Параметры технического состояния автомобиля и прогнозирование исправной работы автомобиля

Под параметром понимается качественная и количественная мера, характеризующая состояние системы, механизма, элемента и процесса в целом.

Различают структурные и диагностические параметры.

Под структурными параметрами механизма понимают физические величины (зазор в сопряжении, температура, электрическое напряжение, мощность и другие, измеряемые соответственно в миллиметрах, градусах, вольтах и т. д.), характеризующие связь и взаимодействие между элементами механизма и его работоспособностью или функционированием.

Поскольку возможность прямого изменения структурных параметров бывает ограничена, при диагностировании, как правило, используются внешние (косвенные) признаки, сопутствующие процессу функционирования механизма (например, тепловое состояние, расход и состав масла, вибрация и др.). Указанные признаки несут необходимую информацию о техническом состоянии механизма и называются диагностическими признаками.

Количественное значение диагностического признака называется диагностическим параметром.

Структурные и диагностические параметры могут иметь поминальное, допустимое и предельное значения. Номинальное значение параметра соответствует состоянию нового или капитально отремонтированного механизма или автомобиля (после приработки) и устанавливается технической документацией автомобильных заводов. Допустимое (упреждающее) значение параметра соответствует состоянию механизма, при котором (по результатам контроля) его дальнейшая эксплуатация возможнаи допустима без восстановления до следующего контроля. Предельное значение параметра соответствует такому состоянию механизма, при котором дальнейшая его эксплуатация недопустима.

Предельные значения устанавливаются заводом-изготовителем или в результате специальных исследований научными организациями в процессе эксплуатации представительной группы автомобилей.

Под прогнозированием при диагностировании автомобиля или его механизмов понимается определение срока их исправной работы (пробега) до предельного состояния, установленного технической документацией или до списания. Кроме того, прогнозирование включает и определение возможности безотказной работы автомобиля (механизма) в пределах установленной периодичности ТО.

В первом случае определяется остаточный ресурс работы автомобиля при установлении срока постановки в капитальный ремонт или списания, во втором случае – возможность исправной работы автомобиля до очередного ТО или в период предстоящего пробега.

Сравнивая фактическое значение диагностического параметра с допустимым, можно судить о работоспособности автомобиля в период предстоящего пробега и необходимости профилактических воздействий.

Строительные машины и оборудование

Информационный портал

Добро пожаловать, у нас Вы найдете все о строительной технике, включая колесные и гусеничные экскаваторы, грейдеры, бульдозеры, тракторы, скреперы, бетононасосы и прицепы.

Диагностические параметры

Диагностический параметр — параметр (признак) объекта диагностирования, установленный для определения его техничес­кого состояния. Количественная оценка любой машины и любой сборочной единицы может быть осуществлена путем использования совокупности параметров. К диагностическим параметрам могут быть отнесены мощность, давление, шум, вибрация, количество га­зов, прорывающихся в картер, и др.

Выше уже указывалось о возможности использования струк­турных параметров для диагностирования технического состоя­ния объекта. Однако в некоторых случаях диагностический пара­метр правильнее характеризует техническое состояние объекта диаг­ностирования, чем структурный параметр. Например, состояние цилиндропоршневой группы лучше оценивать по количеству газов, прорывающихся в картер двигателя, или же по угару картерного масла, чем по зазорам в сопряжениях.

Между структурными параметрами и соответствующими диагно­стическими признаками существует определенная связь (табл. 7. 1).

По характеру воздействия на объект диагностирования пара­метры разделяют на входные и выходные. Под входным параметром понимают меру воздействия на объект диагностирования извне. Например, применительно к землеройным машинам в качестве вход­ного параметра можно использовать нагрузку на рабочий орган и характер ее приложения. Под выходным параметром понимают меру внешнего проявления свойств объекта диагностирования. Примерами выходных параметров могут быть мощность двигателя, температура охлаждающей жидкости и др.

Таблица 7.1. Примеры параметров состояния.

Зазоры в сопряжениях цилиндропоршневой группы

Количество газов, прорывающихся в кар­тер; угар картерного масла

Зазоры в подшипниках коленчатого вала

Давление в масляной магистрали

Толщина фрикционных дисков муфты поворота бульдозера

Усилие, приложенное к рычагу управле­ния поворотом в момент трогания гусеницы с места

Количественной мерой параметра состояния является его значение, которое может быть номинальным, нормальным, допускае­мым и предельным.

