Способ безразборного восстановления трущихся сопряжений двигателя дизель-генераторной установки локомотива
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при восстановлении трущихся сопряжений двигателя внутреннего сгорания дизель-генераторной установки (ДВС ДГУ) локомотива. В способе осуществляют восстановление без разбора изношенных узлов ДВС путем нанесения антифрикционного слоя на восстанавливаемые поверхности в цепи анод-катод при использовании в качестве катода ДВС, в качестве источника тока - собственного генератора локомотива с преобразователем тока, обеспечивающим постоянный ток в цепи анод-катод в пределах 10…2000 мА. В качестве анода - растворяющийся составной анод, выполненный составным из последовательно расположенных, начиная с поверхности, слоев цинка, меди, меднографита, графита, который размещают на входе в ДВС в проточной части системы смазки, в качестве которой используют электропроводящую ионообразующую жидкость с присадками, температуру которой в ходе процесса восстановления поддерживают в пределах 80о - 90оС до половины времени от начала процесса восстановления, а затем - в пределах 50о-60о С до его окончания. Изобретение позволяет повысить ресурс и долговечность трибосистемы ДВС ДГУ. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам повышения долговечности трущихся элементов машин и механизмов.
Известны устройства повышения долговечности деталей путем нанесения на поверхность трения износостойких покрытий. Однако эти устройства не всегда позволяют достичь желаемых результатов при значительных материальных затратах.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности к достигаемому техническому результату является изобретение, содержащее восстанавливаемую часть двигателя внутреннего сгорания - катод и растворяющийся элемент - анод, изготовленный из материала, содержащего необходимые компоненты для восстановления трущихся сопряжений ДВС (например, цинк, латунь, бронза), средства для регулирования скорости восстановления изнашиваемых частей двигателя внутреннего сгорания (см. патент №2302328, B23P 6/00, опубл.: 10.07.2007).
Недостатками известного устройства являются недостаточные эффективность процесса и качество обработки трущихся поверхностей. Это не позволяет достичь требуемых результатов по увеличению долговечности трибосистемы, работающей в жестких условиях высоких динамических нагрузок.
Задача изобретения - увеличение долговечности трибосистемы.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве восстановления трущихся сопряжений двигателя внутреннего сгорания дизель-генераторной установки (ДВС ДГУ) локомотива, содержащем восстанавливаемую часть двигателя внутреннего сгорания - катод и растворяющийся элемент - анод, изготовленный из материала, содержащего необходимые компоненты для восстановления трущихся сопряжений ДВС (например, цинк, латунь, бронза), средства для регулирования скорости восстановления изнашиваемых частей двигателя внутреннего сгорания, согласно изобретению анод выполнен составным, состоящим из последовательно расположенных, начиная с поверхности, слоев антифрикционного материала, например: цинк, медь, меднографит, графит, дополнительно введены прибор для контроля вибрации трущихся сопряжении и прибор определения мощности по цилиндрам ДВС ДГУ, которые служат для включения-выключения тока в цепи анод-катод при достижении пороговых значений вибрации и мощности ДВС ДГУ.
Кроме того, источником тока служит собственный генератор локомотива с преобразователем тока, характеристики которого соответствуют процессу восстановления, обеспечивающий постоянный ток в цепи анод-катод в пределах 10…2000 мА.
Для повышения качества нанесенного слоя температура рабочей жидкости для восстановления изменяется, в начале процесса максимальная и может достигать 100 градусов Цельсия, до наступления половины требуемого значения отстающего параметра по восстановлению (вибрации или мощности), затем снижается до минимальной, определяемой условиями работы ДГУ, например 30 градусов Цельсия, до окончания процесса.
В устройство введен регулятор температуры ионообразующей жидкости, поддерживающий температуру жидкости в начале процесса в пределах 80-90 градусов Цельсия (на протяжении половины времени восстановления), а затем 50-60 градусов Цельсия до окончания процесса восстановления.
Для восстановления может использоваться энергия рекуперации локомотива, с преобразователем тока, характеристики которого соответствуют процессу восстановления, обеспечивающим постоянный ток в цепи анод-катод в пределах 10…2000 мА.
Сигнал для включения и остановки процесса восстановления комбинированный, состоящий из вибросигнала и значения мощности, получаемых из приборов вибродиагностики и измерителя мощности ДВС ДГУ, причем восстановление включается при достижении порогового значения любого из значений сигнала вибрации или мощности, а остановка процесса - при достижении обоих сигналов заданного порогового значения.
В ходе процесса вычисляется изменение (увеличение) давления в цилиндрах сжатия двигателя по времени (или мощности на установленных оборотах), изменение сигнала вибрации по времени (уменьшение), производится сигнализация о том, идет процесс восстановления или нет, отсутствие процесса нанесения слоя соответствует, если контролируемые параметры остаются неизменными во времени.
Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в безразборном восстановлении изнашиваемых узлов и механизмов дизель-генераторных установок локомотива, работающих в условиях высоких динамических нагрузок - за счет компенсации износа.
На Фиг.1 представлена блок-схема устройства восстановления трущихся сопряжений ДВС ДГУ; на Фиг. 2 представлен составной анод.
В устройство восстановления трущихся сопряжении двигателя внутреннего сгорания входят: ДВС ДГУ 1 в качестве катода, собственный генератор ДГУ 2, преобразователь тока 3, регулятор температуры 4, нагреватель 5, генератор рекуперации 6, регулятор тока 7, датчик температуры 8, датчик определения мощности 9, датчик вибрации 10, прибор контроля вибрации 11, прибор определения мощности по цилиндрам ДГУ 12, анод 13. Анод 13 выполнен составным, состоящим из последовательно расположенных, начиная с поверхности, слоев антифрикционного материала, например: цинк, медь, меднографит, графит, что дает возможность поочередного растворения различных материалов и нанесения их на обрабатываемую поверхность, повышая тем самым качество нанесенного слоя.
