Пристрій для визначення гідрощільності

Винахід відноситься до області діагностики, зокрема, поршневих двигунів внутрішнього згорання. Відомо, що внаслідок зносу циліндро-поршневої групи і клапанного механізму двигуна з часом роботи зростають нещільності сполук: поршень з ущільнюючими кільцями - гільза циліндра та тарілки клапанів - седла. Крізь зростаючі зазори збільшується прорив газів з циліндра у навколишнє середовище, що приводить до падіння потужності і економічності двигуна і до потреби у його ремонті. Для визначення стану двигуна з точки зору гідрощільності відомі діагностичні пристрої, які дають можливість побічними методами оцінити цей стан. (Описані в книзі Макаренка М.Г. Трактори МТЗ 80/82 // Пособие по эксплуатации и ремонту. Харьков: Украгрозапчасть, 2001). Відомий пристрій для вимірювання кількості газів, що прориваються через нещільності на холостому ході роботи двигуна, який складається з газового лічильника, з'єднаного з картером двигуна. Він дає змогу порівняти по цьому критерію стан зношеного та нового двигуна і зробити висновок про доцільність проведення ремонту. Недоліком цього пристрою є неможливість оцінки стану окремого циліндра, бо можливі випадки, коли у поганому стані знаходиться, наприклад, один з циліндрів двигуна при задовільному стані інших. В результаті вимірювання в цьому випадку може бути зроблений помилковий висновок про стан двигуна. Відомі також пристрої для оцінки гідрощільності шляхом вимірювання розрідження або збиткового тиску у кожному циліндрі двигуна при прокручуванні його вала пусковим двигуном. У першому випадку - це вакуум аналізатори, у другому - компресиметри. В обох випадках ці пристрої мають прилади для з'єднання їх з форсуночними або свічними отворами. Оцінку стан у гідрощільності при їх використанні роблять шляхом порівняння розрідження, або тиску (в залежності від діагностичного пристрою, що використовується) зношеного та нового двигуна. Недоліком цих пристроїв є значна залежність результатів вимірювання від частоти обертання вала двигуна, яка може змінюватися в широких межах. Відомий також пристрій, який не має недоліків, пов'язаних з залежністю результатів вимірювань від частоти обертання вала двигуна (Б.С. Свирщевський. Эксплуатация машинно-тракторного парка. - М.: Сельхозгиз, 1958). Пристрій заснований на визначенні перерізу еквівалентного отвору, пропускна здатність якого співпадає з пропускною здатністю сумарних зазорів циліндро-поршневої групи та клапанного механізму при однакових перепадах тиску та сталому режимі. Визначення цього перерізу дозволяє при розрахунку двигуна обчислити витік робочого тіла і встановити вплив стану двигуна на його потужність і економічність, що неможливо зробити при використанні інших пристроїв. Цей пристрій складається з двох камер, з'єднаних між собою отвором сталого перерізу малого діаметру. Перша з камер з'єднана також через газовий редуктор з балоном стиснутого повітря. В цій камері підтримується сталий тиск повітря P1, незалежний від витрати повітря, яке витікає у другу камеру. Друга камера на період дослідження гідрощільності, яке проводиться на непрацюючому двигуні при знаходженні поршня в середньому положенні на такті розширення, з'єднана за допомогою трубопроводу (шлангу) та наконечника на кінці з форсуночним або свічним отвором. Таким чином, у другу камеру одночасно втікає повітря з першої камери і витікає з неї через нещільність в навколишнє середовище. В обох камерах встановлені манометри для вимірювання тиску. Принциповою особливістю пристрою є забезпечення сталої витрати повітря з першої камери у другу, яка можлива лише при критичному співвідношенні тисків між камерами і забезпечується обраними параметрами пристрою. Витікання повітря з другої камери через нещільності циліндра двигуна у навколишнє середовище має бути підкритичним. В цьому випадку тиск у др угій камері буде змінюватись лише в залежності від кількості повітря, яке протікає через нещільності, бо кількість повітря, яке перетікає в неї з першої камери, буде незмінним, тобто тиск у др угій камері буде діагностичним сукупним показником стану циліндро-поршневої групи та газорозподільного механізму. Для кількісної оцінки гідрощільності через визначення перерізу еквівалентного отвору будується тарировочна крива. Для цього в наконечник установлюють послідовно декілька жиклерів з різними відомими перерізами і сполучають його з атмосферою. При витіканні повітря кожному з жиклерів з перерізом F буде відповідати якийсь тиск Р2 у другій камері, що дає змогу побудувати тарировочну криву F = f(P2). За допомогою цих даних при вимірюванні гідрощільності по значенню Р2 у др угій камері можна визначити еквівалентний переріз F, який буде характеризувати стан циліндра двигуна. Можна теоретично показати, а також експериментальне довести, що 2 функція F = j ( P ) буде обов'язково нелінійною (див. фіг.1). Як бачимо з тарировочної кривої, при невеликих тисках у другій камері значення еквівалентних отворів F дуже значно змінюються при незначній зміні тисків Р2, що може викликати значні похибки. Це є головним недоліком розглянутого пристрою. - В основу винаходу покладено завдання підвищення точності пристрою для визначення гідрощільності по розміру еквівалентного отвору. - Поставлене завдання вирішується за рахунок використання отвору між двома камерами пристрою зі змінним перерізом. Воно полягає в тому, що пристрій для визначення гідрощільності, згідно винаходу, складається з двох камер, з'єднаних між собою, отвором з встановленими в них манометрами, одна з яких приєднана до газового редуктора, підключеного, до балону стиснутого повітря, а друга за допомогою трубопроводу з наконечником - до форсуночного або свічного отвору, що відрізняється тим, що отвір між камерами встановлено кран (наприклад, голчатий), з отвором змінного перерізу, на шпинделі якого закріплена стрілка, а на корпусі - шкала з можливістю реєстрації величини відкриття крану. На фіг.2 подана схема пристрою для визначення гідрощільності циліндро-поршневої групи і клапанного механізму. Пристрій містить дві камери 1 і 2, кран 3 зі стрілкою та шкалою, манометри 4, газовий редуктор 5, балон стиснутого повітря 6, тр убопровід 7 та наконечник 8. При тарировці пристрою наконечник 8 з'єднують з атмосферою (тиск Р0) і закріпляють в ньому послідовно жиклери з різними відомими перерізами, встановлюють за допомогою газового редуктора 5 в першій камері сталий тиск Р1>0,35 МПа, а за допомогою крана 3 - в другій камері сталий тиск Р2