Діагностичні моделі, параметри і нормативи

Типи моделей

Об'єкт діагнозу може бути у справному стані, якщо задовольняє усім технічним вимогам, що висуваються до нього в цей момент часу. Справний стан і всі справні стани об'єкта діагнозу відображають його технічний стан. Отже, досягти мети діагностика може тільки внаслідок аналізу багатьох справних і несправних станів, в яких може бути об'єкт. Цей аналіз може бути виконаний теоретично в період розробки нового автомобіля та його агрегатів або експериментально в період експлуатації автомобіля. Проте, виконання такого експерименту в експлуатації ускладнено через велику кількість можливих станів об'єкта діагнозу або просто технічно неможливе для виконання. У зв'язку з цим потрібні спеціальні методи для теоретичного аналізу багатьох можливих станів автомобіля загалом або його окремих частин. Такі методи ґрунтуються на дослідженні діагностичних моделей. Діагностичні моделі визначають причинно-наслідкові співвідношення між технічним станом об'єкта діагнозу (вихідними і внутрішніми параметрами його структури) та їхніми діагностичними сигналами (вихідними параметрами).

Діагностичні моделі можуть бути в аналітичній, табличній, векторній, структурно-наслідковій або іншій формах. Вибір моделі залежить від деяких факторів: умов експлуатації, можливих конструктивних виконань, міри вивченості цього об'єкта або його окремої системи, міри абстрагування від реальної системи та ін.

Аналітичні моделі найповніше описують процеси діагностичної системи. Однак, при великій кількості структурних елементів і зовнішніх факторів, які діють на систему, вони бувають дуже громіздкими, що утруднює застосування їх щодо вихідних параметрів.

У зв'язку з цим у практиці дуже поширені структурно-наслідкові моделі (рис. 4.5). На рівні І цієї схеми містяться найуразливіші механізми і деталі автомобіля; на рівні ІІ - спряження між ними, тобто структурні параметри. На рівні ІІІ показані відхилення цих величин, які перевищують граничні значення, тобто характерні несправності. На рівні IV розміщені робочі або супровідні процеси (діагностичні ознаки), що відповідають структурним параметрам. На рівні V розташовані діагностичні параметри, тобто фізичні величини, за допомогою яких можна виміряти супровідні, або робочі, процеси об'єкта діагностування і таким чином визначити технічний стан об'єкта без його розбирання.

Структурно-наслідкова модель створюється на основі інженерного вивчення будови об'єкта і його функціонування, статистичного аналізу показників надійності та оцінки діагностичних параметрів.

Основним недоліком названих вище моделей є складність і неможливість синтезу моделей великих складних систем. Тому сьогодні набирає великого поширення імітаційне моделювання.

Рис. 4.5. Структурно-наслідкова діагностична модель

Імітаційне моделювання дає змогу експериментально досліджувати складні внутрішні взаємодії з великою розмірністю за кількістю змінних зв'язків між елементами моделі, вивчати дію на функціональні системи інформаційних і організаційних змін, що мають випадковий характер, не лінійність, обмеження різних типів. За імітаційним моделюванням можна оцінити поведінку системи в нових ситуаціях, перевіряти нові стратегії і правила прийняття рішення.

Параметри і нормативи

Щоб визначити, в якому стані автомобіль або його елемент, треба знати їхні параметри технічного стану (структурних параметрів), заданих нормативно-технічною документацією заводу-виготовлювача.

Параметрами технічного стану (структурними параметрами) називають фізичні величини (міліметр, градус та ін.), які визначають зв'язок і взаємодію елементів автомобіля та його функціонування загалом. Наприклад, параметрами технічного стану спряження поршень - циліндр двигуна можуть бути розміри спряжених деталей поршнів і циліндрів, які визначають між ними зазор, овальність тощо. В процесі експлуатації параметри технічного стану змінюються від номінального до граничного значення під впливом різних конструктивно-технологічних і експлуатаційних факторів. Граничні значення структурних параметрів зумовлені ймовірністю відмов і несправностей автомобіля і є переважно значеннями техніко-економічного характеру.

При діагностиці параметри технічного стану автомобіля та його елементів вимірюють посередньо на підставі вихідних (робочих) і супровідних процесів, що породжуються функціонуючим механізмом. Ці процеси функціонально пов'язані з технічним станом механізму, містять інформацію, потрібну для діагностики, і мають назву діагностичних ознак.

