Електронний посібник
ТЕХНІЧНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ АВТОМОБІЛЯ
частина І
РОЗДІЛ 1. НАДІЙНІСТЬ ТА СИСТЕМА ТЕХНІЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ І РЕМОНТУ КОЛІСНИХ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ
4. Діагностичні моделі, параметри й нормативи. Методи діагностування автомобілів
4.1. Класифікація діагностичних моделей
4.2. Діагностичні параметри та їх класифікація
4.3. Діагностичні нормативи
4.1. Класифікація діагностичних моделей
Основними задачами технічної діагностики автомобілів є: визначення справності і працездатності об’єкта діагностування; виявлення відмови і локалізація дефектів; прогнозування залишкового ресурсу. Розв’язування цих задач повинно супроводжуватись мінімальними витратами ресурсів на контрольно-вимірювальні операції, достатнім рівнем точності і, відповідно, вірогідністю результатів.
Кожній з трьох задач відповідає певний методологічний апарат. Оптимальні рішення про ремонтно-обслуговувальні дії можуть бути отримані в результаті аналізування множини технічних станів, в яких об’єкт діагностування може знаходитися в період експлуатації. Для цього потрібно застосовувати методи, які ґрунтуються на дослідженні графоаналітичних подань властивостей об’єкта діагностування, що називаються діагностичними моделями, їх класифікація наведена на рис. 4.1.
Досягти мети діагностика може тільки в результаті аналізу багатьох справних і несправних станів, у яких може бути об’єкт. Цей аналіз може бути виконаний теоретично в період розробки нового автомобіля і його агрегатів або експериментально в період експлуатації автомобіля.
Діагностична модель згідно з ДСТУ 3649:2010 – формалізований опис об’єкта, потрібний для вирішення завдань діагностування. Вибір моделі залежить від деяких факторів: умов експлуатації, можливих конструктивних виконань, ступеня вивченості цього об’єкта або його окремої системи, ступеня абстрагування від реальної системи й ін.
ДСТУ 3649:2010 «Колісні транспортні засоби. Вимоги щодо безпечності технічного стану та методи контролювання» поширюється на колісні транспортні засоби категорії M, N, O, які знаходяться в експлуатації, встановлює експлуатаційні вимоги та методи контролю технічного стану ДТЗ, їх складових елементів в частині, що стосується безпеки руху. Вимоги цього стандарту є обов`язковими для громадян, установ та організацій усіх форм власності.
Стандарт встановлює вимоги щодо технічного стану:
– зовнішніх світлових приладів;
– рульового керування;
– шин та коліс;
– гальмівних систем;
– склоочисників та склоомивачів вітрового скла;
– двигуна та його систем;
– інших елементів конструкції (вимоги до дзеркал заднього виду, вимоги до стекол, замків дверей, ременів безпеки, електрообладнання та ін.).
КОЛІСНІ ТРАНСПОРТНІ ЗАСОБИ
Вимоги щодо безпечності технічного стану та методи контролювання
Рис. 4.1. Класифікація діагностичних моделей
Ймовірнісні моделі поділяють на інформаційні, розпізнавальні образи та кореляційні. В інформаційних моделях реальний об’єкт становить сукупність вихідних процесів, які несуть визначальну кількість інформації про його стан. Під ймовірними моделями розпізнавальних образів розуміють сукупність вихідних процесів, що належать одному класу сукупності значень структурних параметрів.
Кореляційні моделі визначають ступінь взаємозв’язку вихідних процесів і структурних параметрів.
Детерміновані моделі можна розділити на аналітичні, функціональні, кінцеві автомати, адаптивні та екстремальні.
Адаптивні моделі синтезують в процесі ідентифікації реального об’єкта і вихідної моделі, ідентичної реальному об’єкту при номінальних значеннях його структурних параметрів.
