лекции (1233912), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Из анализа связи и зависимости параметров (характеристик) выходных процессов простого узла (подшипника скольжения), состоящего из двух деталей, от его структурных параметров (см. рис. 2) видно:

- характер взаимодействия структурных элементов (цапфы и подшип­ника) зависит от значений структурных параметров (главным образом от радиального зазора);

- с изменением структурных параметров, например, с увеличением за­зора вследствие износа, происходит изменение характера взаимодействия цапфы (вала) и подшипника. Вместо плавного вращения цапфы в подшип­нике появляются радиальные и продольные ее перемещения, которые вы­зывают вибрации подшипника, шум при работе и нагрев.

Таким образом, возникают сопутствующие выходные процессы, кото­рые также имеют соответствующие параметры. Эти параметры могут на­блюдаться и измеряться как выходные косвенные параметры.

Обратная связь выходных косвенных параметров со структурными параметрами (определение значений структурных параметров по величи­не параметров выходных процессов) составляет сущность постановки диагноза в технической диагностике. В свою очередь, анализ результатов технического диагностирования позволяет выполнить оценку техническо­го состояния объекта диагностирования.

Таким образом, основными оценочными показателями или признаками технического состояния агрегата, системы, механизма, узла или детали СДМ могут быть прямые или косвенные диагностические параметры.

Примеры таких параметров:

• эффективная мощность, величина крутящего момента, расход топлива, угар масла, величина расхода картерных газов (для ДВС);

• эффективность работы цилиндров, баланс мощности цилиндров, отно­сительная компрессия по цилиндрам, мощность механических потерь (для ДВС);

• уровень шума, создаваемого агрегатом, механизмом при их работе;

• спектр вибрации деталей агрегата, механизма или узла при их работе;

• углы свободного перемещения или положения (деталей);

• величина износа (узлов, деталей);

• степень герметичности (узла);

• величина давления эксплуатационных жидкостей в системах, обеспе­чивающих работу ДВС, или в гидравлической системе и их температура;

• величина тока и напряжения в электрических цепях систем электро­снабжения и электрического пуска, системы зажигания, цепях бортовой электрической сети и специального оборудования;

• продолжительность рабочих процессов впрыска топлива по времени или углу поворота коленчатого вала ДВС в градусах (радианах);

• показатели качества эксплуатационных материалов;

• состав токсичных компонентов в отработавших газах бензинового ДВС (степень замутнения отработавших газов дизельного ДВС);

• количество и состав примесей в отработавшем масле или отработавшей гидравлической жидкости.

Техническое диагностирование не может быть объективным, если по выбранным показателям не будут установлены допустимые или предельно допустимые значения параметров.

Машина, агрегат, узел и каждая деталь изготавливаются по разрабо­танным чертежам с определенными допусками на размеры и с соблюдени­ем других ТУ. Все детали и узлы, собранные в агрегаты и машина в целом, образуют ее так называемую структуру, то есть конструкцию, состоящую из множества совместно работающих деталей.

Структура агрегата, машины или ее узла характеризуется:

- взаимным расположением деталей (структурных элементов), из кото­рых состоит узел или агрегат;

- формой и размерами этих деталей;

- видом соединения (сопряжения) деталей друг с другом;

- характером взаимодействия деталей.

Например, структура ДВС характеризуется взаимным расположением его механизмов: кривошипно-шатунного, газораспределительного, пере­дач, а также расположением всех приводов навесных агрегатов. Структура ДВС характеризуется также размерами коленчатого вала и газораспределительных валов. Размеры шестерен приводов, форма их зубьев, вид соединения шестерен с валами (шлицевое, шпоночное), валов с подшипниками (качения, скольжения) и характер взаимодействия деталей (постоянное зацепление шестерен) также являются характеристиками структуры этого агрегата. Аналогичным описанием можно охарактеризовать структуру любого другого агрегата машины, ее узла или узла системы.

