МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ДВФУ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «ДИАГНОСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ» Специальность - 190205.65«Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» Форма подготовки очная Инженерная школа Кафедра <Транспортных машин и транспортно-технологических процессов> Курс 5, семестр ,9 Лекции - 34/** час. Практические занятия - 0/** час. Семинарские занятия - час. Лабораторные работы - 34 час. Всего часов аудиторной нагрузки - 68 час. Самостоятельная работа – 56/** час. Реферативные работы не предусмотрены Контрольные работы не предусмотрены Экзамен: семестр Зачет: -9 семестр Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования № 405 тех/дс от 14.04.2000 г. Учебно-методический комплекс обсужден на заседании кафедры __16.09.2012__ №_1______ (дата) Заведующий кафедрой _С.В.Старков_ Составитель (ли) ____доцент _С.М.Угай_____ 1 (протокол) Оборотная сторона титульного листа I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «__16_» _____09__________ 2012 г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ __С.В.Старков________________ (подпись) (и.о. фамилия) Изменений нет. II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ __________________ (подпись) (и.о. фамилия) 2 СОДЕРЖАНИЕ Аннотация 1. Рабочая учебная программа дисциплины 2. Начальные требования к освоению дисциплины 3. Требования к уровню освоений содержания дисциплины 4. Объем дисциплины и виды учебной работы 5. Содержание дисциплины 6. Курсовое проектирование 7. График изучения дисциплины 8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 9. Контрольные задания и методические рекомендации по изучению дисциплины 10.Технические и электронные средства обучения, иллюстрационные материалы, специализированное и лабораторное оборудование 11.Текущий и итоговый контроль по дисциплине 12.Рейтинговая оценка по дисциплине 3 АННОТАЦИЯ «Диагностика оборудования» знакомит студентов с производственными методами постановки диагноза подъемно-транспортных, дорожных, строительных машин и оборудования визуально и с помощью приборов, стендов, аппаратуры и диагностических программ. На основе лекционного курса, лабораторных знаний и самостоятельных работ с применением всех описанных технических средств студент должен осуществить цели и задачи дисциплины на уровне требований стандартов высшего профессионального образования. Итоговый уровень знаний и умений освоения дисциплины должен обеспечить студенту - будущему инженеру способность решать производственные задачи и области организации диагностики строительной механизации с применением инновационных методов и технологий. 4 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ДВФУ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ДИАГНОСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ» Специальность - 190205.65«Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» Форма подготовки очная Кафедра <Транспортных машин и транспортно-технологических процессов> Курс 5, семестр ,9 Лекции - 34/** час. Практические занятия - 0/** час. Семинарские занятия - час. Лабораторные работы - 34 час. Всего часов аудиторной нагрузки - 68 час. Самостоятельная работа – 56/** час. Реферативные работы не предусмотрены Контрольные работы не предусмотрены Экзамен: семестр Зачет: -9 семестр Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования № 405 тех/дс от 14.04.2000 г. Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры __16.09.2012__ (дата) Заведующий кафедрой _______________ №_1______ (протокол) _С.В.Старков_________ Составитель (ли) ____доцент_________ __ __С.М.Угай_____ 5 Основные понятия о диагностике оборудования. Диагностика - в переводе с греческого - «способность распознавать»направлена на установление и изучение признаков, характеризующих наличие дефектов в механизмах, узлах и элементах оборудования для предсказания возможных отклонений в режимах их работы. Введение. «Диагностика оборудования» знакомит студентов с производственными методами постановки диагноза подъемно-транспортных, дорожных, строительных машин и оборудования визуально и с помощью приборов, стендов, аппаратуры и диагностических программ. 1. Цели и задачи дисциплины. В соответствии с требованиями, установленными Государственным стандартом инженер специальности 190205 должен: Иметь представление: -О развитии и перспективах диагностики. -Об основных направлениях применения диагностики строительного оборудования и базовой автотракторной техники. Знать: -Задачи диагностики. Диагностические параметры. -Средства диагностирования. Уметь использовать: -Современные диагностические стандарты. 