Основы диагностирования технического состояния подвижного состава автомобильного транспорта

Для повышения эффектив­ности ТО и Р автомобилей требуется индивидуальная ин­формация о их техническом состоянии до и после воздействия. При этом необходимо, чтобы получение указанной информации было доступным, не требовало бы разборки агрега­тов и механизмов и больших затрат труда. Индивидуальная ин­формация о скрытых и назревающих отказах позволяет предот­вратить преждевременный или запоздалый ремонт и профилак­тику, а также проконтролировать качество выполняемых работ. Средством получения такой информации является техническая диагностика автомобилей.

Технической диагностикой называется отрасль знаний, изу­чающая признаки неисправностей автомобиля, методы, средства и алгоритмы определения его техническою состояния без разбор­ки, а также технологию и организацию использования систем диагностирования в процессах технической эксплуатации под­вижного состава.

Диагностированием называют процесс определения техничес­кого состояния объекта без его разборки по внешним признакам путем измерения величин, характеризующих его состояние, и со­поставления их с нормативами. Оно обеспечивает систему ТО и Р автомобилей индивидуальной информацией об их техни­ческом состоянии и, следовательно, является элементом, этой си­стемы. Диагностирование данного объекта (автомобиля, агрегата, механизма) осуществляют согласно алгоритму (совокупности последовательных действий), установленному технической доку­ментацией. При диагностировании решаются следующие основные задачи: устанавливается техническое объекта (работоспособное или неработоспособное); выявляется причина неисправности или неработоспособности; прогнозируется остаточный ресурс или вероятность безотказной работы объекта; определяется качество выполнения работ ТО и Р.

Техническое состояние объекта может быть оценено визуально, путем осмотра или прослушивания. Например, износ протектора шины, подтекание масла из коробки передач, утечка воздуха и т.д. При этом могут не использоваться технические устройства диагностирования. Такая оценка технического состояния будет субъективной, основанной на знаниях и личном опыте диагноста. Здесь возможна ошибка при оценке с большой вероятностью. Объективную (более точную) информацию о техническом состоянии объекта дает использование технических средств диагностирования (инструментальный контроль). При этом исключается субъективное мнение человека, которое может быть ошибочным.

Диагностирование по назначению, периодичности, перечню выполняемых работ, трудоемкости и месту в технологическом процессе ТО и Р подразделяется на следующие виды: общее (Д-1), поэлементное (Д-2), сопутствующее ремонту (Др).

Д-1 проводится с периодичностью ТО-1 с целью определения технического состояния элементов, обеспечивающих безопасность движения. В процессе Д-1 выполняются необходимые регулировочные работы.

Д-2 предназначено для оценки технического состояния всех элементов автомобиля и выявления отказов и неисправностей, выполняется с периодичностью ТО-2 за 1…2 дня до него. Это позволяет подготовить производство к выполнению ремонта. При Д-2 проводят необходимые регулировочные работы, предусмотренные технологией.

Др проводится перед и после ремонта автомобиля или его элементов с целью уточнения объема работ и качества их выполнения.

По прерывности процесса различают диагностирование периодическое и непрерывное. Первое осуществляют через определенные периоды наработки объекта перед ТО или Р автомобиля, а второе – непрерывно при помощи встроенных на автомобиле диагностических средств .

Средствами диагностирования служат специальные приборы и стенды. Они делятся на внешние и встроенные, являющиеся составной частью автомобиля. При диагностировании используют не только измерительные технические средства, но и субъективные возможности человека, его органы чувств, опыт, навыки; в простейших случаях используют субъективное диагностирование, а в сложных – объективное.

Таким образом, диагностирование обеспечивает управление системой ТО и Р объективной информацией о техническом состоянии автомобилей (рис.1.7), что позволяет принять правильное решение и тем самым улучшить организацию выполнения работ и снизить затраты на поддержание их работоспособности и исправности.

Рисунок 1.7 - Схема места диагностирования в управлении

Возможности диагностирования агрегатов и механиз­мов в большой степени зависят от их контролепригодности.

