книги из ГПНТБ / Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин

транспортеров следует отремонтировать в поле. Если бы выбор времени профилактики производился из условия безотказной работы, то следовало бы все изделия заме­ нить или отремонтировать после наработки Т= 150 га. Комбайн вырабатывает в сезон уборки примерно 70 га. Следовательно, при выборе времени профилактики из условий безотказности принудительная замена транспор­ теров должна осуществляться после двух сезонов рабо­ ты, а из условий минимума затрат — после третьего. Имеющиеся отказы в эксплуатации должны устранять­ ся силами передвижной мастерской и комбайнером.

При таком подходе удаётся сократить расход запас­ ных изделий. Действительно, при первой стратегии ре­ монта на шесть лет службы комбайна требуется 2 за­ пасных транспортера, а при второй во многих случаях всего лишь один, поскольку средний ресурс возрастает до 200 га вместо 150. Эти расчеты выполнены для отно­ шения стоимости устранения отказа в эксплуатации к стоимости ремонта изделия в мастерской равной двум. При большом значении отношения сроки профилактиче­ ских работ сократятся, при меньшем — увеличатся.

Если бы в результате расчета получили оптимальное время ремонта Т0 + пАТ^ЗЗО га, то это значило бы, что в данном случае оптимальным является ремонт по по­ требности в эксплуатации. При ЛГ~0 оптимальный ре­ монт в мастерской.

Определив оптимальные сроки профилактики и ре­ монта узлов и деталей машины, их затем следует объе­ динить по близким значениям в несколько групп и назна­ чить для машины в целом сроки профилактических ра­ бот и ремонтов.

5 *

4 3 ^

Гл а в а VIII. ЭЛЕМЕНТЫ ДИАГНОСТИКИ

ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАШИН. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ

1. Сущность диагностики

При анализе надежности машин и их элементов, вы­ боре сроков обслуживания и ремонта, расчете количест­ ва запасных частей, изделия рассматривались как неко­ торая статистическая совокупность. Например, выбирая сроки технического обслуживания или ремонта по кри­

Рис. 36. Плотности распре­ деления времени безотказ­ ной работы:

1, 2 — большое и малое рассеи­ вания.

имеющие наименьшую наработку (заштрихованная об­ ласть) .

Вместе с тем элементы, наработки которых соответст­ вуют незаштрихованной области, могли бы еще длитель­ ное время использоваться без дополнительных затрат на обслуживание и ремонт. Таким образом, как видим, при­ нудительное обслуживание и ремонт экономически не эффективны. Для построения эффективной системы экс­ плуатации машин необходимо уметь различать элементы по их состоянию в настоящий момент с тем, чтобы при­ нимать меры, не ориентируясь на всю совокупность од­ ноименных изделий, а на конкретный элемент.

Направление в технике по изучению, распознаванию состояния каждого эксплуатирующегося изделия с инди­ видуальным подходом к необходимости восстановления его свойств называют технической диагностикой (греч. diagnosticos — способный распознавать).

132

Легко видеть, что чем шире рассеивание наработок изделия, тем больше эффективность диагностики. В тех слу­ чаях, когда наработки изделий концентриру­

ются в узкой зоне значений (кривая 2, рис. 37), можно применять принудительное обслуживание и ремонт. Этот вид восстановления свойств изделий применяется также и в том случае, когда, «тяжесть» отказа велика, то есть, когда отказ приводит к большим экономическим потерям или угрожает человеческой жизни. Во всех остальных

случаях должна применяться система, основанная на принудительной диагностике, на обслуживании и ремонте по потребности. Такая система позволяет не производить «лишних» ремонтов и работ по обслуживанию.

В основе технической диагностики лежит умение из­ мерять (непрерывно или периодически) параметры (кос­ венно или прямо), характеризующие состояние изделия. Такие параметры называют диагностическими или про­ гнозирующими. Они позволяют установить действитель­ ное состояние данного конкретного изделия и определить сроки его дальнейшей эксплуатации до момента возник­ новения предельного состояния. Можно сформулировать общее определение для технической диагностики.

Диагностика технического состояния изделия — от­ расль науки, изучающая и устанавливающая признаки неисправного состояния, методы, принципы и оборудова­ ние, при помощи которого дается заключение о техниче­ ском состоянии системы без разборки и прогнозирование ресурса ее исправной работы.

