Тема 1.12 Диагностирование неисправностей машин

Тема 1.12 Диагностирование неисправностей машин

Занятие № ____

Литература:

Основная: ОИ1 Тараторкин В.М. , Голубев И.Г. Система технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственных машин и механизмов. М.: Издательский центр «Академия», 2017

Дополнительная: ДИ1 Виноградов В.М. Технологические процессы ремонта автомобилей Издат. центр «Академия», 2011.

Самостоятельная работа (вопросы для изучения): 1. Компьютерная диагностика

План занятия:

1. Основные понятия и определения

2. Задачи технической диагностики

3. Методы диагностирования

1. Основные понятия и определения

Техническую диагностику применяют для изучения и установ­ления признаков неисправностей составных частей машин, разра­ботки методов и средств, с помощью которых дается заключение (ставится диагноз) о техническом состоянии объектов диагностиро­вания, а также принципы построения и организации использования систем диагностирования.

Техническое состояние — совокупность подверженных изме­нению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент времени признаками и параметрами состояния, установленными технической докумен­тацией на этот объект.

Объект диагностирования — изделие и его составные части, подвергаемые диагностированию.

Диагностирование — процесс определения технического со­стояния объекта диагностирования с требуемой точностью.

Диагноз — заключение о техническом состоянии объекта с ука­занием места, вида и причины дефекта.

При диагностировании различают рабочие воздействия, по­ступающие на объект при его функционировании, и тестовые воздействия, которые подаются на объект только для целей диа­гностирования. Диагностирование, при котором на объект пода­ются только рабочие воздействия, называется функциональным, а диагностирование, при котором на объект подаются тестовые воздействия, — тестовым техническим диагностированием.

Технологическое оборудование для диагностирования, приборы, приспособления, инструмент, сооружения являются техническими средствами диагностирования.

Система технического диагностирования — совокупность технических средств и объекта, диагностирование которых осу­ществляется по правилам, установленным соответствующей до­кументацией.

Параметр состояния — физическая величина, характеризу­ющая работоспособность или исправность объекта диагностиро­вания и изменяющаяся в процессе работы.

Параметры, непосредственно характеризующие работоспособ­ность или исправность объекта диагностирования, называются структурными.

К этим параметрам относятся размеры деталей, зазоры, натяги в соединениях, геометрическая форма, шероховатость сопрягаемых поверхностей и др.

Параметры, косвенно характеризующие работоспособность или исправность объекта диагностирования, называются диагностиче­скими.

К этим параметрам относятся мощность, давление, температура, шум, вибрация, количество газов, прорывающихся в картер, угар картерного масла и др.

Использование структурных параметров дает наиболее объ­ективную оценку технического состояния контролируемого объ­екта; недостатком при этом является необходимость разборки агрегатов, что влечет за собой нарушение приработки трущихся соединений.

Номинальное (расчетное) значение параметра определено его функциональным назначением и служит началом отсчета отклоне­ний. При этом, как правило, обеспечивается максимальная эффек­тивность эксплуатации по технико-экономическим показателям.

Номинальные значения параметров состояния имеют новые и капитально отремонтированные составные части машин после их обкатки и приработки.

Допустимое значение параметра — значение, при котором обеспечивается безотказная работа составной части до очеред­ного планового диагностирования при установленных технико- экономических показателях.

Большинство основных параметров, характеризующих техниче­ское состояние составных частей машины, имеет два допустимых значения. Одно из них рассчитывают исходя из необходимости обе­спечения безотказной работы составной части до соответствующего очередного технического обслуживания, а второе — до очередного ремонта.

Значения параметра, не выходящие за пределы допустимых ве­личин, называют нормальными. Они находятся в диапазоне между номинальными и допустимыми величинами.

Предельное значение параметра — наибольшее или наимень­шее значение параметра, которое может иметь работоспособная составная часть. При этом дальнейшая эксплуатация составной части или машины в целом без проведения ремонта недопустима ввиду резкого увеличения интенсивности изнашивания соединения, чрезмерного снижения экономичности машины или нарушения требований безопасности.

