автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Метод функционального диагностирования аппаратов многоконтурного пневматического тормозного привода

од

• > :'• •; г, г* о

На правах рукописи УДК: 629.113: 62-592.52: 62-597.5 ГЕРГЕНОВ СЕРГЕЙ МИТРОФАНОВИЧ

МЕТОД ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АППАРАТОВ МНОГОКОНТУРНОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТОРМОЗНОГО ПРИВОДА

Специальность 05.20.03. - Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Иркутск, 1998 г.

Работа выполнена в Сибирском автомобильно-дорожном институте и 1 Восточно-Сибирском государственном технологическом университет«

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

В. Д. Балакин

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

A.И. Федотов

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,профессо!

И.М. Головных

- кандидат технических наук, доцент

B.Г. Ряков

Ведущая организация:

Бурятская государственная сельскохозяйственная академия (г. Улан-Удэ, Республика Бурятия).

Защита диссертации состоится " 19 " мая 1998 г. на заседани диссертационного Совета К-120.70.01 в Иркутской государственно сельскохозяйственной академии по адресу: 664038, г. Иркутск, г Молодежный, ИрГСХА.

Отзывы на автореферат просим отправлять в адрес диссертационного совета С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИрГСХА. Автореферат разослан " 19 " апреля 1998 г.

Учёный секретарь диссертационного Совета

С.Г. Бородин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В агропромышленном комплексе страны основным видом транспорта является автомобильный. За последние годы, с ростом требований к безопасности дорожного движения, большегрузный парк АПК существенно обновился и пополнился автомобилями, оснащенными многоконтурным пневматическим тормозным приводом (МПТП). Высокая эффективность МПТП, в соответствии с Правилами № 13 ЕЭК ООН и стандартами РФ, обеспечивается применением в приводе свыше нескольких десятков пневмоаппаратов различного функционального назначения и исполнения. В условиях эксплуатации важным фактором обеспечения работоспособности сложных пневмоаппаратов является техническое диагностирование.

В настоящее время диагностирование пневмоаппаратов осуществляется в крупных автотранспортных и ремонтно-технических предприятиях АПК, а также в региональных автотехнических центрах КамАЗ. Существующий метод диагностирования, основанный на дискретном измерении статических характеристик пневмоаппаратов, имеет высокую трудоемкость и недостаточную информативность. Возникающие в процессе диагностировании ошибки I рода приводят к значительным издержкам, связанным с неоправданным ремонтом, утилизацией работоспособных пневмоаппаратов, а ошибки П рода снижают безопасность эксплуатации автотранспортных средств с невыявленными неисправными пневмоаппаратами. Кроме того, имеют место длительные простои автомобилей при трудоемком диагностировании аппаратов МПТП.

В связи с изложенным разработка оперативного и достоверного метода функционального диагностирования аппаратов МПТП имеет актуальность и экономическую целесообразность.

Цель работы - повышение эффективности и снижение трудоемкости при поддержании и восстановлении работоспособности аппаратов МПТП в условиях эксплуатации сельского хозяйства на основе высокоинформативного и опера-

тивного метода функционального диагностирования.

Объект исследований - процесс формирования диагностических признаков и обоснования метода функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением на основе теории распознавания образов.

Предмет исследований - зависимости выходных параметров пневмоаппа-ратов от входных управляющих воздействий в псевдостатических и динамических режимах диагностирования.

Научная новизна. 1. Разработан метод функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением на основе теории распознавания образов.

2. Разработана математическая модель пневмоаппарата как объекта диагностирования, учитывающая его основные функциональные свойства (следящее действие и быстродействие) и позволяющая устанавливать связи диагностических признаков пневмоаппарата с параметрами технического состояния.

3. Разработан алгоритм и выбраны режимы функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением, позволяющие оперативно оценивать их герметичность, следящее действие и быстродействие.

Практическая ценность работы. Создан автоматизированный компьютерный диагностический комплекс, позволяющий обеспечивать режимы диагностирования пневмоаппаратов, выполнять измерение их выходных характеристик, обрабатывать диагностическую информацию и ставить диагноз о работоспособности пневмоаппаратов с пневматическим управлением. Предложенный метод снижает возникающие при диагностировании ошибки I рода («ложные отказы») с 34,7 % до 2,7 %, а ошибки II рода («пропуски отказов») с 11,2 % до 3,2 % по сравнению с существующим методом. Разработанные метод и компьютерный комплекс функционального диагностирования аппаратов МПТП могут быть внедрены в технологический процесс крупных автотранспортных и ре-монтно-технических предприятий АПК, региональных автотехнических центров

КамАЗ, а также, авторемонтных заводов и заводов-изготовителей автомобилей и автомобильных пневмоаппаратов.

