2250

Федеральное агентство по образованию

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

В.И. Иванов, В.Н. Кузнецова, Р.Ф. Салихов, Е.А. Рыжих

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА СТРОИТЕЛЬНЫХ, ДОРОЖНЫХ И КОММУНАЛЬНЫХ МАШИН

Часть 1

Теоретические основы технической диагностики СДКМ

Учебное пособие

«Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальностям

«Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» направления подготовки специалистов «Транспортные

машины и транспортно-технологические комплексы» и «Сервис

транспортных и технологических машин и оборудования (Строительные, дорожные и коммунальные машины)» направления подготовки специалистов «Эксплуатация наземного транспорта

и транспортного оборудования»

Омск Издательство СибАДИ

2006

УДК 625.76.08 ББК 39.311-06

Т

Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. Н.С. Галдин (СибАДИ);

канд. техн. наук, доц. Н.Г. Макаренко (ГУП МПС России Центр внедрения новой техники и технологий «Транспорт»);

канд. экон. наук М.В. Куринский (Инспекция Гостехнадзора Омской области)

Техническая диагностика строительных, дорожных и коммунальных машин: Учебное пособие/ В.И. Иванов, В.Н. Кузнецова, Р.Ф. Салихов, Е.А. Рыжих .– Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. – Часть 1. Теоретические основы технической диагностики СДКМ. – 132 с.

В пособии рассматриваются теоретические основы технической диагностики СДКМ. Даны общие понятия, термины и определения, основы информационных теорий в технической диагностике машин и основные сведения об особенностях конструкции микропроцессорных средств диагностирования. Изложены методы контроля технического состояния машин, прогнозирования их ресурса, поиска и локализации неисправностей, а также методы оценки погрешностей измерений диагностических параметров.

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование», «Сервис транспортных, технологических машин и оборудования», может быть использовано ими при изучении дисциплин «Эксплуатация ПТСДМ», «Техническая эксплуатация СДКМ», «Техническая эксплуатация ТТМ», «Диагностика СДКМ».

Учебное пособие может быть также полезно для инженеров и механиков организаций, осуществляющих эксплуатацию строительных, дорожных и коммунальных машин.

Табл. 21. Ил. 34. Библиогр.: 42 назв.

Оглавление

Введение……..………………...…………………………….….................................……....4 1.Основы технической диагностики СДКМ………..……....................................….….6

1.1.Общие понятия, термины и определения……………….……..................….....6 1.2.Содержание диагностического процесса……..………………...........................7 1.3.Функции состояния объекта диагностирования…….......................................10 Контрольные вопросы к первой главе……………...........................................13

2.Информационные теории в технической диагностике…….....................................15 2.1.Параметры, процессы, физические величины в технической диагностике....15 2.2.Формы рабочих (энергетических) процессов………..…….......................…...22 2.3.Информативные параметры носителей информации………....................…...23 2.4.Кодирование информации……………………………………....................…...30 2.5.Преобразование и передача информации……………….…...................……..33 2.6.Свойства состояний объекта диагностирования……..................………….…36

Контрольные вопросы ко второй главе………...……..............……………….39

3.Диагностические параметры…...…………...…………....…................................…...42 3.1.Связь структурных параметров с выходными параметрами

рабочих процессов…………………………...................…………..............…..42 3.2.Номинальное, допустимое, предельное значения параметров…...................48 3.3.Выбор диагностических параметров………...…………..……….....................52 3.4.Основные требования, предъявляемые к диагностическим

параметрам………........................................................................……………….53

Контрольные вопросы к третьей главе……………………………..............…61

4.Методы технического диагностирования………………................................……...63 4.1.Система технического диагностирования…….….…….................…………..63 4.2.Методы технического диагностирования……………………..................……64

4.2.1.Методы функциональной технической диагностики…………........65 4.2.2.Функционально-статистические методы прогнозирования

ресурса машин…………......……………………………..…….......…69

4.2.3.Функционально-статистическое прогнозирование ресурса машин…………......……………………………..…….......….75

4.2.4.Методы структурной (оптимальной) технической диагностики……..……………..…………..……...…………….....….94

Контрольные вопросы к четвёртой главе......……………….....…….........…113

5.Методы оценки погрешностей измерений диагностических параметров…………..………………………….......................…….……....……...…..117

5.1.Ошибки измерений диагностических параметров………................………..117 5.2.Выбор числа измерений диагностического параметра.…...….................….120 5.3. Методы исключения грубых ошибок измерения...........................................122 5.4.Метрологическое обеспечение технического диагностирования.................124

Контрольные вопросы к пятой главе......................……………………..……126

Заключение……………………...…………...............…...……….................................…128

Библиографический список……………...….….......……….............................……….129

3

Введение

Эффективность использования строительных, дорожных и коммунальных машин (СДКМ) в значительной мере зависит от их эксплуатационных свойств. Под свойствами любого технического объекта (изделия), в том числе под свойствами СДКМ, понимаются их объективные особенности, которые проявляются при создании и потреблении или эксплуатации. В процессе эксплуатации происходит поддержание свойств изделия или машины согласно условиям ее использования. Чем сложнее машина, тем более сложным комплексом свойств она обладает, тем сложнее формы их проявления. Характеристика одной из сторон свойства – его показатели. Каждое отдельное свойство машины характеризуется определенными показателями, которые могут иметь как качественную, так и количественную характеристики. Численные (количественные) значения показателей свойств (параметры) не остаются постоянными в процессе эксплуатации машины, и характер их изменения зависит как от самого свойства, так и от объекта (изделия), оцениваемого этим свойством.