Обобщенный параметр — диагностический параметр, харак­теризующий с допускаемой погрешностью техническое состояние нескольких составных частей машины (например, эффективная мощность дизеля, удельный расход топлива, индикаторный КПД и т.д.). Использование обобщенных параметров состояния позво­ляет в значительной мере снизить трудоемкость диагностирования, особенно при заявочном (внеплановом) ТО машины.

Все параметры состояния можно разделить на ресурсные и функ­циональные.

Ресурсный параметр — параметр, изменение которого выше предельного значения обусловливает утрату работоспособности составной части машины по причине исчерпания ресурса. Этот параметр восстанавливается посредством ремонта или замены со­ставной части.

Функциональный параметр — параметр, изменение которого выше предельного значения обусловливает утрату работоспособности или неисправность составной части. Он восстанавливается при ТО машины.

Параметры также могут быть основными и второстепенными. Основные параметры характеризуют возможности выполнения машиной заданных функций, а второстепенные — удобство экс­плуатации, внешний вид, техническую эстетику и др.

В процессе поиска неисправностей (чаще всего при заявочном диагностировании) наряду с параметрами состояния используют диа­гностические признаки (симптомы), позволяющие давать заключение об исправности объекта («исправен» или «неисправен») без каких- либо количественных оценок (табл. 5.2). Установление факта неис­правности по внешним признакам является основанием для более углубленного диагностирования соответствующего агрегата путем измерения диагностических и структурных параметров состояния.

2. Задачи технической диагностики

При разработке методик и средств диагностирования машин решают следующие задачи:

• изучают и анализируют принципиальные и структурные схемы объектов диагностирования, их описание, технические данные, эксплуатационные характеристики и другие параметры;

• накапливают и обрабатывают статистические материалы по числу и характеру отказов, закономерностям изменения параме­тров состояния в процессе эксплуатации, возможным способам поиска неисправностей, различным методам диагностирования, затратам времени и денежных средств на диагностирование и другим данным;

• обосновывают и разрабатывают методики и средства диагно­стирования, устанавливают режимы функционирования машин и их составных частей, при которых целесообразно проведение диагностирования, выбирают методы обработки и анализа ре­зультатов диагностирования для постановки диагноза;

• устанавливают перечень параметров состояния, необходимых для прогнозирования периода безотказной работы составных частей машины, выбирают методы прогнозирования остаточного ресурса составных частей машины.

При этом сначала составляют структурную схему возможных состояний составных частей машин. Располагая данными по от­казам, определяют вероятность появления каждого из возможных состояний составных частей машины. Затем на основе анализа за­кономерностей изменения параметров состояния выбирают только те параметры, которые могли бы характеризовать состояние объ­ектов диагностирования в любой момент времени.

При внедрении диагностирования решают задачи сохранения высокой надежности машин и управления их состоянием. Меро­приятия по сохранению надежности машин направлены на сниже­ние скорости изменения параметров состояния (главным образом интенсивности изнашивания) их составных частей и предотвра­щение отказов.

Надежность, как комплексное свойство безотказности, долговеч­ности, ремонтопригодности и сохраняемости в процессе эксплуа­тации, зависит от ряда факторов: характера и объема выполняе­мых машиной работ; почвенно-климатических условий; принятой системы технического обслуживания и ремонта машин; качества и наличия нормативно-технической документации и средств тех­нического обслуживания, хранения и транспортирования машин; квалификации обслуживающего персонала.

Из перечисленных факторов огромное значение имеет система ТО и ремонта машин. Своевременное и качественное ТО машин с применением соответствующих методов и средств диагностиро­вания позволяет почти полностью использовать ресурс составных частей машины и предотвращать отказы.

Диагностирование включает в себя три основных этапа: полу­чение информации о техническом состоянии объекта диагности­рования; обработку и анализ полученной информации; постановку диагноза и принятие решения.

• Первый этап заключается в определении параметров состояния, установлении качественных признаков состояния и получении данных о наработке.

• Второй этап — в обработке и сравнении полученных значений параметров состояния с номинальными, допустимыми и предель­ными значениями, а также использовании полученных данных для прогнозирования остаточного ресурса.

• Третий этап — в анализе результатов прогнозирования и уста­новлении объема и сроков работ по ТО и ремонту составных частей машины.