. В зависимости от поставленной задачи различают общую и поэлементную диагностику. Задача общей ди­ агностики состоит в том, чтобы установить по некоторым обобщенным параметрам, исправна или неисправна ма­ шина, может ли она быть допущена к дальнейшей экс­ плуатации без технических воздействий. Задача поэле­ ментной диагностики состоит в том, чтобы быстро обна­

133

2. Теоретические основы технической диагностики

Любая техническая система представляет материаль­ ное воплощение некоторой организации и характеризует­ ся определенной структурой. Система состоит из элемен­ тов, а элементы характеризуются составными частями (сопряжения, детали). Составные части отражают раз­ мер и форму детали, характер сопряжений, величины зазоров, характер взаимодействия и т. д. Если каждая составная часть охарактеризована в виде некоторого чис­ лового значения хи то совокупность числовых значений х,, х2, х3... хп достаточно полно характеризует структуру

и способ функционирования любого 'механизма в данный момент времени. Переменные х\, х2... хп называют пара­ метрами состояния. Параметры состояния обычно нельзя непосредственно замерить, так как большинство сопря­ жений находится внутри машины. В процессе работы машины происходит изменение ее параметров состояния. Если числовые значения параметров состояния не выхо­ дят за допустимые пределы, то объект находится в ис­ правном состоянии. Если же числовые значения хотя бы одного из этих параметров выходят за пределы поля до­ пуска, то объект находится в неисправном состоянии.

Любая работающая машина порождает множество процессов: излучает тепло, шум, вибрации и т. д., кото­ рые можно назвать выходными процессами. Параметры выходных процессов отражают качество функционирова­ ния машины. Параметры выходных процессов могут быть обобщенными или частными. Обобщенные параметры характеризуют техническое состояние машины по ее прямому назначению в целом (расход топлива, качество уборки, общий шум, полный ход определяющего меха­ низма и т. д.), частные параметры конкретного механиз­ ма или системы, влияющие на непосредственное выпол­ нение функций машиной косвенно (стук в КПП, повы­ шенное провисание приводных цепей, повышенный износ шлицев и т. д.). Обобщенные и частные параметры могут быть непосредственно измерены на работающей машине. Совокупность параметров выходных процессов, используемых для оценки технического состояния рабо­ тающей машины, называют диагностическими сигналами или симптомами. Диагностические сигналы с параметра-

135

ади состояния связаны некоторыми функциональными за­ висимостями

Hi — fi{xi > • • • i xn) 2 , . . . j n).

Задача диагностики состоит в том, чтобы решить эту систему уравнений. То есть определить

ся, как правило, экспериментально. С помощью специаль­ ной аппаратуры определяются диагностические сигналы, а затем расчетным путем параметры состояния системы.

Для того, чтобы использовать параметр выходного процесса в качестве диагностического симптома, он дол­ жен удовлетворять требованиям однозначности (соот­ ветствие одному структурному параметру), широты диа­ пазона информации, распространения в пространстве (достигать наружной поверхности), простоты и надежно­ сти измерения.

Для решения задач диагностики машины необходи­ мо выявить наиболее удобный и полный комплекс вы­ ходных параметров, отобрать наиболее типичные и информативные режимы работы машины, определить законы изменения параметров выходных процессов в функции времени и их предельнодопустимые значения, выбрать диагностическое оборудование, определить по­ следовательность (стратегию) поиска неисправностей машины в целом и ее элементов.

Для сельскохозяйственных машин целесообразно под­ разделить диагностику на два вида: во время эксплуата­ ции машины (точнее во время технических уходов) и

во время ее ремонта.

По срокам проведения технический диагноз в экс­ плуатации можно подразделить на два вида: постоянный и периодический (ежесменный, после определенной на­ работки в сезоне, после сезона).

Постоянный диагноз необходим для предупреждения внезапных по проявлению отказов, для контроля наст­ ройки автоматических устройств, а также некоторых от­ ветственных узлов и деталей (например, обнаружение усталостной трещины в раме может предотвратить аварию). ;

Периодический диагноз в сезоне проводится для об­ наружения и предупреждения постепенных отказов, свя­

136

занных с износом элементов, нарушающих качественные показатели машины. Износ и затупление режущих рабо­ чих органов приводит к увеличению потерь при обработ­ ке сельхозпродуктов. Поэтому своевременная диагно­ стика технического состояния позволяет существенно по­ высить эффективность работы машины.

Технический диагноз может проводиться визуально, с использованием мерительного инструмента, приборов или с помощью систем контроля.

