Роль и значение технического диагностирования.

Классификация, периодичность и особенности выполнения

диагностических операций.

Для определения технического состояния машин используют различные методы диагностирования

- органолептические – субъективные;

- инструментальные – объективные.

Органолептические методы диагностирования включают в себя осмотр, ослушивание, остукивание, проверку осязанием, обонянием.

Внешним осмотром устанавливают места подтекания воды, масла, топлива, цвет отработанных газов, дымление из сапуна, биение вращающихся частей, натяжение цепных передач и т.п.

Ослушиваниемвыявляют места и характер ненормальных стуков, шумов, перебоев в работе двигателя, отказов в трансмиссии и ходовой системы (по скрежету и шуму), неплотности (по шуму прорывающегося воздуха) и т.п.

Осязанием определяют места и степень ненормального нагрева, биения, вибрации деталей, вязкость, липкость жидкости.

Обонянием выявляют по характерному запаху отказ муфт сцепления, поворота, течь бензина, электролита, отказ электропроводки.

Оценка технического состояния машины с помощью органов чувств является субъективной, т.е. крайне неточной и не отвечает требованиям, предъявляемым к технической диагностике как отрасли науки.

Такой способ оценки технического состояния машин неперспективен.

Инструментальные или объективные методы диагностирования.

Эти методы применяют для измерения параметров технического состояния, используя при этом диагностические средства.

Инструментальные методы диагностирования машин подразделяются на прямые и косвенные.

Прямые методы основаны на измерении структурных параметров технического состояния непосредственно прямым измерением:

Зазор в подшипниках, прогиба ременных и цепных передач, размеров деталей.

Замеры осуществляются щупами, линейками, штангенциркулями, микрометрами, нутромерами, угломерами, зубомерами и др. мерительными инструментами.

Из-за своей простоты прямые методы нашли широкое применение при регулировке механизмов и устройств, расположенных снаружи агрегатов машины, доступных и не требующих разборки механизмов (режущие аппараты комбайнов, рулевое управление, тормозная система и др.).

Применение прямых методов измерения параметров технического состояния объектов, находящихся внутри агрегатов (цилиндропоршневая группа), ограничено большой трудоемкостью в связи с необходимостью разборки агрегата.

Косвенные методы основаны на определении структурных параметров технического состояния агрегатов по косвенным (диагностическим) параметрам при установке датчика или диагностического устройства снаружи агрегата без разборки механизмов машины.

Косвенные методы основываются на измерении непосредственно физических величин, характеризующих косвенно техническое состояние механизмов, систем и агрегатов машин: давление, перепад давления, температура, расход газов, топлива, масла, вибрация составных частей машин, ускорение маховика при разгоне двигателя и др.

Многие методы реализуются на основе преобразования механических величин в электрические с применением электронных диагностических приборов и установок.

Диагностирование по изменению температуры рабочего тела

Температура рабочего тела агрегатов машин является важным показателем технического состояния многих механизмов.

Так, например, по температурным параметрам определяется техническое состояние системы охлаждения:

Степень загрязненности радиатора, образование накипи в головке и блоке двигателя и т.д. Кроме того, необходимо контролировать и поддерживать в заданных пределах температуру системы охлаждения, системы смазки двигателя, масла гидросистемы.

Бестормозной метод.

Сотрудниками СибИМЭСХ предложен оригинальный метод определения мощности двигателя за счет механических потерь самого двигателя.

Этот метод основан на измерении углового ускорения коленчатого вала двигателя в режиме свободного разгона, получаемого путем резкого повышения частоты вращения на холостом ходу с минимально устойчивой до максимально.

Как известно, ускорение маховика двигателя e во время разгона прямо пропорционально моменту крутящему М и обратно пропорционально моменту инерции вращающихся частей J.

.

Момент инерции двигателя – величина постоянная и её можно рассчитать или измерить заранее для каждой марки двигателя.

Поэтому, если измерить ускорение eмаховика во время разгона, то можно определить крутящий момент двигателя.

.

Мощность двигателя обычно измеряется при n_н. Поэтому ускорение маховика нужно измерить в тот момент, когда его скорость во время разгона достигнет номинального значения. Тогда, , где w -угловая скорость.

Парциальный метод.

Основан на сочетании бестормозного и тормозного методов. При этом методе наряду с частичной нагрузкой, создаваемой за счет механических потерь, осуществляется догрузка путем дросселирования масла в гидросистеме трактора.