В зависимости от вида ТО, внешних признаков и общего состоя­ния объекта диагностирования, а также в соответствии с характером предстоящих ответственных полевых работ (посевная, уборочная) при техническом диагностировании сельскохозяйственной техники решают следующие задачи:

• установление вида ремонта (капитальный или текущий) и объема ремонтных работ (после исчерпания ресурса составных частей или машины в целом);

• выявление комплекса мероприятий для обеспечения безотказной работы машины до очередного планового технического обслу­живания соответствующего вида, поиск и устранение причин неисправностей и отказов (при периодических и послесезонных технических обслуживаниях);

• проверка готовности машинно-тракторного парка к посевным или уборочным работам (при периодических технических осмо­трах);

• приведение машин в работоспособное состояние (в случае не­исправностей и отказов).

3. Методы диагностирования

Методы диагностирования автотранспортных средств подразделяются на субъективные и объективные. В основе субъективных методов лежат способы определения технического состояния автомобиля по выходным параметрам динамических процессов. Однако получение, анализ информации, а также принятие решения о техническом состоянии производятся с помощью органов чувств человека, что. естественно, имеет достаточно высокую погрешность.

Субъективные методы

Наибольшее распространение получили следующие субъективные методы:

• визуальный

• прослушивание работы механизма

• ощупывание механизма

• заключение о техническом состоянии на основании логического мышления

Визуальный метод дает возможность обнаружить, например, следующие неисправности:

• нарушение уплотнений, трещины, дефекты трубопроводов, соединительных шлангов и т.п. — по течи топлива, масла, эксплуатационных жидкостей

• неполное сгорание топлива — по дымлению из выхлопной трубы

подтекание форсунок — по повышению уровня масла в поддоне картера двигателя и т.д

Прослушивание работы механизма позволяет обнаружить следующие неисправности:

• увеличенный зазор между клапанами и коромыслами механизма газораспределения — по стукам в зоне клапанного механизма

• повышенный износ шатунных и коренных подшипников — по стукам в соответствующих зонах кривошипно-шатунного механизма при изменении частоты вращения коленчатого вала

• чрезмерное опережение или запаздывание впрыска топлива — по характеру звука выхлопа (при раннем впрыске — «жесткая работа», при позднем — «мягкая»)

• неисправности сцепления автомобиля — по шуму и стукам при переключении передачи и др.

Методом ощупывания механизма можно определить такие неисправности:

• ослабление креплений — по относительному перемещению деталей

• неисправности отдельных трущихся механизмов и деталей — по чрезмерному их нагреву

• неисправности рулевого механизма — по толчкам на рулевом колесе и др.

На основании логического мышления можно сделать заключение о следующих неисправностях:

• топливной аппаратуры — затруднен пуск двигателя

• системы охлаждения — двигатель перегревается и др.

Объективные методы

Объективные методы основываются на измерении и анализе информации о действительном техническом состоянии элементов автомобиля с помощью контрольно- диагностических средств и путем принятия решения по специально разработанным алгоритмам диагностирования. Применение тех или иных методов существенно зависит от целей, которые решаются в процессе технической подготовки автомобилей. Однако в связи с усложнением конструкции автомобиля, повышенными требованиями к эксплуатационным качествам, интенсивностью использования объективные методы диагностирования находят все большее применение.

Методы диагностирования автомобилей, их агрегатов и узлов характеризуются способом измерения и физической сущностью диагностических параметров, наиболее приемлемых для использования в зависимости от задачи диагностирования и глубины постановки диагноза.

В настоящее время принято выделять три основные группы методов, классифицированных по виду диагностических параметров.

Методы I группы базируются в основном на имитации скоростных и нагрузочных режимов работы автомобиля и определении при заданных условиях выходных параметров. Для этих целей используются стенды с беговыми барабанами или параметры определяются непосредственно в процессе работы автомобиля на линии. Методы диагностирования по параметрам эксплуатационных свойств дают общую информацию о техническом состоянии автомобиля. Они позволяют оценить основные эксплуатационные качества автомобиля:

• тормозные

• мощностные

• топливную экономичность

• устойчивость и управляемость

• надежность

• удобство пользования

• и т.д.

