Способ контроля технического состояния силиконового демпфера

Изобретение относится к области технической диагностики механического оборудования, в частности к контролю технического состояния силиконового демпфера крутильных колебаний судового двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение оперативности контроля; исключение применения разрушающих методов контроля для силиконового демпфера, исправность которого установлена посредством температурного неразрушающего контроля; повышение надежности и долговечности силиконового демпфера. Контроль технического состояния силиконового демпфера осуществляется посредством анализа пробы силиконовой жидкости, включающего измерение и сравнение с предельно допустимыми значениями браковочных показателей. После эксплуатации двигателя в течение одного часа измеряют разность температур Δt между корпусом демпфера и соседней деталью двигателя и при разности температур Δt<3°C и Δt>50°C, характеризующей наличие в силиконовом демпфере неисправности, проводят упомянутый анализ пробы силиконовой жидкости, причем предельно допустимое значение вязкости составляет ±50% от первоначальной вязкости, а в состав браковочных показателей дополнительно включают наличие запаха. 1 ил.

 

Изобретение относится к области технической диагностики механического оборудования, в частности к контролю технического состояния силиконового демпфера крутильных колебаний судового двигателя внутреннего сгорания.

Известен способ контроля технического состояния силиконового демпфера посредством измерения крутильных колебаний (торсиографирования) системы двигатель - силиконовый демпфер - валопровод - винт (см. Чернов С.Е. Методика оценки работоспособности силиконовых демпферов крутильных колебаний судовых дизелей. Судостроение, №3, 2000, с.27-31). Данный способ находит широкое применение для оценки общего технического состояния силиконового демпфера, так как позволяет определить запретные зоны частот вращения и остаточный ресурс демпфера до следующего контрольного торсиографирования.

Указанный способ имеет следующие недостатки: невозможно обнаружить тип неисправности демпфера, что не позволяет ее своевременно устранить; остаточный ресурс демпфера допускает эксплуатацию неисправного демпфера, что может вызвать поломку элементов системы валопровода; в системе двигатель - силиконовый демпфер - валопровод - винт на результат измерения крутильных колебаний оказывают влияние также неисправности других элементов указанной системы, а именно проворачивание шеек в щеках коленчатого вала; ослабление креплений на валопроводе маховика, гребного винта, жестких противовесов коленчатого вала; повреждение гребного винта или уменьшение его шага. Кроме того, данный способ сложно использовать в качестве оперативного контроля технического состояния демпфера, так как требуется применение специальной аппаратуры, выполнение предварительных работ по установке датчиков, время на проведение испытаний, обработку данных и т.д.

Известно устройство контроля технического состояния силиконового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (см. Устройство для контроля технического состояния демпфера. Заявка ФРГ №3012786, заявл. 02.04.80, опубл. 08.10.81, МКИ G 07 C 3/00). В основу этого устройства положен принцип старения силиконовой жидкости при температуре эксплуатации, близкой к критической, что приводит к снижению модуля сдвига жидкости и, соответственно, к изменению амплитуды и частоты крутильных колебаний. Устройство реализует способ контроля технического состояния силиконового демпфера посредством измерения температуры силиконовой жидкости, скорости перемещения инерционной массы относительно корпуса и времени работы демпфера при критической температуре.

Данное устройство имеет следующие недостатки: невозможно обнаружить неисправности, возникающие при температуре эксплуатации значительно ниже критической; не позволяет оценить техническое состояние силиконовой жидкости, а именно: вязкость, температуру вспышки и механические примеси.

Наиболее близким техническим решением, которое выбрано в качестве прототипа, является способ контроля технического состояния силиконового демпфера посредством анализа пробы, включающего измерение и сравнение с предельно допустимыми значениями браковочных показателей: вязкости, температуры вспышки и механических примесей (см. П.Родин, Б.Мельников. Диагностика демпферов повышает надежность дизельных установок. Судоходство, №10, 1988, с.70-71).

В указанном способе браковочные показатели силиконовой жидкости в демпфере имеют следующие предельно допустимые значения: вязкость не выше ±30% от первоначальной вязкости; количество механических примесей не более 3%; температура вспышки не ниже 200°С.

Указанный способ имеет следующие недостатки: является разрушающим способом контроля, так как для отбора пробы силиконовой жидкости требуется производить в демпфере вскрытие технологических отверстий; регулярный отбор пробы снижает работоспособность демпфера, поэтому необходимо доливать силиконовую жидкость в демпфер в объеме взятой пробы; невозможно использовать для оперативного контроля, так как анализ пробы производится в химической (теплотехнической и т.д.) лаборатории, имеющей необходимое оборудование.

Предлагаемый способ контроля технического состояния силиконового демпфера позволяет решить следующие технические задачи: повысить оперативность контроля; исключить применение разрушающих методов контроля для силиконового демпфера, исправность которого установлена посредством температурного неразрушающего контроля; повысить надежность и долговечность силиконового демпфера.

Так же, как и в прототипе, контроль технического состояния силиконового демпфера крутильных колебаний двигателя осуществляется посредством анализа пробы силиконовой жидкости, включающего измерение и сравнение с предельно допустимыми значениями браковочных показателей, а именно: вязкости, температуры вспышки и механических примесей.

