Техническая диагностика Лекции (заочно)

2

ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Диагностика технического состояния автомобиля — отрасль науки, которая изучает и устанавливает признаки неисправного состояния, используя особые методы, принципы и оборудование, чтобы дать заключение (поставить диагноз) о техническом состоянии объекта диагностирования и спрогнозировать ресурс его дальнейшей исправной работы.

Объектом диагностирования может являться – автомобиль, его системы, агрегаты, узлы или детали подвергаемые диагностированию.

Диагноз - это заключение о техническом состоянии объекта диагностирования или его элемента.

Диагноз ставится по принятой классификации технических состояний.

Под техническим состоянием понимается – совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта диагностирования, характеризуемых в определенный момент времени признаками и параметрами состояния, установленными технической документацией на этот объект.

Диагноз, сформированный по минимальному числу общих диагностических пара-

метров, называется экспресс-диагнозом.

Техническая информация об автомобиле — документ, содержащий сведения об автомобиле, его агрегатах, системах и узлах, величинах наработок автомобиля на момент их установки, выполнении плановых ТО и другие данные, необходимые для постановки диагноза.

Диагностирование — процесс постановки диагноза, один из видов технических воздействий, направленных на поддержание автомобиля в исправном состоянии. Виды диагностирования, сгруппированные по различным признакам, приведены на рис.1.

Рис. 1. Виды технического диагностирования

Общее диагностирование — диагностирование автомобиля, агрегата по диагностическим параметрам, характеризующим их общее техническое состояние без выявления конкретной неисправности, в результате которого дается заключение: «исправен — неисправен». Общее диагностирование может применяться как экспресс-диагностирование преимущественно агрегатов, систем и механизмов, обеспечивающих безопасность движения.

Поэлементное (углубленное) диагностирование — диагностирование автомобиля,

агрегатов, узлов по диагностическим параметрам, характеризующим их техническое состояние с выявлением места, причины и характера неисправностей и отказов.

Тестовое диагностирование — установление диагноза при помощи подачи на объект специально организуемых тестовых воздействий от средств диагностирования.

Функциональное диагностирование — установление диагноза при подаче на объект только рабочих воздействий.

3

Объективное диагностирование — процесс диагностирования, осуществляемый при помощи контрольно-измерительного оборудования, приборов и инструментов.

Субъективное диагностирование — определение диагностических параметров, поддающихся оценке с помощью органов чувств, без контрольно-измерительных приборов и инструментов или с применением отдельных простейших средств для усиления сигнала.

Полное диагностирование — установление диагноза по полному числу диагностических параметров.

Неполное диагностирование — установление диагноза по ограниченному числу диагностических параметров. Экспресс-диагностирование — установление диагноза по минимальному числу диагностических параметров. Полное диагностирование предусматривает проведение технологического процесса диагностики в соответствии с маршрутной картой без изъятия каких-либо операций. Время, затрачиваемое на полное диагностирование, наибольшее, а на экспресс-диагностирование — наименьшее.

Автомобиль представляет собой с точки зрения диагностики сложную систему, ко-

торая можно классифицировать по ряду признаков следующим образом:

По характеру связи технических средств с объектом:

а) встроенные (перевозимые на автомобиле в процессе его работы); б) выделенные (подключающиеся в стационарных условиях).

По условию съема информации:

а) функциональные (диагностирование в процессе нормальной работы объекта); б) тестовые (на объект подается особый сигнал, чтобы по откликусудить

осостоянии объекта).

По полноте охвата:

а) общие (диагностируется объект в целом); б) локальные (диагностируется отдельный элемент объекта).

По степени универсальности:

а) специальные (объект, технические средства и алгоритм всегда постоянны); б) универсальные (объект, средства и алгоритм диагностирования легко

меняются).

По количеству диагностических параметров:

а) однопараметрические (диагноз по одному признаку); б) многопараметрические (диагноз по комплексу признаков).

