MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA

W eksploatacji i kontroli stanu technicznego silni-ków spalinowych wprowadza się nowe metody badań diagnostycznych. Jedną z nich jest endoskopia, która stanowi praktyczne narzędzie w ocenie stanu tech-nicznego silników spalinowych z możliwością oceny, np. stanu konserwacji wewnątrz silnika. W takich sy-tuacjach jedną z form uzyskania diagnozy o jego sta-nie technicznym jest wziernikowasta-nie jego przestrzeni wewnętrznych z wykorzystaniem endoskopów.

W sposób bezinwazyjny, bardzo szybki, tani, a co

RYS. 1. ZASADA DZIAŁANIA

ENDOSKOPU GIĘTKIEGO

PRZEGLĄD SIŁ ZBROJNYCH nr 6 / 2016

106

Fot. 2. Widok początku (a) i końca (b) wnętrza przewodu kolektora wodnego

najważniejsze – jednoznaczny, zostają rozwiane wąt-pliwości nurtujące rzeczoznawcę samochodowego czy diagnostę. Badania endoskopowe silników samo-chodowych są wykonywane stosunkowo często, zwłaszcza w takich sytuacjach, jak:

– przeglądy planowo-zapobiegawcze;

– bieżąca ocena stanu technicznego silnika, a w ra-zie konieczności przedłużenie, np. okresu międzyre-montowego czy normy docelowej eksploatacji;

– występowanie podwyższonego poziomu wibra-cji, hałasu, pojawienia się opiłków metalu w oleju, nadmiernego dymienia;

– ocena zakresu oraz przyczyn awarii itp.

Do przeprowadzania uproszczonej analizy stanu konserwacji wewnętrznych elementów silnika oraz ich wizualizacji autor zastosował kamerę endoskopową ty-pu Milwaukee C12. Dysponuje ona elastycznym świa-tłowodem (o długości 914 mm), którego giętka koń-cówka umożliwia prowadzenie obserwacji w dowol-nym kierunku. Kamera ma też wymienne końcówki pozwalające na obserwację w sektorach czołowych oraz bocznych. Dzięki temu manualne możliwości ob-serwacji podczas inspekcji wewnętrznych przestrzeni silnika samochodowego są znacznie większe.

Charakterystyka techniczna kamery Milwaukee C12:– kolorowy wyświetlacz LCD wielkości 60 mm/2,4”;

– powiększenie przez zoom cyfrowy do 200%;

– 17-mm wodoodporna głowica kamery z trzypo-ziomowym oświetleniem LED umożliwiającym optymalną widoczność;

– wodoodporny kabel o długości 900 mm;

– ergonomiczny uchwyt zapewniający pełny kąt obracania;

– akumulatory litowo-jonowe o mocy 12 V;

– czas ładowania akumulatora do 30 min;

– napięcie/pojemność 12 V/1,5 Ah Li-Ion;

– rozmiar wyświetlacza 2,4”;

– rozdzielczość 320 x 240 pikseli;

– długość kabla światłowodu 914 mm;

– czas pracy na naładowanym akumulatorze 15 h;

– masa kompletu w walizce 0,82 kg.

Oto przykłady:

Oględzinom i badaniu stanu technicznego podda-no silnik wysokoprężny typu S-359. Jest to silnik czterosuwowy górnozaworowy, o rzędowym, piono-wym układzie cylindrów, z wtryskiem bezpośrednim, o komorze spalania otwartej w tłoku. Jest to ciągle

Fot. 1. Obserwacja obrazu z kamery endoskopu

b a

PRZEGLĄD SIŁ ZBROJNYCH nr 6 / 2016

107

Fot. 4. Wprowadzanie głowicy Fot. 5. Widok elementów mocujących przekładni

Fot. 3. Widok elementów badanych skrzyni biegów

podstawowy typ silnika dla samochodów grupy Star produkcji byłej Fabryki Samochodów Ciężarowych Starachowice, nadal powszechnie eksploatowanych w wojsku⁸. W silniku w strefie ułożyskowania wału korbowodowego występowały bardzo silne drgania podczas pracy. Samochód podniesiono na podnośni-ku hydraulicznym, spuszczono olej i zdemontowano misę oleju. Gdy olej wyciekł, w przestrzeń silnika wprowadzono kamerę endoskopu (fot. 1). Analizując uzyskany w poszczególnych przestrzeniach silnika obraz, zlokalizowano przyczynę, którą było zużycie ścierno-wymiarowe pierścieni oporowych wału. Czas jej ustalenia, bez potrzeby demontażu całego silnika, znacznie się skrócił.

Ocenie stanu technicznego poddano silnik typu S-359 do pojazdów Star 200/266 po trzyletnim okre-sie przechowywania, który po rozkonserwowaniu był przeznaczony do wymiany. Oględziny zewnętrzne, organoleptyczne po etapowym wykonaniu rozkon-serwowania, nie wykazały utraty parametrów jako-ściowych, śladów złuszczeń itp. Jednak w końcowym

etapie badania, gdy do przewodu kolektora wodnego wprowadzono głowicę światłowodu, na wyświetlaczu kamery zauważono obraz silnej korozji wewnętrznej o charakterze punktowym (fot. 2a), pokrywającej praktycznie cały przewód (fot. 2b).

