Диагностирование механизмов и деталей подъемно-транспортных машин

В целом методы диагностирования машин можно разделить на субъектив­ные и объективные.

Субъективные методы позволяют оценивать техническое состояние кон­тролируемого объекта: визуальным осмотром (выявляют места протекания топлива, масла и технических жидкостей, определяют их качество по пятну на фильтровальной бумаге; устанавливают наличие трещин на металлоконструкции, деформацию шин и остаточную деформацию металлоконструкции заметную на глаз усадку штока силового цилиндра при нейтральной позиции рукоятки золотника распределителя, вспенивание жидкости, цвет выхлоп­ных газов и т.д.); ослушиванием (характер шумов, стуков и вибрации); по степени нагрева механизмов и трубопроводов («на ощупь*); по характерному запаху.

Достоинство субъективных методов — низкая трудоемкость и практиче­ское отсутствие средств измерения. Однако результаты диагностирования этими методами дают только качественную оценку технического состояния объекта и зависят от опыта и квалификации диагноста.

Объективные методы контроля работоспособности объекта основаны на использовании измерительных приборов, стендов и другого оборудования, позволяющих количественно определять параметры технического состояния, которые изменяются в процессе эксплуатации машины. В процессе диагно­стирования СДПТМ используются средства самых различных принципов и назначения, что приводит к большому разнообразию применяемых мето­дов. Наибольшее предпочтение отдается методам, определяющим непосред­ственно структурные параметры.

Временной метод основывается на измерении параметров движения объекта или его рабочего органа в условиях нормированных режимов нагружения. Широко используется при оценке работоспособности гидропривода в целом. Так, время подъема ковша погрузчика от минимального до макси­мального значения при номинальной частоте вращения коленчатого вала ДВС характеризует работоспособность гидравлической системы привода рабочего оборудования, а продолжительность перемещения управляемых колес из одного крайнего положения в другое — соответственно гидропривода рулевого управления. К достойнствам метода относится возможность исполь­зования простых средств измерения, не требующих установки датчиков, но трудно обеспечить необходимую точность из-за сложности повторения необ­ходимого режима.

Силовой метод основан на определении диагностических параметров че­рез усилия на рабочем органе, движителе или крюке. К достоинствам данного метода относится оценка работоспособности объекта в целом на режимах, приближенных к реальным, но для его реализации требуются специальные нагрузочные стенды.

Виброакустический метод основан на анализе параметров вибраций и акустических шумов. Работа любой сборочной единицы сопровождается виброударными процессами и (или) акустическим и шумами. Например, в со­пряжениях плунжерных пар топливных насосов высокого давления, клапанов форсунок, газораспределительного механизма и гидропривода, подшипников кривошипно-шатунного механизма в процессе эксплуатации нарушаются запроектированные кинематические связи между деталями, вследствие чего характер вибрации и шума изменяется. Это свойство используется при диаг­ностировании объекта.

Сигналы, исходящие от работающих механизмов, носят импульсный ха­рактер, а их амплитуда достаточно точно характеризует состояние кинема­тической пары. При виброакустическом методе контроля большое значение имеет правильный выбор первичных преобразователей. Пьезоэлектрические датчики с учетом применения компьютерных технологий дают хорошие ре­зультаты. Этот метод перспективен, обладает высокой информативностью. Однако отделение полезных сигналов от помех, создаваемых различными со­пряжениями контролируемой системы, затруднено.

Тепловой метод основан на оценке распределения температуры на поверх­ностях сборочных единиц, а также разности температур рабочей жидкости на входе и выходе. Характерные точки выбираются исходя из конструктивных особенностей элементов и расположения в них областей генерации теплоты. Метод универсальный и может быть реализован при помощи накладных, встро­енных и дистанционных датчиков. Однако измерение разности температур погрешности элемента неприемлемой для практики точностью, трудоемко­стью и продолжительностью возможно только при использовании специальных высокочувствительных датчиков с линейной и стабильной характеристикой. Кроме того, для сокращения продолжительности и повышения точности изме­рения они должны иметь как можно меньшую площадь и массу, что позволяет не искажать тепловое поле поверхности.

Метод анализа состояния ТСМ и рабочей жидкости основан на определе­нии их свойств и состава вредных примесей. В связи с низкой трудоемкостью» высокой информативностью и возможностью вести обработку взятых проб в лабораторных условиях метод перспективен, но имеются определенные трудности в выявлении неисправных элементов. При работе любой сбороч­ной единицы происходит изнашивание поверхностей сопрягаемых деталей. Интенсивность изнашивания оценивается количеством частиц металла в жид­кости. Зная химический состав трущихся деталей, можно проследить за динамикой потери их работоспособности.

