Экспериментальные счетчики-индикаторы для диагностирования и контроля загрузки узлов и агрегатов

Язык труда и переводы:
УДК:
629.3.083.4
Дата публикации:
11 мая 2022, 20:52
Категория:
Контроль и диагностика деталей и оборудования в машиностроении
Аннотация:
Рассмотрена возможность совершенствования способов диагностирования (в том числе ресурсного) тракторов за счет использования представленных экспериментальных счетчиков-индикаторов, которые были разработаны на базе микропроцессорных программируемых устройств серии AVR. Сделаны выводы, что уровень комплексного контроля технического состояния техники возможно повысить за счет диагностирования и контроля уровня использования узлов и агрегатов с применением предлагаемых счетчиков-индикаторов.
Ключевые слова:
диагностирование, счетчик-индикатор, микроконтроллер серии AVR, контролепригодность
Основной текст труда

Введение. Как известно, надежность, безотказность в работе, эксплуатационная стабильность сельскохозяйственной техники определяется не только качеством ее изготовления, но и в значительной мере зависит от качества проведения технического обслуживания и ремонта. В свою очередь внедрение технической диагностики в практику технического обслуживания машинно-тракторного парка — одно из наиболее эффективных мероприятий, обеспечивающих повышение надежности и экономичности использования машин [1]. В связи с этим усилилась актуальность вопросов, связанных с повышением уровня технической готовности. Традиционные методы обеспечения надежности, основанные на системе планово-предупредительных ремонтов, не обеспечивают в пол­ной мере необходимый результат и ведут к большим материальным и финансовым издержкам [2].

На современном этапе развития сельхозмашиностроения считаем целесообразным разработку средств для диагностирования, которые позволят контролировать соблюдение правил эксплуатации техники, а так же обеспечивать владельцев и сервисную службу дилера информацией о текущем состоянии ресурсоопределяющих узлов и агрегатов, уровне фактического использования.

Цель работы — разработка номенклатуры экспериментальных счетчиков-индикаторов на базе микропроцессорных программируемых устройств серии AVR для диагностирования и контроля уровня использования узлов и агрегатов.

Методы. Интеграционная направленность исследования позволяет совершенствовать методики и средства для бесконтактной оценки технического состояния, получать исходную информацию для расчета остаточного ресурса при использовании прямых измерений и возможности непрерывного наблюдения за фактическим изменением диагностических параметров.

Для решения задач по диагностированию с оценкой исходных данных по прогнозированию показателей надежности машин на основе информации от счетчиков-индикаторов об изменении технического состояния необходимо совокупно решать следующие задачи:

  • изучение динамики изменения функциональных параметров элементов машины;
  • определение предельных величин исследуемых параметров;
  • определение аварийных режимов работы машины;
  • получение статистических данных об изменении параметров за период испытаний или наблюдений;
  • оценка и прогнозирование показателей долговечности элементов машины;
  • разработка рекомендации на основе результатов диагностирования для продолжения дальнейшей эксплуатации или необходимости проведения сервисных работ.

Результаты. Применение современных методов и средств технического диагностирования дает определенную экономическую выгоду, заключающуюся в увеличении наработки на сложный отказ, минимизацию сверхнормативных затрат на поддержание тракторов и самоходных машин в работоспособном состоянии за счет своевременной объективной оценки и недопущения эксплуатации на аварийных и предельных значениях диагностических параметров технического состояния.

Выбор и обоснование оптимального количества параметров, определяющих техническое состояние, является достаточно трудной задачей, поэтому на первом этапе исследования использовалась номенклатура используемых диагностических критериев, для которых были разработаны прототипы отдельных диагностических средств, и также были предложены их аналоги в качестве встроенных или внешних средств диагностирования.

Подобная интеграция позволяет автоматизировать процессы измерения, управления, контроля, регулирования и обработки информации, а также обеспечить такие свойства приборных комплексов, как многофункциональность, модифицируемость, адаптивность, обучаемость и ряд других [3, 4].

Преимуществами использования микроконтроллеров серии AVR для контроля технического состояния  энергонасыщенных тракторов являются:

  • низкая стоимость;
  • большая номенклатура обучающей литературы, тестовых программ;
  • возможность быстрой переналадки для корректировки назначений;
  • наличие устройства сравнения – компаратора, для сравнивания фактических и назначенных значений при диагностировании;
  • наличие внутреннего таймера и счетчика для оценки быстроизменяющихся динамических процессов;
  • наличие арифметико-логическое устройство, позволяющего проводить вычисления по разработанным моделям и алгоритмам с учетом допущений и ограничений.