Отдельные специализированные системы контроля монтируются в виде передвижного агрегата (ГОСНИТИ разработана передвижная диагностическая установка на базе автомобиля УАЗ 452) [VI П.5]. С помощью этой установки можно проверять техническое состояние ос­ новных механизмов трактора: цилиндро-поршневой груп­ пы, механизмов передачи, газораспределения, агрегатов системы смазки, топливной системы и других систем. Установка работает в отделении «Сельхозтехника» Богодуховского района Харьковской области.

Стационарный пункт технической диагностики авто­ мобилей разработан ХАДИ (Харьковский автомобиль­ но-дорожный институт) [VIII.5]. На пункте за короткое время можно определить работоспособность автомобиля и его систем.

При ремонте техническая диагностика машин прово­ дится аналогично эксплуатационной, но дополнительно для деталей и узлов, способных работать больше межре­ монтного срока, необходимо определить, достаточен ли оставшийся ресурс до следующего ремонта.

Чрезвычайно важным вопросом технической диагно­ стики является определение предельных значений диаг­ ностических симптомов. Без знания предельных значе­ ний невозможно диагностирование будущего состояния изделия.

Если контролируются симптомы, связанные с коли­ чественными показателями машины, то предельные зна­ чения задаются по предельному значению качества, ого­ воренного в агротребованиях. Для этого необходимо опытным путем, специально поставленными исследова­ ниями, определить корреляционные связи между контро­ лируемым параметром и параметром качества. Напри­ мер, на рис. 38 приведена зависимость качества обрезки свеклы от величины затупления ножа. Процент некон­ диционных корнеплодов допускается не более 10%,

137

то есть минимальное качество №=0,9, соответствующий размер кромки ножа а=0,7 мм.

Такие корреляционные зависимости могут быть по­

Если контролируются симптомы, связанные с показа­ телями безотказности или долговечности, то их предель­ ные значения задаются по соответствующим допустимым значениям показателей.

Например, известно по ГОСТу, что удлинение двад­ цати звеньев приводной цепи элеватора комбайна не должно превышать 4%. Если удлинение больше этого предельного значения, то может происходить соскакива­ ние цепи, ее ненормальная работа и, следовательно, наступает отказ. Допустимое удлинение принимается в качестве предельного значения из условия безотказной работы приводной цепи.

Важным вопросом в технической диагностике явля­ ется выбор периодичности диагностирования.

При выборе периодичности диагностирования можно исходить из условия обеспечения заданной безотказно­ сти, либо из экономических соображений.

В первом случае периодичность диагностирования определяется точно так же, как периодичность ремонта и обслуживания по заданному допустимому проценту отказов.

Если процесс диагностирования трудоемок, то возни­ кает задача выбора периодичности диагностирования, обеспечивающей минимум удельных затрат. Минимизи­ руются суммарные затраты на выполнение внеплановых текущих ремонтов и плановой диагностики, ремонта и обслуживания изделия.

В отличие от ранее полученной оптимальной перио­ дичности обслуживания и ремонта, в этом случае под С понимаются затраты на диагностику, проводимую при­ нудительно для всех изделий, и профилактику и ремонт только для тех изделий, которые в этом нуждаются. То

138

есть исключаются затраты на «лишние» профилактиче­ ские работы.

Для того, чтобы определить, какие изделия можно не обслуживать и не ремонтировать, необходимо уметь прогнозировать наработку каждого конкретного изделия до предельного состояния.

139

N3! — число изделий, отказавших и отре­ монтированных на участке (7’0 + 7’i + + Ta+ T mJ в эксплуатации;

N — общее число изделий.

Вычислим каждое слагаемое. Отсчет ведем от точ­

г,+г,

Ti-\-T2~ T макс.

Г|+Г2

Определим средний ресурс отработавших в эксплуа­ тации изделий. Те изделия, которые преждевременно за­ менены или отремонтированы, выпадают из рассмотре­ ния, их ресурс является потерянным для деталей этого наименования. График вероятности безотказной работы изделия приведен на рис. 39. Заштрихованная сеткой площадь показывает потерянный ресурс из-за прежде­ временного ремонта или замены деталей.

Средний ресурс изделия определяется площадью под кривой R{t), ограниченной точками 1,2,3,4. Отсчитывая

где RiT, + 7\) = 1

о

Теперь удельные затраты, отнесенные к одному изде­ лию, равны

140