книги из ГПНТБ / Гаркави, Н. Г. Эксплуатация средств технического вооружения железнодорожных и дорожных войск учебник

Гл а в а 5. КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВКА УЗЛОВ

ИАГРЕГАТОВ МАШИН

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Одним из основных элементов технических обслуживании яв­ ляется контроль и регулировка узлов и агрегатов машин.

В настоящее время всюду принята планово-предупредительная система обслуживания, при которой объем и сроки проведения контрольно-регулировочных работ жестко установлены. Она эф­ фективна при точном знании сроков службы (без регулировок) отдельных узлов. Однако в действительности эти сроки сильно различаются в зависимости от условий эксплуатации. Например, для тракторов ДТ-75, работавших в одном из районов Новосибир­ ской области,, экспериментально получены следующие необходимые сроки регулировки (табл. 6).

Проведение регулировок в ранние сроки приводит к излишним затратам на технические обслуживания, в поздние — снижает на­ дежность машин.

Для устранения этого недостатка по мнению некоторых спе­ циалистов рационально проведение технических обслуживаний по потребности. В этом случае необходимо получение постоянной ин­ формации о действительном состоянии узлов и агрегатов машин.

Установление технического состояния машин с максимальной точностью при минимальной затрате сил, средств и времени явля­ ется очень сложной задачей, но ее решение обеспечит правильное определение объема технического обслуживания, предупреждение развития неисправностей и в целом, повышение эксплуатационной надежности машин. В связи с этим в настоящее время интенсивно развивается наука о техническом диагностировали состояния ма­ шин, имеющая целью решить поставленные ранее вопросы без раз­ борки машин.

50

В качестве исходных предпосылок в технической диагностике принимается, что каждая машина обладает вполне определенной структурой, т. е. комплексом совместно работающих деталей. Структура машины характеризуется взаимным расположением де­ талей, их формой, размером, видом сопряжений и взаимодействий и определяет совокупность характеристик машины. Вследствие из­ носа сопряжение отдельных частей (структурных элементов) из­ меняется. Иногда меняются и сами элементы (например, проги­ бается вал, изнашиваются шины).

Структура машины определяется параметрами (размерами де­ талей, зазорами между ними, мощностью двигателей и т. п.): ос­ новными, обеспечивающими работоспособность, и вспомогатель­ ными, характеризующими исправность машины.

Техническое состояние машины определяется комплексом кон­ кретных числовых величин параметров. Значения, установленные при изготовлении машины, называются начальными. В процессе эксплуатации начальные параметры изменяются и это влияет на выходные рабочие процессы, осуществляемые работающей маши­ ной (передача крутящего момента, раздробление камня и т. п.). Одновременно большей частью изменяются и параметры выход­ ных сопутствующих процессов (вибрация машины, шум двигателя, количество дыма и т. п.).

Параметр выходного процесса может использоваться в качест­ ве диагностического симптома в тех случаях, когда он:

— однозначен, т. е. каждое его значение соответствует только одному значению структурного параметра;

—изменяется в значительных пределах при изменении струк­ турного параметра;

—доступен и удобен для измерения.

Диагностические симптомы разделяются на частные, указыва­ ющие на конкретную неисправность узла, и общие (интеграль­ ные), характеризующие состояния машины в целом.

Основная задача технического диагностирования заключается в том, чтобы получить наиболее полную информацию по наимень­ шему количеству симптомов. Для этого надо найти симптомы, не­ сущие наибольшую информацию.

Всякой машине или узлу присуща некоторая неопределенность, зависящая от числа возможных состояний машины и их вероятно­

да двоичного числа, если он с равной вероятностью может быть

нулем или единицей), один бит равен log2p i- = l. U.u

При неизвестных значениях вероятностей р (//,) принимается, что все эти вероятности равны между собой, т. е.

Р(# .) = >Э (■*) = —1оёа^-

Вэтом случае энтропия системы будет наибольшей.

Если каждое состояние машины характеризуется п симп­ томами, причем появление каждого из них равновероятно, то ве­ роятность обнаружения одного /-го симптома при г'-м состоянии системы равна

Диагностические матрицы системы характеризуют связь между ее состоянием и симптомами. Пример такой матрицы показан в

52

Из таблицы видно, что состояние машин полностью опреде­ ляется двумя симптомами С\ и Со. При состоянии Я, имеются оба симптома, при Я2 только Сь при состоянии Яз только Сз.

