автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Методы оценки технического состояния механизмов мобильных машин с применением информационных технологий

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.Созданная информационная модель процесса диагностирования технического состояния базовых труднодоступных узлов и ответственных механизмов трактора позволяет проанализировать потоки информации между агрегатами машины и разработать парадигму совершенствования процесса диагностирования в системе технического обслуживания машин на основе информационной технологии-'которая подтвердила необходимость комплексного использования эвристических и аналитических знаний о машине при создании экспертной информационно-диагностической системы с применением программных продуктов, диагностических и измерительных приборов, истории "болезней" машины.

2. Выявленная состояния насосных секций топливных насосов высокого давления (ТНВД) объемной скорости подачи топлива секцией позволяет оценить работоспособность ТНВД. Снижение объемной скорости приводит к запаздыванию момента начала подачи топлива и неустойчивой работе дизеля на холостом ходу, что используется в новом методе оценки состояния насосных секций.

Выявленная зависимость между усредненной по секциям ТНВД продолжительностью топливоподачи р на холостом ходу дизеля и цикловой подачей топлива, т.е. q = f(p) позволяет оценить состояние дизеля, степень его приработанности и механические потери, при этом цикловая подача q4 определяется по продолжительности топливоподачи р, усредненной по секциям насоса.

Выявленные зависимости между действующей погрешностью зацепления At зубчатых колес и параметрами виброакустического сигнала позволяют по усредненным по множеству импульсов значениям амплитуды ускорения вибраций однопарного механизма А быстро отрегулировать главную передачу заднего моста трактора; по значениям энергетического спектра G(co) в полосе зубцовой частоты для многопарного зубчатого механизма оценить состояние зубчатых колес.

Установлено, что шатунный подшипник со слоем смазки приобретает свойства осциллятора, собственная частота колебаний которого входит в границы вынужденных колебаний и совпадает с одной из рабочих частот вращения коленчатого вала, если радиальный зазор в нем достиг предельно допустимых величин; амплитуда при перекладках в подшипнике зависит как от степени сближения вынуждающих со и собственных р частот колебаний подшипника,. так и от коэффициента демпфирования у, которые связаны соотношением to/p=^i — у2 . Чем меньше значение у, тем больше амплитуда перекладок. Поскольку коэффициент у = f (5), можно сказать - чем больше радиальный зазор в подшипнике 5, тем больше амплитуда перекладок.

3. Разработанные экспресс-методы диагностирования труднодоступных механизмов машин позволяют: а) оценивать состояние насосных секций ТНВД по значению минимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала дизеля на холостом ходу. Если значение совпадает с паспортным, например, 10 1/с, то состояние секций в норме, а коэффициент подачи находится в пределах 0,1-0,2. При Пщщ = 800 1/мин (13,3 1/с) износ секций ~ 40-60 %, а при Пиц = 1000 1/мин (16,7 1/с) прецизионные пары нужно заменить. Погрешность метода 5 %. б) оценивать общее состояние дизеля и степени его приработанно-сти по усредненной по секциям ТНВД продолжительности топливопо-дачи. Так, для Д-144 эмпирическое выражение яц=10'Р-1,84 при пхх = 1800 1/мин.

Коэффициент К = 0,999, стандартная ошибка оценки - 0,12. Аналогичные данные имеются по двигателям 84 12/12 и А-41. в) оценивать качество зацепления при регулировке конической пары шестерен главной передачи по минимальному значению уровня вибраций корпуса заднего моста. Оптимальный уровень для новых колес -2-3 м/с2, для изношенных - 4-11 м/с2. г) у многопарных зубчатых механизмов зубцовая частота контролируемой зубчатой пары выделяется методом спектрального анализа детектированного вибрационного сигнала с корпуса, а оценка погрешности ведется по значению энергетического спектра. Для коробки перемены передач ДТ-75 при погрешности основного шага А1 = 0,2- мкм О((о) = 1 В2, для 2 мкм - 4 В2 (новые колеса). Для изношенных колес (А1 = 2,5 мкм) значение С(со) = 25 В2. д) оценивать зазоры в шатунных подшипниках коленчатого вала ДВС по принципу "в пределах допуска" или "за пределами допуска". Выходы датчиков подсоединяют к анализатору вибраций, например, АПД разработки СибФТИ. Выставляются зоны поиска сигналов в цикле (10° до ВМТ и 20° после), в полосе частот 1-5 кГц, завышенном угле опережения зажигания или подачи топлива. В режиме "разгон-выбег" в определенных зонах частот вращения измеряют максимальные амплитуды импульсов вибраций в интервалах: для 1-го шатунного подшипника - 360-400° поворота кол. вала; для 3-го " " 540-580° " " ; для 4-го " " 040° " " ; даю 2-го " " 180-220°

