|
Органолептические |
Инструментальные | |||||||||||||||
|
|
| |||||||||||||||
|
На с л у х |
Пневмогидрав- |
Вибро- | ||||||||||||||
|
|
|
Лический |
|
|
|
Акустический | ||||||||||
|
| ||||||||||||||||
|
Магнито- | ||||||||||||||||
|
Визуальные |
Тепловой | |||||||||||||||
|
Электрический | ||||||||||||||||
|
|
| |||||||||||||||
|
Энергетический |
Спектро- | |||||||||||||||
|
С помощью ор- | ||||||||||||||||
|
Графический | ||||||||||||||||
|
Ганов обоня- | ||||||||||||||||
|
Д р у г и е
| ||||||||||||||||
|
Ния и осязания |
| |||||||||||||||
Рисунок 3.2 - Классификация методов диагностирования
57
Органолептические методы диагностирования включают в себя ослу-шивание, осмотр, проверку осязанием и обонянием.
Ослушиванием выявляют места и характер ненормальных стуков,шумов,перебоев в работе двигателя, отказов в трансмиссии, ходовой системы и т.п.
Осмотром у станавливают места подтекания воды,масла,топлива,тормоз-ной жидкости. Анализируют цвет отработавших газов, Дымление из сапуна, бие-ние вращающихся частей, натяжение ременных и цепных передач, качество вы-полняемой работы и т.д.
Осязанием определяют места и степень повышенного нагрева сопряжений,вибрации деталей, вязкость и липкость жидкости и т.п.
Обонянием выявляют по характерному запаху отказ муфт сцепления и по-воротов, течь бензина, электролита и охлаждающей жидкости, неисправность электропроводки и т.п.
Инструментальные или объективные методы применяют для измерения
и контроля всех параметров технического состояния, используя при этом техни-ческие средства.
По характеру измерения параметров методы диагностирования подразде-ляются на прямые и косвенные. Прямые методы основаны на измерении струк-турных параметров технического состояния машин (зазоров в подшипниках, про-гиба ременных и цепных передач, размеров деталей и т.д.). Из-за своей простоты прямые методы нашли широкое применение особенно при контроле механизмов
и узлов, расположенных снаружи машин. Применение прямых методов измере-ния параметров технического состояния объектов, находящихся внутри машины, ограничено большой трудоемкостью, связанной с разборкой сборочных единиц машины.
Косвенные методы основаны на определении структурных параметровтехнического состояния сборочных единиц машин по косвенным (диагностиче-ским) параметрам без разборки механизмов машины. Многие из этих методов осуществляются на основе преобразования механических величин в электриче-ские с применением электронных диагностических приборов и установок.
|
|
Рассмотрим основные методы определения диагностических параметров.
Измерение давления. Величины давления Р,нарастания давления dP dt,пе-
репад давления Р в значительной степени определяют техническое состояние и показатели работы многих сборочных единиц и систем машин. Физическая сущ-ность основана на том, что в системах и полостях новых машин при работе уста-
| навливаются определенные величины Р, | dP | , Р характерные для соответству- | |
| dt | |||
ющих конструкций и марок. В процессе эксплуатации машины в результате износа сопряженных деталей, нарушения регулировок, загрязнения фильтров и т.п. проис-ходят изменения этих параметров. Определив их текущие значения, можно оценить состояние того или иного структурного параметра. Так, например, по давлению в системе смазки двигателя, которое изменяется в процессе эксплуатации от началь-ного (0,2…0,7 МПа) до предельного (0,1..0,15 МПа), определяют техническое со-
58
стояние масляного насоса и фильтров и подшипниковых сопряжений коленчатого и распределительного валов. Исключив фактор влияния масляного насоса и
фильтров, по изменению давления (dP dt) в системе смазки определяют общее техническое состояние подшипниковых узлов.
Давление в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в конце такта сжатия характеризует герметичность надпоршневого пространства (техни-ческое состояние поршневых компрессионных колец, плотность прилегания кла-панов газораспределения). Конкретизация объекта диагностирования в этом слу-чае происходит путем измерения объема газов, прорывающихся в картер двига-теля.
