[go: up one dir, main page]

RU2240529C1 - Method of evaluation of condition of mated parts - Google Patents

Method of evaluation of condition of mated parts Download PDF

Info

Publication number
RU2240529C1
RU2240529C1 RU2004101434/06A RU2004101434A RU2240529C1 RU 2240529 C1 RU2240529 C1 RU 2240529C1 RU 2004101434/06 A RU2004101434/06 A RU 2004101434/06A RU 2004101434 A RU2004101434 A RU 2004101434A RU 2240529 C1 RU2240529 C1 RU 2240529C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
natural
oscillations
parts
wave
Prior art date
Application number
RU2004101434/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.Н. Миронов (RU)
Е.Н. Миронов
А.И. Горностаев (RU)
А.И. Горностаев
С.Б. Живов (RU)
С.Б. Живов
А.Д. Герасимов (RU)
А.Д. Герасимов
Original Assignee
Рязанский военный автомобильный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рязанский военный автомобильный институт filed Critical Рязанский военный автомобильный институт
Priority to RU2004101434/06A priority Critical patent/RU2240529C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2240529C1 publication Critical patent/RU2240529C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines.
SUBSTANCE: invention relates to acoustic diagnostic methods and it can be used for checking condition of parts of internal combustion engine valve actuating mechanism. According to proposed method air leakage past mated surfaces of parts is measured and diagram is plotted representing changes of microirregularities and area of contact at different air leakages, then harmonic oscillations at natural frequencies are excited whose form is determined by equation φ(x)=A[S(Bm/l.x)-V(Bm)/U(Bm).T(Bm/l.x)] where S, V, U, T are Krilov functions; Bm is root of characteristic equation; x are coordinates along longitudinal axis of part, m; A is constant coefficient found from boundary conditions; 1 is length of part, m. m - are 1, 2, 3 … . Shifting of frequency of natural oscillations and intensity of wave at natural oscillation frequency at propagation of elastic waves through layer formed by microirregularities in mated surfaces. If shifting of natural oscillations frequency and intensity of wave at natural oscillations frequency lies out of zone of tolerable values, mated parts do not provide required degree of sealing.
EFFECT: improved accuracy and provision of reliable evaluation of condition of mated parts of piston machine, reduced labor input at diagnosing.
7 dwg

Description

Изобретение относится к технической диагностике акустическим методом и может быть использовано для контроля деталей клапанного механизма двигателя внутреннего сгорания.The invention relates to technical diagnostics by the acoustic method and can be used to control valve parts of an internal combustion engine.

Известен способ оценки технического состояния сопряженных деталей поршневой машины (патент РФ №2166743, МПК G 01 М 15/00, 2001), заключающийся в том, что на неработающем двигателе возбуждаются гармонические колебания в базовой детали на собственных частотах, форма которых задается уравнениемA known method for assessing the technical condition of the mating parts of a piston machine (RF patent No. 2166743, IPC G 01 M 15/00, 2001), which consists in the fact that on an idle engine harmonic oscillations are excited in the base part at natural frequencies, the shape of which is given by the equation

Figure 00000003
Figure 00000003

где S, V, U, Т - функции Крылова;where S, V, U, T are the Krylov functions;

Вm - корень характеристического уравнения;In m is the root of the characteristic equation;

x - координаты по продольной оси детали, м;x - coordinates along the longitudinal axis of the part, m;

А - постоянный коэффициент, определяемый из граничных условий;A is a constant coefficient determined from the boundary conditions;

l - длина детали, м;l is the length of the part, m;

m - 1, 2, 3,...m - 1, 2, 3, ...

и определяется амплитуда ударных импульсов.and the amplitude of the shock pulses is determined.

Недостатком этого способа является низкая точность и достоверность контроля, а также большая трудоемкость его реализации, так как необходимо применять специальное устройство для создания знакопеременной нагрузки. Задача заявленного изобретения направлена на повышение точности и достоверности контроля оценки технического состояния сопряженных деталей поршневой машины, снижение трудоемкости диагностирования. Задача заявленного изобретения достигается тем, что в способе оценки технического состояния сопряженных деталей поршневой машины, заключающемся в том, что определяют утечку воздуха через сопряжение деталей и строят диаграмму изменения микронеровностей и площади контакта при различной утечке воздуха, затем возбуждают гармонические колебания на собственных частотах, форма которых задается уравнениемThe disadvantage of this method is the low accuracy and reliability of the control, as well as the high complexity of its implementation, since it is necessary to use a special device to create an alternating load. The task of the claimed invention is aimed at improving the accuracy and reliability of monitoring the assessment of the technical condition of the mating parts of the piston machine, reducing the complexity of diagnosis. The objective of the claimed invention is achieved by the fact that in the method for assessing the technical condition of the mating parts of a piston machine, which consists in determining the air leakage through the mating parts and constructing a diagram of changes in microroughness and contact area with different air leakage, then harmonic oscillations are excited at natural frequencies, shape which is given by the equation

