Методы и средства технического диагностирования электронных и гидравлических систем

         МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РФ

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

в г. НИЖНЕВАРТОВСКЕ

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА  ПО ДИСЦИПЛИНЕ: 
ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И ДИАГНОСТИКА

Тема: « Методы и средства технического диагностирования электронных и гидравлических систем»

 

 

 

 

                                                                       Выполнил: студент 4 курса   

                                                            заочного отделения,                                                                        

                                                                           группы АТХ-10 Парнюк А.А.

 

                                                      Проверила: преподаватель

                                                      кафедры «ОТД» Витенко М.Ю.

 

Нижневартовск  2014

ПЛАН:

Введение…………………………………………………………………….  3

1.1.Диагностика  гидравлических систем ……………………...……….… 5

1.2.Методы диагностирования гидравлических систем…………………. 8

2.1.Система диагностирования гидроприводов СДМ …………………...11

2.2. Диагностика двигателя и электронных систем………………...…….17

3.1. Электронные диагностические средства …………………………….21

Заключение………………………………………………………….……….25

Список использованной литературы………………………………………28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Эксплуатация различных транспортных средств (подвижного состава сопровождается высокими затратами на поддержание их работоспособного состояния в течении всего срока эксплуатации. Сохранение работоспособности транспортных средств обеспечивается выполнением планово-предупредительных работ по техническому обслуживанию (ТО) и ремонту, а также внеплановых ремонтов, проводимых для устранения возникающих в межпрофилактические периоды отказов и неисправностей.

Для повышения эффективности использования транспортного средства разработаны методы и средства диагностирования, которые применяют как при проведении технического обслуживания и ремонтов, так и в качестве самостоятельного технологического процесса. Диагностирование позволяет повысить коэффициент готовности и вероятность безотказной работы транспортных средств, снизить трудоемкость и стоимость эксплуатации, повысить ремонтопригодность и контролепригодность объектов транспорта.

В процессе диагностирования производится получение информации о техническом состоянии транспортного средства. Однако получение диагностической информации само по себе не может решить вопроса оптимизации управления техническим состоянием транспортного средства. Наиболее целесообразным является использование диагностической информации:

• при прогнозировании технического состояния транспортного средства на какой-то период с целью подготовки производства к проведению плановых технических обслуживаний и совмещения с ними некоторых, теперь уже известных, текущих ремонтов;
• при определении потребности в регулировочных работах при выполнении регламентных работ на постах обслуживания;
• при определении режимов работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту с целью их типизации и тем самых качественной подготовки производства;
• при комплексном контроле технического состояния после выполнения работ технического обслуживания и текущего ремонта.

В связи с этим техническая диагностика как подсистема управления техническим состоянием транспортного средства должна присутствовать на всех этапах эксплуатации и подготовки к эксплуатации. 
Одним из факторов повышения эффективности машин и оборудования, сокращения расходов на их эксплуатацию является широкое внедрение систем технической диагностики. Применение систем технической диагностики позволяет безразборным способом при минимальных затратах времени определять неисправности машины. Поиск неисправностей обычно занимает в среднем до 50 % общего времени ремонтных работ. 
Использование систем технической диагностики позволяет получить наиболее полную информацию, необходимую для оптимальной регулировки эксплуатируемых машин, обеспечивающей выполнение работы при наименьшем потреблении ресурсов. Это означает, что даже при существующем уровне надежности машин техническая диагностика создает условия для значительного повышения коэффициента их использования за счет сокращения времени ремонта, ощутимого уменьшения затрат на их эксплуатацию, исключения аварийных ситуаций.

       

 

 

 

1. Диагностика гидравлических систем

 
          По результатам обследований машин, находящихся в эксплуатации, проведенных институтами МАДИ, РИСИ и ВНИИСтройДорМаш, отказы элементов гидравлического привода составляют половину от общего количества отказов экскаваторов, стреловых кранов и т.д. Агрегаты гидропривода  зачастую снимаются с машин и направляются в ремонт с недоиспользованным ресурсом. Это указывает на определенный недостаток гидравлического привода – трудность выявления неисправностей и отсюда высокие расходы на обслуживание и ремонт. Поэтому актуальны вопросы диагностирования гидропривода строительных машин, этому и посвящен настоящий обзор. 
             Диагностирование систем  гидропривода машин производят с целью: 
- оценки технического состояния гидроагрегатов и правильности настройки клапанной аппаратуры; 
- поиска причин отказов и локализации дефектов в элементах гидропривода; 
прогнозирования ресурса работы.  
             Для определения технического состояния гидроприводов строительных машин используются как субъективные (органолептические), так и объективные методы с использованием измерительных средств. 
Органолептические методы диагностирования (осмотр, прослушивание и другие) позволяют оценивать качественные признаки технического состояния гидропривода. Учитывая простоту и доступность их проведения, а при определенном навыке и получение некоторой относительной количественной оценки технического состояния, эти методы находят широкое применение на практике. 
            В настоящее время все шире используются объективные методы диагностирования гидроприводов, предусматривающие применение специальных приборов, стендов и другого оборудования, позволяющие количественно и с достаточной точностью измерять диагностические параметры, определять техническое состояние гидропривода.  
           К основным параметрам гидросистемы, которые могут характеризовать ее техническое состояние, относятся полезная мощность и развиваемое усилие, объемный КПД, продолжительность рабочего цикла, концентрация продуктов износа в рабочей жидкости, максимальное развиваемое давление, интенсивность нагрева и установившаяся температура рабочей жидкости и др. Все эти параметры представляют собой определенные физические величины и характеризуют соответствующие методы диагностирования гидроприводов. Существующие методы диагностирования гидроприводов одноковшовых экскаваторов и других строительных машин приведены ниже.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.Методы диагностирования гидравлических систем

