Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы и задачи исследования 13
1.1. Современное состояние развития и уровень информационного обеспечения в системе управления техническим состоянием машин 13
1.2. Уровень эффективности использования технической диагностики и постановка проблемы. 34
1.3. Анализ путей повышения эффективности диагностики и задачи исследования 46
1. 4. Общая методика исследований 64
2. Теоретическое обоснование принципов подхода к формированию эффективных по содержанию и структуре систем технического диагностирования 70
2.1. Исследование влияния технико-экономических показателей объектов обслуживания и характеристик их отказов на выбор стратегии технического обслуживания 70
2. 2. Исследование процессов накопления и предотвращения отказов 86
2.3. Оценка целесообразности диагностирования составной части машины 97
2.4. Прогнозирование уровня эффективности систем технического диагностирования 112
2. 5. Оценка качества содержания и структуры системы техни ческого диагностирования 125
2.6. Обоснование путей повышения качества и эффективно сти содержания систем технического диагностирования 147
3. Разработка систем технического диагностирования,повышающих эффективность диагностирования двигателей мобильных машин сельскохозяйственного назначения 156
3.1. Аналиэ современных методов диагностирования двигателей внутреннего сгорания 156
3. 2. Оценка метода диагностирования по изменению частоты вращения коленчатого вала при тестовых статических режимах работы двигателя 168
3. 3. Методика исследования процесса диагностирования двигателя при тестовых статических режимах его работы 181
3. 4. Средство, методика и алгоритм диагностирования карбюраторных двигателей при их работе на тестовых статических режимах 186
3. 4.1. Функциональные возможности и техническая характеристика прибора для создания тестовых на грузок и контроля состояния двигателей 186
3.4.2. Обоснование тестовых режимов при диагностировании составных частей двигателей 189
3.4.3. Методика оценки технического состояния двигателей и его составных частей 203
3. 4. 4. Алгоритм диагностирования 213
4. Разработка метода и средства диагностирования топливной аппаратуры дизельных двигателей по амшштудно-фазовым параметрам сигнала высокого давления топлива 225
4.1. Анализ методов диагностирования топливной аппаратуры и задачи исследования 225
4.2. Методика исследования 230
4. 3. Функциональные возможности и техническая характерис тика приборного комплекса для диагностирования топливной аппаратуры 239
4. 4. Обоснование подхода к выбору диагностических параметров 244
4. 5. Результаты экспериментальных исследований 252
4. 5.1. Выбор датчиков давления 252
4. Б. 2. Оценка нестабильности работы приборного комплекса и топливной аппаратуры 255
4. 5. 3. Обшая оценка изменения технического состояния элементов топливной аппаратуры 257
4. 5. 4. Выбор диагностических параметров,их предельных значений и режимов диагностирования элементов топливной аппаратуры. 260
4. 6. Технологические воздействия при неисправностях топливной аппаратуры 280
5. Экономическая эффективность рекомендуемых систем технического диагностирования мобильных машин сельскохо назначения 284
5.1. Расчет экономического эффекта от внедрения процесса диагностирования карбюраторных двигателей автомобилей с использованием прибора, контролирующего техническое состояние их составных частей при тестовых статических режимах 284
5. 2. Расчет экономического эффекта от внедрения процесса диагностирования топливной аппаратуры дизелей с использованием анализатора АТА-3 293
Общие выводы и результаты работы 296
Литература
- Современное состояние развития и уровень информационного обеспечения в системе управления техническим состоянием машин
- Исследование влияния технико-экономических показателей объектов обслуживания и характеристик их отказов на выбор стратегии технического обслуживания
- Аналиэ современных методов диагностирования двигателей внутреннего сгорания
- Анализ методов диагностирования топливной аппаратуры и задачи исследования
Введение к работе
w
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Аграрная политика, проводимая в нашей стране, должна переломить ход развития агропромышленного комплекса в сторону высокой производительности труда. Решение этой задачи потребует немалого времени, но повышение темпа роста производительности можно начать немедленно с тех путей, которые не требуют крупных затрат, но дают быстрый и ощутимый эффект.
Одним из таких путей является рациональная организация и управление технологическими процессами на основе полной информации ох5 объекте воздействия.
В частности при управлении процессами по поддержанию машин в технически исправном состоянии, от которого зависит их эффективность использования, необходимую информацию получают в результате технической диагностики. Последняя, выступая как орган информационного обеспечения, играет существенную роль в совершенствовании управления техническим состоянием и технологическими процессами технического обслуживания (ТО) и ремонта, снижая затраты на их проведение и повышая эксплуатационную надежность машин. Указанные возможности явились основанием для включения диагностики (Д) как обязательного элемента в комплексную систему технического обслуживания и ремонта (ТОР) /1/.
