Теоретичні основи діагностування технічного стану машин

Підтримання авто техніки в постійній бойової готовності досягається прийнятою в армії планово-попереджувальною системою технічного обслуговування.

Зміна фактичної потреби в роботах ТО при експлуатації (М – кількість автомобілів, l – періодичність ТО).

Дослідженнями встановлено, що для більшості сучасних автомобілів потреба в ТО характеризується даними, показаними на малюнку.

З малюнка видно, що потреба в роботах щоденного ТО виникає через 100...800 км, ТО № 1 – через 1000-2000 км, ТО № 2 – через 6-14 тис. км.

Очевидно, що примусові роботи технічного обслуговування доцільно виконувати при невеликому розсіюванні потреби в роботах. Це характерно для робіт ЩТО та ТО № 1.

Примусове виконання робіт при ТО № 2, фактична потреба в яких коливається від 6 до 14 тис. км, приводить до необґрунтованого надрозходу матеріальних засобів та надлишковим працезатратам.

Схема. Блок-схема структурно-слідчих зв’язків автомобіля (агрегата) як технічної системи

Як показують дослідження, в залежності від технічного стану потреба в об’ємі робіт при ТО машин може змінюватися в 1, 5...2 рази.

Прийнята технологія ТО машин не завжди дозволяє гарантувати певний запас моторесурсів та необхідний рівень безвідмовної їх роботи.

Тому одним за напрямів подальшого вдосконалення методів оцінки технічного стану кожної машини являється введення в технологію обслуговування машин технічного діагностування.

В наш час технічне діагностування розглядається як резерв підтримання надійності машин, подальшого зниження витрат на експлуатацію, підвищення безпеки руху та технічної готовності авто техніки.

Технічна діагностика – це галузь знань, що досліджує технічний стан об’єктів діагностування та проявлення технічних станів, що розроблює методи їх визначення, а також принципи побудови та організацію використання систем діагностування.

Під терміном " технічна діагностика" розуміється процес об'єк­тивного визначення технічного стану і ресурсу безперервної праці машини (агрегата) без розбирання з використанням спеціального обладнання.

Процес оцінки технічного стану машин називається діагносту­ванням, визначення терміну служби машин до виникнення відмови -прогнозуванням.

В основі теоретичних передумов діагностики машин є поняття, що автомобіль - це технічна система, яка складається з елементів (механізмів, вузлів), простіших складних частин якими є структурні елементи (сполучення, деталі), мал.

Під структурою системи (елемента) розуміється взаємне роз­міщення деталей, їх розміри і форми, величина зазорів і т. п. Числові значення структурних елементів, які досить повно характе­ризують структуру любого механізму і спосіб його функціонування в

даний момент часу, називаються параметрами стану. Параметри стану можуть бути виміряні тільки після повного або часткового розбирання машини, або її, елементів, так як більшість кінематичних пар знаходяться в середині машини.

В процесі експлуатації автомобіля, внаслідок зношування дета­лей, установлених явищ, корозії і інших процесів, трапляються зміни параметрів стану структури механізмів, вузлів машини, що істотно впливає на її працездатність.

Величина параметрів стану відображають технічний стан автомо­біля в дану мить.

Якщо параметри стану відповідають вимогам технічних умов або не виходять за допустимі межі, то автомобіль технічно налагоджений, й навпаки.

В результаті взаємодії з навколишнім середовищем працююча машина виділяє тепло, шум, вібрації і т. п., які називаються вихід­ними процесорами.

Параметри цих процесів досить повно відображають якість функ­ціонування всієї системи і її елементів.

Параметри вихідних процесів, які використовують для оцінки технічного стану працюючої машини, прийнято називати діагностичними ознаками.

Діагностичні ознаки характеризуються темпом змін і межовими значеними.

Знання межових значень забезпечує своєчасне закінчення експ­луатації в зв'язку з забезпеченням безпеки руху, техніко-економічними показниками, а темп змін дозволяє прогнозувати ресурс безпе­рервної роботи. Із усіх різноманітних діагностичних, ознак для діагностування приймають:

- ознаки, які характеризують працездатність " критичних" деталей механізму, наприклад для кривошипно-шатунного механізму - підшипники, поршневих кілець;

- ознаки, значення яких характеризуються тільки одним техніч­ним станом механізму;

- ознаки с найбільшою інтенсивністю змін в процесі експлуата­ції механізму.

В теперішній час всі діагностичні признаки, які використовуються при технічному діагностуванні колісних і гусеничних машин, можуть введені е групи, показані на мал.