Радиационный метод основан на ослаблении интенсивности излучения, проходящего через объект диагностирования. Этот метод предполагает наличие источника ионизирующего излучения и детектора, регистрирующего диагностируемую информацию. Он позволяет получать достоверную инфор­мацию об изнашивании отдельных деталей или о наличии в них дефектов, однако требует значительных материальных средств и специализирован­ного оборудования.

Капиллярные методы основаны на проникновении специальных жидких веществ в микротрещины металлоконструкций и образовании на поверхности диагностируемого объекта изображения дефектов. В качестве такой жидкости широко применяется керосин. Исследуемая поверхность смачивается кероси­ном, протирается и посыпается порошком мела, который повышает контра­стность изображения дефектов. Эффективно применение люминесцентных индикаторных жидкостей, светящихся под действием ультрафиолетового излучения. Капиллярные методы позволяют определять дефекты со следующими разме­рами микротрещин: раскрытие 1 мкм, глубина 0,01 мкм и длина 0,03 мм.

Достоинствами капиллярных методов являются простота и оперативность получения информации, но они не позволяют определить глубину трещин и внутренние дефекты.

Скрытые дефекты глубиной до 10 мм обнаруживаются магнитными ме­тодами, основанными на регистрации магнитных полей рассеивания. При диагностировании металлоконструкций СДПТМ применяются три разновид­ности этих методов: феррозондовый, индукционный и магнитно-порошковый.

Феррозондовый метод позволяет измерять магнитное поле рассеивания феррозондом (катушкой со стальным сердечником) при пропускании через катушку переменного тока частотой 50. 200 кГц. Этот метод дает возмож­ность выявлять дефекты размером 0,5 мм на глубине до 10 мм.

Индукционный метод дает возможность регистрировать искательной ка­тушкой аномалии магнитного поля рассеивания между полюсами электромагнита переменного тока частотой не более 50 Гц. ЭДС в искательной катушке возбуждается потоком рассеивания от дефекта, усиливается и подается на индикатор, осциллограф или телефон. С помощью этого метода выявляют трещины и непровары в сварных соединениях глубиной до 0,3 мм.

Магнитно-порошковый метод предусматривает намагничивание диагно­стируемого объекта путем пропускания тока через него или медный стержень, расположенный рядом. Проверяемую поверхность посыпают магнитным по­рошком либо его суспензией. Если намагниченная поверхность имеет дефекты, то на ней появляются изображения этих дефектов. Данный метод позволяет эффективно выявлять трещины с раскрытием более 1 мкм, длиной более 0,5 мм и глубиной от 10 мкм до 2 мм.

Электропотенциалъный метод основывается на измерении распределе­ния потенциалов на поверхности диагностируемого объекта, через который пропускают ток. К защищенной поверхности присоединяют электроды, запитанные от низковольтного источника постоянного тока, потенциальные электроды и микровольтметр. Дефекты в металлоконструкции приводят к уве­личению падения напряжения. Чувствительность измерений увеличивается при больших токах, однако значительный их рост приводит к обгоранию электродов.

Ультразвуковой метод основывается на регистрации упругих волн, воз­буждаемых в диагностируемом объекте. Для диагностирования металлокон­струкций наиболее широко применяется эхо-метод. С помощью пьезоэлектрических преобразователей ультразвуковые импульсы посылаются с поверхности металлоконструкций. Отражение этих импульсов от внутренних дефектов и обратной стороны объекта позволяет определять трещины и раковины в ма­териале. Серийно выпускаются ультразвуковые дефектоскопы УДМ-1М, УДМ-ЗМ, ДУК 66Г1, УД-10ЦА.

Визуально оптические методы позволяют определять дефекты метал­локонструкций при визуальном обследовании машин с помощью оптических средств (зеркал, линз, микроскопов и эндоскопов).

Организация диагностирования строительных и дорожных машин в условиях эксплуатации

Основные положения.Одним из путей повышения эксплуатационной надежности машин является использование технического диагностирования.

Диагностирование– это процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью. Результатом диагностирования служит заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причины дефекта.

Диагностирование – один из элементов планово–предупредительной системы ТО и ремонта машин. Основная его цель – достижение максимальной эффективности эксплуатации машин и, в частности, сведение до минимума затрат на их ТО и ремонт. Для этого дают своевременную и квалифицированную оценку технического состояния машины и разрабатывают рациональные рекомендации по дальнейшему использованию и ремонту ее сборочных единиц (обслуживанию, ремонту, дальнейшей эксплуатации без обслуживания, замене сборочных единиц, материалов и т.п.).

Диагностирование проводят как при ТО, так и при ремонте.

При ТО задачи диагностирования заключаются в том, чтобы установить потребность в проведении капитального или текущего ремонта машины или ее сборочных единиц; качество функционирования механизмов и систем машин; перечень работ, которые необходимо выполнить при очередном техническом обслуживании.

При ремонте машин задачи диагностирования сводятся к выявлению сборочных единиц, подлежащих восстановлению, а также оценке качества ремонтных работ.