Усредненные по трем циклам значения амплитуд сравниваются с пороговым значением, после чего дается рекомендация. Погрешность 6-7 %. е) оценивать степень перекоса подшипников качения в собранном узле по неравномерности вращения сепаратора. Величину перекоса П колец относительно друг друга можно определять по эмпирическому выражению П = 630,8 - 4,8-11 (в мкм), если вместо Я подставить измеренное значение равномерности вращения сепаратора в %. Так, для подшипников 309 допустимый перекос колец 218 мкм при равномерности хода сепаратора 0,68 %. Дисперсия отсчетов периодов при этом не превышает 0,0038.

Разработанные в процессе исследований образцы экспертной информационно-диагностической системы «ЭПОС» с комплектом приборов ИПТП-1 и 2, ИФТ для диагностирования топливной аппаратуры дизелей, ПВКР-1 для контроля конических зубчатых колес, •АПД для анализа вибраций ДВС, позволяют диагностировать труднодоступные и топливодозирующие механизмы мобильных машин, оценивать потребность в обслуживании их агрегатов как в полевых, так и в стационарных условиях.

4.Разработанная база знаний для экспертной информационно-диагностической системы, в которой эвристические знания по 57 неисправностям дизеля представлены в виде набора правил ЕСЛИ (условие), ТО (результат), позволяет:

- определять место и вид неисправности и потребности в техническом обслуживании, ремонте конкретной машины по наработке (израсходованному топливу);

- получить в диалоговом и мультимедийном режимах подробную информацию о техническом состоянии машины.

5. Производственная проверка методов экспресс-оценки технического состояния и потребности в обслуживании машин Новосибирской и Кемеровской областях показала эффективность использования этих методов. За счет получения информации и своевременного восстановления неконструктивных элементов, в частности, восстановления параметров топливной аппаратуры, предотвращается перерасход топлива на 30 - 40 %, экономится до 20 % запасных частей, на 15 - 20 % повышается производительность машинно-тракторного парка. По Новосибирской области на один эталонный трактор экономия составляет 10368 руб. за сезон или 14,7 Мкал/у.э.га.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. А.И. Гиберт, Б.В, Павлов. Устройство для определения неисправностей гидросистем// Техника в сельском хозяйстве,-1963 .-№ 1,-С.58.

2. А.И. Гиберт, Б.В. Павлов. Логическое устройство для определения неисправностей тракторных гидросистем// Сб.науч. тр./ СибВИМ.-вып.1.- Зап-сиб. кн. изд-во,- Новосибирск,- 1963,- С.62.

3. А.И. Гиберт. Автоматизация процесса определения неисправностей// Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1963,-№ 1.-С.64.

4. А.И. Гиберт. Логическое устройство для технической диагностики// Сб.науч. тр./ СибВИМ,- вып. 2,- Зап-Сиб. кн. изд-во.- Новосибирск,- 1964. С.136.

5. А.И. Гиберт, В.А. Змановский. Исследование динамики вала, в шарикоподшипнике с зазором применительно к задачам акустической диагностики// Сб.науч.тр./ СибВИМ,- вып.З.- Зап-Сиб. кн. изд.-во,- Новосибирск. - 1966,- С.29.

6. А.И. Гиберт, В.А. Змановский. Методы безразборного контроля подшипников в системах "ротор - корпус"// "Механизация и электр-ция с. хоз-ва". - 1967.- № 2,- С.46.

7. Б.В. Павлов, А.И. Гиберт, O.A. Махоткин, М.П. Андрусский. Примеры построения систем технического диагноза для простых меха-низмов//Техн. диагностика: сб.науч.тр./ СибВИМ,- вып.4,- Зап-Сиб. изд-во.- Новосибирск,- 1968.- С.269.