По степени участия человека:

а) «ручные» (диагноз ставит человек); б) автоматические (диагноз ставится без участия человека).

Параметр — качественная мера, характеризующая свойство системы, элемента

или явления, и в частности процесса.

Значение параметра — количественная мера (физическая величина).

Все неисправности и отказы, возникающие в процессе эксплуатации автомобилей, сопровождаются износами; изменениями зазоров в сопряжениях; шумами; вибрациями; стуком; пульсациями давления; изменениями функциональных показателей; снижением мощности, тягового усилия, давления, производительности и т.д. Эти сопутствующие неисправностям и отказам признаки являются параметрами технического состояния, которые подразделяют на структурные и диагностические.

Параметры технического состояния, которые непосредственно характеризуют работоспособность или исправность объекта диагностирования (зазор в сопряжении, износ поверхности сопряжения и др.). – называются структурными.

Структурные параметры не поддаются измерению без разборки узла или агрегата. Разборка, а следовательно и нарушение взаимного положения приработавшихся деталей приводят к сокращению остаточного ресурса сопряжения в среднем на на 30—40 %.

4

Кривая изменения структурного параметра (например, зазора в сопряжении) в зависимости от наработки (например, пробегаавтомобиля) представлена на рис.2.

При эксплуатации автомобиля его узла или агрегата (рис.2) значения параметров его состояния yi изменяются от начальных или номинальных значений yH до предельных

yП.

Согласно рис. 2 значение параметра может быть номинальным, допустимым и предельным.

Номинальное значение параметра (yН) — показатель с нулевым отклонением, установленный нормативно-технической документацией.

Допустимое значение параметра (yД) — наибольший или наименьший показатель, определяющий исправное состояние объекта или системы (автомобиля, агрегата, сборочной единицы или системы).

Предельное значение параметра (yП) — показатель, при котором дальнейшая эксплуатация автомобиля (агрегата, сборочной единицы, детали или системы) недопустима или нецелесообразна по технико-экономическим соображениям.

Объект, у которого значение параметра достигло или превысило допустимое значение, считается неисправным и находится в так называемом предотказном состоянии. Продолжение эксплуатации объекта в этом случае обычно запрещено технической документацией (стандартами, техническими условиями заводов-изготовителей и т. п.).

Допустимое значение параметра (yД) можно установить на основе толерантных границ, согласно рис.3.

Рис.3.

Путем математической обработки статистических данных определяют закон распределения значений параметра f(у) и в зависимости от вида ограничения и вероятности α определяют статистическую оценкудопустимого значения параметра.

Если параметр имеет одностороннее ограничение сверху (например, люфт зубчатого зацепления – наибольшее значение люфта является ограничением сверху), то в качестве допустимого значения параметра принимают значение уД (рис. 3, а).

5

Для такого ограничения справедливо выражение:

f y dy .

yД

Если параметр имеет одностороннее ограничение снизу (например, сила тяги на ведущих колесах – наименьшее значение силы тяги является ограничением снизу), то

(рис.3, б).

Для такого ограничения справедливо выражение: yДf y dy .

0

Если параметр имеет двустороннее ограничение (например, вязкость моторного масла – имеет ограничение сверху и снизу), то предельно допустимых значений два — нижнее уД1 и верх-

нее уД2 (рис. 3, в)

Для такого ограничения справедливы два выражения:

Параметры технического состояния, которые косвенно характеризуют работоспособность или исправность объекта диагностирования (вибрации, расход топлива, мощность, температура) – называются диагностическими.

Диагностический параметр — это качественная мера проявления технического состояния автомобиля, его агрегата и узла по косвенному признаку, определение количественного значения которого возможно без их разборки.

Между структурными (у) и диагностическими (S) параметрами в зависимости от сложности объекта могут существовать различные взаимосвязи (рис. 4.).