Екстремальні моделі використовують тоді, коли стан реального об’єкта характеризують не значеннями структурних параметрів за фіксованого режиму роботи, а залежностями узагальненого параметра об’єкта від узагальнених параметрів його складових частин у відповідних режимах. У цьому випадку під моделлю розуміють залежності, отримані в результаті оптимізації узагальненого параметра реального об’єкта шляхом налаштування узагальнених параметрів його складових частин за умови, що такі налаштування можна здійснити на реальному об’єкті.
Інтуїтивна модель характеризує уявлення людини про зв’язки вихідних процесів реального об’єкта та його структурних параметрів. Подання реального об’єкта тією чи іншою моделлю визначається ступенем наших знань про нього. Модель будується на підставі узагальнення таких даних експеримента або спостереження, які відображають властивості реального об’єкта як об’єкта діагностики.
В процесі моделювання в першу чергу вирішують питання про можливість одержання детермінованої моделі. Вона проста і вказує конкретний шлях до вибору методу діагностування та засобів його реалізації без попередніх статистичних досліджень реального об’єкта або збору статистичної інформації про його функціонування в процесі експлуатації.
У практиці дуже розповсюджені структурно-наслідкові моделі (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Структурно-наслідкова діагностична модель
На рівні І містяться найуразливіші механізми й деталі автомобіля.
На рівні II сполучення між ними, тобто структурні параметри.
На рівні III показані відхилення цих величин, які перевищують граничні значення, тобто характерні несправності.
На рівні IV розміщені робочі або супровідні процеси (діагностичні ознаки), які відповідають структурним параметрам.
На рівні V розташовані діагностичні параметри, тобто фізичні величини, за допомогою яких можна вимірювати супровідні, або робочі, процеси об’єкта діагностування й у такий спосіб визначати технічний стан об’єкта без його розбирання.
До уваги!
Діагностична модель визначає також методи діагностування, найпоширеніші з яких – методи діагностування дискретних об’єктів, їх функціонування описується апаратом математичної логіки. Розробку методу діагностування і його оптимізацію зводять до складання логічних функцій та їх оптимізації, тобто ця задача суто математична.
Звичайно, задачу розробки методів діагностування неперервних об’єктів можна звести до математичної в разі, коли їх функціонування описується математичними залежностями.
4.2. Діагностичні параметри та їх класифікація
Параметрами технічного стану (структурними параметрами) називають фізичні величини (міліметр, градус та ін.), які визначають зв’язок і взаємодію елементів автомобіля і його функціонування в цілому.Наприклад, параметрами технічного стану спряження поршень – циліндр двигуна можуть бути розміри спряження деталей поршнів і циліндрів, які визначають між ними зазор, овальність тощо.
У процесі експлуатації параметри технічного стану змінюються від номінального до граничного значення під впливом різних конструктивно-технологічних і експлуатаційних факторів. Граничні значення структурних параметрів обумовлені ймовірністю відмов і несправностей автомобіля і є переважно значеннями техніко-економічного характеру.
Під час діагностики параметри технічного стану автомобіля і його елементів вимірюють на основі вихідних (робочих) і супровідних процесів, що породжуються функціонуючим механізмом. Ці процеси функціонально пов’язані з технічним станом механізму, містять інформацію, потрібну для діагностики, і називаються діагностичними ознаками.
До уваги!
Найчастіше для діагностування автомобілів застосовують такі діагностичні ознаки: ефективність механізму, коливальні процеси, тепловий стан, герметичність, склад оливи та ін. Діагностичні ознаки можна кількісно оцінити за допомогою відповідних діагностичних параметрів.
Діагностичні параметри – це якісна міра прояву технічного стану автомобіля і його елементів за посередніми ознаками.
Обґрунтування й вибір діагностичних параметрів у кожному випадку визначаються метою, що ставиться до конкретної системи. Так, наприклад, необхідно визначити правильність функціонування двигуна за потужнісними показниками. У такому випадку достатньо визначити потужність двигуна, порівняти її з нормативними значеннями й установити технічний стан двигуна. Інакше вирішують завдання діагностування, якщо необхідно з’ясувати причини зниження потужності двигуна. У цьому разі потрібно враховувати значно більше діагностичних параметрів.