Многочисленными исследованиями установлено,что проведение ремонтно-обслуживающих воздействий (РОВ) на основе диагностирования позволяет сократить эксплуатационные издержки за счет увеличения фактически используемого ресурса, сокращения числа ремонтов и запчастей (снижая издержки от простоями повышения производительности машин.
Практика показывает, что потенциальные возможности Д позволяют, например, для тракторов увеличить среднюю наработку на отказ в 1,5. ..2,0 раза, довести коэффициент технической готовности до 0,96. ..0,98 и сократить издержки на ТОР в среднем до 30%. Если ежегодные издержки на ТОР тракторов и автомобилей в отрасли сельского хозяйства составляют соответственно около 19 и 24% от их балансовой стоимости, то только по снижению этих издержек можно судить о народнохозяйственном значении использования Д.
Одновременно практика диагностирования также показывает, что несмотря на достаточно хорошо разработанную методологию диагностирования мобильных сельскохозяйственных машин, особенно тракторов, Д во многих случаях не дает экономического эффекта даже при использовании современных методов и средств. Это приводит к снижению уровня ее практического использования. Действительно,Д целесообразна только при высоком уровне ее эффективности, т. е. когда она оправдывает затраты на ее внедрение. Анализ объекта диагностирования, проектирование и изготовление аппаратуры, формирование системы, организация и сам процесс диагностирования требуют значительных материальных затрат, которые могут быть признаны рациональными только при условии достижения определенного положительного эффекта по поддержанию машин в технически исправном состоянии.
На показатели эффективности Д влияют большое количество факторов, вариация которых также колеблется в широких пределах. Ими являются технико-экономические показатели объекта профилактики, принятая стратегия ТОР, мощность парка профилактируемых машин, стоимость процесса диагностирования и многие другие.
Поэтому важно знать принципы подхода к выбору и разработке содержания наиболее эффективных систем технического диагностирования (СТД). Разработка этих принципов,требующих комплексной научно-методической проработки вопросов, касающихся эффективности процессов профилактики с учетом использования Д, составляет важную народнохозяйственную проблему и является актуальной.
Исходя из сказанного , основной целью настоящей работы является повышение эффективности использования Д технического состояния мобильных машин сельскохозяйственного назначения в процессе их эксплуатации на основе обоснования и использования эффективных по содержанию СТД.
Практическая реализация указанной цели в рамках существующей общей методологии диагностирования возможна при использовании методологии формирования содержания эффективных СТД,разработка которой составляет научную проблему. Она включает в себя анализ и оценку составляющих системы диагностирования, установление закономерностей, влияющих на целесообразность использования Д составных частей в процессе их профилактики; совершенствование принципов оптимизации и выбора наменклатуры объектов и эффективных процессов диагностирования.
Разработка теоретических основ и методологии формирования эффективных по содержанию СТД, рекомендаций по организации в хозяйствах наиболее эффективных процессов диагностирования, методов, технических средств, нормативной и технологической документации, а также результаты внедрения в совокупности представляют научный и практический вклад в дальнейшее развитие технической диагностики и позволяют более полно реализовать в практике существующую научную концепцию обеспечения работоспособности сельскохозяйственной техники с учетом фактического технического состояния, определяемого с помощью диагностирования.
Работа выполнена в Челябинском ордена Трудового Красного Знамени государственном агринженерном университете в соответствии с координационным планом НИР по технологии, организации и экономике ТОР машин в сельском хозяйстве на 1976- -1980 гг. , утвержденным МСХ СССР и ВО "Союзсельхозтехника" (тема N6, N ГР 01860022322), координационным планом Госкомсельхозтехники СССР на 1981-1985 гг. "Разработать и внедрить новые методы улучшения работоспособности и сохранности машинно-тракторного парка путем совершенствования его технического обслуживания" (секция III, п. 2. 5), координационным планом общесоюзной научно-технической программы 0.51.11. ГКНТ СССР за 1986-1990 гг. "Разработать и освоить прогрессивные методы организации, технологические про цессы и оборудование, обеспечивающие повышение уровня использования, технического обслуживания, ремонта тракторов, автомобилей, сельскохлзяйственных машин, технологического оборудования предприятий перерабатывающей промышленности и восстановления изношенных деталей", координационным планом НИР MB и ССО СССР по направлению 6. 4 "Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей" и планами НИР кафедры "Производственное обучение" ЧГАУ.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - технологическая стратегия эффективного диагностирования составных частей машины в процессе ее эксплуатации. Она включает в себя установление связей между параметрами СТД, характеризующими ее содержание, и технико-экономическими показателями объектов диагностирования, а также параметрами, характеризующими стратегии ТОР для диагностируемых СЧМ.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. При разработке технологической стратегии эффективного диагностирования объектом иследования являются надежностные и экономические характеристики составных частей машины, результаты измерения параметров технического сотояния объектов диагностирования, стратегии ТОР, технологические процессы обслуживания и диагностирования.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА положений и основных результатов, изложенных в работе, заключается в следующем:
1. Представлено математическое описание связи между предложенными в диссертаций характеристиками объекта и процесса профилактики, позволяющее оценить целесообразность применения диагностики и принятую стратегию ТОР для рассматриваемого объекта.