Контролепригодностью называют приспособленность автомоби­ля к диагностическим работам, обеспечивающим заданную достоверность информации о техническом состоянии объекта при мини­мальных затратах труда, времени и средств на его диагностиро­вание. Основным показателем контролепригодности является коэффициент контролепригодности Кк

(1.9)

где Т_o — основная трудоемкость диагностирования, чел×ч;

T_д — дополнительная трудоемкость (подключение диагностических средств, датчиков, вывод объекта на тестовый режим и т п.), чел∙ч.

Доля контрольно-диагностических работ постоянно возрастает в общем их объеме. Так, для автомобиля КамАЗ-5320 она составляет примерно 33%.

Значения Кк для автомобиля равна примерно 0,54, а для агрегатов и систем – 0,5…0,7.

Возможность непосредственного измерения в процессе эксплу­атации структурных параметров (зазоры и др.) ме­ханизмов автомобиля без их разборки весьма ограничена. Поэто­му при диагностировании пользуются косвенными величинами, отражающими техническое состояние объекта, которые называются диагностическими параметрами, которые представляют собой пригодные для измерения физические величины, связанные с пара­метрами технического состояния объекта и несущие инфор­мацию о его состоянии. Диагностическими параметрами могут быть: параметрырабочих процессов (мощность, тормозной путь, расход топлива и др.), параметры сопутствующих процессов (вибрации, шум и т.п.) и геометрические величины (зазор, люфт, свободный ход, биение и др.). Для обеспечения надлежащей достоверности и экономичности диагностирования диагностические параметры должны быть чувст­вительны, однозначны, стабильны и информативны.

Чувствительность Кч диагностического параметра (П) определяется скоростью его приращения при изменении параметра технического состо­яния (у), т.е. изменению структурного параметра должно соответствовать возможно большее изменение диагностического параметра (рис.1.8)

(1.10)

Однозначность диагностического параметра означает отсутст­вие экстремума в диапазоне от начального до пре­дельного значений параметра технического состояния, т.е. каждому значению структурного параметра должно соответствовать одно значение выходного (диагностического) параметра (рис.1.8).

1, 2 – однозначные; 3 – неоднозначные; 1 – малой чувствительности; 2 – большой чувствительности

Рисунок 1.8 – Характеристики диагностических параметров:

Из рисунка 1.8 следует, что чувствительность параметра 2 больше чувствительности параметра 1, т.е. a₂ > a₁, диагностический параметр 3 при его значении П_i имеет два значения структурного параметра (у_зi и у’_зi), параметр 2 при любом одном его значении П_i имеет одно значение структурного параметра у_2i .

Стабильность диагностическо­го параметра определяется вариацией его значений при мно­гократном измерении на объек­тах, имеющих одну и ту же величину соответствующего структурного параметра. Ее оце­нивают с помощью среднеквад­ратичного отклонения.

Информативность является одним из важнейших свойств диаг­ностического параметра. Она характеризует достоверность диаг­ноза, получаемого в результате измерения значений параметра.

Для того чтобы определить техническое состояние автомобиля, необходимо текущие значения диагностических параметров сопоставить с нормативными значениями.

Диагностические нормативы служат для количественной оцен­ки технического состояния автомобиля. Различают начальное, предельное и допустимое значения норматива Начальный норматив соответствует величине диагностиче­ского параметра технически исправных объектов. Предельный норматив соответствует такому состоянию объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация становится невозможной или нецелесообразной по технико-экономическим соображениям. Допустимый норматив представляет собой ужесточенное значение предельного нормати­ва, при котором обеспечивается заданный, или экономически оп­тимальный, уровень вероятности отказа на предстоящем межконтрольном пробеге. На основе допустимого норматива ставят диаг­ноз состояния объекта и принимают решение о необходимости ремонта или регулировки.

В эксплуатации допустимый норматив принимается условно как граница неисправных состояний объекта для заданной перио­дичности его межконтрольного пробега. Если текущее значе­ние диагностического параметра выходит из допустимого норма­тива, это означает, что, хотя объект и является работоспособным, его эксплуатация нежелательна без регулировки или ремонта из-за высокой вероятности отказа или пониженных тех­нико-эксплуатационных свойств.