6 -Специальную литературу и другие информационные средства для решения инженерных задач. -Производственные инструкции приборы диагностирования. Иметь опыт: -Выполнение схем, чертежей, графиков, а так же основных видов конструкторской документации применительно к диагностике оборудования строительных машин и базовой автотракторной техники. 2. Начальные требования к освоению дисциплины (перечень предшествующих дисциплин и разделов). Для успешного достижения целей и задач дисциплины студент должен уметь использовать накопленную базу знаний на основе предшествующих дисциплин: 1. История отрасли. 2. Математика. 3. Информатика. 4. Физика. 5. Экология 6. Основы теории надежности 7. Сопротивление материалов 8. Гидро и пневмоприводы 9. Материаловедение 10. Электротехника и электроника 11. Двигатели внутреннего сгорания 12. Грузоподъемные машины 7 13. Строительные и роторные машины 14. Технология машиностроения, производство и ремонт 15. Эксплуатация ПТ и С ДМ 16. Технология основы создания машин 17. Краны и подъемники 18. Механизация ПТРС работ 19. Машины для земляных работ 20. Автомобили и тракторы 3. Требования к уровню освоения дисциплины. На основе лекционного курса, лабораторных знаний и самостоятельных работ с применением всех описанных технических средств студент должен осуществить цели и задачи дисциплины на уровне требований стандартов высшего профессионального образования. Итоговый уровень знаний и умений освоения дисциплины должен обеспечить студенту - будущему инженеру способность решать производственные задачи и области организации диагностики строительной механизации с применением инновационных методов и технологий. 4. Объем дисциплины и виды учебной работы. Вид учебной работы Всего часов Распределение по семестрам 7 1. Общая трудоемкость дисциплины 2. Лекция 3. Лабораторные занятия 4. Самостоятельная работа 5. Вид итогового контроля 124 34 34 56 8 8 9 124 34 34 56 Экзамен 5. Содержание дисциплины. 5. /. Распределение учебного материала по видам занятий. № Наименование разделов дисциплины 1 Введение (история диагностики, задачи диагностики) Виды технической диагностики Структура изнашивания сопряженных деталей Средства технической диагностики 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Технология диагностики КШМ и ГРМ Диагностика систем двигателя Диагностика электрооборудования Диагностика трансмиссий и редукторов Диагностика ходовых систем Диагностика системы управления Диагностика тормозных систем Диагностирование рабочего оборудования ТСМ ИТОГО 9 Распределение по видам в час. Лекции Лаб. занятия Сам. работа 2 1 2 2 - 4 4 2 - 4 2 4 4 2 2 4 4 4 4 4 6 4 4 4 4 4 4 6 6 6 4 4 6 2 34 34 56 5.2. Содержание лекционного курса 1. Введение: Понятие о технической диагностике. История развития диагностики. Цели и задачи диагностики ТСМ. 2. Виды технической диагностики: Понятие о видах периодических и непрерывных диагностик, а также видах диагностики в зависимости от решаемых задач; Общая диагностика, поэлементарная диагностика, экспресс-диагностика. 3. Структура изнашивания изнашивания, сопряженных закономерность периодов деталей: Диаграмма изнашивания. Виды эксплуатационного износа. Методы увеличения сроков эксплуатации механизмов и систем машин. Зависимость механических и термохимических износов от условий эксплуатации, субъективные и объективные факторы. 4. Средства технической диагностики: Внутренние (встроенные) средства диагностики, их развитие на современном уровне. Внешние средства: приборы, приспособления. Стенды стационарные и переносные, для общей и поэлементарной диагностики механизмов и машин. 5. Технология диагностики КШМ и ГРМ двигателей ТСМ: Основные неисправности кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя, их признаки, причины и последствия. Способы диагностирования неисправностей, диагностические средства, приспособления, тестеры, стенды для определения состояния деталей и сопряжений механизмов. 6. Диагностирование систем двигателя: Виды неисправностей систем охлаждения, смазок и питания, их причины, признаки, последствия и способы выявления. Диагностические средства, правила пользования ими. 10 Технические параметры систем двигателя. Мотор - тестеры. 