Тормозной метод

Основан на использовании передвижной пневматической тормозной установки ПТУ-70 конструкции ГОСНИТИ, передвижного гидравлического тормоза Т-4 или стационарной тормозной установки КИ-4935 через вал отбора мощности трактора и карданный вал установки. Или используют тормозной стенд для колесных тракторов КИ-8948 (на СТОТ).

Инструментальное диагностирование машин осуществляется по различным диагностическим схемам.

Диагностическая система состоит из 3-х элементов: датчика, приемника и линии связи.

Рассмотрим некоторым диагностические схемы.

Параллельная диагностическая схема.

		- канал связи

Особенностью этой схемы является одно звено – датчик-приемник.

С помощью этой схемы можно изучить один из выходных сигналов механизма.

При достаточном числе каналов связи по показаниям приемников можно составить представление о состоянии всего механизма в целом.

Дифференциальная схема

Особенностью этой схемы является наличие одного датчика, обслуживающего несколько приемников. Эта схема применяется тогда, когда сигнал механизма содержит информацию, достаточную для получения сведений о состоянии нескольких звеньев механизма.

5.3 Методы прогнозирования технического состояния машин и исходные данные для выполнения прогнозирования.

Прогнозирование– один из основных элементов технической диагностики.

Основная цель прогнозирования – установление (предсказание) сроков безотказной работы составных частей машины до очередного ТО или ремонта.

Теоретической основой прогнозирования служит прогностика – наука, изучающая поведение прогнозируемых систем в зависимости от воздействия различных факторов.

Полный процесс прогнозирования технического состояния и ресурса машин состоит из 3-х этапов.

1-й этап – заключается в исследовании процесса изменения параметров технического состояния составных частей машин в прошлом.

2-й этап – устанавливают номинальные, допускаемые и предельные значения параметров, измеряют текущие значения этих параметров в процессе диагностирования.

3-й этап – осуществляют прогноз* состояния составных частей машины, а затем по результатам анализа принимают конкретные решения о виде и объеме ремонтных работ, технического обслуживания, регулировочных операциях и остаточном ресурсе машины.

При этом под остаточным ресурсом понимают НАРАБОТКУ от момента диагностирования до предельного состояния составных частей машины.

прогноз* - заключение, вывод о предстоящем развитии и исходе события, на основании каких-нибудь данных.

Различают два метода прогнозирования технического состояния и остаточного ресурса составных частей машин.

1 Метод. Прогнозирование по среднему статистическому изменению параметра составных частей машины.

Сущность этого метода прогнозирования технического состояния и ресурса машин заключается в том, что предварительно (по данным статистики) устанавливают показатели изменения параметра и экономические характеристики, связанные с затратами на восстановление.

По этим показателям определяют допускаемое значение параметра, их средний ресурс и межконтрольную наработку.

Функция периодичности прогнозного состояния составных частей машины определяется так

,

где Р₁, Р₂, Р₃ – соответственно, вероятные удельные издержки на поиск, измерение и регулировку параметра при известной межконтрольной наработке t_м и допускаемых значениях параметра П_доп.

По результатам диагностирования инженер-диагност сравнивает измеренное значение параметра с его предварительно установленным допускаемым значением.

При повышении измеренного значения параметра, если последний со временем увеличивается (радиальный зазор подшипников, удельный расход топлива двигателем).

1,2 – измеренные значения параметра.

3,4 – допускаемые значения параметра.

Или если последний со временем уменьшается (диаметр вала, мощность ДВС, производительность машины).

1¢,2¢– измеренные значения параметра.

То принимают решение о восстановлении номинального значения параметра путем замены деталей, регулирования зазора, давления и др.

Таким образом, при этом методе прогнозирования по результатам диагностирования остается только сравнить измеренное значение параметра с его допускаемой величиной.

2-й Метод. Прогнозирование по индивидуальному измерению параметра одной конкретной составной части машины.

Сущность второго метода заключается в том, что по результатам диагностирования учитывают скорость изменения параметра у конкретной составной части по её наработке.

Обычно второй метод применяют для прогнозирования надежной работы машины в течение заданной наработки – первая задача.

Или для прогнозирования остаточного ресурса машины до капитального ремонта – вторая задача.

