне неточной. Эти методы в сочетании с простейшими средствами измерения: стетоскопом, фонендоскопом — могут применяться при проведении контрольных осмотров с целью диагностики по принципу «годен — не годен» и являются первой ступенью в диагностике машины. Следует отметить, что опытный механик по совокупности результатов субъективных методов и на основе логического мышления может довольно точно определить место и характер неисправности. К достоинствам этих методов следует отнести малую трудоемкость и отсутствие дорогостоящего оборудования.

Среди объективных методов диагностирование по структурным параметрам, как правило, проводят в тех случаях, когда измерить эти параметры можно без разборки трущихся деталей, например шаг гусеницы, ширину зуба ведущей звездочки, высоту протектора шины и др. При этом применяется только измерительный инструмент: щупы, металлическая линейка, штангенциркуль, микрометр, индикатор часового типа и др.

К группе методов диагностирования по параметрам рабочих процессов относятся такие методы, как измерение мощности силовой установки, удельного расхода топлива, тормозного пути, выбега машины (определение потерь на трение), амплитуды и пульсации давления выхлопных газов, рабочего давления в исполнительных органах гидравлических и пневматических систем и других параметров рабочего процесса.

Тормозной путь автомобиля является обобщенным параметром эффективности  тормозов и степени износа тормозных  накладок (колодок).

Выбег автомобиля характеризует  степень приработки  агрега-

 

тов и является обобщенной характеристикой потерь на трение в агрегатах и узлах трансмиссии машины.

Давление в гидравлической (пневматической) системе является основным показателем ее эффективности, а в сочетании с расходом рабочей жидкости (газа) позволяет оценить полную эффективность систем гидропривода и пневмопривода.

Рабочие процессы сопровождаются рядом сопутствующих (побочных) явлений, параметры которых могут служить диагностическими параметрами. Группа методов диагностирования по этим параметрам носит название «д и а гно сти р о в а н и е по параметрам сопутствующих процессов». По параметрам тепловых процессов, например по средней температуре поверхности выхлопной трубы, определяется угол опережения подачи топлива. Исправность топливной аппаратуры определяют по содержанию углекислого газа (СО) в отработавших газах.

Сущность виброакустических  методов заключается в анализе структурного шума двигателя или других агрегатов, возникающего от соударения деталей. Состояние может оцениваться по амплитуде, времени, частоте и спектру. По мере износа механизмов или возникновения дефектов характер шума и вибрации меняется, что используется для оценки состояния объектов диагностирования.

Спектрографический метод  оценки продуктов износа в масле получает все большее распространение как в нашей стране, так и за рубежом для диагностирования силовых установок машин и агрегатов трансмиссии. Он основан на определении содержания продуктов износа в пробе масла путем сжигания в электрической дуге и разложения на отдельные спектры их излучения. Этот метод позволяет оценить степень изнашивания отдельных деталей двигателя, состояния воздухоочистителя и др.

Диагностирование по диагностическим (косвенным) параметрам во многих случаях удобно проводить по герметичности тех объемов, где совершаются рабочие процессы. Таким методом можно проверить техническое состояние камер сгорания двигателей, клапанов, плунжерных пар, золотников, гидроцилиндров и др.

Анализ выхлопных газов  может быть источником информации о  состоянии цилиндропоршневой группы двигателя, качестве протекания рабочего процесса, засоренности фильтров.

Угар масла характеризует  степень износа сопряжения поршневые кольца — цилиндр и может быть легко определен экспериментально и подтвержден документально анализом путевых листов автомобиля.

К группе специальных  методов можно отнести стробоскопические и интероскопические методы.

Стробоскопический метод  основан на стробоскопическом эффекте, который заключается в том, что вращающаяся деталь кажется неподвижной при освещении ее кратковременными вспышками с частотой, равной частоте вращения или кратной ей. Этот

метод  позволяет диагностировать  кривошипно-шатунные узлы  и механизмы.

В ближайшем будущем  предполагается проведение исследований по диагностированию на основе интероскопии, т. е. визуального наблюдения процессов, происходящих внутри непрозрачных устройств с помощью звуковидения, тепловидения, волокнистой оптики, радиовидения, а также лазерной спектроскопии, скоростной киносъемки и других методов.

2.4. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ  ДВИГАТЕЛЕЙ

Уметь объективно и быстро, не разбирая двигателя, определять его техническое состояние очень важно для своевременного проведения технического обслуживания и ремонта, для обеспечения надежной работы машины.