Методы II группы базируются на объективной оценке геометрических параметров в статике и основаны на измерении значения этих параметров или зазоров, определяющих взаимное расположение деталей и механизмов. Проводят такое диагностирование в случае, когда измерить эти параметры можно без разборки сопряжений трущихся деталей. Структурными параметрами могут быть зазоры в подшипниковых узлах, клапанном механизме, кривошипно-шатунной и поршневой группах двигателя, шкворневом соединении колесного узла, рулевом управлении, углы установки передних колес и др. Диагностирование по структурным параметрам производится с помощью измерительных инструментов: щупов, линеек, штангенциркулей, нутромеров, индикаторов часового типа, отвесов, а также специальных устройств. Преимущество методов этой группы — возможность постановки точных диагнозов, простота средств измерения, а недостатки — большая трудоемкость, малая технологичность.

К III группе относятся методы, оценивающие параметры сопутствующих процессов. Например, герметичность рабочих объемов оценивается при обнаружении и количественной оценке утечек газов или жидкостей из рабочих объемов, узлов и агрегатов автомобиля. К таким рабочим объемам можно отнести:

• камеру сгорания

• герметичность которой зависит от состояния цилиндропоршневой группы и клапанов газораспределения

• систему охлаждения

• систему питания двигателя

• шины

• гидравлические и пневматические приборы и механизмы

По интенсивности тепловыделения можно оценить работу трения сопряженных поверхностей деталей, качество процессов сгорания (например, по температуре отработавших газов), однако такие методы пока не нашли широкого применения.

При создании средств технического диагностирования транспортных средств широко используются также методы, оценивающие состояние узлов и систем по параметрам колебательных процессов. Их можно разделить на три подвида:

• методы, оценивающие колебания напряжения в электрических цепях

  • методы, оценивающие параметры виброакустических сигналов (получаемых при работе зубчатых зацеплений, клапанных механизмов, подшипников и т.д.)

  • методы, оценивающие пульсацию давления в трубопроводах (на основе этого принципа работают дизель-тестеры для диагностирования дизельной топливной аппаратуры)

Методы, с помощью которых оцениваются колебания напряжения в электрических цепях, используются для диагностирования системы зажигания двигателя по характерным осциллограммам напряжений в первичной и вторичной цепях. Осциллографом отображаются процессы, протекающие в первичной и вторичной цепях системы зажигания за время между последовательными искровыми разрядами в цилиндрах, для визуального исследования. Участки осциллограмм содержат информацию о состоянии системы зажигания. По осциллограмме первичного напряжения непосредственно измеряют угол замкнутого состояния контактов. По напряжению искрового разряда осциллограммы вторичного напряжения определяют состояние зазора свечи. Сравнивая полученные осциллограммы с эталонными, выявляют характерные неисправности проверяемой системы зажигания.

Виброакустические методы используются для измерения низко- и высокочастотных колебаний систем и элементов транспортных средств.

Одним из таких методов является диагностирование по периодически повторяющимся рабочим процессам или циклам. Суть данного метода заключается в следующем. Рабочие процессы впуска, сжатия, сгорания и выпуска, изменение давления в топливных трубопроводах высокого давления, колебательные процессы в системе зажигания и другие часто повторяются. Так как закономерности изменения параметров рабочих процессов во всех периодах идентичны, то для диагностирования достаточно изучить параметры одного цикла. Для этого с помощью специальных преобразователей параметры одного цикла задерживают, разворачивают во времени и выводят на регистрирующий или показывающий прибор.

Определенное место занимают методы, оценивающие по физико-химическому составу отработавших эксплуатационных материалов состояние узлов и агрегатов и отклонения от их нормального функционирования, например анализ отработанного масла, анализ отработавших газов и т.п. Диагностирование по составу масла производится путем анализа его проб, взятых из картера двигателя с целью определения количественного содержания продуктов износа деталей, а также наличия загрязнений и примесей. Концентрации железа, алюминия, кремния, хрома, меди, свинца, олова и других элементов в масле позволяют судить о скорости изнашивания деталей. По изменению концентрации железа в масле можно судить о скорости изнашивания гильзы цилиндров, шеек коленчатого вала, поршневых колец. По изменению концентрации алюминия судят о скорости изнашивания поршней и других деталей. Содержание почвенной пыли харак­теризует состояние воздушных фильтров и герметичность тракта подачи воздуха в цилиндр двигателя.

6