4. Анализ методов и средств диагностирования

Анализ наиболее распространенных современных методов диаг­ностирования показывает, что каждый из них имеет как достоинства, так и недостатки.

Статопараметрический метод широко используется как в Беларуси, так и за рубежом, основан на измерении давления и пода­чи или расхода рабочей жидкости и позволяет оценивать объемный коэффициент полезного действия. С его помощью можно опреде­лить величину структурного параметра и экономическую целесо­образность дальнейшей эксплуатации диагностируемого объекта. Однако для подключения датчиков к сборочным единицам необхо­димо разъединять трубопроводы и рукава.

Метод амплитудно-фазовых характеристик реализуется с ис­пользованием встроенных или накладных датчиков и базируется на анализе волновых процессов изменения давления в напорной маги­страли при нагружении рабочего органа и соответственно в сливной магистрали при дросселировании рабочей жидкости. Метод широко используется для общей оценки работоспособности объекта с высо­кой степенью жесткости в нагнетательной магистрали и локализа­ции неисправности.

Временной метод основывается на измерении параметров движения объекта или его рабочего органа в условиях нормиро­ванных режимов нагружения. Широко используется при оценке работоспособности гидропривода в целом. Так, время подъема ковша погрузчика от минимального до максимального значения при номи­нальной частоте вращения коленчатого вала двигателя характеризует работоспособность гидравлической системы привода рабочего обо­рудования, а продолжительность перемещения управляемых колес из одного крайнего положения в другое — соответственно гидро­привода рулевого управления. К достоинствам метода относится возможность использования простых средств измерения, не требую­щих установки датчиков, но трудно обеспечить необходимую точ­ность из-за сложности повторения необходимого режима.

Силовой метод основан на определении диагностических пара­метров через усилия на рабочем органе, движителе или крюке. К достоинствам данного метода относится оценка работоспособно­сти объекта в целом на режимах, приближенных к реальным, но для его реализации требуются специальные нагрузочные стенды.

Метод переходных характеристик базируете^' Ц& анализе явле­ний, протекающих при неустановившихся режимах работы. Этот метод широко используется для проверки герметичности пневмо- и гидросистем. Создается необходимое давление, и при отключении подачи воздуха или рабочей жидкости по времени падения давления в диагностируемой части системы оценивают работоспособность соответствующих элементов.

Перспективен этот метод при оценке технического состояния гидропривода на основании характера волновых процессов, проте­кающих в системе при перекрытии потока рабочей жидкости. Метод обладает высокой информативностью и может быть реализован с помощью накладных и встроенных датчиков. Однако расшифровка волновых диаграмм — весьма сложная задача и требует дорогого оборудования.

Виброакустический метод основан на анализе параметров вибраций и акустических шумов. Работа любой сборочной единицы сопровождается виброударными процессами и (или) акустическими шумами. Например, в сопряжениях плунжерных пар топливных насо­сов высокого давления, клапанов форсунок, газораспределительного механизма и гидропривода* подшипников кришщдано-шатуннойЭ! механизма в процессе эксплуатации нарушаются запроектирован­ные кинематические связи между деталями, вследствие чего харак­тер вибрации и шума изменяется. Это свойство используется при диагностировании объекта.

Сигналы, исходящие от работающих механизмов, носят импульс­ный характер, а их амплитуда достаточно точно характеризует состояние кинематической пары. При виброакустическом методе контроля большое значение имеет правильный выбор первичных преобразователей. Пьезоэлектрические датчики е учетом приме­нения компьютерных технологий дают хорошие результаты. Этот метод перспективен, обладает высокой информативностью. Однако отделение полезных сигналов от помех, создаваемых различными сопряжениями контролируемой системы, затруднено.

Тепловой метод основан на оценке распределения температуры на поверхностях сборочных единиц, а также разности температур рабочей жидкости на входе и выходе. Характерные точки выбира­ются исходя из конструктивных особенностей элементов и распо­ложения в них областей генерации теплоты. Метод универсальный и может быть реализован при помощи накладных, встроенных и дистанционных датчиков. Однако измерение разности температур поверхности элемента с приемлемой для практики точностью, тру­доемкостью и продолжительностью возможно только при исполь­зовании специальных высокочувствительных датчиков с линейной и стабильной характеристикой. Кроме того, для сокращения продол­жительности и повышения точности измерения они должны иметь как можно меньшую площадь и массу, что позволяет не искажать тепловое поле поверхности.

Метод анализа состояния топливо-смазочной и рабочей жидко­сти основан на определении их свойств и состава вредных приме­сей. В связи с низкой трудоемкостью, высокой информативностью и возможностью вести обработку взятых проб в лабораторных усло­виях метод перспективен, но имеются определенные трудности в выявлении неисправных элементов. При работе любой сборочной единицы происходит изнашивание поверхностей сопрягаемых дета­лей. Интенсивность изнашивания оценивается количеством частиц металла в жидкости. Зная химический состав трущихся деталей, можно проследить за динамикой потери их работоспособности.