Реализация результатов работы. Разработанные метод и комплекс функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением одобрены на заседании НТС Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия, прошли производственную проверку и внедрены в технологический процесс ТОО «Бурятский автоцентр КамАЗ» Республики Бурятия.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на международной научно-практической конференции «Город и транспорт» в г. Омске в 1996 г., на межгосударственной научной конференции по геометрическим вопросам САПР в г. Улан-Удэ в 1993 г., на 52-54 научно-технических конференциях СибАДИ в г. Омске в 1992-1997 г.г., на научно-технических конференциях ИрГСХА в г. Иркутске в 1997-1998 г.г., на научно-технических конференциях ВСГТУ в г. Улан-Удэ в 1993-1998 г.г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ общим объемом 1,2 условных печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 123 страницах машинописного текста, включает 10 таблиц, 38 рисунков, список литературы из 142 наименований и 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы исследований, дана ее краткая характеристика и практическая ценность результатов работы при внедрении на предприятиях РТП и АТП АПК.

В первой главе дан анализ работ, посвященных диагностике аппаратов многоконтурного пневматического тормозного привода автомобилей, рассмотрены вопросы, связанные с диагностированием пневмоаппаратов в условиях эк-

сплуатации, дано обоснование метода функционального диагностирования аппаратов МПТП на основе теории распознавания образов, сформулированы задачи исследований.

Вопросами использования автомобильного транспорта в АПК занимаются многие научные организации и ВУЗы: ГОСНИТИ, НАТИ, НИИАТ, НАМИ, СибИМЭ, С-ПГАУ, НГАУ, ИрГСХА, БСХА, МАДИ, СибАДИ, ХАДИ и др.

Одним из важных факторов повышения эффективности использования подвижного состава машинно-тракторного парка и автомобильного транспорта является своевременное обнаружение и устранение неисправностей методами и средствами технической диагностики.

Развитию теории технического диагностирования сельскохозяйственной и автомобильной техники, повышению эффективности ее использования посвящены труды многих ученых, в числе которых: Аллилуев В.А., Биргер И.А., Ве-деняпин Г.В., Иофинов С.А., Терских И.П., Михлин В.М., Лившиц В.М., Гово-рущенко Н.Я., Головных И.М., Мирошников Л.В., Крамаренко Г.В. и др.

Выполненный анализ методов и средств диагностирования аппаратов МПТП показал, что в настоящее время диагностика пневмоаппаратов основана на типовом методе дискретного измерения их статических характеристик и сравнения полученных значений функциональных параметров с нормативными. Данный метод позволяет оценивать такие важные функциональные свойства пневмоаппаратов, как герметичность и следящее действие, но не учитывает их другое важное свойство - быстродействие. К существенным недостаткам метода следует отнести недостаточную информативность и высокую трудоемкость. В связи с вышеизложенным очевидно, что указанные недостатки могут быть устранены в методе, основанном на измерении и анализе как статических, так и динамических характеристик пневмоаппаратов. Учитывая неопределенность связей выходных характеристик с параметрами технического состояния аппаратов МПТП, для обоснования метода их функционального диагностирования был проведен поисковый эксперимент. В качестве объекта диагностирования, в

