Формулы для определения частот возмущающих сил основных механизмов тракторов, и зерноуборочных комбайнов

 

Наименование	Формула (Гц)	Обозначения
механизма
Основная частота		п —частота вращения
коленчатого вала	f=n/60
		коленчатого вала двигателя,
двигателя внутреннего
		мин1
сгорания
		i — суммарное передаточное
Механизмы двигателя		отношение; k — кратность
	f=ikgn/60	действия возмущающей
внутреннего сгорания
		силы; g — числа 1,2, 3 и т. д.
		— порядок составляющих
Рабочий процесс в		С — скорость ударной
		волны в цилиндре двигателя;
цилиндрах двигателя	fг=C/2d
		м/с; d — диаметр цилиндра,
внутреннего сгорания
		м
		D0 — диаметр окружности,
		проходящей по центрам тел
Подшипники качения		качения, м; dк — диаметр тел
		качения, м; Z 1 — число тел
		качения; β — угол контакта;
		i — частота вращения вала
Вращающиеся детали		i —передаточное число
		вала; nв — частота вращения
барабана (частота
		барабана, мин-1; Zб — число
неуравновешенности)		лопастей
Шестеренчатые		i 1 , i 2 —передаточные числа
		валов; Z 1 , Z 2 — число зубьев
механизмы		шестерни; п в — частота
		вращения вала, мин-1

 

		(5.18)
В этом случае достаточно знать ускорение	d2 x	которое можно
	dt 2

определить у любого элемента детали при заданном прогибе I, или необходимо знать прогиб при заданном ускорении. Затем последовательным ин-

 

96

гегрированием, получают выражение собственной частоты детали с учетом жесткости материала и размеров,

например

 

(5.19)

 

где m_п — погонная масса детали, кг/м; EI — жесткость детали на изгиб, Н•м²; α — тон колебания, для первого тона α=π, для второго α=2π и т. д.

 

Собственные частоты изгибных колебаний многих деталей агрегатов можно рассчитывать по формуле (5.19). Так, например, подставив в формулу (5.19) параметры гильзы цилиндра тракторного дизеля, получим выражение для определения частоты ее упругих колебаний. Собственная частота гильз цилиндров тракторных дизелей, полученная теоретически по выражению и экспериментально, лежит в пределах 2000... 4000 Гц.

В качестве вибрационного параметра можно использовать перемещение, скорость или ускорение в зависимости от целесообразности, удобства измерения данного параметра, чувствительности метода и возможности аппаратурного решения.

 

Выделение и формирование вибрационных диагностических параметров.При диагностировании механизмов машин важнейшей задачейявляется выделение из вибрационного процесса информативных составляющих и формирование из них диагностических параметров.

 

Один из наиболее простых виброакустических параметров— общий уровень вибрации в дефектационных зонах агрегатов машин. Для диагностирования механизмов по общему уровню вибрации необходимо знать среднее значение общего уровня для их начального и предельного состояния. Сравнительно несложными электронными приборами типа ЭМДП по общему уровню вибрации в дефектационных зонах машины можно диагностировать многие механизмы. Однако погрешность определения фактических зазоров будет высокой.

 

Частотное выделение виброакустнческого диагностического сигнала. Многие механизмы формируют вибрации,интенсивность(энергия)которых сосредоточена в определенных полосах частот. Например, энергия вибрации, формируемой соударением поршня о гильзу, сосредоточена в диапазоне частот 2...6 кГц (рис. 5.6), клапанного механизма газораспределения — 5... 9 кГц,

 

97

 

Рис. 5.6. Спектрограммы вибрации блока дизеля в области цилиндра, записанные при начальном (1) и предельном (2) зазоре между поршнем и гильзой (n=1300 мин^-1)

 

форсунки топливоподающей системы — 10... 20 кГц и т. д. Выделением вибраций проверяемых узлов с помощью полосовых фильтров повышают соотношение F _c /F _ПOM (сигнал/помехи) и соответственно повышают точность диагностирования механизмов. Частотное выделение вибраций отдельных механизмов агрегатов машин используется в электронных автоматизированных установках ДИПС (КИ-13940) и АМТ (КИ-13950).

Выделение виброакустического сигнала по времени (временная селекция). Временную селекцию виброакустического процесса применяютдля выделения периодических составляющих, формируемых механизмами в закономерной последовательности в соответствии с кинематическим циклом агрегата. Соударения деталей в кинематических парах при работе агрегата происходят в определенные моменты времени. Так, начало образования вибрационного импульса от перекладки поршня в зазоре в области ВМТ и удара о гильзу происходит у нового двигателя через φ₁ = 0...2° поворота коленчатого вала после ВМТ, у предельно изношенной цилиндропоршневой группы (ЦПГ) через φ₂=13... 16°.

