Диагностика строительных машин / Средства и технологии диагностирования строительных машин / Глава 1.3
Диагностические параметры
Основной причиной изменения технического состояния машин является изменение структурных параметров. Технические обслуживания (включающие регулировочные работы) и ремонты направлены на восстановление первоначальных значений структурных параметров сборочных единиц машин. Структурные параметры, используемые в качестве диагностических, называют также прямыми параметрами. Возможность их непосредственного измерения без разборки сборочных единиц, как правило, очень ограничена, поэтому наиболее общим случаем является использование косвенных диагностических параметров - функциональных и сопутствующих и их производных, зависимых от структурных и несущих необходимую информацию о состоянии объекта диагностирования,
По степени локализации диагностические параметры делят на две группы: обобщенные и частные. Первые характеризуют общее состояние сборочных единиц и машин в целом; вторые - состояние отдельных элементов.
К числу обобщенных диагностических параметров относят мощность приводного двигателя экскаватора, полный КПД его гидравлического привода, ток холостого хода одного из двигателей башенного крана и т. д.
К частным диагностическим параметрам относят амплитуды напряжений в цепи зажигания карбюраторного двигателя, скорость нарастания давления на кривой пульсирующего давления аксиально-поршневого насоса и т. д.
Диагностические параметры могут содержать в себе не один, а несколько признаков технического состояния, например мгновенные значения напряжения в цепи зажигания карбюраторного двигателя содержат в себе информацию о состоянии распределителя, катушки зажигания, конденсатора, свечей, помехо-подавительных резисторов.
Сигнал
На показано несколько примеров сигналов, параметры которых используют в качестве диагностических, для деталей и сборочных единиц строительных машин. Такими сигналами являются реализации различных процессов в функции времени или других величин. Левые части графиков на рисунке соответствуют начальному виду сигналов объектов диагностирования, не имеющих дефектов, а правые - деформированным сигналам после определенной наработки объекта диагностирования в связи с износом, деградацией материалов или нарушением регулировок.
Сигнал, представленный, а, показывает изменение зазора, характерное для различных сопряжений, например шарнирных. Диагностическим параметром является значение ординаты 5 (зазора), которую определяют после приложения к сопряжению определенной нагрузки с целью выбора зазора. После наработки сопряжения люфт (зазор) в результате износа, как правило, увеличивается, но может и уменьшаться, как это имеет место, например, в контактах прерывателя карбюраторного ДВС. Зазоры, если их измеряют непосредственно при помощи мерительных инструментов, относятся к числу прямых диагностических параметров.
Диагностический сигнал в виде функциональной зависимости момента сопротивления на входном валу многоступенчатой зубчатой передачи от угла поворота вала показан. В качестве диагностических параметров здесь используют длины ступенек стабилизации момента. Длина каждой ступеньки пропорциональна величине углового зазора (люфта) в каждой парс зацепления. Дополнительная информация о механических потерях в передачах, в частности о регулировке подшипников, может быть получена из этого сигнала при измерениях углов наклона кривых нарастания момента сопротивления.
В показывает изменение частотных характеристик параметров вибраций зубчатой передачи. На графиках отложены уровни параметров вибраций при работе передачи на определенных скоростном и нагрузочном режимах.
Графики
В результате износа передачи меняются уровни сигналов на выбранных частотах. Если установлены связи дефектов с изменениями уровней вибросигналов на этих частотах, то по уровням можно определить состояние диагностируемых передач, близость к допустимому или предельному состоянию.
Представлены огибающие накопленных (многократно зарегистрированных) вибросигналов подшипников качения в функции угла поворота вала при фиксированной частоте вращения. Накопленный вибросигнал исправного подшипника имеет вид периодической кривой, каждый период которой соответствует прохождению шариками зоны нагружения. При появлении радиального зазора после наработки огибающая накопленного сигнала в результате упорядочения ударов принимает иной вид. Изучив характер деформации накопленного вибросигнала от вида дефектов, можно качественно и количественно оценить состояние подшипников.
Диагностический сигнал, связывающий изменение тормозной и силы нажатия на педаль в гидравлическом тормозе, показан. При отсутствии дефектов в системе тормоза кривые прямого и обритого хода (диаграммы торможения) почти совпадают. Диаграмма, показанная в правой части рисунка, характеризует работу тормоза при ослаблении возвратной пружины, заедании колодок или засорении гидравлической системы.
Графики, показанные, иллюстрируют темп и величину нагрева гидравлической жидкости на выходе насоса соответственно при высоком КПД и при сниженном КПД от износа качающего узла после наработки. Здесь в качестве диагностических параметров могут быть использованы как постоянная времени кривой нагрева (при стабилизированном режиме нагружения), так и значение перепада температуры на насосе.