Figure 00000004
Figure 00000004

где S, V, U, Т - функции Крылова;where S, V, U, T are the Krylov functions;

Вm - корень характеристического уравнения;In m is the root of the characteristic equation;

х - координаты по продольной оси детали, м;x - coordinates along the longitudinal axis of the part, m;

А - постоянный коэффициент, определяемый из граничных условий;A is a constant coefficient determined from the boundary conditions;

l - длина детали, м;l is the length of the part, m;

m - 1, 2, 3,...m - 1, 2, 3, ...

при этом с целью повышения точности диагностирования сопряженных поверхностей определяют смещение частоты собственных колебаний и интенсивность волны на частоте собственных колебаний.in this case, in order to improve the accuracy of diagnosis of mating surfaces, the frequency offset of the natural oscillations and the wave intensity at the natural frequency are determined.

На фиг.1 показана схема распространения волн.Figure 1 shows the wave propagation pattern.

На фиг.2 показана диаграмма изменения площади контакта b от высоты микронеровностей поверхности h герметизирующей поверхности при утечке воздуха Q=2 см3/мин и Q=4 см3/мин.Figure 2 shows a diagram of the change in the contact area b from the height of the microroughness of the surface h of the sealing surface with air leakage Q = 2 cm 3 / min and Q = 4 cm 3 / min.

На фиг.3 показан график приращения частоты собственных колебаний от высоты микронеровностей поверхности.Figure 3 shows a graph of the increment of the frequency of natural oscillations from the height of the surface roughness.

На фиг.4 показан график изменения интенсивности волны I на частоте собственных колебаний от площади контакта b.Figure 4 shows a graph of changes in the intensity of the wave I at the frequency of natural oscillations from the contact area b.

На фиг.5 показана диаграмма изменения параметров акустического сигнала при величине утечки воздуха 2 см3/мин и 4 см3/мин.Figure 5 shows a diagram of changes in the parameters of the acoustic signal at an air leakage of 2 cm 3 / min and 4 cm 3 / min.

На фиг.6 представлено устройство для диагностирования сопряженных деталей.Figure 6 presents a device for diagnosing mating parts.

На фиг.7 представлен график диагностических параметров (частоты собственных колебаний Δf и интенсивность волны I).Figure 7 presents a graph of diagnostic parameters (natural frequency Δf and wave intensity I).

Сущность способа заключается в том, что при прохождении упругих волн через контактный слой, образованный микронеровностями сопряженных поверхностей, изменяются их параметры, что приводит к сдвигу частот отдельных резонансов. При этом волны распространяются только через зоны контакта сопряжения, вне зон контакта они практически полностью отражаются. Схема распространения волн показана на фиг.1. Выступы контактирующих поверхностей представляют собой совокупность N осцилляторов. Интенсивность волны, излучаемая одним осциллятором, пропорциональна квадрату частоты f и квадрату амплитуды А колебанийThe essence of the method lies in the fact that during the passage of elastic waves through the contact layer formed by the microroughnesses of the mating surfaces, their parameters change, which leads to a frequency shift of individual resonances. In this case, the waves propagate only through the contact contact zones, outside the contact zones they are almost completely reflected. The wave propagation pattern is shown in FIG. The protrusions of the contacting surfaces are a set of N oscillators. The wave intensity emitted by one oscillator is proportional to the square of the frequency f and the square of the amplitude A of the oscillations

Ii~А2f2 Ii ~ A 2 f 2

и определяется выражением [1]:and is determined by the expression [1]:

Figure 00000005
Figure 00000005

где А - амплитуда колебаний, дБ;where A is the oscillation amplitude, dB;

f - частота колебаний, Гц:f is the oscillation frequency, Hz:

ρ - плотность среды, кг/м3;ρ is the density of the medium, kg / m 3 ;

с - скорость распространения волны в среде, м/с.s - wave propagation velocity in the medium, m / s.