8. В.А. Змановский, А.И. Гиберт, О.Б. Гуров, В.М. Лившиц. Физические основы акустической диагностики шестеренных механизмов// "Техн. диагностика: науч.тр"./ СибВИМ.- вып.4,- Зап.-Сиб. кн. изд-во.-Новосибирск. -1968. - С.280.

9. А.И. Гиберт, О.Б. Гуров, П.П. Милаев, В.А. Симонов. К вопросу о распространении колебаний в зубчатом механизме//"Вопросы диагностики и обслуживания машин": мат-лы к конф./ Новосибирск,-1968,-С. 29.

10. А.И. Гиберт, О.Б. Гуров, П.П. Милаев. Некоторые методы контроля точности зубчатых колес//"Вопросы диагностики и обслуживания машин": мат-лы к конф./ Новосибирск. - 1968,- С. 58.

11. А.И. Гиберт, П.П. Милаев. К вопросу о выборе режима работы зубчатых механизмов при проведении виброакустической диагностики// "Вопросы диагностики и обслуживания машин": мат-лы к конф/ Новосибирск,- 1968,-С.91.

12. А.И. Гиберт, Ю.А. Глущенко. Обучаемая матрица для целей технической диагностики// "Вопросы диагностики и обслуживания машин": мат-лы к конф./Новосибирск,- 1968,- С.144.

13. Указания по определению остаточного ресурса элементов машин/ В.И. Голиченко, А.И. Гиберт, Ю.А. Долгополов, В.М. Михлин, A.A. Сельцер// справочник.- ГОСНИТИ.- Москва,- 1974,- 74 с.

14. Использование средств автоматизации и виброакустического контроля в условиях ремонтных предприятий "Сельхозтехника"/ Т.И. Болдырева, А.И. Гиберт, В.И. Голиченко, А.К. Гладков, В.А. Симонов// Мето-дич. рекомендации.-Новосибирск,- 1976.-57 с.

15. А.И. Гиберт. Диагностирование гидросистем// Справочная книга по организации ремонта машин в сельском хоз-ве/ под ред. ак. А.И. Селиванова.- М. - Колос. - 1976. - 312 с.

16. В.А. Симонов, А.И. Гиберт. Влияние изменения взаимного расположения деталей ДВС на параметры упругих колебаний// "Поэлементный виброакустич. контроль техн. состояния дизелей": Науч.-техн. бюллетень/ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние,- вып.2.- Новосибирск. -1977,- С.7.

17. А.И. Гиберт. Изменение спектра колебаний при различных условиях соударения деталей простой формы// "Поэлементный виброакустич. контроль техн. состояния дизелей": Науч.-техн. бюллетень/ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние,- вып.2,- Новосибирск. -1977,- С.45.

18. А. св. 551556 МКИ G01 N 29/00. Устройство акустического контроля механизмов с временным разделением сигналов/ В.А. Симонов, Т.И. Болдырева, А.И. Гиберт (СССР). - Опубл. 25.03.1977. Бюлл. №11.

19. В.А. Коныпин, А.И. Гиберт, И.П. Добролюбов. Прибор ПВКР -1 для контроля качества зацепления зубчатых колес// "Приборы и системы управления № 6,- 1977,- С.51.

20. А.И. Гиберт, И.П. Добролюбов, В.А. Коныпин. Применение прибора ПВКР-1 для контроля технического состояния сопряжений и скоростного режима работы с.-хоз. машин// "Индустриализация технологии с.-хоз. производства": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние.- Новосибирск." 1977.-С.49.

21. А.И. Гиберт, А.И. Прокудин, И.П. Добролюбов, В.А. Конь-шин. Методические вопросы и эксплуатационная установка для исследований виброакустических процессов зубчатых передач// "Индустриализация технологии с.-хоз. производства". Науч. труды СО ВАСХНИЛ. Новосибирск,- 1977,- С.61.

22. Пути совершенствования инженерной службы с.-хоз. производства Сибири/ А.И. Гиберт и 19 соавторов// Методич. рекомендации СО ВАСХНИЛ.-РИЦ,- Новосибирск,- 1977,- 66 с.

23. А.И. Гиберт, В.А. Коньшин. Диагностика состояния зубчатых передач по параметрам вибраций//"Сиб. вестн.с.-хоз. науки".-1978.-№ 1.- С.72.