Важнейшими показателями технического состояния топливоподающей си-стемы дизельного двигателя являются давление Р начала впрыскивания топлива форсункой в цилиндр двигателя, давление, развиваемое плунжерной парой топ-
ливного насоса, время падения давления dP dt в топливопроводе над нагнетатель-ным клапаном, перепад Р в системе низкого давления.
Для гидросистем основными оценочными показателями являются: давле-ние и производительность, развиваемые насосом; давление срабатывания автома-тов возврата золотников в нейтральное положение; давление срабатывания предохранительного клапана, утечки в прецизионных парах при заданном давле-нии.
Измерение температуры в разных участках машины является важным ди-агностическим действием для определения технического состояния многих сбо-рочных единиц. Так, например, температура газов в цилиндре двигателя в конце такта сжатия определяет его пусковые качества, температура отработавших газов
– характер протекания рабочего процесса в цилиндрах двигателя. По темпера-турным параметрам определяется техническое состояние систем охлаждения вентиляции и отопления. Повышение температуры выше допустимого значения в точках подшипниковых узлов, тормозных колодок и фрикционных передач сви-детельствует о появлении неисправностей в соответствующих сопряжениях ма-шин.
|
|
Измерение параметров ускорения вращения коленчатого вала при не-установившихся режимах работы ДВС производится с целью определениямощностных характеристик.
Индикаторный крутящий момент двигателя в динамических режимах опре-деляется выражением
| M i | M м.п | J | dω | , | (3.1) | |
| dt | ||||||
где M i –индикаторный крутящий момент двигателя,Н·м;
59
M м.п -момент механических потерь,Н·м;
J - приведенный момент инерции двигателя, Н·м/с2;
dω - угловое ускорение коленчатого вала, рад/с2.
dt
Если при работе двигателя на холостом ходу с минимальной частотой вра-щения быстро передвинуть рычаг подачи топлива до упора, то разгон двигателя произойдет при полной цикловой подаче топлива. Это будет соответствовать ха-рактерной ветви характеристики до момента уменьшения подачи топлива за счет работы регулятора. В условиях разгона индикаторная работа двигателя затрачи-вается на преодоление инерционных сил сопротивлений и механических потерь.
На основании уравнений моментов можно получить
| Ne | (M i | М м.п)ω J ω dω | , | (3.2) | |||||
| 1000 |
Dt | ||||||||
где Ne -эффективная мощность двигателя,кВт;
ω - угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с2.
Учитывая, что приведенный момент инерции для конкретной марки двига-теля величина примерно постоянная, можно записать:
Ne C ωdω , (3.3)
ω dt
где С ω -постоянный коэффициент для конкретной марки двигателя.
Из выражения (3.3) видно, что по изменению углового ускорения можно определить эффективную мощность двигателя.
Эффективную мощность двигателя можно определить и по временному интервалу разгона двигателя от минимальной частоты вращения n min до макси-мальной n max при резком изменении подачи топлива.
Этот метод реализован в электронном диагностическом приборе ИМД-Ц, автоматизированной диагностической установке КИ-13940 и в машинотестере КИ-13950.
Виброакустический метод диагностирования основан на измерении сиг-нала, поступающего от датчика, закрепленного в определенном месте машины. Виброакустический сигнал характеризует механические колебания, сопровожда-ющие работу технического объекта, и содержит информацию о структурных па-раметрах его технического состояния.
|
|
Методы виброакустики отличаются от многих других большой универ-сальностью, мгновенной реакцией на незначительные изменения в системах и механизмах машин.
Для выделения полезной составляющей сигнала из всего вибрационного процесса используют различные методы локализации: временной, частотный,
60
амплитудный, перераспределение нагрузки на проверяемый механизм с целью повышения уровня полезного сигнала и снижения помех от неисправных меха-низмов.
Приближение места установки вибропреобразователя (датчика) к месту взаимодействия сопряжений машины (см. рисунок 3.1), направленность его чув-ствительного элемента относительно возмущающей силы служат эффективным способом повышения уровня полезного сигнала. Это особенно важно при диа-гностировании сравнительно простыми малогабаритными электронными прибо-рами типа ЭМДП-2М, ЭМДП-3.