Как указывалось выше, структура агрегата обеспечивает выполнение заданных рабочих функций. ДВС развивает определенную мощность. Трансмиссия машины передает, распределяет, изменяет величину крутя­щего момента. Вместе с тем структура машины и ее агрегатов определяет заложенные в них при проектировании и изготовлении технические харак­теристики и эксплуатационные свойства. Технические характеристики и эксплуатационные свойства обеспечивают эффективное применение ма­шины при ее использовании в технологических процессах в заданных экс­плуатационных условиях.

В процессе эксплуатации взаимосвязи, сопряжения отдельных деталей и узлов (структурных элементов) изменяются в зависимости от наработки вследствие процессов износа и разрушения. В цилиндрах ДВС вследствие износа увеличиваются зазоры между компрессионными кольцами и стенками цилиндров. Ослабляются крепежные соединения во всех агрегатах. Изнашиваются зубья шестерен. Изменяются размеры и форма структурных элементов: валы прогибаются, изнашиваются и деформируются тормозные барабаны в узлах ходовой части машины. Изменяется, соответственно ха­рактер взаимодействия сопряженных деталей. Например, увеличивается пробуксовка фрикционных элементов сцепления или происходит заедание стержней выпускных клапанов механизма газораспределения ДВС.

Техническое состояние машины, агрегата или узла оценивается коли­чественными значениями диагностических (структурных) параметров, ко­торые могут иметь номинальное, допустимое или предельное значение (рис.4).

Номинальное (начальное) значение параметра соответствует значе­нию, которое установлено расчетом, по чертежам и гарантируется изгото­вителем в соответствии с ТУ. Номинальное значение параметров может иметь новая, введенная в эксплуатацию машина, узел или агрегат после выполненного капитального ремонта, обкатки и приработки. В процессе эксплуатации параметры изменяются по величине, уменьшаются или уве­личиваются, но всегда эти изменения приводят к ухудшению технического состояния агрегата, машины.

Например, такое изменение структурного параметра, как увеличение за­зоров между стенками цилиндров и поршневыми кольцами КШМ ДВС, при­водит к уменьшению развиваемой двигателем эффективной мощности, уве­личению удельного расхода топлива и расхода масла, а это уже есть ухудше­ние его технических характеристик и эксплуатационных свойств.

Допустимое значение параметра принимается условно, как качественный переход между двумя состояниями машины (агрегата) - исправным и неис­правным. В то же самое время машина (агрегат) еще сохраняет свою работо­способность. Машина может использоваться по назначению и использовать запас ресурса до очередного технического обслуживания без регулировочных работ или ремонта. При этом машина используется по назначению с пони­женными техническими характеристиками и эксплуатационными свойствами.

Накапливаясь количественно, изменения параметров достигают такого предела, при котором происходит качественное изменение технического со­стояния машины (агрегата).

Например, постепенное увеличение зазора между коренными шейками коленчатого вала двигателя и подшипниками скольжения сопровождается ра­диальными ударами и повышением температуры этих узлов. Такие изменения могут привести к поломке вала или повреждению вкладышей подшипников. Очевидно, что такие отказы, как поломка коленчатого вала, обрыв высоко­вольтного провода контактной системы зажигания бензинового ДВС, обрыв ремня привода водяного насоса и большое число других подобных отказов приводят к потере работоспособности агрегата (узла) и машины в целом (см. рис. 4).

Рис. 4 Определение понятий номинальное, допустимое, предельное значения параметра: I - работоспособное и исправное состояние;

II - предотказное (работоспособное, но неисправное) состояние;

III - неработоспособное (соответственно неисправное) состояние

Отказ характеризуется тем, что структурные параметры агрегата (узла) достигли предельных, заранее установленных значений, при которых даль­нейшая эксплуатация машины невозможна из-за потери работоспособности или неэффективна (значительное снижение мощности ДВС, большие потери мощности в агрегатах трансмиссии при передаче крутящего момента от дви­гателя к рабочему оборудованию).

Отказы могут быть внезапными и постепенными. По видам отказы могут быть также конструктивными, производственными или эксплуатационными. Различают независимые, зависимые, полные отказы.