Для повышения уровня контролепригодности техники разработаны действующие экспериментальные образцы счетчиков-индикаторов, которые позволяют осуществлять сбор, вычисления, анализ и визуализацию поступающей информации, а также, в случае превышения пороговых значений сигнализировать об аварийном техническом состоянии. Для счетчиков-индикаторов используются микроконтроллеры серии AVR, которые подключаются к штатным или дополнительным датчикам, а в случае превышения установленных пороговых значений, дискретный сигнал поступает на телеметрический терминал для фиксации события и его продолжительности.

За основу разработки были взят перечень диагностических параметров состояния и средства диагностирования агрегатов тракторов  разработанных в ВИМ, ГОСНИТИ [1, 5, 6].

Обсуждение. Счетчики-индикаторы позволят оператору оперативно контролировать и реагировать на изменения в техническом состоянии, а диагносту — дать исходную информацию для определения и прогнозирования ресурса с целью обеспечения высоких показателей коэффициента готовности. Для дальнейшего расширения возможностей использования необходимо проведение дополнительных исследований для определения номинальных допускаемых предельных параметров технического состояния конкретных узлов и агрегатов.

Разработанные экспериментальные образцы счетчиков-индикаторов могут быть как отдельными диагностическими устройствами, применяемыми при контроле качества ремонта, так и встроенными средствами диагностирования в составе системы on-line диагностирования технического состояния машины.

Варианты использования экспериментальных счетчиков-индикаторов для контроля:

  • по времени восстановления давления в механизме переключения передач;
  • отклонений передаточных отношений коробок перемены передач;
  • буксования фрикционных дисков;
  • количества включений и времени использования передач;
  • определения энергетических показателей дизеля по ускорению коленчатого вала;
  • технического состояния  валов, подшипников, насосов по амплитудно-фазовому методу;
  • расходования гарантированного производителем  ресурса;
  • скорости изменения температуры в узлах и агрегатах;
  • времени нахождения узлов техники в рекомендуемых и аварийных диапазонах температур.

Помимо контроля вышеперечисленных параметров диагностирования разработаны прототипы счетчиков-индикаторов для оценки функциональных параметров, применение которых, по нашему мнению, может значительно повысить эксплуатационную надежность техники за счет оперативного контроля уровня загрузки отдельных ресурсоопределяющих элементов систем.

Заключение. В результате проведенных предварительных постановочных опытов и анализа возможностей микропроцессорных, программируемых устройств серии AVR выявлена возможность комплексного контроля технического состояния энергонасыщенных тракторов отечественного производства с применением счетчиков-индикаторов. С учетом ранжирования данных для выявления номинальных, допускаемых, предельных, аварийных технических состояний с использованием счетчиков-индикаторов возможно проведение оценки технического состояния. Внедрение предложенных средств оценки технического состояния позволит отслеживать динамику изменения диагностических параметров в процессе эксплуатации, выявлять и детализировать зарождающиеся отклонения от допускаемых параметров для недопущения внезапных отказов.

 

Литература
  1. Сидашенко А.И., Науменко А.А., Аветисян В.К. и др. Техническое обслуживание и ремонт тракторов Т-150, Т-150К различных модификаций с двигателями СМД, ЯМЗ и Дойц. Харьков, ООО «Украгрозапчасть», 2004, 386 с.
  2. Дорохов А.С. Совершенствование входного контроля качества сельскохозяйственной техники на дилерских предприятиях. Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина, 2009, № 2, с. 73–75.
  3. Общее устройство микроконтроллеров AVR. URL: https://microkontroller.ru/ustroystvo-mikrokontrollerov-avr/obshhee-ustroystvo-mikrokontrollerov-avr/ (дата обращения: 11.04.2022).
  4. Кочегаров И.И., Трусов В.А. Микроконтроллеры AVR. Лабораторный практикум. Пенза, Изд-во ПГУ, 2012, 122 с.
  5. Клюев В.В., Пархоменко П.П., Абрамчук В.Е. и др. Технические средства диагностирования: Справочник. Москва, Машиностроение, 1989, 672 с.
  6. Дорохов А.С., Костомахин М.Н., Петрищев Н.А., Макаркин И.М., Саяпин А.С., Ивлева И.Б. Проект цифровой системы для диагностирования ресурсоопределяющих узлов коробок перемены передач с гидравлическим управлением мобильных энергетических средств. Технический сервис машин, 2019, № 4(137), с. 83–95.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.