7. Диагностирование электрооборудований: Причинно-следственная связь неисправностей приборов электрооборудования. Стендовый и аппаратурный набор диагностических средств для контроля всех систем электрооборудования машин. Диагностические параметры. Диагностика электродвигателей грузоподъемных машин, релейно-контактных устройств и изоляции обмоток. 8. Диагностирование трансмиссий: Способы контроля муфт сцеплений, редукторов, карданных передач, диагностические стенды, приборы контроля деталей и их неисправностей. Правила пользования средствами диагностики. 9. Диагностирование ходовых систем. Способы и средства диагностического контроля технического состояния автотракторных рам, рессор, амортизаторов, подшипников, шарниров, установки колес. Методы диагностики гусеничных и колесных движителей ТСМ. 10. Диагностирование систем управления ТСМ. Требования безопасности движения и ГОСТОВ к механизмам, узлам рулевых управлений и системам их гидроусиления. Диагностика схождений и развалов, суммарные люфты, насосов гидроусилителей. Необходимые приспособления, приборы, стенды. Особенности диагностики поворотных систем гусеничных движителей. 11. Диагностирование тормозных устройств. Требование технических ГОСТов и безопасности работ к состоянию тормозных устройств. Способы определения неисправностей, необходимое оборудование, приспособления и стенды для выявления неисправностей гидравлических 11 и пневматических систем, механизмов торможения ТСМ. Инновационные способы контроля тормозных систем. 12. Диагностирование рабочего оборудования ТСМ. Способы диагностирования бульдозерно - эксковаторного оборудования, крановых и других подъемных устройств. Диагностирование гидравлических систем рабочего оборудования ТСМ. 5.3. Содержание лабораторных занятий. В последнее время проблема повышения надежности машин стала одной из первостепенных технических проблем. Попытки ее решения предпринимаются по многим направлениям, применение, усо- вершенствование методов и средств технической диагностики одно из них. Эффективный контроль готовой продукции закроет доступ к потребителям недоброкачественных изделий, а внедрение в эксплуатационную практику средств, позволяющих определять достаточно быстро и точно техническое состояние работающих устройств, даст возможность принимать правильные решения о сроках и содержании профилактических операций и ремонта. Дальнейшее повышение технического уровня, качество и надежность машин, улучшение их использования во многом зависят от развития средств технической диагностики. Диагностирование (от греческого diagnostikós – способный распознавать) – это совокупность методов и средств для определения основных показателей технического состояния отдельных механизмов и машины в целом без их разборки либо при частичной разборке. Диагностирование проводят, как правило, при техническом обслуживании и ремонте. Задачей диагностирования при ТО заключается в том, чтобы выявить качество функционирования механизмов и систем, а также установить потребность в ремонте машины или отдельных ее агрегатов и механизмов. 12 В задачу диагностирования при ремонте входит: установить агрегаты машины, подлежащие полной разборке и восстановлению, а также оценить качество ремонтных работ. Диагностирование позволяет: снизить простои машин по техническим неисправностям за счет предупреждения отказов своевременной регулировкой, заменой или ремонтом отдельных механизмов и агрегатов; ликвидировать ненужные разборки отдельных механизмов и агрегатов и снизить скорость изнашивания деталей; правильно установить вид и объем ремонта и снизить трудоемкость текущего ремонта за счет сокращения разборочно-сборочных и ремонтных работ; полнее использовать ресурсы отдельных агрегатов и машины в целом, а следовательно, сократить общее количество ремонтов и расход запасных частей. Настоящий лабораторный практикум предназначен для студентов специальностей 0511 Дальневосточного государственного технического университета в соответствии с программой курса «Диагностика». В методических указаниях к каждой лабораторной работе приведены необходимые общие и теоретические сведения. При оформлении отчета студенты указывают: название, номер работы; цель работы; графики результатов измерений и расчетов, их краткое объяснение. Схемы и графики следует вычерчивать карандашом, применяя чертежные инструменты. Все элементы схем должны быть выполнены в соответствии с требованиями ЕСКД. При окончании выполнения работы студенты представляют отчёт и отвечают на вопросы с использованием технических средств контроля знаний. Перед началом лабораторного практикума студенты получают вводный инструктаж по технике безопасности и расписываются в журнале. При выполнении лабораторных работ студенты должны строго соблюдать дисциплину и правила техники безопасности. 