Индивидуальное прогнозирование дает больший экономический эффект, чем прогнозирование по среднему статистическому изменению параметра, т.к. при индивидуальном прогнозировании погрешность учета скорости изменения параметра в несколько раз меньше, а значит и точнее прогноз.

Для прогнозирования остаточного ресурса методом индивидуального прогноза необходимо знать

- исходное значение замеряемого параметра (с учетом состояния машины – новой или капитально отремонтированной);

- количество отработанных мото-часов (или израсходованного диз. топлива);

- значение замеренного параметра в момент диагностирования П(t_н)

Пусть в момент времени t_i машине провели диагностирование и определили значение параметра П(t_н) (на момент диагностирования).

В этом случае прогнозирование остаточного ресурса может выполняться по одному из двух направлений:

Первое: известна наработка t_н от начала эксплуатации до момента диагностирования П(t_н) и определено изменение параметра

	U(tн)=[ П(tм)-Пн]

к моменту прогноза.

Второе: отсутствуют сведения о наработке машины с начала эксплуатации, но зато известна наработка машины t_м от последнего диагностирования Д_п.д. (ремонта) до момента прогноза.

Приведенные два направления применения метода индивидуального прогноза основаны на том, что интенсивность изнашивания одних и тех же механизмов машины одной марки не одинаковы.

И ещё важное замечание нужно подчеркнуть в связи с тем, что РЕСУРС составных частей машины рекомендуется определять по основным, решающим параметрам, определяющим дальнейшую эксплуатацию машины без капитального ремонта.

У тракторов к таким параметрам относятся:

- угар картельного масла;

- количество газов, прорывающихся в картер двигателя;

- давление масла в масленой магистрали;

- зазоры в подшипниках коленвала;

- плотность прилегания клапанов к гнездам головки цилиндров.

Решение конкретных задач по прогнозированию остаточного ресурса двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Сроки службы составных частей машин, с достаточной точностью, можно прогнозировать по следующим двум методикам:

1. Методика прогнозирования остаточного ресурса при известной наработке от начала эксплуатации

Чтобы определить остаточный ресурс конкретной составной части t_ост, мастер-диагност должен располагать исходными данными, приведенными в таблице 1.

Таблица 1 – Сведения, необходимые для прогнозирования остаточного ресурса

Исходные данные	Обозначение	Источник информации
Номинальное значение параметра (исходное значение)	Пн	Технологическая карта диагностирования
Наработка проверяемой составной части машины от начала её эксплуатации до момента диагностирования	tн	Показания мотосчетчика; техническая документация.
Значение параметра, замеренное в момент диагностирования (после наработки tн).	П(tн)	Средство измерения
Показатель изменения параметра (за период наработки tн )	U(tн)	Технологическая карта диагностирования
Предельное значение	Ппр
Показатель степени функции изменения состояния параметра	a

Если известна наработка t_н от начала эксплуатации, то остаточный ресурс t_ост мы можем определить по формуле

,

где U_пр – предельное изменение параметра, причем берется абсолютное значение параметра

,

где U(t_н) – изменение параметра в момент диагностирования (к моменту прогноза).

a - показатель степени функции изменения состояния параметра.

По данным ГОСНИТИ, значение a для тракторов и сельхозмашин находится в пределах 0,8…2,0.

Так, например, для расхода артерных газов:

- до замены поршневых колец a =1,3;

- после замены поршневых колец a=1,5.

- Угар картерного масла …a = 2,0

- Мощность двигателя …a = 0,8. И т.д.

При a=1 интенсивность изменения параметра, а следовательно, и скорость изнашивания деталей и сопряжений постоянны. В этом случае остаточный ресурс определяется так

.

Таким образом, для определения остаточного ресурса какого-либо сопряжения необходимо измерить значение соответствующего параметра в момент диагностирования и знать наработку к моменту измерения от начала эксплуатации. Значения остальных показателей берутся из таблиц.

Роль и значение технического диагностирования.

По мере роста оснащенности сельского хозяйства современной и весьма сложной техникой всё более важное значение приобретают вопросы её высокоэффективного использования.

Новая техника (типа К-744Р, К-701М, Т-150К, МТЗ-80, МТЗ-82, МТЗ-100, ДТ-175С, Дон—1500Б, КамАЗ и др.) отличается:

- конструктивной сложностью и универсальностью;

- высокой энергонасыщенностью и производительностью.

