УМКД Надежность. Надежность УМКД 2017 (1). Учебнометодический комплекс дисциплины Надежность технологических машин
 Скачать 1.75 Mb.
|
|
Контрольные вопросы: 1. Что понимается под общим диагностированием? 2. Для чего применяется стенд КИ-4856 3. Назовите техническую характеристику стенда КИ-4856 4. Устройство стенда 5. Объясните принцип работы стенда. Лекция 12. Тема: Теоретические основы диагностирования технического состояния автомобилей 1.Системы диагностирования. 2. Автомобиль как объект диагностирования 1.Системы диагностирования.Теоретические основы диагностики технического состояния автомобилей представляют собой комплекс закономерностей, характеристик и связей между элементами, образующими систему диагностирования. Любая система диагностирования автомобиля включает следующие взаимосвязанные элементы: объект диагностирования, диагностические параметры, нормативные показатели, средства, процедуру диагностирования и человека. Разработать систему диагностирования какого-либо агрегата или механизма автомобиля это значит: выявить закономерности изменения параметров технического состояния объекта диагностирования и его контролеппригодность, выбрать диагностические параметры, определить характеристики их изменения и связи с параметрами состояния объекта, установить нормативные значения диагностических параметров, определить способ постановки диагноза, выбрать и технико-экономический обосновать соответствующие методы и измерительные средства, определить оптимальную процедуру или алгоритм диагностирования. Системы диагностирования автомобилей органически связаны с технологическими процессами их технического обслуживания и ремонта. На рис.13 приведена структурная схема формирования процессов диагностирования и технического обслуживания автомобилей. Как видно, объект диагностирования находится, с одной стороны, под разрушающим воздействием условий эксплуатации, а с другой – под восстанавливающим воздействием технического обслуживания и ремонта. При этом его техническое состояние и эффективность изменяются. Изменения технического состояния и эффективности диагностируемого объекта обусловлены разнообразными эксплуатационными и производственными факторами и являются случайными событиями.  Рисунок 13 Схема формирования технологических процессов диагностирования автомобилей в условия эксплуатации Под влиянием условий эксплуатации также формируется и экономические показатели комплекса технологических процессов: диагностирования, технического обслуживания и ремонта данного объекта. Из приведенного описания процесса формирования системы диагностирования автомобилей виден случайный, вероятностный характер состояния ее основных элементов, объединенных в единый комплекс. Для изучения этого комплекса методически удобно рассматирвать объект и элементы процесса диагностирования двояко: во-первых, как систему физических характеристик и, во-вторых, как математические модели описания их изменений в процессе эксплуатации автомобиля. Таблица .Физическая и математическая характеристики элементов систем диагностирования
Первое включает в себя характеристику механизмов и агрегатов автомобиля по назначению, устройству и специфическим признакам, технико-экономическую характеристику неисправностей, характеристику структурных и диагностических параметров и процессов их изменения, характеристику нормативных показателей, процесс, средства и технологию диагностирования, а также приспособленность автомобиля к определению его состояния. Второе отражает формализованное описание объекта и его технико-экономические критерии, математические модели закономерностей изменения структурных и диагностических параметров объекта, описание законов распределения отказов и неисправностей, модели связей между структурными и диагностическими параметрами объекта; критерии количественной оценки диагностических параметров; модели определения нормативных показателей и модели прогнозирования; модели оценки средств; алгоритм постановки диагноза и процедуры диагностирования. 2. Автомобиль как объект диагностирования Автомобиль (агрегат, механизм) представляет собой упорядоченную структуру элементов. Его работа обусловлена взаимодействием указанных элементов между собой или элементами и средой. Это взаимодействие может быть выражено (и измерено) физическими величинами (линейными, электрическими, химическими и т.д.), называемыми структурными параметрами, или параметрами технического состояния. В процессе эксплуатации структурные параметры непрерывно или дискретно изменяются от номинальных (или предельных) значений структурных параметров автомобиля, обусловливающих его исправность. Автомобиль как объект диагностирования физически характеризуется, во-первых, потребностью (объемом, частотой) получения информации о его техническом состоянии и, во-вторых, возможностью (приспособленностью) снятия этой информации. Первая характеристика определяется законами распределения отказов (неисправностей) механизмов автомобиля, реализациями процессов изменения его технического состояния, а также издержками, связанными с ремонтом и ТО. Вторая характеристика определяется контролепригодностью автомобиля и оценивается трудоемкостью и стоимостью диагностических работ. Применительно к задачами диагностирования автомобиль можно представить в виде комплекса элементов (двигатель, трансмиссия, ходовая часть, механизмы управления и т.