Правильно организованные и выполняемые по установленным срокам и объемам технические обслуживания и ремонты обеспечивают поддержание на соответствующем уровне эксплуатационных показателей машины, обнаружение и устранение отказов и неисправностей, а также причин, которые их вызывают. Показатели эксплуатационных свойств машины ухудшаются с ростом интенсивности отказов при ее наработке и с увеличением продолжительности восстановления. В связи с этим большую актуальность приобретает задача обеспечения надежности машин путем улучшения характеристик их безотказности, долговечности и ремонтопригод-

ности /1, 4, 11, 14, 17, 19, 21, 30, 35, 36, 40, 41/, в том числе:

–сокращения числа показателей технического состояния машины, требующих контроля и соответственно совершенствования устройств и методов, обеспечивающих контроль технического состояния машины;

–продления ресурса машины, ее агрегатов, механизмов и узлов за счет оптимизации режимов работы, устранения имеющихся перегрузок и контроля технического состояния с помощью микропроцессорных систем;

–уменьшения времени поиска отказавшего элемента (технического устройства) и времени устранения отказа.

В настоящее время разработке методов оценки и прогнозирования технического состояния агрегатов, систем, узлов и приборов, вопросам поиска отказавших элементов, СДКМ – технической диагностике СДКМ уделяется большое внимание. Своевременное обнаружение и устранение отказов и неисправностей обеспечивает значительную экономию средств на содержание машины за счет сокращения ее простоя в обслуживании и ремонте, благодаря выполнению действительно необходимых регулировочных и

4

ремонтных операций, уменьшению расхода запасных частей и эксплуатационных материалов. Внедрение технического диагностирования машин в технологический процесс технического обслуживания обеспечивает сочетание плановых работ с работами по потребности, необходимость в которых определяется в результате диагностирования. Методы контроля технического состояния машины без разборки её агрегатов и узлов повышают коэффициент технической готовности СДКМ.

Техническое диагностирование является эффективным средством обеспечения надежности машин в эксплуатации /1, 11, 14, 30, 42/. Теория надежности машин и техническая диагностика в тесной взаимосвязи между собой составляют теоретическую и методологическую основу их технической эксплуатации. Техническая диагностика обеспечивает надежность машин необходимой информационной базой. В то же самое время одно из свойств надежности – ремонтопригодность характеризует приспособленность машин, их агрегатов, систем и узлов к диагностированию.

Информация о надежности машины, полученная в результате диагностирования, имеет не меньшую ценность, чем достижение этого уровня. Это: предвидение возможных отказов, регламентация показателей надежности и условий эксплуатации, знание номенклатуры быстроизнашивающихся деталей, возможность сравнительно быстро и просто получить данные о действительном состоянии машины, наличие гарантий, что параметры машины не изменяться быстрее, чем это предусмотрено техническими условиями (ТУ). Все перечисленное выше является основой для решения практических вопросов обеспечения надежности СДКМ при их эксплуатации в различных условиях. Созданная в отрасли система управления качеством и ресурсами предприятий, осуществляющих эксплуатацию СДКМ /14, 32, 33, 41/, предусматривает планирование и контроль качества эксплуатации машин, в том числе с использованием методов и средств технической диагностики.

5

1. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ СДКМ

1.1. Общие понятия, термины и определения

Понятие «диагностика» происходит от греческого Diagnostikos, что означает «способный распознавать». Под технической диагностикой понимается область знаний об измерениях показателей технического состояния объектов (изделий), разрабатывающая методы и приборы, при помощи которых определяют «скрытые» параметры их технического состояния по параметрам внешних рабочих процессов и свойств.

Объект, состояние которого оценивается в процессе технического диагностирования, называется объектом диагноза.

Приборы и оборудование, применяемые для оценки технического состояния машины или ее составных частей и поиска неисправностей, назы-

ваются диагностическими средствами.

Совокупность диагностических средств, а также методов измерений параметров технического состояния объектов диагностирования и объектов, состояние которых подлежит оценке, составляет систему техническо-

го диагностирования.

Понятие «техническая диагностика» обозначает также диагностический процесс проверки агрегата, системы, узла (прибора) или машины в целом для определения их состояния.

Диагностический процесс по своему содержанию представляет собой процесс обработки исходной информации с целью оценки технического состояния объекта диагностирования.