Методы диагностирования автомобилей характеризуются физической сущностью диагностических параметров. Они делятся (рис.1.8) на две группы: измерения параметров эксплуатационных свойств автомобиля (динамичности, топливной экономичности, безопасности движения и т.д.) и измере­ния параметров процессов, сопровождающих функционирование автомобиля, его агрегатов и механизмов (нагревы, вибрации, шумы и др.). Кроме того, существует группа методов диагностиро­вания, обеспечивающих измерение геометрических величин, непосредственно характеризующих техническое состояние механизмов.

Рисунок 1.8 - Методы диагностирования автомобилей

Если первая группа методов позволяет оценить работоспособность и эксплуатационные свойства автомобиля в целом, то вто­рая и третья дают возможность выявить конкретные причины не­исправностей. Поэтому при диагностировании, исходя из принципа «от целого к частному», сначала применяют первую группу методов, осуществляя общее диагностирование, а затем для конкретизации технического состояния автомобиля применяют методы второй и третьей группы, осуществляя его поэлементное (локальное) диагностирование.

Средства диагностирования (рис.1.9) представляют собой технические устройства, предназначенные для измерения диагностических параметров тем или иным методом.

Рисунок 1.9 Средства диагностирования автомобилей

Они включают: устройства, за­дающие тестовый режим; датчики, воспринимающие диагностические параметры в виде, удобном для обработки или непосредственного использования (как правило, в виде электрического сигнала); устройства для обработки сигнала (усиления, анализа, фильтрации), для постановки диагноза, индикации результатов, их хранения или передачи в органы управления.

Средства диагностирования бывают внешними, т. е. не входя­щими в конструкцию автомобиля, встроенными и смешанного типа. Внешние средства диагностирования, в зависимости от их тех­нологического назначения могут быть выполнены в виде перенос­ных приборов и передвижных станций, укомплектованных необходимыми измерительными устройствами, и стационарных стендов. Встроенные средства диагностирования включают в себя входящие в конструкцию автомобиля датчики и приборы (электронно-вычислительные приборы, блоки питания, индикацию) для обработки диагностических сигналов (усиления, сравнения с норма­тивами) и непрерывного или достаточно частого измерения параметров технического состояния автомобиля. Простейшие средства встроенного диагностирования реализуются в виде традиционных приборов щитка водителя.

Диагностические средства смешанного типа представляют собой комбинацию встроенных и внешних средств. В этих комплексах используют встроенные датчики с выводами диагностического сигнала к централизованному штепсельному разъему и внешние средства для снятия электрических сигналов, их измерения, обработки и индикации полученной информации.

Процесс диагностирования включает тестовое воздействие на объект, измерение диагностических параметров, обработку полученной информации и постановку диагноза. Тестовое воздействие осуществляют путем естественного функциониро­вания объекта на заданных силовых, скоростных и тепловых режимах, или при помощи средств диагностирования. Параметры измеряют съемными или встроенными датчиками. Обработка информации заключается в преоб­разовании, усилении, анализе и фильтрации диагностических пара­метров как по виду, так и по значению. Постановка диагноза (заключение о техническом состоянии) состоит в сравнении значения полученного диагностического параметра с нормативным. Различают общий и поэлементный диагноз. При общем диагнозе решается вопрос о пригодности объекта к эксплуатации, при поэлементном - выявляются неисправности и их причины. Постановка диагноза сводится к тому, чтобы при помощи диагностических параметров, связанных с определенными неисправностями объекта, выявить из множества его состояний наиболее вероятное.

Эффективность применения ди­агностирования определяется из условия, что cуммарные удельные затраты на ТО (С ), ТР (d ) и диагностирование (C_d ) меньше удельных затрат (C’) и (d’) без него

(С+d + С_d)/ l_d £ (C’ + d’ )/ l_{d ,} (1.11)

где l_d -периодичность контроля, км.

Расчеты показывают, что затраты на ТО и Р автомобилей могут быть снижены за счет применения диагностирования на 10…25%.

Кроме снижения затрат на ТО и Р автомобилей, эффект от диагностирования может быть получен в результате более полного использования ресурсов работоспособ­ности их агрегатов и механизмов путем более точного информаци­онного обеспечения планирования и организации таких мероприя­тий как ремонт, снабжение, экономия топлива, безопасность дви­жения автомобилей и др.