п.), требующих непрерывного или периодического контроля через определенные промежутки времени, обусловленные пробегом автомобиля. Непрерывный контроль осуществляется встроенными приборами, а периодический – стационарными и переносными средствами диагностирования. Элементы автомобиля непосредственно или косвенно связаны между собой. Эти связи могут быть последовательными, параллельными и смешанными. Множественные связи между механизмами, системами и агрегатами автомобиля затрудняют определение его технического состояния путем одноразового диагностирования. Равно прочность элементов автомобиля практически невозможна. Поэтому первоочередными объектами диагностирования являются те элементы и сопряжения, отказ которых наиболее вероятен. Такие элементы называют «критическими» или «определяющими». Критичность элементов оценивают коэффициентом повторяемости неисправностей, их средней частотой, процентными отношениями числа появлений неисправностей данного элемента, а также стоимостными и трудовыми затратами на устранение пропущенных отказов и проведение планового обслуживания и диагностирования. Конструктивно детали автомобиля и его механизмы подразделяются на восстанавливаемые изделия удобно с позиций диагностики подразделить на две группы: восстанавливаемые силами и средствами АТП (путем технического обслуживания и текущего ремонта) и восстанавливаемые при помощи капитального ремонта, т.е. путем вторичного производства. Изделия первой группы являются основными объектами диагностирования в эксплуатационных условиях. Для них характерно в основном непрерывное, но достаточно интенсивное изменение параметров технического состояния восстанавливаемых без сложного ремонта. Вторая группа изделий отличается, как правило, медленно протекающими изменениями параметров технического состояния. В процессе эксплуатации структурные параметры объекта диагностирования изменяются, а упорядоченность системы в целом и ее функциональные качества ухудшаются, деградируют. Для того чтобы измерить степень этой деградации в данный момент и прогнозировать ее в предстоящем пробеге, необходимо знать закономерности изменений структурных параметров, под воздействием типичных эксплуатационных факторов. Такими изменениями структурных параметров механизмов автомобиля являются: естественное изнашивание, старение или какой-либо другой вид постепенной деградации при нормальных мало изменяющихся условиях эксплуатации; форсированное изнашивание (или другой вид изменения) под воздействием нарушений нормальной эксплуатации (присутствие в масле или топливе абразива, воды; длительная работа при высоких скоростных, нагрузочных, тепловых режимах; нарушения регулировок и др.); производственные дефекты, а также случайные, значительные сосредоточенные нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации (наезд на препятствие, удары). В результате естественного изнашивания происходит постепенное, монотонное изменение структурных параметров вследствие трения при естественных для данного объекта изменениях нагрузочных, скоростных и тепловых режимов. Форсированные изменения параметров технического состояния механизмов автомобиля тоже являются постепенными. В отличие от естественного изнашивания интенсивность их изменений может быть понижена эксплуатационными мерами. Эти изменения протекают быстрее, чем естественное изнашивание, и поэтому для их обнаружения требуются относительно простые, не обладающие высокой точностью измерительные средства. В результате производственных дефектов (трещины, неснятые напряжения), а также случайных эксплуатационных воздействий (наезды на препятствия, удары) происходят внезапные изменения структурного параметра. Эти изменения (макро повреждения) обычно требуют ремонта с заменой деталей и узлов. Они могут сразу привести к отказу объекта или существенно снизить его ресурса и надежность.  I II III IV V Рисунок 14. Структурно-следственная модель объекта диагностирования на примере цилиндро- поршневой группы двигателя Для того чтобы разработать какой-либо метод и технологию диагностирования автомобиля, недостаточно знать закономерности изменения его отдельных механизмов или узлов. Необходимо обобщенное логическое или аналитические описание наиболее важных свойств всего объекта диагностирования. Наиболее простое логическое описание объекта диагностирования выражается структурно-следственной схемой (рис.14). на І уровне этой схемы находятся наиболее уязвимые (критические) механизмы и детали автомобиля; на ІІ уровне – сопряжения между ними, т.е. структурные параметры. На ІІІ уровне показаны отклонения этих величин, превышающие предельные значения, т.е. характерные неисправности. На ІV уровне расположены рабочие или сопутствющие процессы (диагностические признаки), соответствующие величинам структурных параметров. V уровень занимают диагностические параметры, т.е. физические величины, при помощи которых можно измерить сопутствующие или рабочие процессы объекта диагностирования и таким образом определить техническое состояние объекта без его разборки. Характеристика автомобиля как объекта диагностирования исходит из показателей надежности его агрегатов и механизмов, закономерностей изменения их технического состояния, обусловливается трудовыми и стоимостными затратами и обобщается при помощи моделей. Модели объекта диагностирования вскрывают внутренние и внешние связи между структурными и диагностическими параметрами, а также связи между его элементами и подсиситемами. Логическое и математическое описания объектов диагностирования являются основой создания методов, средств и технологических процессов диагностирования автомобилей на автотранспортных предприятиях /Л.1, Л.2/ Контрольные вопросы: 1. Какими методами оценивается тех состояния цилиндрово-поршневой группы? 2. Для чего предназначен прибор К-69 М 3. Из чего состоит прибор К-69 М 4. Как проводятся диагностирования КШМ и ГРМ. Лекция 13 Тема: Диагностические параметры 1. Физическая характеристика диагностических признаков, диагностических параметров и область их использования 2. Диагностические нормативы. 3. Общий процесс диагностирования 4.Методы и средства диагностирования автомобилей. 1.Физическая характеристика диагностических признаков, диагностических параметров и область их использования. Возможность непосредственного измерения структурных параметров объектов диагностирования без их разборки весьма ограничена. Поэтому при определении технического состояния механизмов автомобиля пользуются диагностическими параметрами – косвенными величинами, связанными со структурными параметрами и несущими достаточную информацию о техническом состоянии объекта. Диагностическими параметрами могут быть параметры рабочих и сопутствующих процессов или их производные. Физическая характеристика диагностических признаков, диагностических параметров и область их использования применительно к диагностированию автомобилей показана в табл.4. Таблица 4. Характеристика диагностических признаков и параметров