Номинальное (расчетное) значение параметра определено его функциональным назначением и служит началом отсчета откло­нений. При номинальном значении параметра обеспечивается мак­симальная эффективность эксплуатации объекта. Рассматривае­мые значения параметра характерны для новых и капитально отре­монтированных машин и их сборочных единиц после проведения обкатки.

Допускаемое значение параметра — значение, при котором обеспечивается безотказная работа сборочных единиц до очеред­ного планового диагностирования.

Значения параметра, не выходящие за пределы допускаемых величин, называют нормальными. Они находятся в диапазоне между номинальными и допускаемыми величинами.

Предельное значение параметра — наибольшее или наимень­шее значение параметра, которое может иметь работоспособная сборочная единица. При этом значении параметра дальнейшая эксплуатация машины или сборочной единицы не допускается без проведения ремонтных операций.

При техническом диагностировании машин возникает необхо­димость в оценке отдельных сборочных единиц обобщенным пара­метром.

Обобщенный параметр — диагностический параметр, характе­ризующий с допускаемой погрешностью техническое состояние нескольких сборочных единиц (элементов) машины. Примерами обобщенных параметров являются эффективная мощность двигате­ля, удельный расход топлива и др.

Все параметры состояния можно разделить на ресурсные и функциональные.

Ресурсный параметр — параметр, изменение которого выше пре­дельного значения обусловливает утрату работоспособности маши­ны и необходимость проведения ремонтных операций.

Таблица 7.2. Примеры структурных параметров и соответствующих им симптомов.

Ранний угол опережения подачи топлива в цилиндры

Жесткая работа дизеля.Дымный выхлоп при работе под нагрузкой

Износ фрикционных накладок плоской муфты

Нагрев корпуса муфты при работе под нагрузкой

Отсутствие зазора в зацеплении шесте­рен главной передачи

Чрезмерный нагрев корпуса заднего моста

Функциональный параметр — параметр, изменение которого выше предельного значения связано с утратой работоспособности или с неисправностью машины. Этот параметр восстанавливается при техническом обслуживании машины.

В процессе диагностирования широко используются диагности­ческие параметры, которые не характеризуются количественными показателями, а лишь позволяют дать заключение об исправности объекта. Эти параметры носят название симптомов (табл. 7.2).

Определение технического состояния агрегатов

Определение технического состояния агрегатов особенно необходимо, когда узел или агрегат отказал. По отдельным практически установленным признакам можно найти сопряжение или узел, где нарушена работоспособность. Но это крайний случай. Желательно момент наступления отказа предвидеть заранее с тем, чтобы его исключить.

В практических условиях узел (агрегат) ремонтируют, детали заменяют на основе имеющегося опыта эксплуатации автомобилей в заданных условиях, пробег до ремонта оценивают по статистическим данным с большой погрешностью. Повышение точности оценки технического состояния агрегата позволяет уменьшить затраты на ремонт неисправного агрегата за счет прогнозирования пробега автомобиля до наступления предельного изменения технического состояния, если известны предельная величина, закономерность изменения критерия в процессе эксплуатации и состояние узла (агрегата) за предыдущий пробег.

Причиной изменения технического состояния узла явллется износ. Но, пожалуй, определяют непосредственно по износу только техническое состояние шин, коробки передач, заднего моста, рулевого управления по изменению высоты протектора, по зазорам в зубчатых передачах, в шарнирах и других сопряжениях. Величину неисправности узлов, агрегатов оценивают по изменению эксплуатационных показателей: расходу масла, прорыву газов в картер двигателя, шумам, температуре нагрева и др.

Способы оценки изменения технического состояния агрегатов

При обосновании оптимального режима технического обслуживания автомобиля перечень операций определяют по коэффициенту повторяемости, периодичность устанавливают пока еще по статистическим данным пробега автомобиля до допустимого значения параметра узла, агрегата. Так как пробег до предельного состояния узла является случайным, то разброс данных большой и потому для снижения затрат периодичность до техническою обслуживания принимают больше минимальной, с учетом доверительного уровня вероятности. Но при этом, как известно, определенная часть автомобилей нуждается в техническом обслуживании раньше установленной периодичности, а подавляющая часть позже. Для сокращения затрат на техническое обслуживание и повышение надежности необходимо работы производить, когда параметр достигает допустимого значения. Л это важно только при своевременном и точном определении технического состояния автомобиля без его разборки. Технический контроль, который в настоящее время в автотранспортных предприятиях производят главным образом визуально, недостаточно эффективен, опенка технического состояния зависит от квалификации контролера. Для объективного контроля необходимы соответствующие контрольные приборы. Инструментальное определение технического состояния узла, агрегата без разборки называют диагностикой.