Очевидно, что вероятность одновременного возникновения в машине двух и большего числа отказов мала по сравнению с вероятностью возникновения одного отказа. Также очевидно, если в машине, состоящей из конечного числа N элементов, откажет i-й элемент, можно считать, что машина находится в одном из N состояний, а именно, в i-ом состоянии. Таким образом, число состояний отказавшей машины можно принять равным числу ее конечных элементов (приборов, деталей). В свою очередь, содержанием диагностического процесса (в большинстве случаев) может быть выявление отказавшего элемента или, что одно и то же, определение «номера» состояния объекта диагностирования.

В ходе диагностического процесса уточняется действительный объем работ по техническому обслуживанию и ремонту и осуществляется прогнозирование остаточного ресурса машины. Следовательно, диагностический процесс (техническое диагностирование) является обязательным технологическим элементом технического обслуживания и ремонта. При этом в процессе технического обслуживания и ремонта машины регулировочные и ремонтные работы выполняют по потребности, то есть в тех случаях,

6

когда при осмотре или диагностировании обнаружен отказ либо установлено, что диагностические параметры превышают предельно допустимые значения.

При техническом диагностировании руководствуются:

–техническими описаниями и инструкциями по эксплуатации диагно-

стируемых машин;

–инструкциями по техническому обслуживанию и руководствами по ремонту машин, подлежащих обслуживанию и ремонту;

–эксплуатационными документами (руководствами пользователя) на средства технического диагностирования.

Машины, для которых не разработаны порядок проведения и содержание диагностических работ (руководства, алгоритмы, технологические карты, карты контроля машины, диагностические карты), диагностируют по методикам для однотипных машин, принимая за исходные значения диагностических параметров данные, приведенные в эксплуатационных документах, прилагаемых к этим машинам и к соответствующим средствам технического диагностирования.

1.2. Содержание диагностического процесса

Потребность в техническом диагностировании (определении технического состояния) СДКМ возникает в следующих случаях:

–при отработке машиной установленного полного ресурса;

–перед использованием машины с малым запасом ресурса (меньше предполагаемой наработки) в отрыве от производственной базы;

–при приобретении (получении) машин или их передаче в аренду;

–по потребности в ходе ТО и ремонтов, при определении причин отклонений от нормального функционирования, при авариях и поломках,

атакже в ходе плановых проверок.

Объем технического диагностирования зависит от того, с какой целью оно проводится (рис. 1.1). Наиболее полно техническое диагностирование рекомендуется проводить в том случае, когда осуществляется прогнозирование долговечности машины, − оценивается величина остаточного ресурса.

Определяя величину остаточного ресурса СДКМ, техническое диагностирование целесообразно выполнять для всех агрегатов, механизмов, узлов и систем машины.

В последних двух из четырех вышеперечисленных случаях техническое диагностирование может выполняться выборочно с целью оценки технического состояния только отдельных составных частей машины или машины в целом только по одному или группе контрольных параметров.

7

Диагностический процесс принято разделять на пять основных этапов

/5, 21, 23, 24, 30/:

–обеспечение назначенного режима рабочего процесса диагностируе-

мого объекта (изделия), в частности задания машине (агрегату) определенной нагрузки;

–контроль параметров рабочего процесса, совокупность которых служит диагностическим сигналом;

–разделение диагностического сигнала на составляющие, каждая из которых принадлежит только одному элементу объекта (изделия);

–измерение параметров составляющих диагностического сигнала;

–принятие решения о техническом состоянии каждой составной части объекта (изделия) в зависимости от полученных значений параметров диагностического сигнала.

Возможны различные варианты формулировки диагностической задачи в ходе выполнения диагностического процесса. При этом различают соответствующие этим вариантам виды технической диагностики /5, 24/:

–функциональную, при которой определяют степень нарушения основных функций объекта (изделия); например, уменьшение эффективной мощности силовой установки машины, увеличение расхода топлива;

–структурную, при которой выявляют в объекте (изделии) неисправные или неработоспособные элементы и оценивают характер дефектов;

–каузальную (кауза – причина), при которой определяют причины преждевременного износа или разрушения элементов объекта (изделия);

–прогнозную, при которой предсказывают характер протекания процессов износа и разрушения элементов объекта (изделия), а также время предполагаемого выхода их из строя.

Вбольшинстве случаев предпочтительно формулировать задачу в виде задачи структурной диагностики и к этой задаче можно свести любые другие задачи диагноза.

Основная цель структурной диагностики – измерение структурных параметров элементов (деталей) объекта (изделия). Наличие технических возможностей, а также умений и навыков осуществлять такие измерения позволяет дать ответ на любой вопрос при оценке технического состояния диагностируемого изделия (объекта).

Всвою очередь, задачи диагностирования определяют с учетом:

–обеспечения эффективного использования машины (максимальной ее производительности при высоких экономических показателях и качестве выполнения технологических операций);

–снижения затрат на техническое обслуживание и ремонт машины с учетом ее технического диагностирования;

9