Магнитоэлектрический метод диагностирования основан на регистра-ции изменяющегося магнитного потока в датчике диагностического прибора, взаимодействующего с вращающимися (движущимися) деталями механизмов машины. Индуцируемая ЭДС в магниточувствительном элементе датчика про-порциональна скорости движения детали, т.е.
| U вых = k υ (t), | (3.4) |
где U вых -ЭДС на выходе датчика;
k - коэффициент пропорциональности;
υ - скорость движения детали;
t -время.
Метод позволяет регистрировать перемещения, фазовые параметры (мо-мент впрыска, начала подачи топлива, фазы газораспределения) и определять от-ношение этих параметров от номинальных значений.
Реализация этого метода нашла применение в разработках таких диагно-стических средств как ЭМДП, ИМД-2М, стробоскоп и других
Кинематометрия является одним из наиболее эффективных методов кон-троля и диагностирования технического состояния машин и механизмов, в состав которых входят зубчатые и винтовые передачи, подшипники качения и скольже-ния, муфтовые соединения и т.п. По сравнению с близкими по назначению и ши-роко применяющимися в настоящее время методами диагностирования, основан-ными на измерении и анализе шума и вибрации машин, данный метод имеет ряд принципиальных особенностей и преимуществ, из которых можно выделить как минимум четыре наиболее важные.
Во-первых, он является прямым методом диагностирования, что позволяет без разборки механизма по результатам измерений определять не только вид де-фекта того или иного из его звеньев, но и оценивать величину и степень развития данного дефекта. Полученные с использованием этого метода данные о величине кинематической погрешности и её отдельных составляющих могут быть легко сопоставлены с допусками, установленными для контролируемых механизмов в нормативной и (или) конструкторской документации, что существенно облегчает
|
|
61
постановку диагноза. Кроме того, эти же данные могут быть использованы для расчета динамических нагрузок, возникающих при работе машины, что повыша-ет достоверность прогнозирования её эксплуатационного ресурса.
Во-вторых, кинематометрия обеспечивает возможность контроля и диагно-стирования низкооборотных машин и механизмов, что практически невозможно
в случае использования виброакустических методов. Кроме того, при необходи-мости, современные кинематомеры могут применяться при проведении статиче-ских измерений, позволяющих, например, выявлять деформации валов или вели-чины зазоров в механических передачах.
Третьим важным достоинством данного метода является то, что он обладает повышенной чувствительностью, позволяющей измерять геометрические по-грешности кинематических звеньев с разрешающей способностью для угловых перемещений до 0.3 угловых секунд, а для линейных до 0.1 мкм. Эта особенность позволяет использовать контроль кинематической точности для выявления де-фектов машин на самой ранней стадии их развития.
Ещё одним (четвёртым) положительным качеством кинематометрии является то, что данный метод обладает высокой помехозащищённостью. С одной сторо-ны это проявляется в том, что на результаты измерения кинематической погреш-ности диагностируемого механизма практически не оказывает влияние работа соседних механизмов. С другой стороны в спектре сигнала кинематической по-грешности механизма полностью отсутствуют паразитные составляющие, свя-занные с резонансными колебаниями его корпусных деталей. В случае использо-вания виброакустических методов диагностирования эти составляющие в той или иной степени обязательно присутствуют. Более того, при определённых условиях они могут существенно искажать реальную картину и приводить к ошибочным выводам при постановке диагноза.
Спектрографический метод диагностирования предусматривает анализпроб масла и иных жидкостей из полостей механизмов машины с целью выявле-ния интенсивности изнашивания деталей, работающих в соответствующей среде. Средствами электрографии можно установить темп износа движущихся и сопря-женных с ними деталей, трансмиссии и ходовой части машин. Для специального анализа масел применяется установка КИ-13955.
Диагностирование с помощью встроенных контрольно-измерительных приборов (функциональное диагностирование)осуществляется в процессе ис-пользования машин по назначению. По указателям температуры судят о состоя-нии системы охлаждения и режимах загрузки машины; по указателям и сигнали-заторам давления – об исправности системы смазки и пневмосистемы; с помо-щью тахометров и спидометров контролируют скоростные режимы и степень за-грязненности воздушного фильтра и т.д. Чем больше встроенных средств, обес-
62
печивающих непрерывный контроль за показателями работы машин и агрегатов, тем выше их надежность и эффективность работы.