При разработке методов технической диагностики конкретных машин и определяется минимальная номенклатура симптомов. Эго большая, сложная работа, которая проводится учеными ряда стран. Ее основой является составление диагностических матриц и установление номенклатуры симптомов, подлежащих определе­ нию. Использование методов диагностики может дать значитель­ ный эффект. Например, анализ диагностической матрицы бензи­ нового двигателя, составленной Ленинградским филиалом Госу­ дарственного научно-исследовательского института автомобильно­ го транспорта показывает, что этот двигатель может иметь неис­ правности семи групп, характеризуемые 13 симптомами. Каждая неисправность определяется не более, чем пятью симптомами. Сле­ довательно для обнаружения любой неисправности достаточно определить только 5 этих симптомов, и затем, сравнивая их ком­ бинации, находить конкретные неисправности.

Для поиска этих комбинаций, называемых минимальными ди­ агностическими тестами, применяются различные методы. В прак­ тике часто используется очень простой алгоритм, который поясня­ ется ниже конкретным примером для бензинового автомобильного двигателя.

53

10 — изменение давления масла в масляной магистрали;

которой устанавливается связь между состояниями двигателя и ха­

3- й шаг— составление булевой матрицы (табл. 9). В этой м рице устанавливается, можно ли различить с помощью рассматри­ ваемого симптома разницу между состояниями в паре. Если с по­ мощью г-го симптома можно определить, в каком из двух состоя­ ний находится машина, то на пересечении соответствующих строк и столбцов ставится 1. В противном случае там ставится 0.

Например, рассматривается пара состояний 1 и 2. Из диагно­ стической матрицы видно, что если двигатель находится в состоя­ нии 1, то симптом 1 проявляется. В состоянии 2 этот симптом не проявляется. Следовательно, с помощью симптома 1 можно раз­ личить состояние 1 и 2 и на пересечении соответствующих столб­ цов и строк ставится 1.

в которых находится эта единица. Кроме того, вычеркиваются все строки, в которых в столбце соответствующего симптома имеются 1.

54

Т а б л и ц а 9

Индексы СИМПТОМОВ

Пары состояний

Б соответствии с этим принципом в приведенной булевой мат­ рице вычеркиваются строка пары состояний 1, 3, где только симп­ том 13 отмечен 1. В графе симптома 13 единица стоит в строках

нельзя использовать. В этом случае определяется сумма эле­ ментов по каждому столбцу и тот симптом, который соответствует наибольшей сумме, включается в минимальный тест. Далее стол­ бец выбранного симптома и все строки, где элемент этого симп­ тома равен 1, вычеркиваются.

В рассматриваемом примере 7 и 9 симптомам соответствует максимальная сумма, равная 7. Выбрать можно любой из этих симптомов по технологическим, экономическим и другим сообра­ жениям. Пусть выбирается симптом 7. Тогда строки, соответству­

та же процедура. В минимальный тест включается симптом 8. 7- й шаг. Составляется матрица M-IV (табл. 12). Выбирается любой симптом из 1, 2, 5, 11, 12, например, 1.

55

56

8- й шаг. Остается одна строка, соответствующая паре состо ний 4, 7. Можно выбрать симптом 11 или 12. Выбирается 11.

9- й шаг. Установлено, что в минимальный тест включены сим томы 1, 7, 8. 11, 13. Проверяется различимость с помощью теста состоянии, для чего разрабатываются «формулы состояний», по­ казывающие;, как проявляются симптомы в различных состояниях. Для написания этих формул используется диагностическая мат­ рица (см. табл. 8). В формуле состояния знаки расположены в со­ ответствии с последовательностью симптомов в выбранном тесте. Данные группируются в таблицу 13.

Таблица 13

Индекс

Для каждого состояния формулы различны, т. е. с их помощью можно узнать состояние двигателя.

Если двигатель находится во втором состоянии, то все симп­ томы не обнаруживаются. Поэтому для контроля следует прове­ рить дополнительно еще один симптом, который проявляется в этом состоянии, например, 4.

Итак, эксплуатационная диагностика это наука о методах пе­ риодической проверки надежности и технического состояния агре­ гатов машин без их разборки и установления необходимого переч­ ня и объема работ при техническом обслуживании и ремонте. От­ личие диагностики от обычного контроля заключается в том, что ее проведение не ограничивается констатацией факта неисправно­ сти, а сопровождается прогнозированием ресурса безотказной ра­ боты.

В железнодорожных и дорожных войсках могут применяться следующие организационные формы диагностики:

— совмещенная;

—принудительная;

—заявочная.

Совмещенная диагностика проводится перед постановкой ма­

шины на техническое обслуживание или ремонт и имеет целью определение объема и характера работ, подлежащих выполнению.

Принудительная диагностика выполняется через установлеи-

57

ные периоды времени, вне связи со сроками технических обслужи­ вании и ремонтов. Ее цель — установление состояния машины и необходимости проведения каких-либо регулировочных или ре­ монтных работ.

Заявочная диагностика выполняется по заявкам операторов машин, когда они не могут определить причины ненормальной ра­ боты машины.

