3.2 Техническое диагностирование машин
Виды и классификация диагностических методов
Термин «диагностика» происходит от греческого слова diagnosticos «способный распознавать».
Под технической диагностикой подразумевается распознавание технического состояния и свойств машины по характерным косвенным показателям (диагностическим параметрам).
Виды диагностирования:
- диагностирование в процессе ТО;
- заявочное диагностирование;
- ресурсное диагностирование.
По характеру измерения параметров различают прямой (непосредственное измерение) и косвенный методы.
Параметр технического 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 ним относятся: размеры деталей, зазоры, натяги в сопряжениях, геометрическая форма, чистота сопрягаемых поверхностей и др.
Параметры, косвенно характеризующие работоспособность или исправность объекта диагностирования, называются диагностическими. К ним относятся: мощность; давление; температура; шум; вибрация; количество газов, прорывающихся в картер; угар картерного масла и др.
Преимущество структурных параметров наиболее объективная оценка по ним технического состояния контролируемого объекта; недостаток необходимость разборки агрегатов, что влечет за собой нарушение приработки трущихся сопряжений.
В некоторых случаях диагностический параметр более правильно характеризует техническое состояние объекта диагностирования, чем структурный. Например, состояние цилиндро-поршневой группы лучше определять по количеству газов, прорывающихся в картер, или же по угару картерного масла, чем по зазорам в сопряжениях и другим структурным параметрам. Так, при «бочкообразном» износе гильз цилиндров и допускаемом зазоре между гильзой и юбкой поршня возможен настолько большой угар картерного масла, что дальнейшая эксплуатация дизеля без ремонта экономически нецелесообразна.
Между структурными и соответствующими им диагностическими параметрами существует определенная количественная связь, основанная на известной закономерности.
Примеры структурных и соответствующих им диагностических параметров приведены в табл. 3.5.
Таблица 3.5 Структурные и диагностические параметры
Структурные параметры |
Диагностические параметры |
Зазоры в сопряжениях цилиндро-поршне-вой группы |
Количество газов, прорывающихся в картер, угар картерного масла |
Зазоры в подшипниках коленчатого вала |
Давление в масляной магистрали |
Плотность электролита |
Степень разряженности аккумуляторной батареи |
Толщина фрикционных дисков муфты поворота гусеничного трактора, упругость зажимных пружин |
Усилие, приложенное к рычагу управления поворотом в момент трогания гусеницы с места |
По характеру воздействия на объект диагностирования параметры разделяют на входные и выходные.
Под входными параметрами понимают меру воздействия на объект диагностирования извне. Например, применительно к трактору или комбайну в качестве входных параметров можно рассматривать нагрузку и характер ее приложения (переменная или постоянная), расход и качество топлива, климатические и атмосферные условия, рельеф поля и др. Под выходными параметрами понимают меру внешнего проявления свойств объекта диагностирования, например мощность двигателя, температуру охлаждающей жидкости, картерного масла и отработавших газов, дымность газов и др.
Количественной мерой параметра состояния является его значение, которое может быть номинальным, допускаемым и предельным.
Номинальное (расчетное) значение параметра определено его функциональным назначением и служит началом отсчета отклонений.
Допускаемое значение параметра значение, при котором обеспечивается безотказная работа составной части до определенного планового диагностирования при высоких технико-экономических показателях.
Рис. 3.3 Классификация методов диагностирования
Предельное значение параметра наибольшее или наименьшее значение параметра, которое может иметь работоспособная составная часть.
По принципу измерения параметров методы диагностирования подразделяются на прямые и косвенные.
Прямые методы основаны на измерении структурных параметров технического состояния непосредственно прямым измерением: зазоров в подшипниках, прогиба ременных и цепных передач, размеров деталей и т.д.
Благодаря своей простоте прямые методы нашли широкое практическое применение, особенно при контроле и регулировании механизмов и устройств, расположенных снаружи агрегатов машины, доступных и удобных для проверки, не требующих разборки механизмов (приводные механизмы, режущие аппараты комбайнов, ходовая часть, рулевое управление, тормозная система и др.). Применение прямых методов измерения параметров технического состояния объектов, находящихся внутри агрегатов (цилиндро-поршневая группа, подшипниковые узлы коленчатого вала двигателя), ограничено большой трудоемкостью и необходимостью разборки агрегата.
Косвенные методы основаны на определении структурных параметров технического состояния агрегатов машин 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 техническое состояние механизмов, систем и агрегатов машин: давление, перепад давления, температура, перепад температуры рабочего тела в системе, расход газа, топлива, масла, параметры вибрации составных частей машин, ускорение при разгоне двигателя и др. Многие методы осуществляются на основе преобразования механических величин в электрические с применением электронных диагностических приборов и установок.
По принципу измерения параметров методы диагностирования подразделяются также на субъективные (органолептические) и объективные (инструментальные).
Субъективные методы диагностирования включают в себя ослушивание, осмотр, проверку осязанием и обонянием.
Ослушиванием выявляют места и характер ненормальных стуков, шумов, перебоев в работе двигателя, отказов в трансмиссии и ходовой системе (по скрежету и шуму), неплотности (по шуму прорывающегося воздуха) и т.п.
Осмотром устанавливают места подтекания охлаждающей жидкости, масла, топлива, цвет отработавших газов, дымление из сапуна, биение вращающихся частей, натяжение цепных передач, увеличение количества несрезанных растений, невымолоченных зерен и т.п.
Осязанием определяют места и степень ненормального нагрева, биения, вибрации деталей, вязкость, липкость жидкости и т.п.
Обонянием выявляют по характерному запаху отказ муфт сцепления, поворота, течь бензина, электролита, отказ электропроводки и т.п.
Объективные методы применяют для измерения и контроля всех параметров технического состояния, используя при этом диагностические средства.
По назначению методы диагностирования подразделяются на функциональные, предназначенные для измерения параметров состояния, харак-теризующих функциональные свойства составных частей и агрегатов, и ресурсные, предназначенные для определения остаточного ресурса диагностируемых узлов и агрегатов машины.
По физическому принципу или процессу методы диагностирования делятся на энергетический, пневмогидравлический, тепловой, виброакустический, магнитоэлектрический, оптический и некоторые другие.
Каждый метод предназначен для контроля определенного физического процесса и основан на применении определенного физического явления. Классификация по использованному физическому процессу позволяет наиболее полно выявить возможности и техническую характеристику соответствующего метода диагностирования.
Физический процесс характеризуется изменением физической величины во времени. В основе энергетического процесса изменение таких физических величин, как сила, мощность; пневмогидравлического давление; теплового температура; виброакустического амплитуда колебаний на определенных частотах.