Рис. 4. Возможные связи между структурными и диагностическими параметрами:

а — единичные; б — множественные; в — неопределенные; е — комбинированные

Из всего комплекса возможных диагностических параметров в практических целях используются параметры, отвечающие требованиям:

1.однозначности,

2.чувствительности,

3.стабильности,

4.информативности,

5.широты изменения,

6.доступности,

7.удобства,

8.технологичности измерения.

Под однозначностью диагностического параметра понимается соответствие каж-

дому значения диагностического параметра только одному вполне определенного значению структурного параметра (рис. 5).

Например, при увеличении зазоров (значение структурного параметра) между компрессионным кольцами и зеркалом гильзы цилиндра однозначно соответствует значению

1.снижения компрессии в цилиндре (рис.5 поз. 2);

2.повышения путевого расхода топлива (рис.5 поз. 3).

Рис. 5. Характеристика неоднозначного (1) диагностического параметра с экстремумом в точке А и однозначных параметров (убывающего 2 и возрастающего 3)

Неоднозначным является такой диагностический параметр, как мощность ДВС в зависимости от угла опережения зажигания. Одному значению диагностического параметра (мощность) может соответствовать два значения структурного параметра (угол опережения зажигания) раннее или позднее зажигание (рис.5 поз. 3).

Неоднозначным является такой диагностический параметр, который имеет одно или несколько экстремальных значений параметра (точка А, рис.5).

Чувствительность Кч диагностируемого параметра определяется скоростью его приращением dS, соответствующей изменению dу структурного параметра (рис.6)

y

Рис.6.Характеристикавысокочувствительного(1) ималочувствительного(2)диагностических параметров

Чувствительность Кч диагностируемого параметра может быть определена как:

Kч dSdy.

Например, на рис. 7 графиков изображение диагностического параметра 1 соответствует значению изменения количества газов, прорывающихся в картер двигателя, а 2 — значению изменения компрессии в цилиндрах ДВС в зависимости от наработки величины износа деталей ЦПГ.

В первом случае диагностический параметр для ДВС ЗИЛ-130 изменяется от номинального значения 22 л/мин до предельного 120 л/мин – в шесть раз.

У второго параметра значение для данного ДВС меняется от 0,75 МПа у нового ДВС до 0,63 МПа – 16%.

Так как изменение значения диагностического параметра «количество газов, прорывающихся в картер двигателя» в течение всего времени процесса изнашивания больше, чем значения изменения показателя «компрессия», то этот диагностический параметр является более чувствительным и его можно контролировать через меньшие диапазоны изменения износа.

Стабильность, определяемая вариацией (разбросом) значений диагностического параметра при многократном измерениях, имеющих одно и то же значение структурного параметра (рис.7).

8

ности (заштрихованные площади трапеций), тем информативней параметр и тем более достоверными будут результаты диагностирования.

Так, в приведенном на рис. 9 примере, информативному параметру соответствует прорыв газов в картер двигателя, а малоинформативному параметру соответствует люфт в редукторе главной передачи.

Широта поля изменения характеризуется наибольшим отклонением диагностического параметра при заданном изменении структурного параметра, она оценивается отношением величины изменения диагностического параметра к соответствующей величине структурного параметра.

Доступность и удобство измерения диагностического параметра обусловливается конструкциями машины и диагностического средства.

Технологичность измерения параметра определяется удобством подсоединения или подключения диагностической аппаратуры, простотой измерения и обработки результатов измерений. В целом технологичность измерения выражается через трудоемкость и стоимость диагностирования.

Диагностические параметры подразделяют на частные и общие.

Частные параметры указывают на определенную неисправность или отказ диагностируемого объекта.

Например, смещение порога срабатывания предохранительного клапана смазочной системы двигателя указывает конкретно на его разрегулировку и является частным диагностическим параметром.

Общие параметры характеризуют общее техническое состояние диагностируемого объекта. К числу общих параметров относятся: мощность и тяговые усилия, развиваемые на колесах автомобиля.

Диагностические параметры делят на 1 – независимые и 2 – зависимые. Независимые параметры указывают на конкретную неисправность, а зависимые

используют только при сопоставлении нескольких параметров.