2. Разработан метод, позволяющий достоверно оценить уровень эффективности Д составных частей или машин в целом любыми диагностическими средствами для любых хозяйств, и спрогнозировать наиболее перспективные показатели процессов диагностирования при любых формах организации профилактики.
3. Предложен и обоснован обобщенный критерий оценки эффективности содержания и структуры СТД, учитывающий влияние досто верности метода и алгоритма диагностирования, контролепригодность, стоимость и инструментальную достоверность средств диагностирования (СД).
4. Разработан метод, позволяющий воздействовать на выходной сигнал любой неисправности ДВС, увеличивая его чувствительность и информативность до максимального уровня, оцениваемого по влиянию неисправности на изменение мощности двигателя через снижение частоты вращения коленчатого вала и нагрузки.
5. Разработан метод диагностирования топливной аппаратуры дизельных двигателей тракторов и автомобилей по измерению амплитудно-фазовых параметров сигнала высокого давления топлива. Определены закономерности и разработаны положения, на основе которых для топливной аппаратуры дизельных двигателей работоспособность конкретного элемента следует оценивать не сравнивая его текущее значение с предельным, выявленным в статическом режиме испытаний, а определяя принадлежность его состояния и других элементов, участвующих в процессе подаче топлива, в предложенных группах износа (состояний).
Совокупность теоретически обоснованных и экспериментально подтвержденных положений формирует научные основы эффективного использования Д при профилактике мобильных машин сельскохозяйственного назначения, практическая реализация которых раскрывает резервы улучшения использования ресурса машин, повышения их безотказности и экономичности, что является вкладом в решение народнохозяйственной проблемы. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:
- метод оценки факторов, влияющих на формирование эффективных по содержанию СТД;
- метод технико-экономического обоснования номенклатуры составных частей, которые целесообразно диагностировать в процессе эксплуатации;
- результаты вероятностей"! оценки, предотвращения и выявления отказов составных частей тракторов и автомобилей;
- метод оценки эффективности содержания и структуры СТД;
- метод выбора и прогнозирования наиболее эффективного процесса диагностирования составных частей или машины в целом;
- новый метод диагностирования карбюраторных двигателей по параметрам изменения частоты вращения коленвала при работе их на тестовых режимах; методика, технология и средства диагностирования при использовании данного метода;
- методика диагностирования и средства проверки элементов топливной аппаратуры дизельных двигателей по амплитудно-фазным параметрам сигнала давления топлива в линии нагнетания и методика формирования ремонтно-обслуживающих воздействий топливной аппаратуры по результатам диагноза;
- результаты производственных проверок методов, методик и опытных средств диагностирования в различных условиях работы сельскохозяйственных предприятий.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Результаты выполненных исследований позволяют более активно перейти к управлению техническим состоянием и надежностью объектов профилактики за счет использования эффективных процессов диагностирования. Разработанные технологические процессы,средства диагностирования и нормативно-техническая документация обеспечивают возможность полнее использовать ресурс, повысить безотказность, сократить трудоемкость ремонтно- обслуживающих воздействий тракторов и автомобилей и улучшить технико-экономические показатели диагностирования (повысить точность и достоверность, увеличить производительность, снизить себестоимость).
Разработанные методики позволяют устанавливать оптимальную номенклатуру объектов диагностирования, коэффициент повторяемости РОВ при регламентном обслуживании и решать организационно-экономические задачи.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
Предлагаемые положения по организации процессов диагностирования в хозяйствах, методы, методики, технологии и средства диагностирования одобрены на научно-техническом совете Госагропро-ма РСФСР от 18 июля 1991 г. (протокол N23) и рекомендованы для широкого внедрения в сельскохозяйственных предприятиях Российской федерации.