W tym typie badań struktura powierzchniowa ma-teriału konstrukcyjnego, zarówno wewnętrzna, jak zewnętrzna, jest widoczna w ich trakcie jak przez lu-pę, z odpowiednio dużym powiększeniem, co umoż-liwia szybkie wykrycie, rozpoznanie i ewentualną ocenę występujących defektów lub wad materiało-wych.

Oględzinom i badaniu stanu technicznego podda-no skrzynię biegów typu S5-45. Jest to skrzynia typu mechanicznego z kołami zębatymi nieprzesuwnymi, częściowo synchronizowana, z przystawką dodatko-wego napędu (fot. 3). Rodzaj uzębień: koła zębate o zębach skośnych, pozostające w stałym zazębieniu dla biegów: pierwszego, wstecznego oraz w przy-stawce koła o zębach prostych. Ułożyskowanie: wa-łek napędowy i główny – łożyska kulkowe, wawa-łek

po-DARIUSZ WOŹNIAK (6)

8 D. Woźniak, W. Gawryjołek, L. Kukiełka: Ocena stanu technicznego silników po awarii – zarys metodologii. IX Konferencja Naukowo-Tech-niczna, Słupsk 2006.

PRZEGLĄD SIŁ ZBROJNYCH nr 6 / 2016

108

Fot. 6. Endoskop typu Teslong

średni – łożyska stożkowe, koła zębate na wałku głównym – łożyska igiełkowe. Wykorzystywana jest powszechnie w różnych wersjach pojazdów typu Star 266/244/200. Podzespół poddano badaniu po zgło-szeniu, że są trudności z włączaniem poszczególnych biegów. Badanie endoskopem istotnie przyspieszyło weryfikację, bez konieczności demontażu całej skrzyni, pozwoliło też znaleźć przyczynę – uszkodze-nie synchronizatorów bezwładnościowych drugiego i trzeciego biegu.

Inny przykład badań z wykorzystaniem endoskopu to badania stanu konserwacji przekładni bocznej po-jazdu kołowego BAZ 5937/5939 w zakresie stanu technicznego przekładni stożkowej, elementów mo-cujących koło talerzowe, układu łożysk stożkowych czy stanu jakościowego oleju. Gdy do wnętrza obu-dowy przekładni wprowadzono (przez gwintowany otwór zalewowy – fot. 4) głowicę światłowodu, na ekranie kamery można było dokładnie obejrzeć po-szczególne elementy konstrukcyjne (fot. 5). Wyniki były zadowalające, wątpliwości budził jedynie stan fizyczny oleju przekładniowego, którym zalano prze-kładnię.

Dokonano częściowego demontażu podzespołu.

Oględziny endoskopem potwierdziły się, próbkę po-branego oleju dostarczono do badań laboratoryjnych.

Z otrzymanego orzeczenia wynikało, że olej nie speł-niał wymogów lepkościowych.

Do badań i oceny stanu technicznego wykorzysta-no endoskop typu Teslong (fot. 6). Jego charaktery-styka techniczna jest następująca:

– przenośne wielofunkcyjne urządzenie z koloro-wym wyświetlaczem LCD 3,5”;

– odłączany monitor działający bezprzewodowo do 1,5 m ułatwiający inspekcję szczególnie w miejscach wąskich i trudno dostępnych;

– ma dodatkowo wbudowaną latarkę 1 W CREE;

– jest przystosowany do oglądania obrazu na moni-torze po odwróceniu o 360°;

– rozdzielczość nagrywania wideo: 320x240, 640x480, 1280x720 pikseli;

– rozdzielczość zdjęć: 640x480, 1600x1200, 2048x 536 pikseli;

– wielkość monitora: 3,5”;

– zasilanie monitora: baterie 4x1,5 V AA;

– średnica głowicy/kamery: 8,2 mm;

– średnica przewodu kamery: 7 mm;

– kąt widzenia: 60°;

– rozdzielczość monitora: 320x240 pikseli;

– oświetlenie: sześć diod LED o zmiennym natęże-niu światła;

– czas działania 4–5 h.

Inny przykład to zakonserwowany metodą bezsma-rową zbiornik paliwa o przekroju kołowym i pojem-ności 165 l. Gdy do jego wnętrza wprowadzono przez króciec nalewowy głowicę endoskopu (fot. 7),

DARIUSZ WOŹNIAK (3)

PRZEGLĄD SIŁ ZBROJNYCH nr 6 / 2016

109

w jego części dolnej na ekranie kamery zauważono drobne, ciemne punkty osadowe. Przez technologicz-ny otwór odpowietrzający wprowadzono dodatkowe oświetlenie badanego wnętrza zbiornika, aby jedno-znacznie zidentyfikować typ zanieczyszczeń.