13 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 «ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ» Цель работы: Изучить закономерности изменения технического состояния машин; факторы, вызывающие изменение исходных характеристик машины; ознакомиться с задачами технического диагностирования. Краткие теоретические сведения Закономерности изменения технического состояния машин В процессе изнашиваются, в эксплуатации других машины происходят стареют: одни необратимые детали процессы усталостного и коррозионного разрушения. По мере старения изменяются технические изнашивании характеристики деталей механизма машин. Например, газораспределения при двигателя ухудшаются условия впуска в цилиндры воздуха и выпуска из них отработавших газов, что влечет за собой снижение мощности и экономичности двигателя. Известно, что межремонтный срок службы машин далеко не одинаков. Эта разница зависит не только от разнообразия условий эксплуатации, но и от качества ремонта и технического обслуживания машин. Повышение качества обслуживания требует, прежде всего, соблюдения установленных правил технического обслуживания. Высокая культура технической эксплуатации — одно из важнейших условий улучшения работы и продления срока службы машин. Соблюдать его возможно только при глубоком знании закономерностей изменения состояния машин, обусловленных в основном процессом изнашивания деталей в условиях эксплуатации. 14 Детали машин и механизмов изнашиваются вследствие многих вредных воздействий, возникающих при трении сопряженных поверхностей. В зависимости от того, есть или нет смазка между трущимися поверхностями, различают следующие виды трения. Трение без смазки происходит при отсутствии на поверхностях трения обоих твердых тел смазочного материала всех видов. Такое трение сопровождается повышенными температурами на поверхностях трения, пластическими деформациями и даже схватыванием отдельных точек контакта, приводящими к интенсивному разрушению трущихся поверхностей. В условиях трения без смазки работают диски сцеплений, соединения: тормозной барабан — колодки, гнездо клапана — клапан, звенья гусениц — пальцы, а также звенья гусениц в паре с направляющими и ведущими колесами, с поддерживающими и опорными катками. Граничное трение двух твердых тел возникает при тонком слое смазки на поверхностях трения, не превышающем высоты шероховатостей соприкасающихся поверхностей. При сравнительно небольших нагрузках условия граничного трения оказывают положительное воздействие, интенсивность разрушения трущихся поверхностей резко снижается. Но при больших нагрузках масляная пленка разрушается, частицы ее попадают в образующиеся микротрещины и при сжатии их в местах контакта проявляют расклинивающее действие, увеличивая интенсивность разрушения трущихся поверхностей. При таком трении в машинах работают многие трущиеся пары: толкатель — кулачок распределительного вала, клапаны и толкатели с направляющими втулками и др. Жидкостное трение возникает между двумя телами, полностью разделенными слоем жидкости (смазки). Отсутствие контакта между поверхностями предохраняет их от разрушения. Заметные повреждения или разрушения поверхностей происходят только в моменты нарушения условий жидкостного трения или при попадании в смазку посторонних твердых 15 частиц. При таком трении работают опорные шейки распределительных валов, коренные и шатунные подшипники коленчатых валов, поршневые пальцы и др. В условиях всех видов трения происходит разрушение трущихся поверхностей, иначе говоря, поверхности изнашиваются. Изнашивание — это процесс постепенного изменения размеров деталей вследствие работы трения, проявляющийся в отделении с поверхностей трения материала и (или) его остаточной деформации. Износ — результат изнашивания деталей, т. е. результат работы трения. Изнашивание деталей машин сопровождается сложными физикохимическими явлениями и многообразием влияющих на него факторов. Изнашивание зависит от материала и качества трущихся поверхностей, от характера и скорости их взаимного перемещения, от характера контакта, вида и значения нагрузки, вида трения и многих других факторов. Установлены три группы изнашивания в машинах: механическое, молекулярно- механическое и