Результаты исследований методов, технологий и средств диагностирования послужили основой для разработки технических заданий, конструкторской документации и изготовления соответственно опытных образцов и партий СД для контроля топливной аппаратуры тракторных и автомобильных двигателей типа "ЯМЗ" и проверки карбюраторных двигателей всех моделей. Для последних используемое средство ДКД-1 изготавливается Челябинским радиозаводом "Полет" с готовой программой 200 шт. Готовится к выпуску в 1994 г. две модификации этого прибора (штатное и бортовое средства контроля) и анализатор топливной аппаратуры дизелей.
Практическое внедрение предложенных разработок осуществлено в 10 совхозах научно-производственной системы "Диагностика" , (совхозы "Уйский", "Петропавловский","Канашевский", "Степной", "Рождественский",Уйское РТП и др.) и более чем в 100 других сельскохозяйственных предприятиях Челябинской, Свердловской и Курганской областей.
Результаты исследований используются в учебном процессе на факультетах повышения квалификации ЧГАУ,Алтайском СХИ, Курганском машиностроительном институте и др.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на ежегодных научных конференциях ЧГАУ (1976-1993,Челябинск), ГОСНИТИ (1985; Москва), КМИ (1974-1976, Курган), КСЖ (1977-1980, Курган), Кубанского СЖ (1982, 1987, Краснодар), Алтайского СХИ (1988, Барнаул), НИИАТ (1975,Москва); на научно-технических советах агропромышленного комитета Челябинской области (1987,1989); на всесоюзных научно-технических семинарах "Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечностиДК( 1986-1992, Ленинград) и республиканском семинаре "Организация специализированного технического обслуживания, диагностики и хранения МТП в хозяйствах Северо-Казахстанской области КазССР" (1989, Петропавловск); на практических совещаниях главных специалистов сельскохозяйственных предприятий Челябинской области (1988-1990). Прибор для диагностики карбюраторных двигателей ДКД-1 экспонировался на выставке в г.Пловдиве (Болгария) в 1989 г. (диплом за оригинальность методики диагностирования)и ВВЦ (бывшей ВДНХ) в г.Москве в 1993 г. (золотая медаль).
ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 67 работах, в том числе 21 научных отчетах, прошедших государственную регистрацию. Получено 2 авторских свидетельства.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация включает в себя введение,5 разделов, основные выводы и приложения. Текст изложен на 309 страницах, имеется 46 рисунков, 24 таблицы,список использованной литературы содержит 259 наименований, приложения содержат 63 страницы.
Настоящая работа - это обобщение теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в 1972... 1992 гг. преимущественно на основе хозяйственных договоров главным образом с Агропромышленным комитетом и отдельными сельскохозяйственными предприятиями Челябинской области.
Автор считает необходимым отметить, что оформлению результатов исследований как диссертации во многом способствовали советы и критические замечания д. т. н., профессора В. И. Виноградова и д. т. н., академика В. В. Бледных и выражает им искреннюю благодарность.
Решение отдельных задач и внедрение результатов работы в производство осуществлено совместно с ассистентом кафедры "производственное обучение" ЧГАУ С. С. Куковым. Автор выражает ему искреннюю благодарность.
Современное состояние развития и уровень информационного обеспечения в системе управления техническим состоянием машин
Современная концепция технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники в большинстве случаев предусматривает планово-предупредительную стратегию назначения и проведения ремонтно-обелуживающих работ, основанную на периодическом контроле технического состояния элементов машин средствами диагностирования /1/.
Данная стратегия ТОР, учитывая техническое состояние составных частей машины (СЧМ) и ее индивидуальные особенности, позволяет использовать практически полностью ее потенциальные возможности.
В структуре организации ТОР по состоянию диагностика выступает как элемент обратной связи между техническим состоянием обслуживаемого объекта и системой ТОР, обеспечивая замкнутую связь между ними. Это позволяет систему ТОР сделать 5гправляемой, т. е. Д на основе полученной информации формирует поток требований (характер, объем, место и сроки выполнения ремонтно-обслуживающих работ) к системе ТОР, на основании которого указанной системой формируется поток воздействий на объект профилактического и ремонтного характера.
Использование Д делает систему ТОР более гибкой и эффективной: сокращается число капитальных ремонтов и полнее используется ресурс машин, уменьшается их простой из-за технических неисправностей, снижаются удельные затраты на ТО и ремонт, повышаются тягово- экономические показатели за счет своевременных и качественных регулировок и других профилактических операций, уменьшается расход запасных частей.