Радиационный метод основан на ослаблении интенсивности излучения, проходящего через объект диагностирования. Этот метод предполагает наличие источника ионизирующего излучения и детек­тора, регистрирующего диагностируемую информацию. Он позволя­ет получать достоверную информацию об изнашивании отдельных деталей или о наличии в них дефектов, однако требует значительных материальных средств и специализированного оборудования.

Электрический метод заключается в непосредственных замет рах электрических параметров (мощности, силы тока, напряжения, сопротивления и др.)- Этот метод широко используется при оценке работоспособности электрических приводов и машин. Имеет много разновидностей в зависимости от характера взаимодействия физи­ческих полей, первичного информационного параметра и способов его получения.

Нефелометрический метод сравнивает интенсивность двух све­товых потоков, рассеянных эталонной жидкостью, не содержащей загрязнений, и жидкостью того же типа, взятой из емкости работа­ющего объекта. Интенсивность рассеянного света пропорциональ­на концентрации частиц в жидкости и зависит от их оптических свойств, углов падения и рассеивания света. Создаются также приборы, позволяющие осуществлять анализ рабочих жидкостей непосредственно в потоке. Действие этих приборов основано на определении с помощью фотоэлектрического датчика числа и разме­ров частиц, проходящих вместе с жидкостью через калиброванную щель, которая имеет по бокам прозрачные окна. При проходе каждой частицы загрязнений происходит частичное затемнение фотодиода, в результате на выходе схемы образуется импульс, амплитуда кото­рого соответствует размеру частицы.

В сельском хозяйстве республики используют передвижные, ста­ционарные и переносные комплекты контрольно-диагностических средств. Большинство существующих диагностических средств по отношению к объекту диагностирования являются внешними: механические (гидравлические, пневматические) внешние устрой­ства и приборы, чаще всего автономные. В будущем ожидается все большее применение уже имеющихся встроенных измерительных преобразователей (ИП) с первичной и контрольно-управляющей аппаратурой. На рисунке 5.4 дана классификация средств диагно­стирования, а в таблице 5.3 приведена классификация преобразо­вателей по принципу действия и области использования, которые применяются в современных диагностических устройствах.

Диагностирование машин предполагает измерение и анализ неко­торых физических величин, являющихся диагностическими пара­метрами. Для преобразования измеряемой физической величины в другую, удобную для использования в последующих элементах системы диагностики, используются датчики. Датчик — это кон­структивно законченное устройство, состоящее из чувствительного элемента и первичного преобразователя. В случае, если в датчике не происходит преобразование сигналов, он включает только чувстви­тельный элемент. В зависимости от типа первичного преобразователя

относились штатные манометры, термометры, тахометры, спид*» метры, контрольные лампочки, мотосчетчики, указатели степени засоренности фильтра воздухоочистителя и т. п. По показаниям н их приборов, а также, например, по цвету выхлопных газов под различ­ной нагрузкой тракторист, водитель или представитель инженерной службы мог судить приблизительно о техническом состоянии соот­ветствующих систем.

В настоящее время на этих машинах устанавливаются так назы­ваемые системы контроля расхода топлива (СКРТ). СКРТ и подоб­ные системы, как правило, включают датчики уровня и расхода топлива, которые устанавливаются непосредственно на машине для их работы в штатном режиме. Устанавливается также на машине и терминал, обычно электронного типа. Датчики измеряют такие параметры, как общий и часовой расходы топлива, объем топлива в баке, обороты двигателя, скорость движения, напряжение бортовой сети, запас хода, запас времени работы и координаты на местности (при наличии GPS-приемника). Накопленные в терминале данные могут использоваться тремя способами: считыванием из терминала в персональный компьютер через кабель, считывание данных из тер­минала в персональный компьютер по радиоканалу и представлен­ный просмотр показаний счетчиков на терминале.

Как видно, данное диагностическое средство уже включает встроенные датчики механического и электронного типа, а также встроенный электронный терминал и персональный компьютер (внешние диагностические средства). Такая система производится в Республике Беларусь СП «Технотон» ЗАО, г. Минск.

Под внешними диагностическими средствами понимаются такие устройства, которые предназначены для оценки техническо­го состояния одной или нескольких систем машины или ее агре­гатов в отдельности. Они бывают стационарными, передвижными или мобильными (на базе автомобилей). Технические возможности каждого из приведенных типов устройств отличаются друг от дру­га возможным количеством диагностируемых систем и областью применения: переносные и мобильные технические средства могут быть использованы как в полевых условиях, так и на пунктах и стан­циях технического обслуживания и диагностики, в отличие от ста­ционарных.

Внешние диагностические устройства используются только тогда, когда необходимо диагностирование одной или нескольких систем или агрегатов машины. Например, для оценки технического

»

точности датчиков (особенно виброакуустического типа) такая система не нашла широкого использования и была снята с про­изводства. Однако эта система по сути явилась прототипом совре­менных встроенных систем диагностирования, создание которых обусловлено широкими возможностями микропроцессорной техники.