ТЕХНІЧНИЙ СЕРВІС

В АГРОПРОМИСЛОВОМУ КОМПЛЕКСІ

Електронний посібник

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ		УКЛАДАЧІ

2. ОРГАНІЗАЦІЯ ТЕХНІЧНОГО СЕРВІСУ

2.12. Прогнозування технічного стану машин

2.12.1. Мета і завдання прогнозування

2.12.2. Прогнозування за допустимими значеннями параметрів із застосуванням таблиць-графіків

2.12.3. Застосування базових таблиць для прогнозування залишкового ресурсу

2.12.4. Прогнозування із застосуванням заздалегідь розрахованих допустимих значень параметрів

2.12.5. Застосування номограм для прогнозування

2.12.1. Мета і завдання прогнозування

Прогноз – це твердження про стан об'єкта в майбутньому, зроблене на основі аналізу минулого і сучасного його стану. Прогноз одержують на основі діагнозу стану машин, тому процес прогнозування є продовженням процесу діагностування.

Діагноз може мати окреме значення й без прогнозу, оскільки важливо знати сучасний стан машини або її елемента: справний чи несправний. Проте в самому діагнозі вже закладено елементи прогнозу. Якщо діагноз показав, що всі вузли трактора справні, (рис. 2.202) то тракторист мимоволі робить висновок, що трактор безвідмовно працюватиме деякий час, а іноді досить точно передбачає тривалість безвідмовної роботи. Прогноз не може існувати без попереднього встановлення стану машини. Для прогнозування також важливо знати закономірність зміни параметра в минулому за відрізок часу від початку експлуатації до моменту одержання діагнозу.

Рис. 2.202

Існує окрема галузь науки – прогностика, яка досліджує і розробляє принципи та методи прогнозування. Головним для складання прогнозу є відомості про час роботи машини, що минув, та зміну параметра. Зв'язок між цими величинами має бути описаний математичною формулою. Крім того, прогноз вимагає визначення меж часу роботи об'єкта або величини параметра. Якщо відомо граничний час роботи, то прогноз матиме вигляд величини параметра. Якщо ж задана величина параметра, то прогнозується час роботи об'єкта до моменту одержання граничної величини параметра. У деяких випадках потрібен ще й третій показник – витрати коштів на експлуатацію та ремонт об'єкта, віднесені до одиниці виробленої ним продукції (питомі витрати).

Часто в розпорядженні майстра-діагноста є дані лише одного діагностування. Як відомо, через дві точки (початкову й деяку проміжну) можна провести безліч кривих ліній і лише одну пряму. У такому випадку неможливо встановити, як змінювався в минулому параметр: прискорено, уповільнено чи рівномірно.

Оскільки пряма лінія є найбільш визначеним законом у такому випадку, то нею й підмінюють дійсну закономірність, або інакше кажучи, роблять апроксимацію якогось невідомого закону прямолінійним або рівномірним. Цей метод називають лінійним прогнозуванням, воно відзначається простотою і в деяких випадках дає добрі результати.

2.12.2. Прогнозування за допустимими значеннями параметрів із застосуванням таблиць-графіків

Щоб визначити, чи зможе певне спряження працювати без відмови до наступної перевірки, треба мати допустимі значення коефіцієнта використаного ресурсу.

Допустима величина параметра машини – величина, яка забезпечує безвідмовну експлуатацію певного спряження чи вузла від теперішнього до наступного діагностування. На відміну від номінального та граничного значень параметра, які мають сталу, заздалегідь відому величину, допустиме значення залежить від факторів експлуатаційного характеру (напрацювання спряження чи вузла від початку експлуатації, величина майбутнього періоду експлуатації, під час якого має бути забезпечена безвідмовна робота тощо). У зв'язку з цим конкретне значення допустимої величини параметра дійсне лише для зумовленої сукупності цих факторів.

Залежність між величиною коефіцієнта залишкового ресурсу R_зал та часом роботи машини має вигляд:

,	(2.17)
,	(2.18)

Відомо, що граничним значенням коефіцієнта використаного ресурсу є одиниця. За цих умов: 1 =

Звідки:

,

(2.19)

Позначимо періодичність перевірок стану спряження через t_м

Тоді:

,		(2.20)
де	tн – напрацювання до останньої перевірки (tн + tм = tгр).

Таким чином, на момент t_M величина коефіцієнта використаного ресурсу повинна мати допустиме значення, яке б забезпечило безвідмовну експлуатацію спряження протягом строку t_M, тобто:

, або

(2.21)

З цієї формули бачимо, що величина може приймати будь-які значення залежно від комбінацій значень t_н  та t_м.

Очевидно, що допустимому значенню коефіцієнта використаного ресурсу має відповідати допустиме значення вимірюваного параметра, тобто:

(2.22)

звідки:

(2.23)

або:

(2.24)

Цю формулу застосовують для підрахунку допустимих значень параметрів, величина яких у процесі експлуатації машини збільшується, тобто тих, що мають П_г > П_н.