Интенсивность волны I, прошедшей через зону контакта, равна сумме интенсивностей волн, излучаемых всеми осцилляторами:The intensity of wave I passing through the contact zone is equal to the sum of the intensities of the waves emitted by all oscillators:

Figure 00000006
Figure 00000006

и пропорциональна площади контакта сопряжения S:and is proportional to the interface contact area S:

I~S.I ~ S.

Чем больше площадь контакта сопряженных поверхностей, тем больше энергия волн, распространяющихся через зону контакта. Известно, что утечка воздуха через сопряженные поверхности зависит от микрогеометрии контактирующих поверхностей и определяется высотой микронеровностей и фактической площадью контакта [2]. Для осуществления способа сначала на нескольких образцах сопряженных деталей определяют утечку воздуха Q через сопряжение при давлении 0,15 МПа в зависимости от высоты микронеровностей h и площади контакта b и строят диаграмму изменения микронеровностей h и площади контакта b при различной утечке воздуха Q. На фиг.2 показана диаграмма изменения площади контакта b от высоты микронеровностей поверхности h герметизирующей поверхности при утечке воздуха Q=2 см3/мин и Q=4 cм3/мин.The larger the contact area of the mating surfaces, the greater the energy of the waves propagating through the contact zone. It is known that air leakage through mating surfaces depends on the microgeometry of the contacting surfaces and is determined by the height of the microroughness and the actual contact area [2]. To implement the method, first, on several samples of the mating parts, the air leakage Q is determined through coupling at a pressure of 0.15 MPa depending on the height of the roughness h and the contact area b, and a diagram of the change in the roughness h and the contact area b for different air leakage Q is constructed. FIG. 2 shows a diagram of the change in the contact area b from the height of the microroughnesses of the surface h of the sealing surface with air leakage Q = 2 cm 3 / min and Q = 4 cm 3 / min.

Затем в клапане возбуждают колебания с частотой собственных колебаний и определяют смещение частоты собственных колебаний и интенсивность волны на частоте собственных колебаний при распространении упругих волн через слой, образованный микронеровностями сопряженных поверхностей. На фиг.3 показан график приращения частоты собственных колебаний от высоты микронеровностей поверхности; на фиг.4 - график изменения интенсивности волны I на частоте собственных колебаний от площади контакта b.Then, vibrations with a natural vibration frequency are excited in the valve and the frequency shift of the natural oscillations and the wave intensity at the natural oscillation frequency are determined during the propagation of elastic waves through a layer formed by microroughnesses of the mating surfaces. Figure 3 shows a graph of the increment of the frequency of natural oscillations from the height of the surface roughness; figure 4 is a graph of changes in the intensity of the wave I at the frequency of natural oscillations from the contact area b.

Значения высоты микронеровностей h и площади контакта b при различной утечке воздуха Q сопоставляют со значениями параметров акустического сигнала. На фиг.5 показана диаграмма изменения параметров акустического сигнала при величине утечки воздуха 2 см3/мин и 4 см3/мин.The values of the microroughness h and contact area b for various air leakages Q are compared with the values of the acoustic signal parameters. Figure 5 shows a diagram of changes in the parameters of the acoustic signal at an air leakage of 2 cm 3 / min and 4 cm 3 / min.

В качестве реализации предложенного способа рассмотрим определение технического состояния сопряжения седло - клапан двигателя КамАЗ 740, утечка воздуха через которое не должна превышать 3,6 см3/мин [3].As an implementation of the proposed method, we consider the determination of the technical condition of the saddle - valve coupling of the KamAZ 740 engine, the air leakage through which should not exceed 3.6 cm 3 / min [3].