В зависимости от глубины контроля диагностические параметры подразделяются:

на параметры проверки общего технического состояния и параметры углубленного диагностирования.

Выбор диагностических параметров для оценки технического состояния автомобилей осуществляется из номенклатуры, рекомендуемый ГОСТ Р 51709—2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методам проверки»(табл. 1).

Таблица 1

Основные параметры диагностирования автомобилей

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ

Автомобиль, его агрегаты и системы могут находиться в одном из возможных технических состояний:

•исправном и работоспособном,

•неисправном и работоспособном,

•неисправном и неработоспособном.

Диапазон изменения структурных параметров в пределах поля допуска определяет исправность техники.

При выходе какого-либо структурного параметра за пределы поля допуска машина или ее агрегат переходят в состояние неисправности, оставаясь попрежнему работоспособной.

С увеличением наработки по мере дальнейшего отклонения величины структурного параметра от поля допуска наступает сначала предотказное состояние машины, а затем возникает отказ и изделие переходит в неработоспособное состояние.

Каждому из этих состояний соответствует определенная совокупность диагностических параметров, значения которых отражают величины отклонения структурных параметров от допустимых значений.

Для количественной оценки технического состояния объекта по результатам измерения текущих значений диагностических параметров необходимы диагностические нормативы, которые бы соответствовали определенным пределам зоны исправности машины, а также давали информацию о необходимости предупреждающих технологических воздействий в целях предотвращения перехода машины в зонупредотказного состояния.

10

К ним относятся следующие значения величин диагностического параметра при заданной периодичности планового диагностирования tД :

начальное (или номинальное) значение величины SН ;

предельное значение величины SП ;

упреждающее (допустимое) значение величины SY .

Основным назначением диагностических нормативов является определение год-

ности объекта в данный момент путем сравнения измеренной текущей величины диагностического параметра Si с предельной SП и прогнозирование его работоспособности в

период предстоящей наработки tД путем сравнения величины Si с упреждающей величи-

ной SY .

В общем случае диагностический параметр является сложной стохастической (случайной) функцией многих случайных величин (нагрузки, характеристики конструкционных материалов, наработки, времени и др.). Эта функция может иметь линейный, нели-

нейный или релейный вид.

Для практической диагностики знание вида зависимости необязательно, так как важными являются только значения нормативов, но для установления их величин в нор-

мативно-технической документации, особенно значения SY , вид зависимости (функции)

диагностического параметра от структурного параметра или наработки имеет большое значение.

Схема формирования диагностических нормативов при линейной зависимости диагностического параметра от наработки представлена на рис. 9.

Рис. 9. Схема формирования диагностических нормативов при линейной зависимости диагностического параметра S от наработки:

1 — зона работоспособного исправного состояния; 2 — запас исправной работы; 3 — зона предотказного состояния; SН , SY , SП , SО — начальная, упреждающая, предельная, отказная величины диагностического параметра S соответственно; А — профилактика (упреждение неисправности — проводится по прогнозируемому значению наработки t1 ); Б — неисправность (упреждение отказа соответствует наработке t2 ); В — отказ (диагностируется при наработкеt3 );t — наработка; tД — периодичность плановой диагностики; S — допустимое отклонение диагностического параметра

Данная схема формирования диагностических нормативов характерна для узлов трения типа вал — втулка и зубчатых передач. Как видно из схемы, одной из основных задач, решаемых при установлении нормативов, является определение таких межконтрольных (междиагностических) пробегов автомобиля, при которых, с одной стороны, использование ресурса агрегатов и сборочных единиц было бы наиболее полным, а с другой

— упреждающее технологическое воздействие согласно величине SY — своевременным. Если диагностический параметр имеет релейный характер изменения, упреждающая величина SY теряет смысл и нормативными будут начальная SН и предельная SП

величины. В этом случае предельное значение диагностического параметра SП ужесто-