В зависимости от технологии проведения диагностику делят на стендовую и ходовую, применяют главным образом стендовую. Для ходовой диагностики на автомобиль устанавливают приборы на время испытаний, например, мерный бачок при проверке расхода топлива автомобилем. Более прогрессивной является ходовая диагностика с помощью встроенных приборов, которые позволяют в любой момент проверить состояние агрегата (по примеру указателя температуры воды, давления масла и количества топлива в баке).

По данным ГосавтодорНИИпроект (г. Киев), применение средств диагностики снижает затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт на 5%, расход запасных деталей и материалов на 10%, топлива и шин на 20%. Только контроль момента зажигания повысил мощность двигателей ГАЗ и ЗИЛ на 1012%. Срок окупаемости средств диагностики в крупном (500600 автомобилей) автотранспортном предприятии около года.

Для создания приборов, с помощью которых можно определить техническое состояние агрегата без разборки, необходимо, прежде всего, установить диагностирующий симптом, который характеризовал бы техническое состояние объекта, изменение в структуре объекта.

Техническое состояние автомобиля характеризуют структурные параметры (зазоры, межцентровые расстояния, прогибы, смещения, линейные размеры, состояние поверхностей сопрягаемых деталей и т. д.). Взаимодействие автомобиля с внешней средой (дорожные, климатические и др. условия) изменяют его техническое состояние. Изменение структурных параметров агрегатов автомобиля имеет определенные закономерности, не изученные в полном объеме.

При работе сложных динамических систем происходят различ ного рода физические, механические, химические и другие процессы. Параметры этих процессов называют выходными, они изменяются с изменением структурных параметров. Выходные процессы зависят от внешних условий, технического состояния объекта (внутренних условий). При диагностировании принимают внешние условия строго фиксированными, и тогда изменение выходных процессов определяется только изменением структурных параметров объекта.

Итак, диагностика это раздел науки, в котором изучают неисправности узлов, агрегатов и симптомы этих неисправностей; разрабатывают методы и аппаратуру для выявления этих симптомов, определения по ним значений структурных параметров объекта и сравнения их с допустимыми отклонениями от номинала. Желательно получать наиболее полную информацию по наименьшему количеству симптомов технического состояния объекта и соответствующих датчиков.

Об изменении технического состояния узла можно судить по непосредственному признаку (например, разбраковка деталей по результатам их измерений); по совокупности косвенных признаков (например, оценка состояния газораспределительного механизма по стукам и вибрациям). При известной четкой взаимосвязи структурных и выходных параметров объекта в определенных условиях последние можно принимать за косвенные признаки или симптомы неисправного технического состояния узла (агрегата) без его разборки, так как выходные процессы и соответствующие им выходные параметры можно наблюдать и измерять извне. Чтобы параметр выходного процесса мог стать диагностическим симптомом, он должен быть однозначным, со строгой зависимостью структурного параметра и параметра выходного процесса; с широким полем изменения, когда относительное изменение параметра выходного процесса гораздо больше изменения структурного параметра; удобным для измерения.

Диагностические симптомы по степени их взаимозависимости делят на независимые и зависимые. Независимые указывают на конкретную неисправность (измерением величины прогиба трубы карданного вала непосредственно определяют неисправность). Эти симптомы еще называют частными, они указывают на вполне конкретную неисправность узла или механизма. Частные симптомы и методы их измерения разработаны пока еще мало. Зависимые или симптомы-комплексы позволяют установить неисправность по нескольким симптомам одновременно. Например, износ тормозных накладок колеса определяют по тормозному пути колеса или тормозному усилию на этом колесе и по величине свободного хода педали. Определить износ накладок только по величине тормозного пути невозможно. В состав симптомов-комплексов входят часто общие (интегральные), которые характеризуют техническое состояние объекта в целом, например, величина мощности двигателя, расход топлива, суммарный окружной люфт деталей трансмиссии, общий уровень шума агрегата, величина тормозного пути, давления масла в магистрали и др.