Из субъективных методов  диагностики наибольшее применение нашли визуальное наблюдение за цветом отработавших газов и прослушивание стуков двигателя.

Цвет отработавших газов  является источником информации о состоянии  системы питания и цилиндропоршневой  группы двигателя. Так, черный дым из выхлопной трубы прогретого двигателя свидетельствует о наличии неработающих форсунок или их износе, серый дым говорит о поздней подаче топлива в цилиндры двигателя. Дымление из выхлопной трубы и маслозаливной горловины при исправной топливной аппаратуре свидетельствует о повышенном износе цилиндропоршневой группы.

Стуки в различных  зонах двигателя можно прослушать с помощью стетоскопа (фонендоскопа). Они свидетельствуют о повышенном износе деталей кривошипно-шатунной и цилиндропоршневой групп двигателя, газораспределительного механизма.

На ощупь после прогрева двигателя можно определить неисправную форсунку (свечу): неработающая или плохо работающая форсунка холоднее работающих форсунок (свечей).

Из объективных методов  диагностирования наибольшее распространение нашли: измерение натяжения ремней привода генератора и вентилятора; измерение давления (разрежения) газов; измерение количества газов в картере; анализ выхлопных газов и измерение герметичности рабочих процессов.

Как бы точно ни измерялись параметры, для окончательного принятия решения о снятии двигателя с машины и направлении его в ремонт необходимо учитывать обобщенные данные о режимах его работы, расходе топлива и масла, которые наблюдались во время эксплуатации. Так, причинами постоянного перегрева двигателя могли быть ослабление натяжения ремней привода вентиляторов, засорение радиаторов, понижение уровня охлаждающей жидкости в системе, отказ электромагнитных муфт, отложение накипи на внутренних стенках системы охлаждения и другие причины. Наиболее часто техническое состояние двигателя определяют по давлению в конце такта сжатия при предварительно прогретом двигателе.

27

Для карбюраторного двигателя  устанавливают частоту вращения коленчатого вала 150—180 об/мин и замеряют компрессо-метром давление, предварительно вывернув свечи и открыв дроссельную и воздушную заслонки. Оно должно быть не ниже 5 кгс/см²*, а при оченп хорошей герметичности — 8,0 кгс/см² и более. Разница в показаниях для разных цилиндров не должна превышать 1 кгс/см².

Если давление ниже нормы, то в цилиндр заливают 30— 40 см³ моторного масла и вторично производят замеры. Если при этом давление возрастает, значит, имеются неплотности в цилинд-ропоршневой группе, а если останется прежним — нарушилась герметичность в клапанах или прокладке головки блока.

В дизельных двигателях объем камеры сгорания в три-четыре раза меньше, чем в карбюраторных двигателях, при равном рабочем объеме (литраже), поэтому даже небольшое нарушение герметичности приводит к заметному снижению давления в конце такта сжатия. Оно должно быть не ниже 34 кгс/см² в ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238. Допустимая разница давления в отдельных цилиндрах— не более 2 кгс/см². Замеры делают на предварительно прогретом двигателе.

На двигателе ЯМЗ-238 форсунку снимают и вместо нее  устанавливают компрессометр. Замеры производятся на работающем двигателе в течение 1 мин при частоте вращения коленчатого вала 500 об/мин.

Наиболее точные сведения о степени износа деталей и  сборочных единиц двигателя дает определение количества и давления газов, прорывающихся в картер двигателя. Измерение количества и давления газов производится расходомерами или пьезометрами, подключенными к маслозаливной горловине (или к отверстию для щупа). Все остальные отверстия и щели должны быть за-герметизированы.

Характер неисправности  можно определить и с помощью  сжатого воздуха. Для этого поршень ставят в верхнюю мертвую точку на такте сжатия и через отверстие для свечи в проверяемый цилиндр подают сжатый воздух. Шум в карбюраторе или выпускной трубе свидетельствует о неисправных клапанах, а в масло-заливной горловине — об изношенных кольцах и гильзах. Продукты износа в виде мельчайших частиц металла поступают в масло, образуя мелкодисперсную взвесь. Некоторая доля этих продуктов задерживается маслоочистительными устройствами и переходит в отложения. Понятно, чем интенсивнее изнашивается та или иная деталь, тем быстрее в смазочном масле растет концентрация элементов, входящих в состав ее конструкционных материалов или покрытий.

Следовательно, смазочное  масло в двигателе становится своеобразным источником информации о техническом состоянии основных деталей группы движения.