В последние годы значение Д значительно возросло по следующим причинам: поступлением в эксплуатацию все более сложных машин, в системах которых практически невозможно в отдельных случаях оценить техническое состояние и осуществить поиск неисправностей без специальных методов и средств Д; необходимостью выявления неисправностей на ранней стадий их развития и предупреждения отказов; необходимостью в короткие сроки определить техническое состояние, осуществлять поиск неисправностей в отказавших системах и выявить причины их возникновения.
Переход к планово-предупредительной системе ТОР по состоянию стал возможен благодаря созданию и внедрению в сельскохозяйственное производство систем диагностирования, включающих в себя совокупность СД, объектов контроля и исполнителей и осуществляющих диагностирование по правилам, установленным соответствующей документацией.
Данные системы позволяют обеспечить диагностированием до 60% парка тракторов и комбайнов, 20% автомобилей /2/. Так для тракторов и комбайнов выпущено около 56 тысяч переносных комплектов приборов, свыше 10 тысяч передвижных и более 2,5 тысяч стационарных установок /3/. На производство и совершенствование СД для тракторов ежегодно (до 1990 г) расходовалось около 20 млн. рублей /4/. Сравнение с другими гражданскими отраслями народного хозяйства показывает, что сельскохозяйственное производство наиболее обеспечено серийно выпускаемым диагностическим оборудованием /5-7/.
Разработке систем технического диагностирования предшествовала большая и сложная работа множества научных и производственных коллективов СНГ по решению задач диагностики. Они сводятся к исследованию машин как объекта диагностирования,разработке методов технической диагностики, построению и организации систем диагностирования.
Решение этих задач включают следующие этапы: - анализ физических и физико-механических процессов, протекающих в элементах, системах и агрегатах машины при нормальном ее функционировании и развитии неисправностей; - выявление конечного множества возможных состояний машины и ее агрегатов, распознавание которых необходимо осуществлять в эксплуатации; - разработку методов экспериментального определения диагностических параметров и признаков; - разработку и обоснование выбора методов оценки состояния , поиска неисправностей и прогнозирования; - разработку оптимальных алгоритмов диагностирования; - разработку системы сбора, хранения и анализа диагностической информации; - разработку системы технического диагностирования; - внедрение и определение места Д в технологическом процессе ТОР с целью оптимизации процесса диагностирования по обнаружению неисправностей и предотвращению отказов, определения необходимости ремонта и регулировок, полного использования ресурса узлов, агрегатов и систем машины при минимальных затратах на эксплуатацию; - разработку рекомендаций по совершенствованию машин как объектов диагностирования.
Различия технологических операций, обусловленных различием конструкций агрегатов и систем мобильных сельскохозяйственных машин, а также условия их эксплуатации вьщеляют в общей теории технической диагностики подсистемы диагностики тракторов, комбайнов и автомобилей.
Исследование влияния технико-экономических показателей объектов обслуживания и характеристик их отказов на выбор стратегии технического обслуживания
Эксплуатация машин сопровождается процессом естественного изнашивания, следствием которого является ухудшение технико-экономических показателей их использования. Для поддержания показателей в установленных пределах необходимо управлять техническим состоянием машины. Управление осуществляется путем реализации следующих мероприятий: эксплуатационной обкатки, рационального использования, технического обслуживания, ремонта, хранения /1/.
ТО, в свою очередь, представляет собой комплекс предупредительных (профилактических) работ, повышающих надежность машины путем предотвращения отказов, и работ по восстановлению работоспособности СЧМ.
В процессе профилактики Д должна оценить работоспособность тех СЧМ, которые могут привести к отказу машины в период наработки до следующего контроля. В процессе восстановления Д определяет место и причины отказа.
В зависимости от принятой стратегии ТОР в указанные задачи, которые должна решать Д в рассматриваемых процессах, вносятся коррективы.
Так при 2-ой стратегии ТОР профилактические мероприятия проводятся главным образом за счет выполнения регламентных РОВ, и диагностика в указанном процессе не играет существенной роли. Кроме того, при данной стратегии ТОР в процессе профилактики контролируются комплексные показатели работы машины, характери-.-. тющие работоспособность основных ее агрегатов и узлов, и диффе ренциация по оценке работоспособности отдельных СЧМ не производится.
При 3-й стратегии ТОР диагностика в процессе профилактики должна определять не только работоспособность отдельных СЧМ, но и прогнозировать остаточный ресурс или наработку до следующего отказа (или определять коэффициент повторяемости исполнительской части профилактической операции), определить вероятность безотказной работы до следующего контроля с целью определения содержания, места и времени проведения POP, определить их периодичность и т. д.
Поэтому очень важно знать, прежде чем использовать Д, какая стратегия ТОР принята для данной СЧМ.