коррозионно-механическое. Каждая группа изнашивания делится на несколько видов (рис.1.1). Механическое изнашивание разделяют на абразивное, гидроабразивное, газоабразивное, эрозионное, усталостное и кавитационное. Абразивное изнашивание в машинах возникает в результате микропластических деформаций и срезания металла твердыми абразивными частицами, находящимися между поверхностями трения. Абразивные частицы, попавшие из окружающей среды или образовавшиеся при других видах изнашивания, часто по своей твердости превышают твердость трущихся поверхностей и действуют как режущий инструмент. Поэтому по своей природе и по механизму протекания абразивное изнашивание очень похоже на явления резания металлов. Абразивному изнашиванию подвержены детали машин, работающие в абразивной среде (ходовая часть гусеничных тракторов и дорожно-строительных машин и др.). 16 Рис.1.1. Виды изнашивания деталей. Гидроабразивное изнашивание вызывается абразивными (твердыми) частицами, перемещающимися потоком жидкостей. Абразивные частицы попадают в поток жидкости в результате загрязнения при небрежной заправке, плохой фильтрации и очистке. Этому виду изнашивания подвержены детали водяных, масляных и топливных насосов, гидроусилителей, гидроприводов тормозных и других систем. Газоабразивное изнашивание вызывается воздействием твердых частиц, увлекаемых потоком воздуха или газа. Самые эффективные способы борьбы с абразивным износом — повышение твердости и улучшение качества обработки трущихся поверхностей, тщательная герметизация всех уплотнительных устройств при ремонте, а также очистка топлива и смазки от механических примесей в процессе эксплуатации и поддержание в исправном состоянии уплотнительных (уплотнительные манжеты, уплотнительные прокладки, чехлы и т. п.) и очистительных устройств (топливные и масляные фильтры, воздухоочиститель). Эрозионное изнашивание деталей происходит в результате трения потока жидкости о металл. Эрозионное изнашивание в большинстве случаев проявляется совместно с гидроабразивным изнашиванием. Поток жидкости 17 разрушает постоянно образующуюся окисную пленку металла, а абразивные частицы в потоке способствуют более интенсивному изнашиванию. Усталостное изнашивание возникает под действием больших удельных повторно-переменных нагрузок, превышающих предел текучести металла, в результате чего образуются микропластические деформации сжатия и упрочнения поверхностных слоев. Микро- и макротрещины по мере работы развиваются и приводят к усталостному отслаиванию частиц металла. На контактных поверхностях образуются одиночные и групповые осповидные углубления и впадины. Глубина впадин зависит от свойств металла, удельных давлений и размера контактных поверхностей. После заметного появления усталостного износа быстро наступает аварийное состояние. Усталостному изнашиванию преимущественно подвержены поверхности трения-качения подшипников и зубьев шестерен. Нарушение межосевого расстояния и соосности вызывает повышенные удельные давления и повышенный усталостный износ деталей. Меры борьбы с усталостным изнашиванием — правильный монтаж подшипников и зубчатых передач. Кавитационное изнашивание деталей объясняется появлением на поверхности металла гидравлических микроударов, образующихся при относительном перемещении жидкости и твердых тел. Этому виду изнашивания подвержены поверхности цилиндров и водяных рубашек современных двигателей, охлаждаемых турбулентным потоком жидкости, лопасти жидкостных насосов и другие детали. Молекулярно-механическое изнашивание вызывается одновременным воздействием механических и молекулярных или атомарных сил. В результате схватывания поверхностей в месте контакта происходит глубинное вырывание материала, поэтому его называют изнашиванием при заедании. Этот вид изнашивания разделяют на изнашивание схватыванием первого и второго рода. Изнашивание схватыванием первого рода возникает при трении поверхностей с малыми скоростями (до 1,0 м/с), отсутствии смазки и при 18 больших нагрузках в местах контакта поверхностей. Под действием большой нагрузки между отдельными выступами трущихся поверхностей возникают металлические связи и упрочнение в месте схватывания. При перемещении происходит вырывание стружки из менее твердой поверхности или царапание ее упрочненным участком. Изнашивание схватыванием первого рода сопровождается наиболее высоким коэффициентом трения, выделением большого количества тепла и наибольшей интенсивностью изнашивания. Изнашивание