Діагностичні параметри класифікують за різними ознаками (табл. 4.1). Наприклад, за видом процесів, що відбуваються в об’єкті діагностування, діагностичні параметри поділяють на параметри робочих процесів, супутні та структурні (геометричні). За обсягом і характером інформації, яка передається, – на часткові, загальні і взаємозалежні.
Часткові діагностичні параметри незалежно від інших вказують на визначену конкретну несправність. Наприклад, кут замкнутого стану контактів переривника-розподільника визначає зазор у контактах переривника. Часткові діагностичні параметри, як правило, пов’язані із структурними однозначними зв’язками.
Загальні діагностичні параметри характеризують технічний стан об’єкт діагностування в цілому. Наприклад, вільний хід вихідного валу коробки передач характеризує її загальний технічний стан, але не стан конкретної зубчастої пари.
Взаємозалежні діагностичні параметри вказують на несправність об’єкта діагностування тільки за сукупністю декількох виміряних параметрів. Наприклад, знос поршневих кілець визначається тиском у циліндрі наприкінці такту стиску, проривом відпрацьованих газів у картер двигуна, наявністю «хлопків» у впускному колекторі під час пуску двигуна.
Зміну параметрів як носія діагностичної інформації називають сигналом. Сигнали бувають дискретні і неперервні. Неперервними називають сигнали, за яких параметр змінюється плавно, залишаючись функцією часу. Прикладом може бути сигнал від давача температури охолоджувальної рідини двигуна автомобіля, який реєструється стрілковим приладом. Дискретні сигнали характеризуються короткочасними (імпульсними) змінами параметра носія діагностичної інформації. У проміжках між імпульсами змін параметр набуває так званого нульового рівня. Дискретні сигнали відображають розряди (інтервали), які називають діагностичними ознаками.
За змістом інформації, яка передається, діагностичні параметри поділяють на три групи:
– параметри, що надають інформацію про технічний стан об’єкта, але не характеризують його функціональні можливості;
– параметри, що надають інформацію про функціональні можливості об’єкта, але не про його технічний стан;
– параметри (комбіновані), що надають інформацію як про технічний стан об’єкта, так і про його функціональні можливості.
Діагностичні параметри, які використовують для визначення технічного стану агрегатів (температура, шум, вібрація, герметичність, тиск, витрата оливи тощо), переважно опосередковано характеризують структурні параметри елементів автомобіля. У разі, коли структурний параметр визначається під час діагностування прямим вимірюванням, він є одночасно і діагностичним параметром. Структурні параметри, в свою чергу, можна розділити на дві групи: ресурсні і функціональні параметри автомобіля чи його складових частин.
Ресурсним називають структурний параметр, вихід якого за гранично допустиме значення зумовлює втрату працездатності об’єкта з причини вичерпання ресурсу. Відновлюють його за допомогою капітального або поточного ремонту. До ресурсних параметрів відносять: зазори у спряженнях гільза-поршень, підшипник-шийка вала, знос спряження клапан-гніздо, голка-корпус розпилювача форсунки, знос фрикційних накладок зчеплення, шестерень, шліців, валів коробки передач тощо.
Функціональним називають параметр, вихід якого за граничне значення обумовлює втрату працездатності об’єкта діагностування або несправність його складових частин. Відновлюють під час технічного обслуговування або поточного ремонту. До таких параметрів відносять: ефективну потужність двигуна, частоту обертання колінчастого вала, фази паливоподачі і газорозподілу, тепловий зазор у клапанному механізмі, подачу оливного насоса, тиск відкриття перепускного і запобіжного клапанів, тиск повітря у шинах, кути встановлення керованих коліс, напругу на електродах акумуляторної батареї тощо.
4.3. Діагностичні нормативи
Діагностичні нормативи – це кількісна оцінка технічного стану системи, що діагностують. До них належать: початкове значення діагностичного параметра; його граничне значення, за досягнення якого виникає ймовірність появи відмови; попереджувальне або припустиме значення за заданої періодичності діагностування.