соответствии с выполненной классификацией аппаратов МПТП, выбран клапан ограничения давления (КОД), обладающий основными функциональными свойствами самой многочисленной группы пневмоаппаратов с пневматическим управлением. В ходе поискового эксперимента производилось измерение выходных характеристик работоспособных и неработоспособных КОД с последующей их разборкой, выявлением и измерением параметров технического состояния. Для снижения трудоемкости измерительного процесса дискретные статические характеристики были заменены псевдостатическими с аналоговым изменением управляющего давления. По результатам поискового эксперимента установлено, что параметрами технического состояния КОД являются силы трения поршней, упругие свойства пружин (усилия преднатяга) и негерметичность уплотнений. Выявлено, что в процессе эксплуатации пневмоаппаратов упругие свойства пружин изменяются несущественно, а случаи поломок пружин и негерметичностей уплотнений легко диагностируются существующим методом. В то же время с выработкой смазки в сопряжениях поршней силы трения в них возрастают в 10-13 раз по сравнению с первоначальными значениями. При этом, наряду с ухудшением следящего действия, время наполнения пневмоаппаратов рабочим телом увеличивается на 47 %, а время опорожнения -на 104 %. Сравнительным анализом выходных характеристик пневмоаппаратов и результатов микрометража установлено, что с ростом сил трения на псевдостатических и, особенно, на динамических характеристиках наблюдаются искажения отдельных участков характеристик. Корреляционный анализ значений функциональных параметров в наиболее чувствительных точках участков характеристик и сил трения поршней выявил наличие между ними функциональных связей. Таким образом, подтверждается целесообразность использования выходных характеристик аппаратов МПТП в качестве широкоинформационных диагностических сигналов, в которых отдельные участки характеристик обладают диагностическими признаками. Учитывая, что задача распознавания состояния пневмоаппаратов по диагностическим признакам относится к облас-

ти задач, решаемых в теории распознавания образов, были сформулированы следующие задачи исследований:

1. Разработать теоретические предпосылки выбора диагностических признаков, обоснования метода и алгоритма функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением на основе теории распознавания образов.

2. Разработать математическую модель пневмоаппарата с пневматическим управлением как объекта диагностирования для установления функциональных связей диагностических признаков с параметрами технического состояния и определения нормированных значений диагностических признаков.

3. Разработать диагностический комплекс и алгоритм функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением.

4. Произвести экспериментальную проверку и технико-экономическую оценку метода функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением и диагностического комплекса.

Во второй главе разработаны теоретические предпосылки выбора диагностических признаков, обоснования метода и алгоритма функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением на основе теории распознавания образов; разработана математическая модель КОД как объекта диагностирования, позволяющая устанавливать функциональные связи диагностических признаков с параметрами технического состояния пневмоаппарата и выполнять нормирование диагностических признаков.

В основу теоретических предпосылок выбора диагностических признаков, обоснования метода и алгоритма функционального диагностирования пневмо-аппаратов с пневматическим управлением положены общие теоретические предпосылки функциональной диагностики элементов МПТП, разработанные А.И. Федотовым на основе теории распознавания образов. В соответствии с данными предпосылками решение задачи диагностирования пневмоаппаратов с пневматическим управлением сводится к отнесению состояния предъявленного

аппарата к одному из его возможных классов (диагнозов) состояний. Рассматриваемые классы работоспособных и неработоспособных состояний пневмоап-паратов представлены на динамических характеристиках в виде смежных областей локальных диагнозов {Б]}^ и {Лг}^ (рис. 1). На псевдостатических характеристиках - в виде аналогичных областей {О:}11; и {02}с;. Границами между указанными областями локальных диагнозов являются участки характеристик с

допустимыми для работоспособ-

Р,, МПа 0,75

0,5 0,25

D„

(Мш1

У/хЕи ~//.

t D^

0,25

0,5

Р,, МПа

ных пневмоаппаратов значениями сил трения. С учетом изложенного, решение задачи распознавания состояния предъявленного пневмоаппарата заключается в последовательной проверке участков его выходных характеристик на принадлежность к вышеописанным областям локальных диагнозов. В связи с этим, теоретическим обоснованием метода функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением является метод последовательного анализа диагностических признаков участков выходных характеристик. Учитывая результаты поискового эксперимента выбор информативных диагностических

признаков связан с установлением

Рис. 1. Области локальных диагнозов {D,}j и {DJ'

Р,, МПа

Pj(B)

наиболее чувствительных к изменениям сил трения точек на участках характеристик. Для выявления таких диагностических точек использован ме----- , , тод наибольших сечений, в соответст-

u Pj(A) P[(k) Р,(1С) Р,(В) Р,,МПа

Рис. 2. Распознавание участка вии с которым выбор диагностической

точки к на участке |АВ| (рис. 2), обла-

характеристики

начальному, допустимому и предельному значениям параметра Б. Далее по наибольшему сечению в образовавшихся областях Б] и Б2 осуществляется выбор точек кп, кд_и кд. Принимая в качестве нормированного значения диагностического признака величину входного давления в точке кд, распознавание предъявленного участка |АВ| осуществляется по следующему правилу решения: I если Р, (к') / Р] (кд) < 1, |АВ| е Б,