24. А.И. Гиберт. Механизмы как источники вибраций//"Диагностика состояния агрегатов трактора"/ Науч.-техн. бюлГ- ВАСХНИЛ. Сиб.отд-ние.^ вып. 2. - Новосибирск. - 1979,-с.

25. А.И. Гиберт. О некоторых ограничениях при виброакустической диагностике машин// "Инженерная служба села и задачи высокопроизводительного использования соврем, техники": сб.науч, тр/ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние,- Новосибирск. - 1979.- С.32.

26. Н.Г. Тимонин, А.И. Гиберт. Метод определения фаз газораспределения и скорости посадки клапанов ДВС// "Инженерная служба села и задачи высокопроизводительного использования соврем, техники": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск. -.1979.- С.67.

27. А.И. Гиберт, A.A. Мищенков, Г.В. Янов. Контроль качества технического состояния зубчатых передач// "Резервы повышения эффективности использования МТП в с.-хоз. произв-ве, совершенствование техн. обслуж. и ремонта машин"/ Науч.-техн. бюлл,- ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние,-СибИМЭ.-вып. 5. - Новосибирск. - 1980,-С.46.

28. А. св. 769385 МКИ G01 М 13/02, Способ определения технического состояния зубчатых передач/ А.И. Гиберт, КШ. Баранов, И.П. Добролюбов, В.А. Коньшин, В.Н. Ражиков. 0публ.07.10.1980 г. бюлл.№ 37.

29. А.И. Гиберт, В.М. Лызлов, ИЛ. Гуськов, Е.А. Гиберт. Об оценке продолжительности топливоподачи в дизеле// "Приборы, системы управления и контроля для сельск. хозяйства": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние,- Новосибирск. - 1984,- С.9.

30. А.И. Гиберт, В.Г. Потанин, И.Н. Гуськов. Динамические явления в шатунных подшипниках с повышенными зазорами//"Приборы, системы управления и контроля для сельск. хозяйства": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние,-Новосибирск. -1984 -С. 16.

31. А-И. Гиберт, В.М. Лызлов. Совершенствование измерений некоторых параметров на стендах КИ - 921М// "Измерительные и управляющие приборы и комплексы в с.-хоз. производстве": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние,- Новосибирск. - 1984,- С.З.

32. А.И. Гиберт, И.Н. Гуськов, Е.А. Гиберт. Результаты исследования фаз топливоподачи насосов высокого давления дизе-ля//"Измерительные и управляющие приборы и комплексы в с.-хоз. производстве": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние.- Новосибирск-1984,- С.14.

33. А.И. Гиберт. Экспресс - контроль топливоподачи в дизеле// "Сиб. вестник с.-хоз. науки", 1985,- № 3. - С.91.

34. А.И. Гиберт, В.М. Лызлов. Измерение фаз подачи топлива на дизеле А-41// "Развитие техн. средств диагностики машин и мех-мов": сб.науч.тр./ВАСХНИЛ. Сиб.отд-ние. - Новосибирск. - 1985.- С.З.

35. А.И. Гиберт, В.М. Лызлов. Динамические параметры топливной аппаратуры двигателя КАМАЗ-740// "Аппаратура и методы исследования с.-хоз. машин и мех-мов": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние,- Новосибирск. - 1986,- С.4.

36. А. св. 1229414 МКИ FOI M 65/00, G01 M 15/00. Устройство для определения начала впрыскивания топлива/ А.И. Гиберт, В.М. Лызлов, И.Н. Гуськов (СССР). - Опубл. 07.12.1981. - Бюлл. № 45.

37. А.И. Гиберт, В.М. Лызлов. Контроль топливных насосов на дизеле// "Автомобильный транспорт". 1988.- №11.- С.28.

38. А.И. Гиберт, В.Г. Потанин, И.Н. Гуськов. Оценка технического состояния шатунных подшипников в ДВС по анализу вибраций// "Технич. средства автоматизации науч. эксперимента": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. СибФТИ. - Новосибирск. -1988,- С.З.

39. А. св. 1430789 МКИ G01 M 15/00. Способ оценки технического состояния шатунных подшипников ДВС/ А.И. Гиберт, В.Г. Потанин, И.Н. Гуськов (СССР). - Опубл. 15.06.1988. - Бюлл. № 38.