Отличие предлагаемого решения заключается в том, что после эксплуатации двигателя в течение одного часа измеряют разность температур Δt между корпусом демпфера и соседней деталью двигателя и при разности температур Δt<3°С и Δt>50°С, характеризующей наличие в силиконовом демпфере неисправности, проводят упомянутый анализ пробы силиконовой жидкости, причем предельно допустимое значение вязкости составляет ±50% от первоначальной вязкости, а в состав браковочных показателей дополнительно включают наличие запаха.

В предлагаемом решении учитываются особенности конструкции силиконового демпфера и принцип его действия. На чертеже представлен продольный разрез силиконового демпфера, где полый корпус 1 закреплен своей ступицей, как правило, на переднем конце коленчатого вала двигателя. Внутри корпуса расположена инерционная масса 2 (маховик в виде массивного кольца прямоугольного сечения), опирающаяся на подшипник скольжения 3. Небольшие зазоры между инерционной массой 2 и корпусом 1 заполнены высоковязкой силиконовой (полиметилсилоксановой) жидкостью 4. Корпус герметично закрыт съемной или завальцованной (у демпферов малых диаметров) крышкой 5. В крышке или в корпусе имеются технологические отверстия, которые закрыты винтовыми пробками 6.

Работоспособность демпфера обеспечивается наличием силиконовой жидкости рабочей вязкости в его полости и подвижностью инерционной массы 2 относительно корпуса 1. Значение первоначальной (номинальной) вязкости силиконовой жидкости устанавливает предприятие-изготовитель демпфера. Инерционная масса 2 и корпус 1 силиконового демпфера связаны между собой посредством жидкостного трения, поэтому во время работы двигателя инерционная масса 2 вовлекается во вращение совместно с корпусом демпфера 1 и они вращаются как одно целое. При возникновении крутильных колебаний корпус демпфера 1 вместе с коленчатым валом начинает совершать периодические колебательные движения, а инерционная масса 2, имеющая возможность свободного вращения внутри корпуса, стремится сохранить равномерное вращательное движение. Трение, возникающее при относительном движении инерционной массы 2 в вязкой среде (силиконовой жидкости 4), поглощает энергию крутильных колебаний и тем самым уменьшает их амплитуду и напряжение от них в различных участках валопровода. Энергия крутильных колебаний валопровода превращается в тепло, которое рассеивается через корпус демпфера в окружающую среду.

Для измерения температуры силиконового демпфера используют портативный термометр, предназначенный для измерения на неровных поверхностях.

Способ осуществляют следующим образом. Производят запуск двигателя и эксплуатируют его в течение одного часа. Затем после остановки двигателя измеряют температуру корпуса демпфера. После чего производят измерение температуры соседней детали двигателя, работающей в одинаковых температурных условиях с демпфером. Для обнаружения неисправности в работе демпфера в качестве контролирующего параметра используют значение Δt, которое равно разности температур между температурой корпуса демпфера и температурой соседней детали двигателя.

Эксплуатация двигателя в течение одного часа при проведении температурного неразрушающего контроля требуется для стабилизации температурного режима работающего демпфера.

Применение разности температур Δt для контроля технического состояния силиконового демпфера позволяет исключить температурное влияние, связанное с местом расположения демпфера (внутри или вне картера двигателя).

Установлено, что разность температур Δt в интервале 3°С≤Δt≤50°C свидетельствует о работоспособности демпфера, а разность температур Δt<3°С и Δt>50°С свидетельствует о наличии неисправности в силиконовом демпфере. В этом случае необходимо вскрыть технологические отверстия демпфера и произвести отбор и анализ пробы силиконовой жидкости. При этом браковочные показатели этой жидкости в демпфере должны иметь следующие предельно допустимые значения:

вязкость - не выше ±50% от первоначальной вязкости;

механические примеси - не более 3%;

температура вспышки - не ниже 200°С;

запах - отсутствие.

Обнаружение в результате анализа проб силиконовой жидкости любого браковочного показателя является основанием для замены этой жидкости на свежую.

Критической для демпфера является температура 200°С.Начиная с этой температуры, происходит разрушение силиконовой жидкости с образованием целого ряда летучих и жидких веществ, среди которых присутствует формальдегид и муравьиная кислота, обладающие характерным резким запахом. Таким образом, появление запаха силиконовой жидкости свидетельствует об изменении ее свойств, в том числе вязкости.

Поэтому при анализе проб силиконовой жидкости в демпфере необходимо учитывать появление запаха.

Предлагаемый способ контроля силиконового демпфера позволяет обнаруживать неисправности, что дает возможность производить ремонтные работы по устранению этих неисправностей, включая замену силиконовой жидкости на свежую, прямо на судне без демонтажа демпфера.

Способ контроля технического состояния силиконового демпфера крутильных колебаний двигателя посредством анализа силиконовой жидкости, включающего измерение и сравнение с предельно допустимыми значениями браковочных показателей, а именно: вязкости, температуры вспышки и механических примесей, отличающийся тем, что после эксплуатации двигателя в течение одного часа измеряют разность температур Δt между корпусом демпфера и соседней деталью двигателя и при разности температур Δt<3°С и Δt>50°С, характеризующей наличие в силиконовом демпфере неисправности, проводят упомянутый анализ пробы силиконовой жидкости, причем предельно допустимое значение вязкости составляет ±50% от первоначальной вязкости, а в состав браковочных показателей дополнительно включают наличие запаха.