В зависимости от места проведения, объема выполняемых работ, периодичности проведения и уровня специализации различают эксплуатационное, производственное, полное, частное, плановое, внеплановое, специализированное и совмещенное диагностирование.

При оценке технического состояния мелиоративных и строительных машин используют как субъективные, так и объективные методы диагностирования.

Субъективные методы диагностирования.К ним относятся визуальный осмотр, ощущение, остукивание, опробование и ослушивание сборочных единиц и машины в целом.

Эти методы позволяют выявить лишь качественные отклонения состояния того или иного механизма от нормы (ослабление крепления, наличие трещин, изломов и деформаций в деталях, подтекание топлива, масла, охлаждающей жидкости и электролита, обрыв и расслоение ремней, неполнота сгорания топлива, неравномерное натяжение гусеничных полотен, попадание воздуха в гидросистему и т.д.). В практике они находят широкое применение для предварительной (ориентировочной) оценки технического состояния.

Объективные методы диагностированиядают точную количественную оценку сборочной единицы, машины. Они основаны на использовании как специальных контрольно–диагностических средств (оборудования, приборов, инструмента, приспособлений), так и устанавливаемых непосредственно на машинах или входящих в комплект инструмента машиниста.

Объективное диагностирование разделяют на прямое и косвенное. Прямое диагностирование – это процесс определения технического состояния объекта по его структурным параметрам (зазорам в подшипниковых узлах, в клапанном механизме, между отжимными рычагами и подшипником отводки сцепления, в верхних и нижних головках шатунов кривошипно–шатунного механизма, ходу рычагов и педалей механизма управления поворотом, сцепления и тормозов, провисанию гусеничных полотен, биению валов, размерам деталей, доступных для непосредственного измерения, и др.).

Сборочные единицы и машину в целом диагностируют по структурным параметрам с помощью универсальных измерительных инструментов: калибров, щупов, масштабной линейки, штангенциркулей микрометров зубомеров, нормалемеров и др. Это позволяет получить точные результаты. Недостаток такого метода заключается в том, что он во многих случаях требует разборки объекта диагностирования. Последнее значительно увеличивает трудоемкость работ и нарушает приработку сопряженных поверхностей. Поэтому в практике прямое диагностирование, как правило, проводят в тех случаях, когда структурные параметры объекта диагностирования можно замерить без разборки сопряженных поверхностей.

Косвенное диагностирование – это процесс определения фактического состояния объекта диагностирования по косвенным, или, как их называют, диагностическим параметрам.

В качестве косвенных показателей используют изменение герметичности рабочих объемов, параметров рабочих процессов, структурных шумов, содержания продуктов износа в масле, мощности, расхода топлива и др. Сам процесс диагностирования проводят с помощью манометров, вакуумметров, пьезометров, расходомеров, пневматических калибраторов, дымомеров и различных специальных приборов.

Полный объем работ, выполняемых при диагностировании машин, а также порядок их проведения и необходимые контрольно–диагностические средства излагаются в картах проверки технического состояния машин.

Нормальное значение – любое значение диагностического параметра в интервале от номинального до допускаемого.

Предельное значение диагностического параметра может быть наибольшим (или наименьшим) значением, которое определяет работоспособность составной части машины. Дальнейшее использование составной части без проведения ремонта недопустимо или нецелесообразно вследствие резкого увеличения интенсивности изнашивания деталей, или нарушения требований безопасности, либо из–за снижения экономичности.

В таблице 6.1. приведены виды диагностики и области их применения: ПМК – передвижная механизированная колонна; СМУ – строительно–монтажное управление, ЦПТО – центральный пункт технического обслуживания

Техническая диагностика – это область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов диагностирования.

Техническое диагностирование – процесс определения технического состояния объектов.

Задачами технического диагностирования являются контроль и прогнозирование технического состояния объекта, а также поиск места и причины его отказа.

Использование технического диагностирования позволяет:

повысить техническую готовность и надежность машин в эксплуатации;

снизить объем сборочно–разборочных работ, а следовательно, трудоемкость и стоимость технического обслуживания;

сохранить ресурс машин и сборочных единиц;

сократить перерасход топлива, не допуская снижения производительности машины (за счет оптимальности регулировок);

обеспечить полную выработку ресурса машин и снизить затраты на ремонт в результате более точной оценки их технического состояния;

повысить качество ремонта машин за счет входного и выходного контроля;

определять области рационального использования машин по мере их износа;

повысить безопасность машин (в том числе и экологическую).

Диагностирование основывается на измерении параметров технического состояния объекта и анализе полученных результатов.

Параметры объекта, используемые при диагностировании и называемые диагностическими, выбирают из множества параметров состояния в зависимости от применяемых методов и средств диагностирования. Различают прямые и косвенные диагностические параметры.