Основной нормативный документ по организации ТО и ремонта машин в сельском хозяйстве /1/, предусматривающий возможность использования любой из трех стратегий, не дает указаний относительно выбора наиболее эффективной из них для конкретной СЧМ.
В основополагающих работах по профилактике обслуживания и Д стратегию ТОР для конкретной СЧМ и машины в целом предлагается выбирать исходя из сравнения удельных затрат на ее содержание, которые формируются при использовании всех трех стратегий. Минимальные затраты при той или иной стратегии являются основанием для выбора соответствующей этим затратам стратегии.
Такой подход является самым достоверным в оценке выбора стратегии ТОР. Однако, он требует чрезмерно большого статистического материала для расчета удельных затрат для каждой СЧМ, которые необходимо поддержать в работоспособном состоянии. С целью сокращения времени и труда на сбор статистического материала используют метод статистических испытаний, основанный на моделировании на ЭВМ реальных случайных процессов ТО, что дает возможность ускорить испытания, исключить влияние побочных факторов, резко сократить стоимость экспериментов. Исходным матери алом для моделирования служат как фактические данные, полученные при наблюдении, так и законы распределения случайных величин.
В зависимости от поставленной задачи при данном методе рассматривают различные сочетания реализаций, например наработки на отказ и периодичности профилактики, делая оценку вероятности отказов и определяя коэффициенты повторяемости исполнительской части операций профилактики. Полученные сведения позволяют составить карту конкретной операции, по которой можно сравнить различные стратегии, определять для различных стратегий оптимальные периодичности и удельные затраты, назначить допустимые ПРИ значения параметров технического состоянияМгрофилактике по 3-ей стратегии.
Метод статистических испытаний как и метод сравнения по удельным затратам на эксплуатацию СЧМ при различных стратегиях можно использовать лишь при наличии определенного и необходимого массива статистических данных. Однако они не позволяют выявить правильные направления выбора на этапе принятия решения. Поэтому исследования в этом направлении являются необходимыми и первостепенными, т. к. позволяют полностью сократить всякого рода сравнительные испытания.
Анализ показывает, что в любом случае стратегия ТОР выбирается исходя из характеристик надежности объекта обслуживания и характеристик отказов, которые могут проявиться в нем. Последние выражаются показателями, которые указывают на последствия отказов, характер их проявления, затраты запчастей и труда на их устранение и др. Широкий спектр указанных характеристик и необходимость установления оптимального уровня предупреждения отказов (по критерию минимума удельных затрат на ТО и ремонт) затрудняют выбор стратегии ТОР.
Аналиэ современных методов диагностирования двигателей внутреннего сгорания
Проведенные исследования показали, что решение поставленной вg2.6 задачи -необходимость достоверного определения параметров работоспособности ОД любой сложности и измерения значений структурных параметров, которые в совокупности или раздельно используются при любом виде диагностирования с минимальными затратами на их проведение - позволит в значительной мере повысит качество содержания СТД и эффективность процессов диагностирования.
Анализ используемых и предлагаемых методов и средств диагностирования машин в процессе их эксплуатации в различных отраслях народного хозяйства нашей республики и других стран /5,53,60,68,69,72,119-145/ показывает,что для оценки работоспособности ОД машины и при поиске дефектов в их составных частях используются различные методы и СД. Причем, для разных ОД и почти для каждого параметра работоспособности используются свои специальные методы и СД. И это понятно, т. к. большое разнообразие систем, агрегатов и узлов машины, построенных на различных физических принципах работы, затрудняет получение универсальных решений и усложняет алгоритмы диагностирования.
Использование совокупностей различных методов диагностирования - по анализу рабочих процессов, по функциональным, сопутствующим и структурным параметрам - позволяет выявить необходимую информацию о техническом состоянии машин и с точки зрения управления этим состоянием, и с точки зрения управления технологическим процессом обслуживания и ремонта. Однако обеспечение таких возможностей достигается дорогой ценой - высокой трудоем костью и стоимостью диагностирования, что делает использование этого процесса неэффективным.
Использование автоматизированных и автоматических диагностических систем, объединяющих в себе специализированные СД, в значительной мере снижает трудоемкость диагностирования, но не снижает, а в некоторых случаях даже увеличивает, стоимость диагностирования вследствии высоких затрат на приобретение и эксплуатацию СД.
Современные достижения измерительной техники позволяют снизить указанные затраты, однако темпы этого снижения пока чрезмерно низки и при сложившемся уровне организации производства, раздробленности хозяйств, их низких материальных и финансовых возможностях навряд ли в ближайшее десятилетие повысятся.