Визначення технічного стану системи в цей момент і прогнозування його працездатності в період наступного наробітку відбуваються за допомогою порівняння виміряного значення діагностичного параметра із граничним його значенням.
Діагностичні нормативи можна поділити на дві групи: ті, які визначаються стандартами, і ті, що обумовлені нормативно-технічною документацією заводів-виробників.
До першої групи належать діагностичні нормативи, що характеризують технічний стан механізмів і вузлів, які забезпечують безпеку руху й згубно впливають на навколишнє середовище. Це гальмівний шлях, час спрацьовування гальмівного приводу, гальмівні сили на колесах, вміст шкідливих компонентів відпрацьованих газів, рівень шуму та ін.
До уваги!
Коректування нормативних показників під час експлуатації можливе тільки у бік посилення вимог до них.
До другої групи належать діагностичні нормативи, пов’язані з технічними допусками структурних параметрів або з оптимальними показниками надійності й економічності роботи автомобіля. Нормативи структурних параметрів установлюють на стадії проєктування й коректують під час доведення автомобіля. Наприклад, зазори в клапанному механізмі, контактах переривника; кривошипно-шатунному механізмі, шворневому з’єднанні; кути встановлення коліс автомобіля тощо. Діагностичні нормативи параметрів визначають на основі причинно-наслідкових зв’язків їх з діагностичними параметрами за результатами лабораторно-стендових досліджень. Для контролю технічних станів використовують також і структурні параметри.
Серед нормативних показників першої й другої груп виділяють проміжні. Параметри цієї групи пов’язані з підвищенням витрати пального, зниженням потужності двигуна, довговічності деталей і вузлів тощо. Особливість нормативів проміжної групи – більша залежність від умов експлуатації й строку роботи автомобілів. Тому треба коректувати розмір нормативу залежно від конкретних умов експлуатації.
До діагностичних нормативів відносять такі значення нормативу: початкове Пп (параметр початковий), граничне Пг (параметр граничний) і допустиме Пд (параметр допустимий).
Початковий норматив Пп відповідає величині діагностичного параметра нових, технічно справних об’єктів. У експлуатації Пп використовують як величину, до якої необхідно довести зміряне значення параметра шляхом відновних і регулювальних операцій. Початковий діагностичний норматив задається технічною документацією. Для деяких механізмів автомобіля, приладів систем запалювання і живлення Пп підбирають індивідуально за максимумом економічності в процесі діагностування. Це дозволяє найповніше використовувати індивідуальні можливості автомобіля, різні через неоднорідності виробництва. Так, наприклад, оптимальний кут початкової установки моменту запалювання для однієї і тієї ж моделі автомобіля може відрізнятися від середнього на 3–8°. Практично це означає, що, використовуючи в якості нормативу індивідуальне значення Пп, можна значно підвищити потужність і паливну економічність автомобіля.
Граничний норматив Пг відповідає такому стану об’єкта, за якого його подальша експлуатація стає неможливою або недоцільною з техніко-економічних міркувань. Граничний норматив діагностичного параметра задають вимоги нормативно-технічної документації або ж визначають, користуючись встановленими методиками.
Допустимий норматив Пд є основним діагностичним нормативом під час періодичного діагностування, що проводиться в рамках планово-запобіжної системи ТО автомобілів. Він є посиленою величиною граничного нормативу, за якої забезпечується заданий, або економічно оптимальний, рівень вірогідності відмови на майбутньому міжконтрольному пробігу. На основі допустимого нормативу ставлять діагноз стану об’єкта і ухвалюють рішення про необхідність профілактичних ремонтів або регулювань.
До уваги!
У експлуатації допустимий норматив приймається умовно як межа несправних станів об’єкта для заданої періодичності його міжконтрольного пробігу, а граничний норматив використовують для прогнозування ресурсу конкретних об’єктів і у разі вбудованого, безперервного діагностування.