Изменение сопротивления
Токовременные характеристики, полученные при срабатывании реле или контактора в цепи электрического привода, несут информацию о состоянии электромеханической системы реле или контакторов. При подаче на обмотку диагностируемых реле или контактора напряжения ток в цепи обмотки возрастает по экспоненциальной кривой. После начала движения якоря уменьшается зазор в магнитной системе и ток убывает. Вторая экстремальная точка кривой соответствует полному срабатыванию электромеханической системы. Затем ток по закону начальной экспоненциальной кривой достигает установившегося значения. При наличии дефектов в электромеханической системе реле или контактора ход токовременной характеристики иной, в частности она может иметь более двух экстремумов, как показано на правой части графика.
Изменение сопротивления изоляции электрических устройств, в частности обмоток, происходит по экспоненциальному закону после приложения испытательного напряжения. Постоянная времени этого процесса характеризует деградацию электрических характеристик изоляционных материалов, а также степень их поверхностного или объемного загрязнения и увлажнения. При ухудшении электрических характеристик не только снижается установившееся значение сопротивления изоляции, но и уменьшается постоянная времени процесса установления, как это показано на правой части графика.
Рассмотренные примеры показывают, что в качестве диагностических параметров используют:
-единственное значение сигнала, если в качестве параметра используют установившееся значение сигнала;
-несколько значений одного сигнала для определения
-состояния разных элементов объекта диагностирования;
-совокупность дискретных значений сигналов для локализации дефектов одного объекта диагностирования;
-нормированные характеристики сигнала, например крутизну нарастания или постоянную времени;
-множество значений сигнала, в результате сравнения полученного при диагностировании сигнала с его эталонным значением (метод эталонных осциллограмм).
Использование единственного значения
К числу наиболее простых, в смысле применяемых средств измерения относится использование единственного значения диагностического сигнала и использование эталонных осциллограмм. В последнем случае с помощью простых аналоговых средств измерения получают очень большой объем информации об объекте диагностирования.
По характеру изменения в процессе диагностирования диагностические параметры можно разделить на статические и динамические. Первые характерны для диагностирования в установившемся режиме функционирования объекта диагностирования, а также при некоторых видах тестовых воздействий на объект. Вторые характерны для диагностирования по рактеристикам переходных процессов, получаемых в результате специальных изменений режимов функционирования объекта диагностирования.Выбор диагностических параметров производят разными способами. В качестве обобщенных диагностических параметров чаще всего используют параметры технического... состояния сборочной единицы или машины в значения которых регламентированы технической, и на данный объект. Например, обобщенным диагностическим параметром насоса гидравлического при; может быть значение полного КПД. Допустимые и предельные значения этих приводятся в паспортах насосов.
Но средства измерения коэффициента подачи в настоящее время разработаны более полно. Учитывая, что величина механического КПД в процессе эксплуатации практически неизменна, в качестве диагностического параметра для оценки общего состояния насоса можно принять коэффициент подачи. При выборе частных диагностических параметров используют один из методов анализа логического описания объекта диагностирования.
Наиболее простым логическим описанием является схема структурно-следственных связей. Пример такой схемы для тормозов башенного крана показан.
Модель объекта
Схема структурно-следственных связей создается на основе инженерного анализа кинематических, гидравлических или электрических схем объекта диагностирования и его функционирования с учетом количественных показателей надежности и закономерностей деградации или износа.
На первом уровне схемы представлены детали тормоза, на втором - параметры, характеризующие техническое состояние. Па третьем уровне - признаки дефектов. И, наконец, на четвертом - перечень диагностических параметров. Использование схемы структурно-следственных связей хотя и не дает правил выбора диагностических параметров, но делает исходную информацию наглядной и поэтому существенно облегчает процесс выбора.
Модель объекта диагностирования может быть представлена в аналитическом виде с помощью уравнений связи между прямыми и косвенными диагностическими параметрами или в виде диагностических матриц. Этот вопрос в применении к автомобилям достаточно подробно рассмотрен в работе.
Для выбора диагностических параметров сложных объектов, содержащих в себе автономные регулирования, например сдвоенные или регулируемые насосы, карбюраторы, системы моделей и матриц.
Основу количественной оценки представляют результаты анализа связей прямых (структурных) диагностических параметров с наработкой и связей косвенных параметров с прямыми. Диагностические параметры оценивают по виду функций.
Поскольку связь (0 является статистической, как правило, имеющей большое рассеяние, определяемое вариацией индивидуальных качеств машин и вариацией условий эксплуатации, принимают математическое ожидание функции.