Внезапный отказ характеризуется качественным (скачкообразным) из­менением одного или нескольких структурных параметров из-за накопления повреждений и неисправностей.

Постепенный отказ связан с плавным изменением одного или несколь­ких структурных параметров машины, ее агрегатов, механизмов, узлов.

Конструктивные отказы связаны с ошибками при конструировании, применением несовершенных методов конструирования, неправильным вы­бором комплектующих изделий, материалов при изготовлении машин.

Производственные отказы связаны с нарушениями технологии изготов­ления деталей, узлов, агрегатов, использованием производственного оборудо­вания, которое не обеспечивает требуемой точности при их изготовлении.

Независимый отказ не обусловлен повреждениями и отказами других элементов агрегата (машины).

Зависимый отказ обусловлен повреждениями и отказами других элемен­тов агрегата (машины).

Полный отказ - отказ, после которого использовать агрегат, узел, в том числе машину, невозможно или возможно, но с ограничениями её работоспо­собности.

Примеры постепенных и внезапных отказов с указанием их причин пред­ставлены в табл. 1

Таблица 1

Примеры постепенных и внезапных отказов

Детали агрегатов, узлов	Характер, причины отказа
	Постепенный	Внезапный
1	2	3
Валы	Износ трущихся поверхно­стей шеек и цапф Изгиб валов	Поломка усталостная или от перегрузок
Подшипники скольжения	Износ трущихся поверхностей	Выплавление антифрикционного сплава
Подшипники качения	Износ рабочих поверхно­стей шариков, роликов, колец Смятие, выкрашивание рабочих поверхностей шариков, роликов, колец	Схватывание Заклинивание из-за поломки сепараторов, колец
Шестерни	Износ, смятие зубьев Выкрашивание зубьев	Поломка зубьев Заедание
Шлицы, шпонки	Износ, смятие рабочих поверхностей	Поломка
Резьбовые соединения	Ослабление затяжки	Срыв резьбы Обрыв головки болта
Трубопроводы, шланги	Изгиб, смятие трубок, патрубков, шлангов Засорение трубопроводов, шлангов	Обрыв трубопроводов, шлангов

Предельное значение структурного параметра соответствует либо пол­ной потере работоспособности агрегата (узла), либо такому снижению его технических характеристик и эксплуатационных свойств, при котором даль­нейшая эксплуатация машины недопустима или экономически нецелесооб­разна.

Предельно допустимые значения показателей необходимы для того, чтобы сделать вывод о возможности дальнейшей эксплуатации агрегатов, узлов, а также машины в целом или о направлении их в ремонт.

Для того чтобы прогнозировать работоспособность машин, кроме пре­дельно допустимых значений показателей необходимо иметь данные о том, как изменяется величина показателей в процессе эксплуатации в за­висимости от наработки машины. Весь комплекс работ технического диаг­ностирования, начиная с выявления происходящих изменений в агрегатах, механизмах и узлах и заканчивая установлением предельно допустимых значений показателей, выполняется путем наблюдения за рабочими процес­сами, происходящими в агрегатах, механизмах, узлах в условиях, соответ­ствующих условиям их эксплуатации, а также в ходе специальных испыта­ний (тестов).

В первом случае могут применяться статистические методы исследо­ваний, с помощью которых оценивается надежность агрегатов, механизмов и узлов. Следует отметить, что в методиках оценки надежности и методиках технического диагностирования используется один и тот же основной ме­тод - метод наблюдения за изменениями, происходящими в агрегатах и узлах машины.

Критериями выбора целесообразного метода технического диагности­рования и соответствующих средств диагностирования являются размер материальных затрат, стоимость его проведения, вид и форма носителя ин­формации, характеристики информативных и диагностических параметров объекта диагностирования.

2 МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Методы диагностирования машин, их агрегатов и узлов характеризу­ются способом измерения и физической сущностью диагностических па­раметров. Принято выделять три основные группы средств техническо­го измерения диагностических параметров, которые классифицируются в зависимости от их вида (рис. 5).

Характеристики

Список файлов ВКР