1. Основные понятия и определения.

Диагностика – отрасль науки, изучающая и устанавливающая признаки неисправного состояния, а так же методы, принципы и средства, при помощи которых дается заключение о характере и существе неисправностей системы без её разборки и производится прогнозирование её ресурса. Техническая диагностика машин представляет собой систему методов и средств, применяемых при определении технического состояния машины без её разборки. При помощи технической диагностики можно определить состояние отдельных деталей или частей машин, производить поиск неисправностей, вызвавших остановку или ненормальную работу машины.

Техническая диагностика возникла и развивается как раздел теории измерений. Её изучение заключается в изучении и обосновании способов косвенных измерений скрытых параметров механизма по характеру его функционального поведения. Объектом технической диагностики может быть устройство или его элемент. Условимся объект технической диагностики называть механизмом. Простейшим объектом технической диагностики будет кинематическая пара или сопряжение. Механизм можно рассматривать в двух аспектах: с точки зрения структуры и способа функционирования. Каждый из аспектов имеет свои особенности, описываемые своей системой понятий.

Под структурой системы понимается взаимосвязь, взаиморасположение основных частей (элементов), характеризующих устройство и конструкцию системы.

Параметр – качественная мера, характеризующая свойства системы, элемента или явления. Значение параметра – количественная мера параметра. Структура механизма определяется предписываемыми ему функциями (например, кривошипно-шатунный механизм, планетарный механизм и пр.).

При структурном подходе имеют дело с размерами и формой деталей, с зазорами в кинематических парах и сопряжениях и с другими свойствами элементов механизма, обеспечивающими его нормальную работу.

Основным понятием технической диагностики, связанным со структурным аспектом, будет состояние механизма (исправность, работоспособность и т.п.). свойства структуры механизма в некоторый момент времени могут быть охарактеризованы совокупностью, структурных параметров:

Структурный параметр - качественная мера, характеризующая свойство системы или её элемента (геометрическая форма, размеры, шероховатость поверхности элементов и т.д.). структурные параметры - переменные величины. При изготовлении механизма они зависят от различных технологических факторов, а в период эксплуатации – от степени износа и разрушения деталей. Чтобы задать начало отсчета параметров, вводят понятие идеального механизма. Под идеальным механизмом подразумевается воображаемая система, структура которой с абсолютной точностью соответствует проекту. В идеальном механизме отсутствуют, какие бы то ни было нарушения и дефекты.

Обозначим значение параметра состояния идеального механизма буквой . Тогда:

будет характеризовать отклонение i-го параметра диагностируемого механизма от параметра его идеального прототипа. Очевидно, что свойства структуры механизма, могут быть охарактеризованы различными наборами параметров. Так свойства подшипника можно задать диаметром вала d, диаметром втулки D и зазором между ними h. Таким образом, между некоторыми параметрами структуры возможны зависимости вида:

.

Например, для подшипника такой зависимостью будет:

H=D-d.

Для повышения степени объективности оценки на совокупность параметров структуры накладывается условие минимальности. Совокупность параметров будет минимальной, ни одна из этих величин не может функционально выражаться через значения других параметров, входящих в эту совокупность. Каждый параметр минимальной совокупности может изменятся независимо от других параметров.

Помимо условия минимальности, совокупность параметров, описывающих структуру механизма, также должна удовлетворять условию полноты. Совокупность параметров будет полной, если значения их величины позволяют принимать однозначные решения о необходимом ремонте и обслуживании механизма.

Очевидно, что набор параметров и их число, используемое для описания структуры механизма, будут меняться в зависимости от целевой установки при использовании диагностической информации. Так при заводском контроле выпускаемых машин их структура будет характеризоваться набором параметров (размеры, форма, шероховатость поверхности),который отличается от набора параметров при диагностике этих устройств в условиях эксплуатации (безотказность, долговечность, ресурс).

Состоянием механизма называется полная минимальная совокупность параметров , характеризующих отклонение структуры механизма от структуры его идеального прототипа.

При функциональном подходе работающий механизм рассматривается как единая система, порождающая различные процессы: передачу механической энергии, излучение тепла, потребление какой-либо энергии и т.д. Все эти процессы можно охарактеризовать совокупностью выходных параметров S₁, S₂ . . .S_U.

Выходной параметр – качественная мера внешнего проявления свойств системы выходными параметрами являются мощность и крутящий момент, производительность, тормозные усилия и т.д. Величина этих параметров зависит от состояния машины и режима работы (скорости, нагрузки и т.д.). на основании этого выходные параметры механизма будут рассматриваться как функции состояния:

S_i=S_i(x₁,x₂…x_u).

В технической диагностике различают три класса функций состояния: критерий эффективности, ресурс механизма и параметры диагностического сигнала.