Классификация диагностических параметров представлена на рис.15. Параметры выходных рабочих процессов, определяющих основные функциональные свойства объекта дают, обобщенную широкую информацию о состоянии механизмов в целом. Эта информация является основой для дальнейшей по элементной диагностики.  а) б) в) г) Рисунок 15. Классификация диагностических параметров: а – по прицепу образования; б – по виду информации; в – по функции наработки; г – по функции структурного параметра Параметры сопутствующих процессов дают более узкую информацию о техническом состоянии объекта диагностики. Они достаточно универсальны и широко применимы для поэлементного диагностирования систем. Геометрические параметры (статистические характеристики), определяющие отдельные элементарные связи между деталями механизма (например, зазоры, несносность, свободный ход и др.), дают ограниченную, но конкретную информацию о состоянии объекта. Диагностические параметры подобно структурным являются случайными, непрерывными или дискретными величинами. Закономерности их изменения обусловлены изменениями структурных параметров объекта. Аналогично структурным диагностические параметры имеют начальные (или номинальные) величины, соответствующие исправному состоянию объекта Sн1, Sн2, … , Sнn, предельные, соответствующие границе перехода в класс неисправных состояний Sп1, Sп2, …, Sпn, и упреждающие Sу1, Sу2 , …, Sуn .  При измерении диагностического параметра неизбежно регистрируются и помехи, которые обусловлены, во-первых, конструкцией объекта и, во-вторых, избирательными способностями и точностью прибора. Это затрудняет постановку диагноза и снижает его достоверность.Для повышения точности диагноза в некоторых случаях (например, при акустической диагностике) измеряют не физические величины диагностических параметров, а их первую или вторую производную по времени или наработке (например, вместо амплитуды звуковых колебаний – их скорость или ускорение). Диагностическими параметрами могут быть параметры относительно стабильных величин (зазоры, нагрев и т.п.) или же цикличных быстроизменяющихся процессов (вибрации, колебания). При использовании постепенно изменяющихся диагностических параметров для их описания можно применять целевую функцию выражающую соответствующие изменения структурных параметров объекта диагностирования. При этом закономерность изменения диагностического параметра выражается уравнением S = Sн + υ · la, где Sн – начальное значение диагностического параметра; υ – интенсивность изменения параметра при l=1 уменьшенная в α раз (ед.парам/ед.нараб·α) α – показатель степени, определяющий характер изменения параметра. Свойства диагностических параметров обусловливают их выбор при создании той или иной диагностической системы. Рассмотрим количественную характеристику этих свойств. Чувствительность Кч диагностического параметра, т.е. его приращение dS, соответственно изменению dX структурного параметра будет Кч =  .Численно чувствительность диагностического параметра определяется его относительными изменениями в пределах всего диапазона наработки объекта от номинала до наступления неисправного состояния: ∆S = │  │,где Sн - номинальное значение диагностического параметра; Sпі – значение параметра при наличии неисправности і-го элемента. Если диагностический параметр является функцией нескольких параметров технического состояния Sі = f (X1, Х2, …, Хm), то требование к его чувствительности можно представить в виде  Однозначность диагностического параметра означает отсутствие экстремума  т.е. перехода от возрастания к убыванию или, наоборот, в диапазоне от начального Хн до предельного Хп изменений структурного параметра.Стабильность диагностического параметра определяют наибольшим отклонением его величины от среднего значения, характеризующего рассеивание параметра при неизменных условиях измерения. Информативность Ii диагностического параметра определяется снижением исходной энтропии Нх (т.е. неопределенности технического состояния объекта) на величину Нi после использования информации, полученной в результате измерения данного диагностического параметра с учетом погрешности прибора, т.е. III = HX - Hі . Физически энтропия Нх (исходная неопределенность технического состояния данного механизма) является вероятностью наличия в нем той неисправности, которую обнаруживают при помощи данного диагностического параметра, а энтропия Ні – вероятностью той же неисправности механизма, но после его диагностирования. Полноту контроля при использовании і – го диагностического параметра можно выразить отношением информативности Iі к исходной неопределенности технического состояния Нх данного объекта. Ввиду сложности получения данных для определения Нх и Ні по вероятностным связям с неисправностями объекта информативность и полноту контроля диагностических параметров можно оценить по тесноте связей с главными параметрами рабочих процессов. При оценке диагностических параметров может быть использован информационно-стоимостный критерий, представляющий собой отношение приращения энтропии ∆H к стоимости k-й проверки Ск : ν =  .Здесь в стоимость проверки включают стоимость средств диагностирования, датчиков, эксплуатационные затраты и затраты на восстановление отказа. |