RU2240529C1 - Method of evaluation of condition of mated parts - Google Patents
Method of evaluation of condition of mated parts Download PDFInfo
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title abstract 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 15
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
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
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
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]:
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:
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
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)
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)
| 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)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2157983C2 (en) * | 1998-09-25 | 2000-10-20 | Военный автомобильный институт | Internal combustion engine diagnosing method |
-
2004
- 2004-01-19 RU RU2004101434/06A patent/RU2240529C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| 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)
| 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 |