Вимір величин діагностичних ознак відбуваються спеціальними діагностичними приладами, що називаються засоби діагностування.

Оскільки технічне діагностування проходить шляхом масової перевірки автомобільної техніки за короткий час, засоби технічного діагностування повинні забезпечувати:

1. Об'єктивність оцінки, т. е. виключення впливу на показники вимірів Індивідуальних особливостей виконавця шляхом максимальної механізації і автоматизації процесу виміру параметрів.

2. Мінімальний час підключення прибору і проведення операції виміру.

3. Стабільність і достовірність вимірів.

4. Простоту використання і обслуговування.

5. Достатню точність, визначену умовами роботи.

6. Можливість контролю розміру ознаки при роботі машини.

7. Постійність умов проведення випробування.

Всі засоби технічного діагностування можна класифікувати (мал.)

Під зовнішніми засобами технічного діагностування розуміються засоби діагнос­тування, виконані окремо від конструкції об'єкта діагностування.

Вбудовані засоби - це засоби, вбудовані в спільну конструкцію об'єкта діагнос­тування.

Засоби діагностування, призначені тільки для об'єк­тів діагностування різного конструктивного виконання або функціо­нального призначення, називаються універсальними. До них можна віднести стенди різного призначення, стаціонарні і пересувні пости, станції діагностування, діагностуванні системи та ін.

Засоби діагностування, призначені тільки для об'єктів одно­типних об'єктів діагностування, прийнято називати спеціалізованими засобами.

До них відносяться вимірювальні прилади, вимірювальні пристрої, комплекти приладів для однотипних об'єктів діагностуван­ня й т. п.

Поряд з вказаною класифікацією розрізняють також стандартні і програмні засоби діагностування. До стандартних засобів відно­сяться різні пристрої: прилади, пульти, стенди, спеціальні обчис­лювальних машини, вбудовану апаратуру контролю обчислювальних і керуючих машин.

Програмні засоби діагностування подають собою програми, запи­сані, наприклад, на перфострічці. Прикладами об'єктів, які діагно­стуються програмними засобами, є універсальні або спеціалізовані обчислювання, керуючі або логічні машини.

Специфічні умови експлуатації армійської автомобільної техні­ки, її багатомарочність є головною причиною використання в армії зовнішніх універсальних і спеціалізованих засобів технічного діаг­ностування.

Влаштовані засоби технічного діагностування в зв'язку з висо­кою вартістю поки знаходять обмежене застосування в авіації і на флот і.

Найбільш поширене з універсальних засобів діагностування отримали пересувні стенди на візках (типу Д-01) і напівавтоматичні спеціальні стенди.

Випробування на стендах в більшій мірі відповідають можливос­тям діагностування і в порівняні з дорожнім випробуванням мають наступні якості:

- виключається вплив різних умов на результати випробувань;

- умови випробувань можна звести до єдиного стандарту;

- забезпечується доступність регулювання любого агрегату, приладу й т. п.;

- зручність і безпека проведення випробувань. Зважаючи на явні переваги стендового діагностування в тепе­рішній час широко використовуються стенди для визначення:

- потужних і економічних показників та механічних витрат в трансмісії;

- ефективність роботи гальм;

- перевірки правильності установки керуючих коліс автомобіля;

- дефекти кузова легкового автомобіля;

- працездатність амортизаторів, балансування коліс та ін.

Стенди є основним обладнанням стаціонарних станцій діагнос­тики.

Незважаючи на свої переваги, стендове діагностування вимагає достатньо високої кваліфікації операторів. Тому подальший його розвиток іде по шляху створення автоматичних діагностичних систем, які представляють собою систему, складену з електронно-рахункової машини, комплекту вбудованих в машину датчиків перфоратора або іншої будови для запису результатів діагностичних операцій. Процес діагностування машин в цьому випадку не перевищує 10...15 хв. В результаті діагностування видається готова картка с високою отупінню достовірності.

В теперішній час розрізняють наступні області використання технічного діагностування:

- при виробництві виробу (в процесі наладки і прийому);

- при експлуатації (в процесі технічного обслуговування при використані, зберіганні і транспортував і машин);

- при ремонті виробу (перед і після ремонту). По видам технічного діагностування розрізняють:

- по мірі охоплювання виробу (загальне і локальне діагносту­вання);

- по характеру взаємодії виробу і засобів діагностування (функціональне і тестове діагностування);

- по мірі автоматизації (ручне, автоматизоване і автоматичне діагностування.