Найчастіше для діагностування автомобілів застосовують такі діагностичні ознаки: ефективність механізму, коливальні процеси, тепловий стан, герметичність, склад мастила та ін. Діагностичні ознаки можна кількісно оцінити за допомогою відповідних діагностичних параметрів.

Діагностичні параметри - це якісна міра прояву технічного стану автомобіля та його елементів за посередніми ознаками. Наприклад, ефективність двигуна можна оцінити за потужністю і темпом їх наростання, гальма - за гальмівним шляхом і сповільненням автомобіля. Ці параметри дають узагальнену інформацію про стан механізму загалом, що є основою для подальшої діагностики елементів. Супровідні процеси (шум, нагрівання та ін.) можна оцінити за допомогою таких діагностичних параметрів, як швидкість і прискорення вібрацій, міра і швидкість нагрівання, компресія, концентрація в мастилі продуктів відпрацювання та ін. Ці параметри дають конкретнішу інформацію про технічний стан механізму, що діагностується, і є досить універсальними, їх широко застосовують для складних технічних систем.

Діагностичні параметри повинні мати чутливість, однозначність, стабільність, інформативність щодо визначення причинно-наслідкових зв'язків із структурними параметрами.

Чим більше значення цієї величини, тим діагностичний параметр чутливіший до зміни структурного параметра.

Однозначність діагностичного параметра визначається монотонно зростаючою або спадною залежністю його зі структурним параметром у діапазоні від початкової хп до граничної хг змін структурного параметра.

При визначенні діагностичного параметра завжди матимуть місце випадкові фактори, які знижують точність зміни і характеризують міру розсіювання параметра при незмінних умовах вимірювання.

Перелічені властивості діагностичних параметрів багато в чому залежать від навантажувального, теплового і швидкісного режимів функціонування систем, що діагностуються. Тому на практиці, щоб мати порівняні результати і найбільшу інформацію, застосовують цілком певні навантажувальні, теплові і швидкісні тестові режими.

Діагностичні параметри механізму, як і структурні, є змінними випадковими величинами і мають відповідні номінальні і граничні значення. Зі збільшенням пробігу автомобіля з початку експлуатації діагностичні параметри можуть або збільшуватись (наприклад, вібрації), або зменшуватись (наприклад, тиск мастила). Зв'язок між діагностичними і структурними параметрами дає змогу без розбирання кількісно оцінити технічний стан автомобіля та його елементів.

Діагностичні нормативи - це кількісна оцінка технічного стану системи, яку діагностують. До них належать: початкове значення діагностичного параметра; його граничне значення, при досягненні якого виникає ймовірність появи відмови; попереджуюче або допустиме значення при заданій періодичності діагностування. Визначення технічного стану системи в цей момент і прогнозування його працездатності в період наступного напрацювання відбуваються за допомогою порівняння виміряного значення діагностичного параметра з граничним його значенням.

Діагностичні нормативи можна поділити на дві групи: ті, що визначаються стандартами, і ті, що зумовлені нормативно-технічною документацією заводів-виготовлювачів.

До першої групи належать діагностичні нормативи, які характеризують технічний стан механізмів і вузлів, що створюють безпеку руху і згубно впливають на навколишнє середовище. Це - гальмівний шлях, час спрацювання гальмового приводу, гальмівні сили на колесах, вміст шкідливих компонентів відпрацьованих газів, рівень шуму та ін.

Коригування нормативних показників в експлуатації можливе тільки в бік посилення вимог до них.

До другої групи належать діагностичні нормативи, пов'язані з технічними допусками структурних параметрів або з оптимальними показниками надійності та економічності роботи автомобіля. Нормативи структурних параметрів установлюють на стадії проектування і коригують при доводці автомобіля. Наприклад, зазори в клапанному механізмі, контактах переривача; кривошипно-шатунному механізмі, шворневому з'єднанні; кути встановлення коліс автомобіля і т.п. Діагностичні нормативи параметрів визначають на основі причинно-наслідкових зв'язків їх з діагностичними параметрами за результатами лабораторно-стендових досліджень. Для контролю технічного стану використовують також і структурні параметри.