W następnym etapie usunięto nalot. Zbiornik po oczyszczeniu, dodatkowo wypłukany, został zakwali-fikowany do wydania z zasobów magazynowych w pierwszej kolejności.

Do badań i oceny stanu technicznego wykorzysta-no endoskop typu Limit (fot. 8). Jego charakterystyka techniczna jest następująca:

– ręczna kamera inspekcyjna z kolorowym wy-świetlaczem LCD 2,4”, z nagrywaniem obrazu ma monitor odłączany mechanicznie od głównej jednost-ki kamery oraz łącze bezprzewodowe o zasięgu do 10 m;

– karta pamięci SD umożliwiająca zapisywanie za-równo obrazów nieruchomych, jak i filmów, z możli-wością ich odtwarzania na monitorze lub przekazy-wania do komputera lub odbiornika TV, odłączany monitor ułatwiający prowadzenie inspekcji szczegól-nie w ciasnych i szczegól-niewygodnych miejscach, a także w sytuacji, gdy obserwacja wymaga dłuższego czasu.

Kamera może być używana do inspekcji i lokali-zacji problemów, np. w przestrzeniach zamkniętych ścian i murów, odpływach ściekowych, szafkach z urządzeniami elektrycznymi czy silnikach. Może być również wykorzystywana w miejscach ciemnych i trudno dostępnych, ponieważ jej głowica jest wypo-sażona w oświetlenie LED o regulowanej sile świa-tła. Dodatkowe elementy: lusterko, haczyk i magnes ułatwiają wydobywanie zgubionych przedmiotów.

Kamera jest dostarczana w komplecie z pamięcią 2 GB, kablem USB i TV, monitorem kolorowym, haczykiem i magnesem oraz instrukcją obsługi. Ra-mię przedłużające o 2 m zwiększa jej zasięg do żą-danej wartości o kolejne 2 m, należy jednak liczyć się z pogorszaniem jakości obrazu przy dołączaniu kolejnych odcinków w sytuacji, gdy długość prze-kracza 7 m. Pasuje do głowic kamerowych 5, 8, 9 i 17 mm.

Dane techniczne kamery:

– długość ramienia: 900 mm, – wielkość monitora: 2,5”, – zasilanie: baterie 4x1,5 V AA, – zasilanie monitora: akumulator Li-Ion, – średnica głowicy/kamery: 17 mm, – średnica przewodu kamery: 8 mm, – kąt widzenia: 50°,

– rozdzielczość monitora: 640 x 480 pikseli, – temperatura pracy: od -10 do +50° C.

BYĆ PROFESJONALISTĄ

Dokładna obserwacja i analiza obrazu widzianego metodą endoskopową ma bardzo wiele zalet. Nie wy-maga demontażu badanego obiektu na podzespoły i części składowe, a stosowane oprzyrządowanie nie oddziałuje na badany obiekt. Ponadto uzyskane

wy-niki umożliwiają wczesne zlokalizowanie ogniska uszkodzeń i okresową obserwację postępującego zu-życia lub awarii podzespołu. Przy wykorzystaniu te-go typu metod nie bez znaczenia jest też znajomość budowy i przeznaczenia obiektu badań, niekiedy bo-wiem się zdarza, że diagnoza (ocena stanu technicz-nego) jest mylna. Dobra znajomość budowy badane-go obiektu jest gwarantem uniknięcia błędnej dia-gnozy, np. przypisania nierównomiernej rysie czy smudze zastygniętego oleju cech pęknięcia.

Spostrzeżenia te potwierdzają, że w badaniach en-doskopowych ważna jest nie tylko umiejętność posłu-giwania się nowoczesnym sprzętem pomiarowym, lecz także i zdolność do prawidłowego interpretowa-nia uzyskiwanych wyników. Możliwość wykonywa-nia przeglądu endoskopowego jest uwarunkowana również rozwiązaniami konstrukcyjnymi zastosowa-nymi w pojeździe lub maszynie. W kadłubach, które nie mają otworów technologicznych, użytkownik każdorazowo musi zdemontować niektóre podzespo-ły lub elementy, np. wtryskiwacze paliwa czy wstęp-ne komory spalania. Takie działanie wydłuża czas badań, podnosi koszty ich wykonania oraz stwarza zagrożenie uszkodzenia demontowanych elementów lub badanego obiektu, uniemożliwiając jego dalszą eksploatację. Wskazane jest również, by czas wyko-nywania przeglądów był skorelowany z planem

ob-sług. n

Fot. 7. Wprowadzenie sondy endoskopu

Fot. 8.

Ukompletowanie endoskopu

PRZEGLĄD SIŁ ZBROJNYCH nr 6 / 2016

110

Autor jest wykładowcą Cyklu Interny Polowej na Wydziale Dydaktycznym Wojskowego Centrum Kształcenia Medycznego.

Niedostrzegane