Для параметрів, які в процесі експлуатації зменшуються (П_г < П_н), формула набуває такого вигляду:

(2.25)

Величина становить зону можливих змін параметра в процесі експлуатації машини до моменту досягнення граничного значення, тобто відмови певного елемента машини. Між величинами П_н та П_г – поле допустимих значень параметра.

Користуватися формулами під час виконання діагностичних робіт не зовсім зручно, оскільки необхідно виконувати досить складні обчислення. Тому для практичного використання розроблено спеціальні довідкові таблиці, в яких заздалегідь виконано розрахунки для всіх можливих сполучень напрацювання машини, показника ступеня α (табл. 2.9) та часу до наступної перевірки (діагностування).

Як видно з формули 2.25, для розрахунку треба знати показник α, котрий беруть із табл. 2.9 значення орієнтовних показників ступеня α для параметрів технічного стану машин.

Таблиця 2.9

Значення орієнтовних показників ступеня α

для параметрів технічного стану машин

Параметр	Степінь α
Тиск у системі мащення	1,4
Витрата газів, що прориваються в картер двигуна	1,3
Потужність двигуна	0,8
Зазор між клапаном та торцем коромисла	1,1
Утоплення клапанів у головці	1,6
Зазори в корбово-гонковому механізмі	1,4
Зазор у вальницях ковзання та кочення	1,5
Спрацювання:
• зубців шестерень за товщиною	1,5
• шліців валів	1,1
• валиків, пальців, осей	1,4
• подача насоса	1,4

Для прогнозування залишкового ресурсу, наприклад, двигуна за одним із параметрів, спочатку розраховують коефіцієнт використаного ресурсу за формулою 2.22. Після цього, використовуючи таблицю-графік (рис. 2.203) для відповідного напрацювання двигуна, коефіцієнт використаного ресурсу і значення степені α знаходять залишковий ресурс.

Рис. 2.203. Приклад таблиці-графіка для прогнозування

залишкового ресурсу

Приклад. Кількість газів, що прориваються в картер двигуна Д-240 становить за показами приладів 70 л/хв. У технологічній карті знаходимо, що номінальне значення витрати газів для цього двигуна становить 28 л/хв, а граничне ‒ 90.

Підраховуємо коефіцієнт використаного ресурсу:

За обліковими даними напрацювання циліндро-поршневої групи становить 930 мотогодин. Показник витрати газів, що прориваються у картер двигуна α=1,3 (табл. 2.9). Найближча за напрацюванням таблиця розрахована на 1000 мотогодин (рис. 2.203). Найближче значення R_вик становить 0,7. Клітина перетину граф таблиці-графіка (α=1,3; R_вик=0,7) знаходиться між лініями напрацювання 250 та 500. Отже, втрати газів перевищують граничну величину під час напрацювання від 250 до 500 мотогодин з моменту діагностування, тому треба замінити поршневі кільця за наступного ТО-2.

2.12.3. Застосування базових таблиць для прогнозування залишкового ресурсу

Для одержання прогнозу за допомогою базової таблиці виконують такі процеси: визначають величину коефіцієнта використаного ресурсу. Для цього номінальне та граничне значення цього параметра разом з виміряним значенням параметра підставляють у формулу 2.22. Якщо результат розрахунку коефіцієнта використаного ресурсу дорівнює або більше від одиниці, то дальших робіт не виконують і роблять висновок про необхідність ремонту певного вузла чи системи.

У базовій таблиці (рис. 2.204) відшукують рядок, що відповідає обчисленому коефіцієнту використаного ресурсу, та колонку, що відповідає показникові α (табл. 2.9), вміщеному в заголовку таблиці цього параметра. Записують число, що знаходиться на перетині рядка і колонки. Одержане число множать на величину напрацювання цього вузла на момент діагностування (мотогодини, умовні чи фізичні гектари або кілограми витраченого палива). Результат множення є прогнозом залишкового ресурсу вузла. Прогноз має розмірність напрацювання, що використовується під час обчислення.

Приклад. Витрата газів у картер двигуна Д-240 дорівнює 70 л/хв. За обліковими даними напрацювання циліндро-поршневої групи становить 1340 мотогодин.

З таблиці значення орієнтовних показників ступеня α для параметрів технічного стану машин знаходять, що показник цього параметра дорівнює 1,3, номінальне значення – 28 л/хв, а граничне – 90 л/хв. Обчислюють коефіцієнт використаного ресурсу.

У базовій таблиці (рис. 2.204) на перетині рядка та колонки, які відповідають R_вик = 0,67 та α = 1,3, знаходять число 0,362.

Помноживши 0,362 на величину напрацювання, одержуємо прогноз залишкового ресурсу:

0,362 х 1340 = 485 мотогодин

Коефіцієнт використаного ресурсу	Показник а

Рис. 2.204. Приклад базової таблиці для прогнозування

залишкового ресурсу

2.12.4. Прогнозування із застосуванням заздалегідь розрахованих допустимих значень параметрів

Метод прогнозування строків ремонту тракторів, оснований на застосуванні заздалегідь розрахованих допустимих значень параметрів. Він полягає у порівнянні одержаного під час діагностування значення параметра з допустимими, наведеними у відповідних довідкових таблицях. Водночас застосовують два допустимих значення: Д₁ та Д₂, до того ж обидва розраховані окремо для напрацювання від початку експлуатації або від останнього ремонту до 3000 та більше мотогодин. Таким чином, більшість довідкових таблиць має 4 допустимих значення параметра: Д₁ та Д₂ за t_п < 3000 та Д₁, і Д₂ за t_п > 3000.