Эта техника характеризуется повышенными требованиями к уровню эксплуатации, качеству ТО и ремонта.

Снижение суммарных затрат на эксплуатацию, ТО и ремонт этой техники достигается применением технического диагностирования – одной из составных частей планово-предупредительной системы ТО и ремонта машин.

Диагностика – слово греческое. Diagnostikos – значит, способный распознавать.

В медицине диагностикой называют раздел науки, изучающий признаки болезней, а также методы, при помощи которых дается заключение о характере болезни.

Мы говорим о медицинской диагностике потому, что техническая диагностика имеет с ней много общего, хотя машина более простой объект для обслуживания, нежели организм человека.

Существуют два понятия:

1. техническая диагностика;

2. диагностирование.

Техническая диагностика – раздел науки об измерениях, разрабатывающий методы и приборы, при помощи которых определяют скрытые параметры механизма по параметрам его внешних процессов.

Диагностирование– процесс определения технического состояния машины по косвенным параметрам и качественным признакам.

Техническое диагностирование позволяет определить не только техническое состояние узлов машин, но и установить виды и объемы ремонтных работ, а также ресурс объекта диагностирования до очередного ремонта без их разборки (иди с частичным объемом демонтажных работ).

Исследования и опыт показывают, что диагностика машин позволяет:

- уменьшить простои машин;

- повысить их производительность;

- снизить расход топлива и затраты средств на ТО и ремонт.

Задачи диагностирования заключаются в следующем:

1.не допустить работу машины с пониженными эксплуатационными показателями;

2.предупредить аварийные износы и поломки;

3.предотвратить беспричинную разборку машины.

Объектами технического диагностирования служат тракторы, автомобили, сложные с.-х. машины, оборудование животноводческих ферм и др. с.-х. техники.

В процессе эксплуатации этой техники основные показатели её использования.

Мощность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. N_e, кВт,

Расход топлива . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .Gт, кг/ч;

Производительность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .W, га/ч.

Изменяются по мере увеличения наработки.

Объективными причинами изменения этих показателей являются:

- нарушение регулировок;

- износ;

- поломки деталей.

Состояние элементов объекта определяют путем сравнения текущих значений диагностических параметров с их допускаемыми значениями.

		1 Û 2 1¢ Û 2¢

Было установлено, что потеря мощности двигателя Д-240 трактора МТЗ-80/82 и двигателя А-41 трактора ДТ-75М на 15% от Nен влечет за собой потерю производительности

МТЗ-80 - 0,94 усл.га/см;

ДТ-75М - 1,4 усл.га/см.

Массовая проверка мощностных и топливных показателей тракторных двигателей на основе бестормозных испытаний показала, что среднее значение эффективности мощности и расхода топлива имеют отклонение от номинального значения в широком спектре.

Эти отклонения оказывают большое влияние на приведенные эксплуатационные затраты, которые включают в себя:

- расходы на заработную плату;

- эксплуатационные материалы;

- техническое обслуживание;

- амортизационные отчисления.

Анализ показал, что при одинаковом отклонении мощности от номинального значения как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, наблюдается повышение приведенных затрат. (рис.1).

Более резкое возрастание приведенных затрат наблюдается при отклонениях мощности от номинального значения в сторону увеличения, что в эксплуатации недопустимо.

С уменьшением мощности приведенные затраты сначала уменьшаются, а затем резко возрастают.

Предел понижения мощности следует ограничить условием равенства приведенных затрат на номинальном режиме и режиме пониженной мощности (точки А и Б).

Рис. 1 Зависимость приведенных затрат Sпр от эффективной мощности двигателя Ne

Отметим, что существует несколько видов технической диагностики:

3 – эксплуатационная;

1 – заводская;

2 – ремонтная;

4 – специальная.

Нас, как инженеров эксплуатационников, интересует, прежде всего эксплуатационная диагностика, которая имеет три вида:

- функциональную;

- структурную;

- ресурсную.

Функциональная диагностика предназначена для измерения параметров, характеризующих функциональные свойства составных частей и агрегатов машины. Производится постоянно при снижении N_е.

Структурная диагностика предназначена для выявления неисправностей замером текущих значений параметра. Проводится при ТО-1, ТО-2 (частично) при ТО-3 (полностью).

Ресурсная диагностика предназначена для прогнозирования ресурса детали (системы, узла).

Проводится при ТО-3.