схватыванием второго рода наблюдается при трении скольжения с большими скоростями, недостаточной смазке и со значительными удельными нагрузками. Оно также характеризуется интенсивным повышением температуры в поверхностных слоях и увеличением их пластичности. Эффективные меры, снижающие появление износа схватыванием, — достижение высокого класса шероховатости и правильной геометрической формы при обработке поверхностей, получение защитных окисных пленок, улучшение условий смазки, соблюдение (в начальный период работы после изготовления или ремонта) режимов обкатки, а также недопущение перегрузок в процессе всего периода эксплуатации. Коррозионно-механическое изнашивание происходит при трении поверхностей, непрерывно вступающих в химическое взаимодействие с окружающей средой. Это изнашивание разделяют на окислительное и изнашивание при фреттинг-коррозии. Окислительное изнашивание характеризуется протеканием одновременно двух процессов — пластической деформации малых объемов металла поверхностных слоев и проникновения кислорода воздуха в деформированные слои. В первой стадии окислительного изнашивания происходит разрушение и удаление мельчайших твердых частиц металла из непрерывно образующихся (от проникновения кислорода) пленок. Вторая стадия характерна недеформирующихся образованием хрупких и окислов. 19 выкрашиванием пластически Окислительное изнашивание возникает при трении скольжения и трении качения. При трении скольжения оно становится ведущим, а при трении качения — сопутствующим другим видам изнашивания. Проявляется этот вид изнашивания при сравнительно невысоких скоростях скольжения и небольших удельных нагрузках, а также на таких деталях, как шейки коленчатых валов, цилиндры, поршневые пальцы и др. Изнашивание при фреттинг-коррозии возникает от трения скольжения с очень малыми возвратно-поступательными перемещениями в условиях динамической нагрузки. При ударах и вибрации происходит интенсивное окисление соприкасающихся поверхностей вследствие резкой активизации пластически деформируемого металла. В результате на рабочих поверхностях в местах контакта появляется резко выраженное разрушение. Изнашиванию при фреттинг-коррозии подвергаются посадочные поверхности подшипников качения и шестерен, болтовые и заклепочные соединения рам и другие детали. Наибольшему коррозионно-механическому изнашиванию подвержены мягкие стали, поэтому эффективным способом уменьшения этого изнашивания является повышение твердости рабочих поверхностей закалкой, нанесением твердых сплавов, хромированием и др. Многочисленными исследованиями установлено, что интенсивность нарастания износа деталей и изменение зазоров подвижных сопряжений в зависимости от продолжительности работы происходят с определенной закономерностью. Практически для всех деталей, подверженных изнашиванию, закон нарастания износа имеет вид кривой, представленной на рисунке 1.2. Типовая кривая износа, по оси абсцисс которой отложено время, а по оси ординат износ в миллиметрах или других единицах, несет три явно выраженных участка. 20 Рис.1.2. Типовая кривая нарастания износа деталей. Износ на участке I кривой ОА характеризуется быстрым нарастанием износа ОК за сравнительно малый период работы OA. Он выражает начальную работу сопряжения — период приработки деталей. Износ и степень интенсивности изнашивания в этот период во многом зависят от качества поверхности деталей, условий смазки и нагрузки. С увеличением шероховатости рабочей поверхности, а также с увеличением нагрузки в начальный период работы износ деталей значительно повышается. Участок II кривой наибольший по протяженности, характеризует нормальную работу детали или сопряжения. За время нормальной эксплуатации АВ износ деталей нарастает постепенно, часто с небольшой равномерной интенсивностью, и увеличивается на небольшое значение КК1. Износ на этом участке носит название естественного износа. Его значение зависит от условий эксплуатации, а также от своевременности и качества проводимого технического обслуживания. Возможны три формы кривой изнашивания на II этапе, а именно: линейный характер изменения параметра, когда скорость изнашивания постоянна на всем участке от момента окончания приработки до предельного значения параметра; кривая вогнута вверх, когда скорость изнашивания возрастает с увеличением наработки; кривая вогнута вниз, когда скорость изнашивания уменьшается с увеличением наработки. 