\ если Pi (к') / Pi (кд) > 1, |АВ| е D2

(1)

где Р1(кд), Pi(k') - значения диагностического признака, соответственно, граничного и предъявленного участков |АВ|;

Таким образом, последовательной проверкой j-ro числа участков |AB|Aj динамической характеристики (рис. 1) осуществляется оценка быстродействия пневмоаппарата [Т]: ГУ|АВ|д.,е U Бд, л V|AB|"jg U D"z =i> [Т] = [TJ быстродействие в норме

(2)

|AB|sje{D2}j => [Т] -ф [Тн] быстродействие не в норме

где UD'jH U 1^2 - объединенные области локальных диагнозов; Аналогично, распознаванием псевдостатической характеристики по i-му числу участков |АВ]С; производится оценка следящего действия пневмоаппарата [Р]: V|AB|ci£ ljDci л V|AB|Cii Udc2 => [Р] = [Рн] следящее действие в норме

(3)

|AB|°ie {D2}, => [Р] [Рн] следящее действие не в норме

В итоге, "Общее правило решения для постановки диагноза о состоянии пневмоаппарата имеет следующий вид:

f [Рн] л [Тн] пневмоаппарат работоспособен

< (4)

\ |AB|i(j)e{D2}i(j) => пневмоаппарат неработоспособен Для определения нормированных значений диагностических признаков исследуемых пневмоаппаратов была разработана математическая модель КОД как объекта диагностирования. В основу модели положены теоретические предпосылки, суть которых заключена в описании газодинамических процессов в

пневмоалпаратах с учетом динамики перемещения их элементов. Выбор основных параметров модели осуществлялся по расчетной схеме, рис. 3. Диссипа-тивные силы описываются следующими выражениями: сила сухого трения

Р^яБЬ^, (5) где 1гр - коэффициент трения.

Сила жидкостного трения:

Р1рж = (плОЬ/5г)((1Хп/с10, (6) где 5г - величина радиального зазора в трущейся паре; г) -динамический коэффициент вязкости смазки; (1ХП /И - скорость п-го элемента (поршня). Используя принцип Даламбе-ра были получены уравнения динамики перемещения поршней:

пц (<?Х,/<121) = Р, (я/4)Р21п-022п„) +т^±(Б1н + ¥2в") - Спр1(5пр1+Х1) т2 (<12Х2 /с12 1) = Р, (я/4)(022и1 НДл) - Р2 (я/4) (Е>22н -Б2,л) + т2 8 ±

± (Р2н+ Б2™) - Спр2 (5пр2 + Хх) (7) (т, + тг) (с12Х2 /й21)= Р,(я /4)Р21„-В2И) - Р2 (я /4) (022н - О2^ (т,+ш2)ё ±

± (Р1н+Р2к) - Спр, (6пр1 + X,) - С1ф2 (§Гф2 + Хк).

Выходными параметрами системы уравнений (7) являются текущие значения координат перемещений клапанов 4 (рис. 3).

СХквер* = (Х2 - Л*) Х£ = < (8)

\^ХК1МЖ = (Д* - Х2).

Для моделирования газодинамических процессов пневмоаппарат рассматривается в составе диагностической установки в виде эквивалентной пневматической схемы (рис.4). Схема' состоит из следующих звеньев типа "дроссель -емкость": накопительного узла 1, обеспечивающего постоянную величину входного давления Рвх; клапана подачи сжатого воздуха к пневмоаппа-

Рис. 3. Расчетная схема КОД

% ж

Рис. 4. Эквивалентная схема диагностической установки и КОД

рату в виде нерегулируемого дросселя с площадью поперечного сечения Бо и коэффициентом расхода |До; испытываемого аппарата в виде емкости Ук и регулируемых дросселей с параметрами Б) и Бг, и Цг; приемного ресивера 3 с емкостью Уп.