Диагностирование машин при любой из приведенных органи­ зационных форм может осуществляться как в парках частей на стационарном или полустационарном оборудовании, так и на объектах работ с помощью специальных подвижных летучек.

гатов установить нельзя и требуется предварительная диагностика. Расчеты показывают, что ежедневно около 40% машин парка

должно подвергаться работам второй группы.

По опыту некоторых автохозяйств общие затраты на техниче­ ское обслуживание и текущий ремонт при внедрении методов ди­ агностики сокращаются на 10— 15%. Срок окупаемости дополни­ тельных капиталовложений, связанных с внедрением методов ди­ агностики, составляет 8—12 месяцев.

При диагностике технического состояния машин используется ряд признаков: внешние изменения, зазоры, свободные н рабочие ходы механизмов, потери на трение, усилия на рычагах и приво­ дах управления, усилия, необходимые для привода отдельных ме­ ханизмов, вибрации, биения, шумы, стуки, давление газов и жид­ костей и их утечки, температуры, состав отработавших газов, ди­ намика накопления продуктов износа в картерном масле, удель­ ный расход масла и топлива, показатели эффективности машин и агрегатов по их функциональным свойствам.

Внешние изменения машин и агрегатов определяются визуаль­ но. К ним относятся деформации деталей, следы подтекания экс­ плуатационных материалов, трещины, явные стуки, скрипы, пе­ регрев и т. п.

Для обнаружения трещин, очагов коррозии и других дефектов ответственных деталей могут применяться методы контроля про­ никающими жидкостями —• цветной и люминесцентной. С помощью первой жидкости обнаруживаются трещины с минимальной глуби­ ной 0,01 мм и раскрытием 0,001, второй—соответственно 0,03 мм и 0,01 мм.

При использовании цветной жидкости на очищенную от загряз­ нения поверхность наносят красную проникающую жидкость

58

К (ТУ 1-63), Д или Е(ВТУ2-60). Затем избыток ее удаляют и по­ верхность покрывают быстросохнущей белой проявляющейся крас­ кой М.АЦ-523 или НЦ-524. Если на поверхности есть трещины, то они проявятся через 5—6 мин в виде тонких линий красного цвета.

В качестве люминесцентных используют флуоресцирующие жидкости, светящиеся в случае облучения ультрафиолетовыми лу­ чами. К этим жидкостям относятся, например, смесь минерально­ го авиационного масла с керосином, технический антрацен, дефектоль. Одну из указанных жидкостей наносят на предварительно очищенную поверхность. После удаления избытка жидкости де­ таль покрывают порошком окиси магния, который вытягивает жидкость из трещин. Осмотр детали в ультрафиолетовом свете позволяет обнаружить ее дефекты. Этот способ особенно удобен для проверки сварных швов.

Обычно применяют ультрафиолетовые осветители Люм-1, Ла-1 с лампами ПРК-2, ДРШ-100 и светофильтрами ЧФС-3, ЧФС-4, ЧФС-6.

Зазоры в сочленениях увеличиваются, вследствие изнашивания сопряженных деталей. Они характеризуют величины износов и по­ этому могут использоваться в качестве диагностических призна­ ков. Величину зазоров можно определить непосредственным изме­ рением или по косвенным признакам (например, по компрессии в цилиндре двигателя, стукам и т. п.), по люфтам и свободным хо­ дам. Под люфтом понимается свободное угловое пли линейное пе­ ремещение какой-либо части механизма, обусловленное зазорами в его сопряжениях и передаточными числами звеньев. Суммарный люфт многозвенного механизма дает информацию о состоянии механизма в целом.

Для того, чтобы исключить влияние на величину люфта упру­ гих деформаций деталей, усилие, прикладываемое при выборе люфта, обычно ограничивается определенной величиной. Напри­ мер, для проверки люфта рулевого управления установлено уси­ лие, равное 1 кгс.

Изменения усилий, необходимых для привода или управления механизмами, характеризуют изменения величин потерь на тре­ ние. Их увеличение может быть следствием загрязнений, наруше­ ний режимов смазки, деформаций, поломок, заклиниваний и т. п.

Легкость перемещения деталей измеряется либо непосредствен­ но затрачиваемым для этого усилием, либо числом оборотов (дли­ ной свободного качения), сделанных но инерции.

Очень перспективным является использование в качестве диаг­ ностических признаков биений, вибраций, шумов и стуков. Основа у всех этих признаков одна — колебательный характер возникно­ вения, поэтому методы измерения этих признаков имеют много общего. Биения, т. е. колебания, возникающие при вращении де­ талей, часто сопровождаются ритмическими ударами. Они разде­ ляются на радиальные и боковые. В первом случае имеют место периодические отклонения детали в радиальных направлениях,

59