Устройство функционирует следующим образом.
В двигатель внутреннего сгорания дизель-генераторной установки (ДВС ДГУ) локомотива 1, вместо смазки нефтяного происхождения, подают ионообразующую жидкость, содержащую необходимые присадки, и подводят напряжение к восстанавливаемой части ДВС ДГУ 1 - катоду и растворяющемуся элементу - аноду 13, размещенному в проточной части системы смазки на входе в двигатель.
Двигатель, на момент восстановления, оборудован прибором для контроля вибрации 11 трущихся сопряжении, например ПРОГНОЗ-3 (ПРОГНОЗ-3 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vibraomsk.ru/prod_one.php?id=16&pic=0) и прибором определения мощности по цилиндрам ДВС ДГУ 12, например Комплекс КИПАРИС (пат. ПМ №97194, G01M 15/00, опубл.: 27.08.2010), которые служат для контроля пороговых значений вибрации и мощности ДВС и подачи сигнала для включения-выключения тока в цепи анод-катод при достижении пороговых значений вибрации и мощности ДВС ДГУ.
В качестве источника тока служит собственный генератор локомотива 2 с преобразователем тока 3, характеристики которого соответствуют процессу восстановления, обеспечивающий постоянный ток в цепи анод-катод в пределах 10…2000 мА.
Для повышения качества нанесенного слоя с помощью нагревателя 5 температура рабочей жидкости для восстановления в начале процесса максимальная и может достигать 100 градусов Цельсия, до наступления половины требуемого значения отстающего параметра по восстановлению (вибрации или мощности), затем с помощью регулятора температуры 4, на который поступает сигнал от датчика температуры 8, температура снижается до минимальной, определяемой условиями работы ДГУ, например 30 градусов Цельсия, до окончания процесса.
Для восстановления может использоваться энергия генератора рекуперации 6 локомотива, с преобразователем тока 3, характеристики которого соответствуют процессу восстановления, обеспечивающим постоянный ток в цепи анод-катод в пределах 10…2000 мА.
Сигнал для включения и остановки процесса восстановления комбинированный, состоящий из вибросигнала и значения мощности, получаемых из приборов вибродиагностики 11 и измерителя мощности 12 (ДВС ДГУ), причем восстановление включается при достижении порогового значения любого из значений сигнала от датчика вибрации 10 или сигнала от датчика мощности 9, а остановка процесса - при достижении обоих сигналов заданного порогового значения.
Вначале заменяют штатную смазку ДВС на рабочую жидкость для восстановления изношенных поверхностей. Свойства этой жидкости таковы, что она, являясь смазкой, обеспечивающей работу ДВС, в то же время осуществляет за счет своей электропроводности проведение рабочего тока в цепи восстановления анод-катод, причем катодом является восстанавливаемая поверхность, воспринимающая осаждаемые антифрикционные компоненты.
Процесс начинается с подачи рабочего тока в цепь восстановления, который инициирует осаждение антифрикционных материалов слоистого анода на восстанавливаемую поверхность, причем в порядке, обратном нанесению на анод.
В ходе процесса вычисляется: изменение (увеличение) давления в цилиндрах сжатия двигателя по времени (или мощности на установленных оборотах); изменение сигнала вибрации по времени (уменьшение); производится сигнализация о том, идет процесс восстановления или нет; если контролируемые параметры остаются неизменными во времени, что соответствует отсутствию процесса нанесения слоя.
Использование предлагаемого устройства повышения долговечности трибосистемы позволяет восстановить трущиеся элементы двигателя внутреннего сгорания дизель-генераторной установки, повысить его ресурс.
Соответствие критерию промышленная применимость подтверждается тем, что в заявляемом устройстве применяются достаточно известные технологии и материальные объекты.
1. Способ безразборного восстановления трущихся сопряжений двигателя внутреннего сгорания дизель-генераторной установки (ДВС ДГУ) локомотива, характеризующийся тем, что осуществляют восстановление изношенных узлов ДВС путем нанесения антифрикционного слоя на восстанавливаемые поверхности в цепи анод-катод при использовании в качестве катода ДВС, в качестве источника тока - собственного генератора локомотива с преобразователем тока, обеспечивающим постоянный ток в цепи анод-катод в пределах 10…2000 мА, а в качестве анода - растворяющийся составной анод, выполненный составным из последовательно расположенных, начиная с поверхности, слоев цинка, меди, меднографита, графита, который размещают на входе в ДВС в проточной части системы смазки, в качестве которой используют электропроводящую ионообразующую жидкость с присадками, температуру которой в ходе процесса восстановления поддерживают в пределах 80о - 90оС до половины времени от начала процесса восстановления, а затем - в пределах 50о-60оС до его окончания.
2. Способ по п.1, в котором дополнительно используют приборы для контроля вибрации трущихся сопряжений и определения мощности по цилиндрам ДВС ДГУ для включения-выключения тока в цепи анод-катод при достижении пороговых значений вибрации и мощности ДВС ДГУ.
3. Способ по п.1, в котором для восстановления трущихся сопряжений и обеспечения постоянного тока в цепи анод-катод в пределах 10…2000 мА используют энергию рекуперации генератора локомотива.