Загальне діагностування основане на використані діагностичних ознак, які характеризують ефективність роботи машини (агрегату), і ставить за мету визначити можливість подальшої її експлуатації без профілактичної взаємодії по відновленню працездатності. Об'єк­том загального діагностування є виріб в цілому або його агрегат.

Якщо загальне діагностування виконується через малий інтервал часу і по обмеженому числу параметрів, то його прийнято називати експрес-діагностикою. Наприклад, експрес-діагностика систем і механізмів, які забезпечують безпеку руху автомобіля.

Локальне діагностування представляє собою більш глибший вид об'єктивного контролю, проводиться в цілях вияву несправності агрегатів, механізмів і систем, а також причини цих несправностей.

Об'єктом діагностування є основна частина виробу (система, меха­нізм, деталь).

Функціональне діагностування об'єкта відбувається. в процесі використання його по прямому призначенню, т. е. в робочому режимі. В зв'язку з цим ніякий вплив на об'єкт зі сторони засобів діагнос­тування неможливий. Наприклад, діагностування машини на стенді з біговими барабанами.

Тестове технічне діагностування передбачає тестовий вплив на об'єкт. Наприклад, якщо при подачі певної напруги на клеми регуля­тора напруги контакти замкнуться, то регулятор можна вважати несправним.

Автоматичне технічне діагностування передбачає повну автома­тизацію як процесу діагностування по певній програмі, так і аналізу результатів діагностування з видачею їх на спеціальних картках І табло.

Роль оператора у цьому випадку заключається тільки в під'єд­нані певної кількості розняття з проводкою.

При автоматизованому технічному діагностування автоматично виконуються тільки окремі операції.

При ручному діагностуванні всі перевірки виконуються оператора­ми після підключення діагностичних приборів для виконання певних діагностичних операцій.

Оскільки технічне діагностування є складною частиною техноло­гічного процесу технічного обслуговування машин, воно повинно органічно зливатися з ним, сприйняти якісному його виконанню. Це досягається оптимальною періодичністю діагностування машини, яка і визначає місто технічного діагностування в технологічному процесі їх технічного обслуговування.

Під оптимальною періодичністю діагностування розуміється періодичність, яка забезпечує високу надійність машин при міні­мальних питомих витратах засобів на технічне обслуговування і ремонт.

В основі сучасної організації технічного діагностування машин лежать наступні основні принципи:

- виконання діагностичних операцій повинно здійснюватися в мінімальні строки, без значних витрат сил і засобів;

- об'єктивні дані повинні отримувати оператори низької кваліфікації.

Реалізація цих принципів досягається оптимізацією процесу діагностування шляхом вибору кількості можливих перевірок і визначення раціональної послідовності їх виконання.

Необхідність вибору оптимальної кількості параметрів що перевіряються визначається тим, що при нестачі інформації знижу­ється достовірність діагностування, а при зайвій інформації значно збільшуються витрати сил і засобів на діагностування.

Конкретне число параметрів визначається прийнятим методом діагностування і потрібним рівнем його надійності.

Мал. Періодичність.діаг­ностування (Ід) в залежності від інтенсивності відгуків і імовірності безперервної праці (є) двигуна

Автоматичне діагностування забезпечує отримання більш досто­вірних даних при менших витратах часу.

В основі визначення раціональної послідовності виконання діагностичних операцій лежить принцип вибору оптимальної послідов­ності перевірки елементів системи.

В першу чергу діагностуванню підлягають елементи системи, які забезпечують безпеку руху і працездатність системи.

Раціональний технологічний процес діагностування технічного стану машин організовується по схемі, поданій на мал.

Найбільш важким процесом технічного діагностування є прогно­зування технічного стану машини.

Прогнозування переслідує цілі виявлення резерву працездат­ності машини на основі оцінки теперішнього стану.

Основу прогнозування складає аналіз і узагальнення відомостей які.передують діагностуванню про зміну діагностичних параметрів.

Наприклад, обробка, яка передує результатам технічного діагностування показала, що значення діагностичного признака одного з агрегатів машини змінюється по лінійному закону (мал.). Межові значення його становлять So і Smaks, а інертність змін

де Us - інтенсивність змін величини діагностичної ознаки;

DS - величина зміни ознаки за пробіг між змішаним діагностуванням; Ід, Ід - пробіг машини між діагностуванням, км.

При наступному діагностуванні визначений розмір діагностичної ознаки ssm, тоді кінцевий ресурс агрегату складе

Наведений метод прогнозування значно спрощений. В дійсності прогнозування є складною задачею.