В соответствии с принципом баланса мгновенных расходов получены

уравнения наполнения:

Г<ПУЛ = (кцоБоУ.фРз./УО^СРвх-Р,)] /(ВРвх-Р0

(9)

^Р2/(11 = (кц]Б1 УкрР!/ Уп) [ А(Р 1-Р2)] /(ВР,-Р2)

и опорожнения:

(ЯУ^ = (- к^О^Ре/У^А^-Рс)] /(ВРгРо)

I с1Р2/ск = (- к|1282укрР2/Уп)[А(Р2-Р0)] /(ВР2-Р0) при Х2-Д*<0 (10)

Л (НУА = (- кц,5^крР2/Уп)[А(Р2-Р1)] /(ВР2-Р1) при Х2 - А* > О

\dP2Zdt = 0 при Х2-Л*=0,

где Укр=\]кКТ - критическая скорость воздуха; К = 287,14 м2/(с2 -К) - газовая

постоянная; Т = 293 К - абсолютная температура воздуха перед дросселем; А и

В - эмпирические коэффициенты, определяющие форму гипербол расходов.

Таким образом, полученные системы уравнений (7-10) являются математической моделью КОД и позволяют описывать его рабочие процессы в виде динамических и псевдостатических характеристик.

В третьей главе изложены общая и частная методики экспериментальных исследований, которые предусматривали разработку компьютерного комплекса для диагностирования аппаратов МПТП, выбор режимов диагностирования пневмоаппаратов, нормирование значений диагностических признаков и возможность диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением на основе теории распознавания образов.

Для реализации метода функционального диагностирования пневмоаппа-ратов был разработан компьютерный диагностический комплекс, состоящий из пневматического и контрольно-измерительного блоков (Рис. 5). Пневматический блок (рис. 5, позиции 5-16 и 19) обеспечивает псевдостатические и динамические режимы диагностиро-

Рис. 5. Диагностический комплекс

вания аппаратов МПТП. Контрольно-измерительный блок ^ (рис. 5, позиции 1-4 и 17, 18 ) позволяет контролировать режимы диагностирования пнев-моаппаратов, измерять функциональные параметры, осуществлять их регистрацию, анализ и ставить диагноз. Указанные свойства реализованы в программной среде ЭВМ, что обеспечивает высокий уровень автоматизации процесса диагностирования аппа-

ратов МПТП.

При выборе режимов диагностирования аппаратов МПТП учитывались существующие нормативные требования, предъявляемые к пневмоаппаратам по их следящему действию и быстродействию. В соответствии с требованиями ГОСТ 25478-91 был выбран динамический режим диагностирования пневмоап-паратов, предусматривающий время нарастания управляющего сигнала не более 0,2 сек. и время снижения- не более 0,4 сек. Существующий трудоемкий статический режим диагностирования пневмоаппаратов заменен псевдостатическим режимом с медленным аналоговым изменением управляющего сигнала. Полученные при этом псевдостатические характеристики пневмоаппаратов

имеют хорошее совпадение с дискретными статическими характеристиками, получаемыми в процессе диагностирования аппаратов МГТТП существующим методом. Методика экспериментальной проверки математической модели исследуемого аппарата КОД предусматривала сравнительный анализ расчетных и экспериментальных динамических характеристик для пневмоаппаратов с различным техническим состоянием, а также определение погрешностей моделирования. Методика нормирования структурных параметров и диагностических признаков аппаратов КОД заключалась в установлении номинальных и допустимых значений структурных параметров и расчете соответствующих нормированных значений диагностических признаков. Выбор номинальных значений структурных параметров производился по техническим условиям завода-изготовителя пневмоаппаратов. Допустимые значения структурных параметров устанавливались расчетным путем по допустимому времени срабатывания аппаратов КОД, регламентируемому ГОСТ 25478-91.

Экспериментальные исследования проводились в условиях специально оборудованной лаборатории. Методика исследований предусматривала проведение испытаний аппаратов МПТП КамАЗ на разработанном компьютерном диагностическом комплексе, с последующей их разборкой, осмотром и измерением параметров технического состояния. Предварительно все средства измерений были поверены территориальными органами госстандарта.

В четвертой главе приведены результаты исследований по разработке метода функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением и дан их анализ.