Способ осуществляется следующим образом. В клапане 2, прижимаемом к головке блока цилиндра пружиной 5, с помощью вибратора 1 возбуждаются упругие колебания на частоте собственных колебаний клапана. Частота колебаний вибратора задается с помощью звукового генератора 7. Датчиками 3, 4 воспринимается упругая волна, вызванная колебаниями частиц среды только в зонах контакта клапана и головки блока цилиндра 6. Сигнал с датчиков поступает в спектроанализатор 8. В ходе измерения определяется интенсивность колебаний, воспринимаемая датчиком, и смещение резонансного максимума на частоте собственных колебаний клапана, затем по диаграмме определяется техническое состояние сопряжения. Устройство для диагностирования сопряженных деталей показано на фиг.6.The method is as follows. In the valve 2, pressed against the cylinder head by a spring 5, elastic vibrations are excited by the vibrator 1 at the natural frequency of the valve. The vibrator’s oscillation frequency is set using a sound generator 7. An elastic wave is sensed by sensors 3, 4, caused by fluctuations of the particles of the medium only in the contact areas of the valve and cylinder head 6. The signal from the sensors enters the spectrum analyzer 8. During the measurement, the vibration intensity perceived by the sensor is determined , and the shift of the resonant maximum at the natural frequency of the valve, then the technical state of the pairing is determined from the diagram. A device for diagnosing mating parts is shown in Fig.6.

На фиг.7 представлен график диагностических параметров (частоты собственных колебаний Δf и интенсивность волны I). На фиг.7 видно, что когда значения диагностических параметров - смещение частоты собственных колебаний Δf и интенсивность волны I на частоте собственных колебаний лежат вне области допустимых значений (эта область на фиг. 7 заштрихована), сопряжение не обеспечивает заданную степень герметичности.Figure 7 presents a graph of diagnostic parameters (natural frequency Δf and wave intensity I). In Fig. 7 it is seen that when the values of the diagnostic parameters — the shift in the frequency of the natural oscillations Δf and the intensity of the wave I at the natural frequency are outside the range of permissible values (this region is shaded in Fig. 7), the interface does not provide a given degree of tightness.

Источники информацииSources of information

1. Лепендин Л.Ф. Акустика. - М.: Высшая школа, 1978, с. 132-171.1. Lependin L.F. Acoustics. - M .: Higher school, 1978, p. 132-171.

2. Хрущев М.М. Классификация условий и видов изнашивания деталей машин. Сб. Теория, трение и износ в машинах. Т.8. - М., 1963, с. 78-93.2. Khrushchev M.M. Classification of conditions and types of wear of machine parts. Sat Theory, friction and wear in machines. T.8. - M., 1963, p. 78-93.

3. Титунин Б.А., Старостин Н.Г., Мушниченко В.М. Ремонт автомобилей КамАЗ. - Л.: Агропромиздат, Ленинградское отделение, 1987, с. 147-148.3. Titunin B. A., Starostin N. G., Mushnichenko V. M. Car repair KamAZ. - L .: Agropromizdat, Leningrad Branch, 1987, p. 147-148.

Claims (1)

Способ оценки технического состояния сопряженных деталей поршневой машины, заключающийся в том, что определяют утечку воздуха через сопряжение деталей и строят диаграмму изменения микронеровностей и площади контакта при различной утечке воздуха, затем возбуждают гармонические колебания на собственных частотах, форма которых задается уравнениемA method for assessing the technical condition of mating parts of a piston machine, which consists in determining the air leakage through mating parts and constructing a diagram of changes in microroughness and contact area with various air leaks, then they generate harmonic oscillations at natural frequencies, the shape of which is given by the equation
Figure 00000007
Figure 00000007
где S, V, U Т - функции Крылова;where S, V, U T are the Krylov functions; Вm - корень характеристического уравнения;In m is the root of the characteristic equation; x - координаты по продольной оси детали, м;x - coordinates along the longitudinal axis of the part, m; А - постоянный коэффициент, определяемый из граничных условий;A is a constant coefficient determined from the boundary conditions; l - длина детали, м;l is the length of the part, m; m- 1, 2, 3,...,m- 1, 2, 3, ..., определяют смещение частоты собственных колебаний и интенсивность волны на частоте собственных колебаний при распространении упругих волн через слой, образованный микронеровностями сопряженных поверхностей, причем, если смещение частоты собственных колебаний и интенсивность волны на частоте собственных колебаний лежит вне зоны допустимых значений, сопряжение не обеспечивает заданную степень герметичности.determine the shift in the frequency of natural oscillations and the intensity of the wave at the frequency of natural oscillations during the propagation of elastic waves through the layer formed by the microroughness of the mating surfaces, and if the shift in the frequency of natural oscillations and the intensity of the wave at the frequency of natural oscillations lies outside the range of permissible values, the conjugation does not provide a given degree of tightness .
RU2004101434/06A 2004-01-19 2004-01-19 Method of evaluation of condition of mated parts RU2240529C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004101434/06A RU2240529C1 (en) 2004-01-19 2004-01-19 Method of evaluation of condition of mated parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004101434/06A RU2240529C1 (en) 2004-01-19 2004-01-19 Method of evaluation of condition of mated parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2240529C1 true RU2240529C1 (en) 2004-11-20

