1.3 Перечень задач виброакустической диагностики

Как показывает практика, диагностика необходима на всех этапах жизненного цикла механизма: от проектирования и изготовления до снятия с эксплуатации и в ремонтный период, хотя методы и средства диагностирования, применяемые на этих этапах, существенным образом различаются между собой (таблица 1.2). Это связано с различием видов дефектов и генерируемых ими сигналов, а также условий и конечных целей

диагностирования. Использование методов виброакустической диагностики в эксплуатационный период жизни механизма способствует обеспечению эксплуатации заводского оборудования и транспортных средств не по заранее назначенному ресурсу, а по фактическому техническому состоянию.

Таблица 1.2

Области применения виброакустической диагностики на этапах жизненного цикла механизма

Виброакустическая диагностика на различных этапах жизненного цикла механизмов
Разработка	Производство	Эксплуатация		Ремонт
Локализация источников повышенной виброактивности	Диагностика на этапе производства	Эксплуатационная диагностика	Контроль технологических процессов	Диагностика на этапе ремонта
Индетификация источников виброактивности и поиск «слабых» узлов	Оценка качества изготовления отдельных узлов и качества сборки механизма в целом	Оценка фактического состояния, прогнозирование остаточного ресурса	Автоматизированное управление качеством технологических процессов	Оценка объема ремонтных работ и качества ремонта

Повсеместно практикуемое в настоящее время планово - предупредительное обслуживание машин и механизмов заключается в том, что независимо от фактического технического состояния через заранее определенные интервалы времени проводится полная или частичная разборка оборудования с целью профилактического осмотра, технического обслуживания или капитального ремонта. Планируемое время жизни механизма до его разборки базируется на предшествующем опыте эксплуатации и зависит от времени жизни наиболее подверженных износу компонентов механизма, таких, например, как подшипниковые узлы.

Процедура планово-предупредительных ремонтных работ существенно уменьшает вероятность аварии, но не предохраняет механизм от неожиданных повреждений в межремонтный период. Более того, вероятность выхода из строя механизма при этом только увеличивается за счет переборок, нарушающих приработку узлов и ускоряющих их износ. Помимо этого, необоснованные переборки вносят новые непредвиденные дефекты: перекосы осей, люфты, загрязнение и прочее, что также сокращает срок жизни механизма и требует новых ремонтных работ. Типичная зависимость вероятности выхода из строя механизма от времени наработки без проведения профилактического ремонта изображена на рис. 1.2. Жирная вертикальная линия на этой диаграмме означает безопасный интервал времени Тр между планово- предупредительными работами, соблюдение которых должно предотвратить все возможные поломки.

Рис. 1.2 Вероятность отказа машин со временем наработки:

Тр - время назначенного ресурса. Те - среднее наиболее вероятное время поломок;

Тн - наибольшее время наработки

Однако опыт эксплуатации показывает, что, во-первых, это не устраняет случайных поломок на интервале времени t<Tp, а во - вторых, в большинстве случаев время безаварийной эксплуатации механизма без разборок значительно превышает назначенное время профилактического ремонта. Поэтому экономически более выгодна стратегия проведения предупредительных работ не через регулярно, заранее запланированные интервалы времени, а по мере необходимости в соответствии с техническим состоянием. Для реализации возможности такого обслуживания по состоянию достаточно иметь сведения о фактическом техническом состоянии и скорости его изменения во времени.

Принципиально возможны два подхода, реализующих контроль технического состояния по виброакустическим характеристикам.

Первый из них заключается в организации постоянного контроля изменений (тренда) представительных параметров, характеризующих изменение технического состояния с наработкой механизма, с тем, чтобы указать время, когда скорость ухудшения состояния достигает критической. На графике типичной зависимости представительного параметра технического состояния (уровня вибросигнала) от времени наработки (рис.1.2.1) четко различаются три периода: приработки, нормальной работы и деградации механизма, когда скорость ухудшения состояния нарастает со временем. Из этой зависимости следует, что время проведения ремонтных работ Тр (назначенный ресурс) намного меньше фактического срока Тф, когда этот ремонт становится необходимым.

Рис. 1.3 Поведение представительного параметра технического состояния узла механизма со временем наработки:

Т 1 - период приработки; Т2 - период нормального функционирования;

ТЗ -зарождение и развития дефекта; Тр - в ремя назначенного ресурса;

Тф - время фактического срока ремонта; Та - время наступления аварии;

Uн — уровень нормального функционирования; Uд - допустимый уровень;

Трендовая характеристика позволяет прогнозировать момент наступления катастрофических изменений технического состояния, а стало быть, прогнозировать остаточный ресурс и планировать срок физически обоснованного ремонта.

Второй подход (контрольная поверка) базируется на эпизодическом контроле представленных характеристик технического состояния и сравнение их с пороговыми значениями, выработанными на основе достаточно большого числа предварительных диагностических экспериментов. Метод контрольной проверки целесообразно использовать для определения технического состояния множества однотипных механизмов и выявлять те из них, которые находятся в критическом состоянии.