«ДАСС» - датчик аварийного состояния соединения

Номинация: Лучшее конструкторское решение
Просмотреть картинки списком
Автор: Кондаков Егор Игоревич, Тишин Антон Владимирович. Наставник: Тишин Владимир Владимирович
1ое, 2ое и 3е место: I место
Город: Барнаул
Место учебы: КГБОУ СПО «Алтайский государственный колледж»

Название промышленного предприятия: ОАО «Барнаултрансмаш»

Название объединения технического творчества: Центр по научно-технической работе

Описание сути и значимости изобретения:

В современных машинах нередко встречаются подвижные соединения, к которым относятся подшипники скольжения.

Данные устройства представляют собой узлы, обеспечивающие валам заданное положение и возможность вращения в заданном направлении с требуемыми скоростью и нагрузкой при минимальных потерях на трение. Подшипники скольжения коленчатого вала автомобильного двигателя работают в режиме гидродинамической смазки, при котором поверхность вкладыша отделена от поверхности шейки вала слоем масла (Рисунок 1). В этих условиях износы сопряжённых поверхностей должны быть минимальными.

Однако в эксплуатации при холодных пусках, в условиях недостаточной подачи масла возникает сухое или полусухое трение, вызывающее заметный износ подшипников. Причиной износа подшипников может быть наличие в масле абразивных частиц, размер которых больше величины минимального зазора между шейкой и вкладышем.

По окружности шейка и вкладыш изнашиваются неравномерно (Рисунок 2). Место максимального износа находится в области минимальных зазоров, расположение которых определяется величиной и длительностью сил, действующих на подшипник (Рисунок 3).

Следует отметить, что у рядных двигателей в коренных подшипниках нижние вкладыши изнашиваются больше верхних.

Теплофизические факторы во многих случаях являются определяющими в обеспечении износостойкости и надёжности узла трения.

Температура и градиент температуры ускоряют все химические процессы, уменьшают толщину разделяющего слоя смазки, приводят к десорбции и деструкции защитных смазочных слоёв и плёнок, снижают механическую прочность материала, вызывают внутреннее напряжение, коробление элементов подшипника.

При возникновении деформации вкладыши теряют натяг и тепловой контакт с постелью блока и нижней крышки, что обычно довольно быстро приводит к его задиру и выходу двигателя из строя.

С целью обнаружения ситуации, предшествующей разрушению подшипникового узла, разработан прибор «ДАСС» - датчик аварийного состояния соединения, позволяющий обнаружить увеличенный зазор между вкладышем и постелью крышки (Подшипник для установки датчика выбран по результату статистического обзора дефектов).

Устройство и принцип работы прибора:

Прибор включает в себя датчик, установленный на крышке 1го коренного подшипника. Датчик состоит из пьезоэлемента, который в условиях обратного пьезоэффекта в зависимости от величины подаваемого на него импульсного напряжения механически воздействует на измерительный стержень (Рисунок 4).

Перемещение измерительного стержня тарировано измерительной головкой 2 МИГ с ценой деления 2 микрона.

Для работы датчика в условиях измерения создан блок управления, который смонтирован в карболитовом корпусе 80х160х70 мм. Блок является переносным и подключается к датчику при диагностике. Электрические схемы датчика и блока управления представлены на рисунке 5.

Для включения прибора в режим контроля необходимо:

1. Установить автомобиль на подъёмник.

2. Охладить двигатель до температуры окружающей среды (20-25^оС).

3. Соединить электрические разъёмы блока управления и датчика (Разъём находится на поддоне двигателя).

4. Включить питание 220 В выключателем S1.

5. Установить переключатель S2 в положение «Рост зазора».

6. Включить питание индикации переключателем S3 (о включении свидетельствует свечение зелёного светодиода HD1).

7. Повернуть ручку R2 до загорания красного светодиода HD2.

8. Визуально по цветной шкале установить зазор.

Зелёный сектор – зазор в пределах допустимых норм (до 0,002 мм).

Жёлтый сектор – зазор, требующий дальнейшей диагностики (до 0,01 мм).

Красный сектор – аварийный зазор (более 0,02 мм).

Для обнуления результатов измерения необходимо:

1. Установить переключатель S2 в положение «0».

2. Перевести ручку R2 в положение начала зелёного сектора.

После этого измерение необходимо повторить.

Диагностика проводится с проворачиванием коленчатого вала через 450, начиная от верхней мёртвой точки до полного оборота. При этом свечи зажигания должны быть выкручены (двигатель в режиме декомпрессии).

Указанный способ измерения нами запатентован (Решение Федеральной службы по интеллектуальной собственности от 22.01.13 о выдаче патента на изобретение в соответствии с заявкой № 2011148845).

Методика установки и применения датчиков аварийного состояния соединения предложена на ОАО «Барнаултрансмаш».