 
         Временной метод. В качестве диагностических параметров используется время выполнения отдельных операций и продолжительность всего рабочего цикла. Время выполнения рабочего цикла для экскаватора является параметром, непосредственно связанным с его производительностью, и поэтому однозначно определяет техническое состояние гидропривода в целом. Метод легко реализуется, поскольку не требует использования какой-либо диагностической аппаратуры, и диагностирование может проводить сам машинист. Однако точность низка, так как практически невозможно обеспечить одинаковые условия работы в каждом цикле, и квалификация машиниста и его психологическое состояние во время диагностирования тоже вносят определенную погрешность.

 
          Силовой (мощностной) метод. Техническое состояние гидропривода определяется по величине полезной мощности, то есть по величине усилия, развиваемого на выходном звене гидродвигателя, и скорости перемещения выходного звена. 
Таким образом, для гидравлического экскаватора определяется полезная мощность гидропривода каждого исполнительного механизма (стрелы, рукояти, ковша, выносных опор, хода и поворота платформы). Для определения усилия на выходном звене используют специальные нагружающие устройства. Недостатком метода является то, что нагружающие устройства достаточно сложны и их применение практически возможно только в стационарных условиях.

 
           Гидростатический (статопараметрический) метод. Этот метод, получивший широкое распространение, основан на измерении параметров установившегося задросселированного потока рабочей жидкости. В качестве диагностических параметров используют давление, расход, утечки рабочей жидкости, коэффициент подачи, объемный КПД. Метод может быть использован для оценки технического состояния всех сборочных единиц гидросистемы. К его недостаткам относится большая трудоемкость (необходимо разъединение трубопроводов и рукавов в системе и установка датчиков непосредственно в поток рабочей жидкости). Кроме того, для поддержания номинального давления в гидросистеме при диагностировании необходимо предусмотреть специальное нагружающее устройство.

 
         Гидродинамический метод (метод переходных характеристик). Этот метод основан на анализе реакции гидросистемы на мгновенные изменения давлений в ней. Ударная волна, проходя по конкретному участку системы, несет информацию обо всех гидравлических сопротивлениях на этом участке. Переходный процесс представляет собой динамический режим работы, при котором проявляется уровень технического состояния. Одним из достоинств метода является возможность создания мгновенного изменения давления в системе без помощи каких-либо устройств, за счет режима самонагружения. Недостатком является сложность оценки технического состояния отдельных гидроэлементов, так как существует значительное взаимное влияние их друг на друга в динамическом режиме работы. Кроме того, метод неприемлем для аксиально-поршневых насосов, которые во время работы создают пульсации давления, являющиеся помехой.

 
           Акустический метод. Диагностическим параметром являются акустические шумы. Определяются внутренние негерметичности гидросистемы по шуму перетекающей рабочей жидкости. Метод отличается универсальностью и реализуется с применением накладных датчиков. К недостаткам следует отнести сложность анализа полученной информации из-за множества шумовых помех.

 

 
         Вибрационный метод. Это разновидность акустического метода. Он основан на анализе параметров вибраций диагностируемого объекта; имеет большую информативную емкость. Осуществляется при помощи накладных датчиков: позволяет определять по вибрации при работе, техническое состояние отдельных элементов гидропривода в основном подшипников, зубчатых передач. Однако и в этом методе трудно выделить полезную информацию из общего фона вибраций при диагностировании в условиях эксплуатации. 
        Тепловые методы. Основаны на измерении и оценке величины температуры на поверхностях сборочных единиц. Данный параметр характеризует эффективность преобразования энергии в гидроприводе. Наиболее эффективным является термодинамический метод, который позволяет путем измерения перепадов температур рабочей жидкости на входе и выходе гидроэлемента определять его полный КПД. Для измерения температуры применяются накладные датчики. К недостаткам относится необходимость точного измерения перепадов температур и обеспечения при диагностировании определенного перепада давления на входе и выходе гидроагрегата, что не всегда возможно в условиях эксплуатации.

 
          Методы анализа состояния рабочей жидкости. Диагностическими параметрами являются количество и состав абразива и продуктов износа в рабочей жидкости, отобранной из гидросистемы. При использовании этих методов отсутствует необходимость нагружения диагностируемой машины. Методы позволяют обнаружить износ в его начальной стадии. К недостаткам относятся сложность локализации неисправности, применение дорогостоящей аппаратуры и большая продолжительность диагностирования, связанная с отправкой отобранных проб рабочей жидкости в пункты ее диагностирования. 

