Требования к диагностическим параметрам

Тема урока: Диагностические параметры и требования к ним.

Техническое состояние машин и их сборочных единиц про­является в различных формах через множество признаков. При­знаки, характеризующие техническое состояние машин и имею­щие количественное выражение, относят к параметрам техниче­ского состояния. В их число входят:

- Структурные параметры, характеризующие структуру маши­ны, сборочной единицы или деталей и сопряжений (зазоры, на­тяги, несоосность, положения регулируемых элементов);

- Функциональные параметры, характеризующие функциони­рование машин в целом и их сборочных единиц (мощность, удельный расход энергии; давление жидкости в гидросисте­ме, продолжительность циклов или операций);

- Сопутствующие параметры процессов, сопровождающих работу машин или их сборочных единиц (параметры шума и вибраций, изменения температуры).

Любой из параметров технического состояния, входящих в перечисленные виды, если его используют непосредственно для диагностирования, является диагностическим параметром. Кроме диагностических параметров в процессе диагностирования изме­ряют также параметры, необходимые для контроля и поддержа­ния заданного режима работы объекта диагностирования. К таким параметрам, например, относят температуру рабочей жидкости в гидросистеме, давление и частоту вращения вала гид­ронасоса при определении коэффициента подачи (по результатам измерения подачи при разных давлениях в напорной магистрали). Контролируемые параметры могут и не быть параметрами техни­ческого состояния.

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 электродвигателя, полный КПД его привода, ток холо­стого хода.

К частным диагностическим параметрам относят амплитуды расхода мощности электродвигателя, скорость нарастания давления на кривой пульсирующего давления аксиально-поршневого насоса.

Диагностические параметры могут содержать в себе не один, а несколько признаков технического состояния.

Требования к диагностическим параметрам

Техническое состояние автомобиля как сложной системы и его элементов характеризуется теми или иными физическими явлениями или процессами, которые можно рассматривать в качестве признаков состояния. Признаки состояния могут выражаться количественно на основе измерений, а когда они невозможны - то качественно на основе органолептических методов оценки цвета, запаха, блеска, тембра звучания и т.п.

Для того, чтобы диагностический параметр был информативным и обеспечивал достоверность диагноза, необходимо, чтобы он отвечал трем требованиям: был чувствительным, однозначным и стабильным и информативным.

Рассмотрим эти требования.

На рис. показаны три варианта поведения диагностического параметра по мере изменения состояния.

Рис. 27.

Чувствительность диагностического параметра определяется скоростью его приращения при изменении величины структурного параметра и математически описывается зависимостью dS/dU >> 0.

Требование чувствительности является важным для оценки качества диагностического параметра и служит удобным критерием при выборе наиболее эффективного метода диагностирования в конкретных условиях.

Так, например, на рисунке графическое изображение диагностического параметра 1 соответствует количеству газов, прорывающихся в картер двигателя, а 2 – изменению компрессии в цилиндрах двигателя в зависимости от износа деталей цилиндропоршневой группы. В первом случае мы имеем параметр, значение которого, например, для двигателя ЗИЛ-130 изменяется от номинального значения 22 л/мин до предельно допустимого, равного 120 л/мин., т.е. почти в 6 раз. У второго же параметра значение для данного двигателя меняется от 0,75 МПа у нового до 0,63 МПа, соответствующего полностью изношенной цилиндропоршневой группе, т.е. уменьшается всего на 16%. С учетом имеющейся нестабильности второго диагностического параметра можно сделать вывод о практически невозможном использовании его из-за малой чувствительности для определения промежуточных значений износа цилиндропоршневой группы и прогнозирования ее остаточного ресурса. Его использование эффективно при выявлении крупных неисправностей, таких как залегание поршневых колец, зависание клапана, предельный износ цилиндропоршневой группы. И, наоборот, первый параметр – прорыв газов в картер позволяет с высокой точностью оценить уровень износа деталей, определить остаточный ресурс и наметить сроки предупредительных работ.

Однозначность обеспечивает каждому возможному состоянию структурного параметра соответствующую одну вполне определенную величину признака. Приведенные на рисунке параметры S ₁ и S ₂ – однозначные. Параметр S ₃- неоднозначен, поскольку одно и то же значение признака может соответствовать двум (или более) состояниям U ₁ и U ₂.

Математически это требование определяется условием dS/dU ≠ 0, т. е. отсутствием перехода от возрастания к убыванию или, наоборот, в диапазоне U_н £ U_i £ U_пд.

Таким образом, из представленных на рис. параметров предпочтительным для диагностики является , поскольку он однозначный и чувствительный.

Стабильность диагностического параметра определяется вариацией его значений при многократных измерениях на объектах с одним и тем же состоянием (рисунок 67).. Разброс значений параметра может быть выражен средним квадратическим отклонением, которое следует рассчитывать для заведомо исправного и неисправного состояния диагностируемого объекта.

Нестабильность диагностического параметра снижает достоверность оценки технического состояния механизма с его использованием, что в некоторых случаях заставляет отказаться от быстродействующих и удобных методов диагностирования.

Рисунок 67 – Плотность распределения результатов замеров значения диагностического параметра S_i при U_i

Так, например, именно по этой причине, до сих пор не нашли распространение площадочные тормозные стенды, несмотря на их несомненные преимущества при организации инспекторского экспресс-диагностирования эффективности тормозной системы автомобиля.

Информативность является главным критерием, положенным в основу определения возможности применения параметра для целей диагностики. Она характеризует достоверность диагноза, получаемого в результате измерения значений параметра.

Количественно информативность диагностического параметра можно оценить через снижение неопределенности знаний о техническом состоянии объекта после использования информации по результатам диагностирования. На рисунке 69 показано графическое изображение сравнительной информативности диагностических параметров, основанное на совместном анализе распределения значений параметров f₁(S) и f₂(S), соответствующих исправным и неисправным объектам. Очевидно, что чем меньше площади перекрытия кривых распределения, представляющих собой суммарные вероятности ошибок первого и второго рода, тем информативней параметр и тем более достоверными будут результаты диагностирования

Рисунок 69 – Плотность вероятности информативного (а) и
малоинформативного (б) диагностических параметров для групп исправных (1) и неисправных (2) объектов.

Так, в приведенном на рисунке 69 примере, информативному параметру соответствует прорыв газов в картер двигателя, а малоинформативному параметру соответствует люфт редуктора главной передачи.

В первом случае с помощью назначения предельно допустимого значения параметра статистическим методом представляется возможным свести к минимуму ошибку второго рода и почти все поле значений параметра от номинала до предельно допустимого значения будет однозначно соответствовать исправному состоянию объекта. Во втором случае при значении диагностического параметра меньше предельно допустимого норматива такой однозначной оценки состояния объекта диагностирования дать невозможно. Здесь можно оценить фактическое состояние объекта только с вероятностных позиций, учитывая соотношение для данного значения параметра вероятностей

Отсюда информативность данного диагностического параметра можно оценить значением коэффициента

Кроме указанных требований, предъявляемых к диагностическим параметрам их качество оценивается также по затратам на диагностирование и по технологичности диагностирования, основанного на применении данного параметра. Перечисленные требования обуславливают выбор диагностических параметров при разработке методов, средств и процессов технического диагностирования.

Домашнее задание

1. Прочитайте конспект.

2. Выпишите в тетрадь диагностические параметры и требования к ним.