Моделирование рабочих процессов КОД осуществлялось с помощью разработанной компьютерной программы «РАБКОВ» и выполнялось методом численного интегрирования Эйлера. Результаты моделирования представлены на рис. 6 в виде зависимостей выходного давления Р2 от входного Р). Проверка модели на адекватность подтвердила ее соответствие реальным рабочим процессам в пневмоаппаратах с погрешностью не более 3,7 %. В ходе дальнейшего

Рг,МПа

0,75

/ji А/. Jf

/ fi я 1У

ч /

РЗШа

о 0.25 0.5 0.75

Рис. 6. Результаты исследований работы КОД

1 - работоспособный пневмоаппграт;

2 - с повышавши трением малого поршня;

3 ■ с повышенным трением малого и большого поршней;

— — расчет -эксперимент

аналитического исследования были установлены функциональные связи диагностических признаков КОД с силами трения и временем наполнения и опорожнения пневмо-аппаратов рабочим телом. Результаты исследования представлены в виде номограмм связей названных параметров (рис.7) и описаны аппрокси-

мирующими полиномами Чебышева общего вида:

Pffl=Ao + A1Fn+...+ Aq(Fn)q (11)

где Рт - диагностический признак; Fn - параметр технического состояния. В частности:

Pj = 0,476 + гЧО"4 (F,H) + 7*10'7(F1h)2 Корректность полученных уравнений связей подтверждена высоким, не ниже 0,998, уровнем значений коэффициентов достоверности аппроксимации R2. Установленные функциональные связи позволили выполнить нормирование диагностических признаков в соответствии с вышеприведенной методикой. Результаты нормирования в виде номинальных и допустимых значений диагностических признаков приведены в таблице 1.

По вышеописанной методике установлены следующие режимы диагностирования пневмоап-Р ДПа паратов: в псевдостатике - с тем-

си 0.29 CJ6 0.476 0,53 0.534

Pic. 7. Завшг.ссти дплюспгксксго прют-ака Р[ и времзот пом изменения управляющего гагомния t„ КОДотснпытрения шлсго перши F2"

--расчет о - экотримшг давления 0,2 МПа/сек, в динами-

t„,c

Таблица 1

Нормированные значения диагностических признаков КОД

№ Диагностические Нормированные значения

п/п признаки номинальные допустимые

1 ксь МПа 0.025 0.05

2 к°ц, МПа 0.235 0.238

3 ксш, МПа 0.54 0.58

4 ксу, МПа 0.65 0.60

5 ксуь МПа 0.57 0.62

6 к\ть МПа 0.26 0.30

7 МПа 0.056 0.092

8 к^, МПа 0.484 0.489

9 к%, МПа 0.094 0.096

10 к\, МПа 0.113 0.110

11 к\ъ МПа 0.094 0.096

ке - 3,5МПа/сек. Полученные результаты экспериментальных исследований в виде выходных характеристик КОД подтвердили корректность сделанных теоретических предпосылок выбора диагностических признаков, обоснования метода функционального диагностирования пневмоаппаратов и разработки математической модели КОД как объекта функциональной диагностики.

На основании изложенного, по результатам исследований был разработан алгоритм функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением (рис. 8). Алгоритм предусматривает две элементарные проверки пневмоаппаратов, в соответствии с которыми вначале определяется их следящее действие (в том числе, и герметичность), а затем быстродействие.

Проверка разработанного метода проводилась на 400 пневмоаппаратах в сравнительном анализе с существующим методом диагностирования. В результате проверки установлено, что существующий метод позволил выявить 69 пневмоаппаратов как работоспособные, а 331 - как имеющие неисправности. По разработанному методу эти цифры составили, соответственно, 169 и 231. Микрометраж пневмоаппаратов установил высокую достоверность разработанного метода. Применение нового метода позволило снизить ошибки I рода

Рис. 8. Алгоритм функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением

(«ложные отказы») с 34,7 % до 2,7 %, а ошибки П рода («пропуски отказов») - с 11,2 % до 3,2 %. В итоге разработанный метод позволил возвратить в эксплуатацию около 100 единиц работоспособных аппаратов.

В пятой главе приведены результаты расчета экономической эффективности применения разработанного метода диагностирования аппаратов МПТП.

Экономический эффект достигается за счет сокращения издержек, связанных с неоправданной ремонтом, утилизацией работоспособных пневмоаппара-тов, с длительными простоями автомобилей при диагностировании аппаратов МПТП, и составляет 31739,7 тыс. руб. в год по предприятию (в ценах 1996 г.).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Существующий метод диагностирования аппаратов МПТП основан на оценке их герметичности и следящего действия без учета быстродействия. Он имеет высокую трудоемкость и недостаточную информативность. Определена возможность разработки высокоинформативного и оперативного метода функционального диагностирования пневмоаппаратов на основе измерения и анализа псевдостатических и динамических характеристик с использованием теории распознавания образов.