Альтернативным направлением по повышению эффективности СТД является применение универсальных методов диагностирования, позволяющих оценивать техническое состояние большей части СЧМ на основе использования лишь одного физического метода измерения.
Любой из данных методов диагностирования, обладая большими функциональными возможностями по оценке работоспособночти СЧМ и их элементов и реализованный одним СД может быть основой для формирования различных, но эффективных СТД. Различие их будет заключаться в составе других недорогих и эффективных СД, которые будут использоваться дополнительно для расширения возможностей универсального метода лишь при комплектовании поста или станции диагностики.
В соответствии с этим, в исследованиях стало превалировать направление на создание универсальных методов и СД, позволяющих оценить и состояние отдельных элементов, и работоспособность сложных СЧМ. К таким исследованиям в первую очередь следует отнести работы ЛГАУ( ЛСЖ) , СибИМЭ, ГОСНИТИ, ЧГАУ(ЧИМЭСХ) и др. Основной акцент в исследованиях данного направления делается на использование динамического метода диагностирования двигателя /33,122,135,139-142/, как наиболее сложной и наименее безотказной сборочной единицы машины (на долю двигателя приходится около 43% от всех отказов грузовых автомобилей /78/ и около 50% от всех отказов тракторов /143/).
Используя данный метод, оценку работоспособности двигателя вцелом или уровень его функционирования обычно проводят по развиваемой им эффективной мощности без применения громоздких, сложных и дорогих нагрузочных (тормозных) стендов. Данный параметр работоспособности является комплексным параметром,который в той или иной степени отражает все неисправности элементов или составных частей, влияющих на функционирование двигателя. Значение этого параметра необходимо при любом виде диагностирования для контроля правильности функционирования двигателя и выбора алгоритма его диагностирования. Указанные свойства данного параметра привлекают к нему пристальное внимание всех исследователей, занимающихся вопросами эффективности использования процессов диагностирования.
Указанный метод предусматривает проведение диагностирования двигателя при неустановившихся, тестовых режимах работы, обеспечивающих его загрузку за счет возникающих при этих режимах инерционных сил.
На основе режимов перераспределенных цилиндровых нагрузок разработаны различные варианты бестормозного метода /144/ проверки двигателей в условиях эксплуатации.
Данный метод (метод Ждановского Е С.) основан на использовании момента сопротивления при отключении части цилиндров в качестве нагрузки для работающих цилиндров, мощность работающих цилиндров определяется по частоте вращения коленчатого вала. Бестормозная проверка широко распространена применительно к четырехцилиндровым дизельным двигателям в режиме работы на одном цилиндре при выключении подачи топлива в три остальные. Оставшийся в работе цилиндр оказывается полностью загруженным за счет механических сопротивлений двигателя и работает с полной цикловой подачей топлива на одном из режимов корректорной ветви характеристики.
Анализ методов диагностирования топливной аппаратуры и задачи исследования
Для составных частей тракторных и автомобильных дизельных двигателей использование бестормозного метода диагностирования на установившихся режимах ничем практически не отличается от карбюраторных двигателей за исключением топливной системы и, в частности, топливной аппаратуры.
Бестормозной метод позволяет лишь оценить общее состояние (работоспособность) топливной аппаратуры (ТА). Выявить же отдельные неисправности в ней данным методом оказалось довольно сложно. Между тем, именно отказы системы питания дизельного двигателя в среднем составляют 40... 50 % от всех его отказов /78,81,139/. На их устранение приходится до 50% трудовых затрат и затрат на запасные части двигателя.
Принципиальное отличие схемы подачи топлива в цилиндры дизельного двигателя и отсутствие возможности в процессе его работы изменять принудительно (в процессе диагностирования) качество горючей смеси требует других подходов к оценке технического состояния элементов системы питания.
Существующие методы контроля системы питания имеют высокую стоимость при одновременно низких вероятностях выявления и предупреждения отказов /178-182/. Средства контроля, используемые для проверки состояния форсунок и прецизионных элементов топливного насоса высокого давления (ТНВД) непосредственно на двигателе, не дают какой-либо информации о необходимости проведения определенных технологических воздействий, позволяющих управлять их состоянием. Эта информация используется лишь для выбора решения демонтаже топливной аппаратуры (ТА) с двигателя и ее последующей регулировки на стационарных стендах (КИ-22204, КИ-6251, КИ-15711, КИ-15716 и др.).