Необходимы глубокие исследования неисправных состояний узлов и агрегатов автомобиля и сопутствующих им выходных процессов и их параметров, которые могли бы служить симптомами неисправностей. Для этого следует изучить характерные процессы, сопутствующие работе сопряжения, находящегося в исправном или неисправном состояниях (шум, вибрация, стук, колебания давления и др.), выполнить анализ параметров этих процессов с точки зрения соответствия требованиям к диагностическим симптомам, исследовать закономерности изменения параметров, сопутствующих выходных процессов от пробега узла или агрегата, установить допустимые и предельные значения этих параметров для разных условии эксплуатации, разработать эффективные методы и быстродействующую аппаратуру для фиксации диагностических симптомов. При оптимальном диагностировании любую неисправность объекта диагностики можно обнаружить по наименьшему числу симптомов, следовательно, применять малое количество приборов и датчиков и свести к минимуму трудоемкость диагностирования, исследовать и разработать точные методы прогнозирования с целью установления ресурса безотказной работы узла, агрегата, автомобиля в целом.

В качестве диагностирующих симптомов применяют различные параметры, в том числе: величину относительного смещения сопряженных деталей (окружные люфты в агрегатах трансмиссии, зазоры между торцами коромысла или толкателя и клапана, между шкворнем и втулкой, в подшипниках колес, пробуксовка сцепления); скорость и температуру нагрева сопряжений (качество регулирования подшипников вала, тормозов и др.); герметичность рабочих объемов (давление в шинах, утечка воздуха из камеры сгорания двигателя, течи, подтекания и др.);

содержание примесей в масле, состав и концентрацию компонентов в отработавших газах двигателя; электрическая характеристика (систем зажигания и других электрических цепей); мощностные, экономические показатели и т. д. Перед измерением перечисленных параметров оценку технического состояния узла, агрегата производят визуальным контролем. Внедрение технической диагностики, инструментальной проверки не заменяет операции технического контроля, субъективной оценки состояния механизма при проверке выполнения объема и качества технического обслуживания и текущего ремонта.

При диагностике сложных механизмов необходимо вначале измерить параметры, которые характеризуют агрегат в целом, а затем переходить к диагностике элементов механизма. Изменение технического состояния узла, агрегата автомобиля предварительно

можно оценить в количественной форме на основе системного подхода к автомобилю, по износу, например, протектора шин, зубчатых передач, шлицевых соединений, крестовин и т. д. При диагностике двигателя оценивают его работоспособность по мощностные и экономическим показателям. С этой целью измеряют силу тяги или мощность, расход топлива при заданной нагрузке и скорости движения. Мощность можно измерить по интенсивности разгона автомобиля при полном открытии дросселя.

Техническое состояние сцепления наиболее полно характеризует величина угла пробуксовки сцепления под нагрузкой. Если при работе двигателя под нагрузкой освещать сцепление периодически, увязать с числом оборотов, то при исправном сцеплении будет видна одна и та же поверхность сцепления, будет впечатление, что сцепление неподвижно. Если же с увеличением нагрузки сцепление начнет пробуксовывать, то при периодическом освещении участки сцепления с меткой (мелком, краской) будут перемещаться, хоть и медленно. Аналогично можно измерить скольжение клиноременной передачи, биение карданного вала, дисбаланс и т. д.

О техническом состоянии автомобиля судят и по величине механических потерь в агрегатах трансмиссии, по результатам внешнего осмотра. Чем больше механические потери, тем меньше накат. Накат автомобиля определяют по пути, пройденному автомобилем с поставленным в нейтральное положение на скорости 30 км/ч рычагом коробки передач. На стенде с помощью электродвигателя можно измерить и коэффициент полезного действия трансмиссии автомобиля. При нейтральном положении рычага коробки передач включают электродвигатели нагрузочного устройства стенда и измеряют величину крутящего момента, необходимого для привода трансмиссии. Трансмиссию проверяют более тщательно, если параметры по результатам контроля не соответствуют приведенным в табл. 10.

При прокручивании трансмиссии проверяют биение дисков колес, карданного вала, уровень шума заднего моста, коробки

передач при любой передаче и выключенном сцеплении. Шумы увеличиваются при большом трении в подшипниках, неправильной регулировке главной передачи, тормозных колодок или ручного тормоза о барабан. Использование параметров шума при проверке технического состояния агрегатов трансмиссии связано с созданием сложной электронной аппаратуры и может быть практически осуществлено не скоро. В ближайшее время для контроля технического состояния агрегатов и узлов трансмиссии целесообразно использовать в качестве выходного параметра суммарные окружные люфты агрегатов и относительно несложные приспособления для их измерения. Более конкретную оценку технического состояния сложных механизмов можно получить по результатам диагностики элементов механизма.