Серед нормативних показників першої і другої груп розрізняють проміжні. Параметри цієї групи пов'язані з підвищенням витрати палива, зниженням потужності двигуна, довговічності деталей та вузлів тощо. Особливість нормативів проміжної групи - велика залежність від умов експлуатації та віку автомобілів. Тому треба коригувати розмір нормативу залежно від конкретних умов експлуатації.

Нормативні показники визначають або коригують на підставі статичного методу, суть якого полягає ось у чому. Разова вибірка значень діагностичного параметра, виміряного у представницькій сукупності об'єктів, відповідатиме справному і несправному станам. При цьому передбачається, що значення, які відповідають несправному стану, підлягатимуть іншій закономірності розподілу, ніж ті, що відповідають справному стану. Закономірність розсіювання параметрів справних об'єктів може бути апроксимована імовірнісним теоретичним законом. На підставі теоретичного розподілу значень параметра для справного об'єкта ділянку допустимого в експлуатації розсіювання діагностичного параметра можна обмежити границями з потрібним рівнем імовірності справної роботи. Добуті в такий спосіб границі і будуть нормативними діагностичними параметрами.

Технічне діагностування є частиною технологічного процесу обслуговування і ремонту машин. Його провадять при введенні машин в експлуатацію, технічному обслуговуванні та ремонті. За результатами діагностування приймають рішення про доцільність подальшої експлуатації машини, визначають терміни її роботи до чергового поточного чи капітального ремонту або необхідність постановки на ремонт; визначають вид ремонту.

Діагностування - контроль технічного стану складових частин машини за діагностичними параметрами, зовнішніми ознаками і з необхідною точністю. При цьому машина не розбирається. Зняття окремих деталей для приєднання приладів не є розбиранням.

Параметр - якісна міра, що пояснює властивість складових частин машини або процесу (явища). Значення параметра характеризується кількісною мірою, воно може бути номінальним (найкращим), нормальним, допустимим (можна без ремонту) і граничним (не доцільно).

Методи діагностування. Діагностування машин і їхніх складових частин здійснюється суб'єктивними (органолептичними) і об'єктивними (інструментальними) методами.

До суб'єктивних методів належать: зовнішній огляд, прослуховування, прощупування, випробування, постукування, послідовне виведення (вимикання) з роботи окремих елементів системи, перевірка на запах і т.п.

Параметри технічного стану машин поділяють на прямі й непрямі. Перші безпосередньо характеризують працездатність або несправність машин, а другі - побічно. До прямих параметрів належать: зазори й натяги в з'єднаннях, взаємне розташування, геометрична форма, розміри, шорсткість, механічні властивості деталей, зусилля і тиск на робочих органах, продуктивність машин, витрата палива, густина електроліту і т.п. Ці параметри визначають вимірювальними інструментами, приладами і пристроями.

Непрямими вважаються параметри, які залежать від прямих і перебувають із ними у функціональній залежності: потужність, крутячий момент, шум, вібрація, чад картерного мастила, вміст елементів зносу в мастилі, провисання гусениці, температура, герметичність, шлях гальмування та ін.

Діагностична вимірювально-прогнозувальна система ДВПС вимірює 399 параметрів стану машин.

Регламентоване діагностування виконують при періодичних (планових) технічних обслуговуваннях і ремонтах. В цей час здійснюється узагальнена перевірка стану складових частин машини, зазначена в маршрутній технології діагностування.

Заявочне діагностування проводять поглиблено в міжконтрольний період на замовлення при виникненні несправностей і відмов, а також якщо значення регламентованих параметрів (показників) не відповідає допустимим, і при визначенні залишкового ресурсу машини або її складової частини.

Ремонт - це комплекс технічних заходів щодо усунення несправностей, які виникли у машині. Залежно від технічного стану машини роблять поточний або капітальний ремонт.

Поточний ремонт (ПР) виконується для забезпечення або відновлення працездатності машини і полягає в заміні і (або) відновленні окремих складових частин.

Капітальний ремонт (КР) - вид ремонту, що виконується для повного (або близького до повного) відновлення ресурсу машини з заміною або відновленням будь-яких складових частин, у тому числі й базових. Показники якості капітально відремонтованих машин повинні бути на рівні показників нових (або близькі до нових), а рівень відновлення ресурсу повинен складати не менше 80% від вихідних показників нових машин.

Планові КР тракторів проводять через 5100...6000 мотогодин наробітку, комбайнів самохідних через 1250...1350 га прибраної площі і вантажних автомобілів після 130000...150000 км пробігу.