Контроль снятой с двигателя ТА осуществляется по регламентируемым характеристикам процесса топливоподачи, т. е. по величине и неравномерности цикловой подачи, углу опережения подачи (впрыска) первой форсункой и неравномерности подачи (впрыска) топлива другими форсунками по фазе. Если эти характеристики возможно обеспечить на стационарных стендах соответствующими регулировками ТНВД, то на этом обслуживание ТА прекращается. Если нет, то с ТНВД снимают неисправные прецизионные элементы, а вместо них устанавливают элементы, проверенные статическими методами (по гидроплотности, проливке, суммарному зазору и т.п.) на специализированных стендах (например, КИ-1086, Кй-759 и др.), не моделирующих процесс топливоподачи.
Практика показывает, что комплектование ТНВД прецизионными элементами указанными методами целесообразно лишь для сравнительной оценки их износов перед сборкой с последующей проверкой ТА по выходным регламентируемым характеристикам. Однако, эти методы, требующие разборки ТНВД (а это снижает его моторесурс), не дают достоверной связи между износами прецизионных элементов и их гидроплотностью /186- 188/, что не позволяет прогнозировать их работоспособность, определять правильные ремонтно-обслуживающие воздействия, а следовательно, и управлять техническим состоянием и затратами на восстановление работоспособности ТА.
Более достоверными являются методы, оценивающие состояние элементов ТА по выходным параметрам и характеристикам процесса топливоподачи, если они отражают его регламентируемые характеристики. Данные методы, отличаясь друг от друга количеством измеряемых параметров и характеристик, местом проведения контроля (проверка на двигателе или стационарных стендах), трудоемкостью с позиций управления качеством технического обслуживания и техническим состоянием имеют, как правило, общий существенный недостаток. Он заключается в том, что контроль технического состояния осуществляется с такой глубиной и точностью, которые не позволяют определить конкретные технологические воздействия для устранения последствий от возникающих неисправностей.
Причинами, вызывающие этот недостаток,следует считать:
- неправильный методический подход в оценке методов контроля, заключающийся в том, что изменение выходных параметров процесса топливоподачи связывают с изменением параметров технического состояния прецизионных элементов, значение которых определяется методами, не моделирующими процесс топливоподачи; - из всей возможной совокупности выходных параметров процесса топливоподачи не всегда используются наиболее достоверные и чувствительные до той степени изменения технического состояния прецизионных элементов, чтобы можно было определить технические воздействия при их ТО и ремонте.
При анализе и выборе метода диагностирования топливной системы и в частности, ее наиболее сложной части - топливной аппаратуры - использовались ряд критериев, главным из которых принимались информационная емкость и чувствительность диагностических параметров. Вместе с ними использовались и такие критерии, как трудоемкость, продолжительность и стоимость диагностирования, возможность его автоматизации.
Предъявленным требованиям, главным образом, отвечают те методы, которые основаны на измерении параметров колебательных процессов, будь они рабочие или сопутствующие. Практически все агрегаты, узлы или механизмы машин характеризуются этими параметрами. Диагностическими методами, использующими эти параметры, являются виброакустический и метод по измерению амплитудно-фазовых параметров пульсаций рабочих процессов (АФПРЩ.
Первый метод, несмотря на ряд прекрасных разработок по определению технического состояния отдельных элементов ТА (ЭМДП-2, М-13940) /18,44,127,132,135/не получил пока широкого распространения по ряду причин, из которых следует выделить высокую трудоемкость селекции необходимого сигнала неисправности при чрезмерно узком частотном диапазоне сигналов многих неисправностей, высокую удельную стоимость оборудования, сложность определения работоспособности составных частей системы питания. Уровень разработки второго метода также не позволяет использовать его в широких масштабах, хотя потенциальные возможности его очень большие /44, 189-193/. Об этом также указывают Ю. К. Бобков, А. М. Кривенко, А. В. Колчин, КЗ. М. Горский, К А. Чернышев, Ю. К. Скибневский, исследователи фирм AVL( Австрия), Sun (США)/ и многие другие ученые /16, 194-197/.
Действительно, процесс топливоподачи формируют все элементы ТА, и давление топлива, как комплексный показатель этого процесса, теоретически должен отражать все изменения состояний элементов при их сложной взаимосвязи друг с другом. На практике же уровень использования рассматриваемого метода ограничился лишь определением некоторых регулировочных характеристик процесса топливоподачи (определение утла опережения подачи топлива приборами КИ-261, КИ-13940, Элкон S-302 и др., определение максимального давления впрыска диагностической установкой Кй-13940 и др. /
Предполагаемые высокие потенциальные возможности метода не были реализованы вследствии сложности извлечения необходимой информации из индицируемого на экран осциллоскопа сигнала давления топлива.