2. Изменения сил трения искажают псевдостатические и, особенно, динамические характеристики пневмоаппаратов, ухудшая их следящее действие и снижая быстродействие. В процессе эксплуатации силы трения возрастают в 1013 раз по сравнению с первоначальными значениями, увеличивая время наполнения пневмоаппаратов рабочим телом на 47 %, а время опорожнения - на 104 %.

3. Математическая модель пневмоаппарата с пневматическим управлением как объекта диагностирования позволяет описывать его рабочие процессы в виде зависимостей выходного давления от входного, а также обоих этих параметров от времени с погрешностью не более 3,7 %. Результаты моделирования позволяют устанавливать функциональные связи диагностических признаков

пневмоаппаратов с параметрами их технического состояния и нормировать значения диагностических признаков.

4. Разработанный компьютерный диагностический комплекс позволяет выполнять процесс диагностирования пневмоаппаратов в автоматическом режиме. Наибольшая информативность процесса диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением достигается при изменении управляющего давления с темпом: в псевдостатике - 0,2 МПа/сек, в динамике - 3,5 МПа/сек. Погрешность косвенного измерения параметров технического состояния аппаратов МПТП не превышает 3,7 % от их предельного значения.

5. Алгоритм функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением предусматривает последовательное выполнение двух тестовых воздействий. Вначале псевдостатический режим для оценки герметичности и следящего действия пневмоаппаратов, а затем динамический режим для оценки быстродействия.

6. Разработанный метод функционального диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением имеет следующие показатели технологичности: средняя продолжительность диагностирования одного пневмоаппара-та 7,8 мин, показатель достоверности измерения диагностических признаков 0,19-0,27, показатель чувствительности 0,76-0,84, показатель доступности 0,940,98.

7. Сравнительная оценка предложенного и существующего методов диагностирования аппаратов МПТП с пневматическим управлением показала, что разработанный метод снижает величину ошибок I рода («ложные отказы») с 34,7 % до 3,2 %, а ошибок II рода («пропуски отказов») с 11,2 % до 2,7 %. Годовой экономический эффект от внедрения метода функционального диагностирования аппаратов МПТП на региональном автоцентре КамАЗ Республики Бурятия в 1996 г. составил 72 300 рублей на один автомобиль.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Балакин В.Д., Федотов А.И., Гергенов С.М., Мошкин Н.И. Исследование рабочих процессов в пневмоаппаратах многоконтурного тормозного привода с целью их функциональной диагностики // Проектирование, эксплуатация, экологичность и безопасность подвижного состава: международная научно-практическая конференция: тезисы докладов: Омск, 1996. с. 105-107.

2. Балакин В.Д., Федотов А.И., Гергенов С.М. Математическое моделирование установившихся рабочих процессов в многоконтурном пневматическом тормозном приводе автомобиля // Геометрические вопросы САПР: межгосударственная научная конференция: тезисы докладов: Улан-Удэ, 1993. с. 46-47.

3. Балакин В.Д., Федотов А.И., Гергенов С.М. Экспериментальное оборудование для исследования выходных характеристик многоконтурного пневматического тормозного привода автомобиля // Серия: Технические науки, Выпуск 1: Сборник научных трудов. - Восточно-Сибирский государственный технологический университет. -Улан-Удэ, 1994. с.3-5.

4. Федотов А.И., Гергенов С.М., Крушинский A.M., Мошкин Н.И. Выборочная статистика неисправностей аппаратов пневматического тормозного привода. В сб. научн. трудов ВСГТУ, г. Улан-Удэ, 1995 г., стр. 146-149.

5. Федотов А.И., Гергенов С.М., Крушинский A.M., Мошкин Н.И. Диагностирование аппаратов МПТП автомобилей на основе теории распознавания образов - в сб. научн. трудов ВСГТУ, г. Улан-Удэ, 1995 г., стр. 150-152.

6. Федотов А.И., Гергенов С.М., Крушинский A.M., Мошкин Н.И. Экспериментальный комплекс для диагностики аппаратов пневматического тормозного привода. - в сб —г. Улан-Удэ, 1995 г., стр. 152-153.

Ротапринт ВСГТУ. п.л. 1,16, тир. 100 - 1998 г.