2.1.Система диагностирования гидроприводов СДМ

 
            Наиболее совершенная технология диагностирования предлагается лабораторией диагностики гидропривода ОАО «ВНИИСтройдормаш» (заведующий лабораторией к.т.н. В.Ю. Любельский). Одновременно там же разработаны соответствующие приборы и аппараты, реализующие эту технологию статопараметрическим (гидростатическим) методом. 
Для проведения диагностирования системы гидропривода экскаватора, крана или другой машины должно быть проведено техническое обслуживание с оценкой качества рабочей жидкости. Сама машина должна быть установлена в боксе или на открытой площадке с возможностью манипулирования механизмами рабочих органов и поворотом платформы. 
Исходную информацию получают с помощью гидротестера (ГТ), фиксирующего: 
давление рабочей жидкости (РЖ) на выходе из насоса и в гидросистеме (ГС); 
расход рабочей жидкости на выходе из насоса и в ГС; 
температуру РЖ  на  выходе  из насоса (ТН); 
частоту вращения вала насоса. 
В качестве дополнительных средств контроля предусматривают использование ультразвукового течеискателя (ТИ).  
Повышенный шум  в гидросистеме, местный нагрев РЖ и повышенная вибрация элементов в данной технологии диагностирования определяют органолептически. 
В технологии предусмотрены  режимы диагностирования,  позволяющие определить: 
техническое состояние насоса                         ; 
гидравлические потери холостого хода (PХХ) и  давление (P) настройки предохранительных и переливных  клапанов (КП); 
суммарные  утечки в каждом контуре исполнительного механизма (гидроцилиндра, гидродвигателя, гидроусилителя руля и т.д.); 
техническое состояние механических узлов гидравлических передач. 
В комплект системы диагностирования гидроприводов входят (рисунок): 
гидротестер (ГТ) универсальный с датчиками расхода (Q), давления (Р), температуры (Т) и частоты вращения коленчатого вала приводного двигателя (nдв); 
блок питания (9-24 В)                     ; 
электронный микропроцессорный прибор для записи показаний с датчиков ГТ; 
индукционный датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя (с переходником  М16х1,5 для установки на картер сцепления); 
присоединительные устройства (ПУ) в виде трехходовых кранов; 
соединительные рукава высокого давления (РВД), пробки, штуцеры и переходники с элементами быстроразъемных соединений (БРС); 
ультразвуковой течеискатель.

Система диагностирования гидроприводов СДМ: 
1 – гидротестер универсальный; 2 – датчики расхода, давления, температуры и 
частоты вращения маховика дизеля; 3 – электронный микропроцессорный прибор;    
4 – соединительные рукава; 5,6,7,8 – средства контролепригодности гидроприводов СДМ: 5 – подсоединительные устройства (трехходовые краны);  6 – пробки;  7 – штуцер с             элементами БРС для сбрасывания потока рабочей жидкости в бак;  8 – переходник с            элементом БРС; 9 – приспособление для установки датчика частоты на вал отбора 
мощности;  10 – ультразвуковой течеискатель

Электронный микропроцессорный прибор (микроЭВМ типа MCS51-80C32) позволяет записывать значения показателей датчиков гидротестера с заданным интервалом от  4 до 10000 миллисекунд с количеством точек измерения от 1 до 255 каждого показателя. Это позволяет построить внешнюю напорную характеристику насоса PQ – const при любых режимах нагружения. 
Ультразвуковой течеискатель ИКУ-1 предназначен для оценки внутренних утечек в распределительно-регулирующей аппаратуре (гидрораспределителях и клапанах), исполнительных гидромоторах и гидроцилиндрах, а также в дренажных трубопроводах. ИКУ-1 реализует ультразвуковой метод оценки внутренних утечек через поверхности сопряжения прецизионных соединений гидроагрегатов. Физическая сущность метода заключается в том, что рабочая жидкость, дросселируя под давлением через малые зазоры запорно-регулирующих элементов и уплотнения, образует на выходе из зазора турбулентный кавитационный поток. Пульсации давления и скорости потока жидкости передаются на стенки гидроагрегата и излучают его поверхностью ультразвуковые колебания.

 

 

 

 

 

 

Технические данные системы диагностирования

(Таблица 2.1.1) 

В  технологии  разработаны алгоритмы локализации основных неисправностей ГП, а также методы выявления отказа основных элементов в виде диагностических матриц на различные гидроагрегаты. В качестве примера приведена диагностическая матрица общего насосного модуля.

Диагностическая матрица насосного модуля

(Таблица 2.2.1)

Симптомы

Неисправности

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

N10

N11

N12

N13

N14

m1

*

*

*

*

*

m2

*

*

*

*

m3

*

m4

*

*

m5

*

m6

*

m7

*

*

*

m8

*

*

*

*

m9

*

*

m10

*