Допустиме значення Д1 відповідає оптимальному залишковому ресурсу від 100 до 150 мотогодин, а Д2– залишковому ресурсу від 400 до 600 мотогодин. Отже, у разі застосування цього методу підраховувати залишковий ресурс не потрібно. Треба лише порівняти виміряне значення параметра П1 з допустимими значеннями і прийняти рішення щодо продовження ресурсу чи про відправку трактора на капітальний ремонт. Залежно від результатів порівняння рекомендується приймати такі рішення.

Якщо П₁ виходить за межі Д₁, але трактор готують до тривалої експлуатації під час виконання відповідальних робіт, то складова частина його підлягає негайному ремонту; якщо ж трактор використовують на другорядних роботах, то він може ще відпрацювати до 50 мотогодин, а потім його слід ремонтувати; коли П₁ не виходить за межі Д_1, але перевищує значення Д₂, то складова частина підлягає ремонту через 100‒150 мотогодин за умови, що в цей час не проводять напружені польові роботи; в іншому разі складову частину треба відремонтувати негайно.

У випадку, якщо П₁ не виходить за межі Д₂, але напрацювання складової частини виходить за межі контрольного значення (наприклад, за межі 1000 мотогодин); у такому випадку складова частина має бути відремонтована через 400‒600 мотогодин.

Якщо П₁ не виходить за межі Д₂, а напрацювання від останньої перевірки не перевищує меж контрольного значення, то складова частина може працювати до наступного планового діагностування. Повнокомплектний трактор направляють у капітальний ремонт, якщо необхідно ремонтувати не менше трьох складових частин, зокрема двигун та коробку передач або двигун та ведучий міст. Тому ресурсне діагностування починають саме з цих складових частин. Якщо за результатами діагностування агрегат або трактор підлягають капітальному ремонту, то дальшу перевірку припиняють.

Такий метод значно спрощує ресурсне діагностування. Однак точність його не дуже висока, тому що допустимі значення Д1 та Д2 не враховують фактичного доремонтного напрацювання, а ґрунтуються на його середніх значеннях.

2.12.5.Застосування номограм для прогнозування

Номограма – графічне зображення функціональної залежності між декількома змінними, яке служить для відшукання числової величини однієї з них за заданими значеннями інших (рис. 2.205).

Номографічні зображення не мають за мету наочності залежностей, вони призначені винятково для заміни обчислювальних робіт.

Для побудови номограми треба мати рівняння, яке пов'язує між собою всі змінні, що зображуються на номограмі. Науковці розробили номограми для визначення залишкового ресурсу елементів машини, в основу яких покладено залежність:

,		(2.26)
де	tзал – залишковий ресурс; t – напрацювання на момент діагностування; – номінальне, граничне та виміряне значення параметра; α – показник степеневої функції.

На рис. 2.205 зображено номограму для прогнозування залишкового ресурсу гусеничних ланцюгів трактора.

Рис. 2.205. Номограма для прогнозування залишкового ресурсу гусеничних ланцюгів

У нижній частині номограми є дві шкали П(t)п та П(t)г. Першу з них використовують для визначення залишкового ресурсу до заміни пальців, а другу – до вибракування ланок.

Номограмою користуються таким чином:

• на шкалі П(t)п (якщо треба визначити залишковий ресурс до заміни пальців) відшукують позначку, що відповідає результату вимірювання довжини 10 ланок гусениці П2 (точка А); знаючи номінальне значення довжини 10 ланок нової гусениці (1720 мм) або результат попереднього вимірювання цього параметра (П1), визначають різницю П2 – П1; • з точки А проводять горизонтальну лінію до перетину з похилою лінією, що відповідає одержаній різниці П2 – П1, і відмічають точку Б; • з точки Б проводять вгору вертикальну лінію до перетину з похилою лінією, що відповідає напрцюванню гусеничного ланцюга tм від попереднього вимірювання або від початку експлуатації нової гусениці (у мотогодинах), і відмічають точку В; • з точки В проводять вліво горизонтальну пряму до перетину з шкалою tзал і в точці Г одержують значення прогнозу (у мотогодинах).

Аналогічно виконують прогнозування для визначення залишкового ресурсу до вибракування ланок гусениці, користуючись правою нижньою шкалою (точка А₁).

Ця номограма досить проста і їй віддають перевагу перед іншими засобами прогнозування залишкового ресурсу гусеничного ланцюга.

	Питання для самоконтролю
1. Яка мета прогнозування? 2. Яке завдання прогнозування? 3. Пояснити залежність між величиною коефіцієнта залишкового ресурсу та часом роботи машини. 4. Яка методика застосування базових таблиць для прогнозування залишкового ресурсу? 5. Яка методика застосування номограм для прогнозування залишкового ресурсу?

Попередня тема

На початок

Наступна тема