Family

ID=34311412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004101434/06A RU2240529C1 (en) 2004-01-19 2004-01-19 Method of evaluation of condition of mated parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2240529C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3636468A (en) * 1969-01-07 1972-01-18 Broadbent & Sons Ltd Thomas Control system for maintaining a variable inertiavibrating body-substantially at resonance
US4730484A (en) * 1986-06-20 1988-03-15 Robert Olschefski Missing bearing detector
US5347857A (en) * 1991-06-07 1994-09-20 Caterpillar Inc. Phase detection apparatus and method
US5361628A (en) * 1993-08-02 1994-11-08 Ford Motor Company System and method for processing test measurements collected from an internal combustion engine for diagnostic purposes
RU98117685A (en) * 1998-09-25 2000-06-10 Военный автомобильный институт METHOD FOR DIAGNOSTIC OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2166743C1 (en) * 2000-01-05 2001-05-10 Военный автомобильный институт Method of diagnosis of mating parts

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2157983C2 (en) * 1998-09-25 2000-10-20 Военный автомобильный институт Internal combustion engine diagnosing method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3636468A (en) * 1969-01-07 1972-01-18 Broadbent & Sons Ltd Thomas Control system for maintaining a variable inertiavibrating body-substantially at resonance
US4730484A (en) * 1986-06-20 1988-03-15 Robert Olschefski Missing bearing detector
US5347857A (en) * 1991-06-07 1994-09-20 Caterpillar Inc. Phase detection apparatus and method
US5361628A (en) * 1993-08-02 1994-11-08 Ford Motor Company System and method for processing test measurements collected from an internal combustion engine for diagnostic purposes
RU98117685A (en) * 1998-09-25 2000-06-10 Военный автомобильный институт METHOD FOR DIAGNOSTIC OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2166743C1 (en) * 2000-01-05 2001-05-10 Военный автомобильный институт Method of diagnosis of mating parts

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛЕПЕНДИН Л.Ф. Акустика. - М.: Высшая школа, 1978, с. 134. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4130823B2 (en) Method and apparatus for measuring the injection rate of a fluid injection valve
CN101059100B (en) Apparatus for the detection of a signal pattern of a noise
US20230070346A1 (en) Method for detecting a defect in a structure of a device
CN108802203B (en) A Method for Locating Internal Defects of Rod-Shaped Components Based on Multimodal Technology
RU2240529C1 (en) Method of evaluation of condition of mated parts
Badawi et al. Identification of diesel engine cycle events using measured surface vibration
Zhang et al. Optimized Design of High-Sensitivity Ultrasonic Sensor Based on Piezoelectric Bending Vibration
JP4154183B2 (en) piston ring
US8820137B2 (en) Method of determining void rate by nonlinear acoustic resonance spectrometry in a biphase medium and application in a nuclear reactor
Tung et al. Diesel engine noise and relationship to cylinder pressure
CN111999392A (en) Subsea pipeline ultrasonic guided wave omnidirectional focusing acoustic lens flexible transducer and detection method
JP2000131297A (en) Leakage elastic surface wave measuring probe
RU2382991C1 (en) Method of diagnostics of lock valves
Liu et al. Frequency-modulation-in-vibro-acousticmodulation-method
Stearn The concentration of dynamic stress in a plate at a sharp change of section
CA3041917C (en) Method and device for examining a sample
Haller Nonlinear acoustics applied to nondestructive testing
SU1196751A1 (en) Method of measuring occluded gas in liquid
RU2177612C2 (en) Method of ultrasonic inspection of state of metal working under conditions of creepage forecasting its residual resource and acoustic unit for its implementation
Yu et al. 265 diesel engine piston slap noise analysis
RU238139U1 (en) Ultrasonic sensor for non-destructive testing of hot-dip galvanizing bath wall thickness
Sarris Declaration of originality
JP2008107101A (en) Nondestructive inspection method
RU2732469C1 (en) Method for detection of gas turbine engine blade crack
Qiu et al. Research on magnetic field induced by shear horizontal guided waves in steel plate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060120