 

В определенные моменты времени формируются вибрационные импульсы, вызванные ударом иглы или штифта форсунки топливной аппаратуры при ее подъеме (начале впрыскивания) и посадке (конце впрыскивания). В соответствии с фазами газораспределения открываются и закрываются впускные и выпускные клапаны. Подъем и посадка клапанов в гнезда также формируют вибрационные импульсы в строго определенные моменты времени. Определенная закономерность формирования и чередования вибрационных импульсов во времени характера для большинства механизмов, соединений двигателя и других агрегатов машин,

 

 

98

 

Рис. 5.7. Процесс выделения импульса из временной реализации вибрации блока агрегата

 

Зная момент образования и продолжительность вибрационного импульса проверяемой пары в цикле работы агрегата и пределы его изменения, можно выделить вибрационные импульсы необходимых кинематических пар, что позволяет значительно повысить долю энергии полезного сигнала и тем самым увеличить достоверность информации о техническом состоянии проверяемой кинематической пары.

 

Для выделения конкретного соединения или детали необходимо связать такт их работы с циклом работы дизеля, т. е. осуществлять синхронизацию вибропроцессов, используя датчик вибрации, устанавливаемый, например, на первой секции топливоподающей системы. За начало отсчета времени обычно принимают положение поршня в верхней мертвой точке на такте сжатия проверяемого цилиндра.

 

На рисунке 5.7 приведен процесс выделения импульса из временной реализации вибрации блока дизеля в области ЦПГ: x(t) — виброакустический сигнал на

 

99

Рис. 5.8. Схема многомерной системы

 

входе стробирующего, выделяемого определенный процесс устройства; P(t) — синхроимпульс; x'(t) — стробирующий импульс; x _i (t)

 

— результирующий процесс на выходе временного селектора.

 

Учитывая случайный характер протекания виброакустического процесса, для повышения эффективности диагностирования а многих приборах и автоматизированных установках предусматривается

 

статистическая обработка вибрационных сигналов и формирование их в диагностические параметры. Одна из наиболее распространенных обработок

 

—выделение и усреднение максимальной амплитуды А виброимпульса, формируемого проверяемым сопряжением.

Точность определения А зависит от точности измерительной аппаратуры и числа измерений. Поскольку точность измерительной аппаратуры ограничена, дальнейшее повышение точности определения А связано с увеличением числа измерений п [объема выборки измеряемых (вибрационных параметров)]. Отклонение величины А от его установившегося значения при п → ∞ обратно пропорционально квадратному корню из числа измерений.

Математическое описание динамической виброакустической модели агрегата машины. Агрегаты тракторов,комбайнов и другойсельскохозяйственной техники можно представить многомерной системой со многими входными и выходными переменными (рис. 5.8).

 

Входные переменные представляют собой возмущающие воздействия, приложенные в точках соударения различных сопряжений механизмов. Ими могут быть ударные импульсы цилиндропоршневой группы Х_п1, Х_п2, ..., X_пi, клапанных, зубчатых механизмов Х_к1, Х_к2, ..., X_кi; подшипниковых узлов Х_шп1, Х_шп2, ..., Х_ШПi, возмущающие силы топливоподающей системы рабочего процесса ДВС и др.

 

 

100

 

Рис. 5.9. Спектры вибрации гильзы (1) и блока (2) в зоне второго цилиндра дизеля СМД-14А

 

В молотильном аппарате зерноуборочного комбайна можно наблюдать взаимодействия сил от неуравновешенности ротора, износа и разрегулирования ряда механизмов.

 

При прокручивании вала агрегата поочередно с одним из механизмов и демонтированными остальными систему входных и выходных параметров можно представить в виде, показанном на рисунке 5.8, б. В этом случае при анализе колебательных процессов работающий механизм рассматривается изолированно от всей системы агрегата, т. е. входное воздействие, например, прокручиваемого подшипникового узла Х_шп влияет только на соответствующую выходную переменную I_шп.

 

Виброакустические характеристики сред, по которым распространяются упругие колебания, в разных зонах блока агрегата различны. Важно определить места установки датчиков, обеспечивающих регистрацию выходных параметров, связанных с диагностируемыми структурными параметрами, с минимальными помехами от непроверяемых механизмов. Сигнал, сформированный динамическим взаимодействием кинематической пары, возбуждает в механизме, как правило, колебания импульсного характера с заполнением импульса собственной частотой упругих колебаний соударяемых деталей.

 

На рисунке 5.9 приведены спектрограммы вибрации гильзы (1) и блока

(2) в области второго цилиндра

 

101

СМД-14 при прокручивании, из которых видно, что. при прохождении упругих колебаний по каналу блока наблюдается уменьшение интенсивности вибрации до 5... 8 дБ. В полосе частот 2000... 4000 Гц упругие колебания, формируемые ударом поршня о гильзу, уменьшаются с 794,3 до 446,7 см/с².

 

---

Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 113; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!