40. А.И. Гиберт. Результаты исследований динамического начала нагнетания топлива в дизельных двигателях// "Технич. средства автоматизации науч. эксперимента": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. СибФТИ. - Новосибирск. - 1988,- С.15.

41. А.И. Гиберт. Метод диагностики перекоса подшипников качения// "Автоматизация исследований и диагностика машин": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ; Сиб. отд-ние. СибФТИ. - 1989,- С.З.

42. А.И. Гиберт, В.М. Лызлов. Изменения коэффициента редукции подшипников качения в электрических машинах от осевой нагрузки// "Автоматизация исследований и диагностика машин": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. СибФТИ. - 1989,-С.14.

43. А. св. 1511615 МКИ G01 M 13/04. Способ определения перекосов колец подшипников качения в подшипниковом узле/ А.И. Гиберт, В.М. Лызлов, В.А. Рихтер (СССР). - Опубл. 30.09.1989. Бюлл. № 36.

44. А.И. Гиберт, В.Г. Потанин, И.Н. Гуськов. Резонансные колебания шатунных подшипников двигателей// "Двигателестроение". -1989,-№9.- С.50.

45. А. св. 1474311 МКИ Б02 М 65/00. Способ оценки технического состояния насосных секций топливного насоса дизеля/ А.И. Гиберт, В.М. Лызлов (СССР). Опубл. 23.04.1989. - Бюлл. № 15.

46. В.М. Лызлов, А.И. Гиберт. Прибор ИПТП - 2 для контроля топли-воподачи// "Разработка приборов и устр-в для с.-хоз. науки": сб.науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб.отд-ние. СибФТИ.- Новосибирск.-1990,- С.З.

47. А.И. Гиберт. Метод оценки состояния секций топливных насосов дизелей по динамическому показателю// "Сиб. вестн. с.-х. науки".-1990,-№2,- С.67.

48. А.И. Гиберт. Диагностирование топливной аппаратуры дизеля в условиях эксплуатации// "Методы науч. обеспеч. с.-хоз. науки": сб.науч.тр./ РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ - Новосибирск,-1991,- С.111.

49. А.И. Гиберт. Метод оценки механических потерь и расхода топлива в дизельном двигателе// "Методы и принципы действия приборов и науч. оборудования для с.-хоз. производства": сб.научлр./ РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ,- Новосибирск,-1992,- С.78.

50. А.И. Гиберт. Оценка цикловой подачи топлива, мощности и степени загрузки дизеля// "Современные методы, средства измерений и автомат-ции для исслед. физических процессов в с. хоз-ве": сб.науч.тр./ РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ,- Новосибирск,- 1993,- С.42.

51. Пат. 2029935 МКИ 001 М 15/00. Способ оценки состояния и степени приработанности дизельного двигателя/ А.И. Гиберт (Россия). Опубл. 27.06.1995 г. Бюлл. № 6

52. А.И. Гиберт, В.И. Носов. Оценка технического состояния ДВС по неравномерности работы//"Методы и техн. средства исследований физич. процессов в с. хоз-ве": сб.науч.тр/ РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ,- Новосибирск,- 1996,- С.ЗЗ.

53. А.И. Гиберт. Экспертиза технического состояния агрегатов трактора// РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ,- Новосибирск,- 1996,- 131 с.

54. А.И. Гиберт, О.Ф. Савченко, С.С. Сарнов. Информационно-консультационная система поддержки принятия решений при использовании мобильной сельскохозяйственной техники// Методы и техн. ср-ва иссл. физич. процессов в с. хоз-ве: Сб.науч.тр./ РАСХН, Сиб. отд-ние. СибФТИ,- Новосибирск, 1999,- С.80-89.

55. О.Ф. Савченко, А.И. Гиберт, Т.Н. Боброва, Л.А. Колпакова. Автоматизация управления техническим обслуживанием двигателей внутреннего сгорания с применением экспертной системы// Методы и техн. ср-ва иссл. физич. процессов в с. хоз-ве: Сб.науч.тр./ РАСХН, Сиб. отд-ние. СибФТИ.-Новосибирск, 1999.- С.64-80.