21 Скорость изнашивания остается постоянной в том случае, когда характер нагрузки, условия смазки, свойство материала с износом сопряжений не меняются или меняются весьма незначительно, например при изнашивании гусеничных и роликовых цепей, деталей механизма газораспределения, шин и др. В большинстве случаев по мере увеличения зазоров в сопряжениях скорость изнашивания возрастает в ре зультате снижения твердости трущихся поверхностей вследствие их изнашивания, ухудшения условий смазки, увеличения динамических нагрузок на детали и др. Понижение скорости изнашивания на участке II наблюдается редко, например, при увеличении площади нагружения по мере изнашивания деталей. В случае чрезмерного увеличения зазоров динамиче ские нагрузки возрастают настолько, что в подвижных сочленениях возникают удары, вызывающие дополнительные деформации деталей. Удары ухудшают процесс трения и резко повышают скорость изнашивания. Так начинается этап III, при котором наступает предельный (аварийный) износ. Увеличение зазоров может привести к поломкам деталей, поэтому длительно работать на этом этапе нецелесообразно. Участок III за точкой В1 характеризуется интенсивным нарастанием износа деталей и резким увеличением зазоров в сопряжениях. Работа сопряжений с износами деталей, превышающими значение ОК1 и как правило, сопровождается нарушением условий смазки, перегревом деталей, появлением шумов и стуков и часто заканчивается аварийным разрушением. Такие износы называют предельными. Зная закономерность (кривую) нарастания износа детали или увеличение зазора сопряжения, можно легко определить предельные и допускаемые износы деталей или зазоры сопряжения. Например, при измерении размера детали во время ремонта износ ее оказался равным ОМ 22 (рис. 1.2). Отложив это значение на оси ординат, из точки М проводят прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой износа в точке Б1 и опускают перпендикуляр на ось абсцисс. Если отрезок времени БВ равен или больше межремонтного периода, то такой износ считают допускаемым. Таким образом, допускаемый и предельный износы детали можно считать следующими. Кроме изнашивания, проявляющегося при трении, детали машин подвержены и другим видам разрушения: усталостному, коррозионному, потерям упругости или намагниченности, образованию нагрева и накипи и др. Усталостное разрушение проявляется в виде трещин и поломок деталей от длительного воздействия повторно-переменных нагрузок. Вначале возникают микроскопические трещины, которые затем развиваются вглубь детали, охватывая значительную часть сечения. Усталостную прочность деталей повышают пескоструйной или дробеструйной обработкой, накаткой роликом или наклепом молотком (пружины, листы рессор), а также тщательной обработкой поверхности и установлением правильных радиусов перехода от одного сечения детали к другому. Снижению усталостного разрушения способствует правильная сборка, соосность узлов и агрегатов. Особенно большое значение имеет обнаружение начальных усталостных трещин деталей при ремонте. Коррозия — это поверхностное разрушение металла детали вследствие его окисления. Процесс разрушения протекает самопроизвольно в результате химического и электрохимического взаимодействия металла с окружающей средой. Химическая коррозия возникает от химического взаимодействия металла с газами, растворами кислот, солей и щелочей, которые всегда имеются в окружающей среде, — это влага, углекислый газ, кислород и др. В результате такого взаимодействия на поверхности металла образуется 23 рыхлый хрупкий слой окислов железа — ржавчина, которая значительно снижает долговечность деталей. Электрохимическая коррозия появляется в местах контакта двух разнородных металлов, образующих гальваническую пару. При взаимодействии в месте такого контакта растворов солей и кислот (электролита) возникает электролитический процесс, при котором разрушается более активный металл, занимающий левое положение в электрохимическом ряду. Меры предупреждения коррозионного разрушения — тщательная окраска и покрытие поверхностей деталей антикоррозионными составами и смазками, а наиболее ответственных деталей — хромом, цинком, алюминием и другими металлами, стойкими к воздействию коррозии. Электроэрозионное разрушение возникает в результате воздействия искровых электрических разрядов на поверхности деталей. Электроэрозионное разрушение деталей увеличивается при ослаблении усилия и ухудшении плотности прилегания контактируемых поверхностей, а также при нарушении или неправильной регулировке искровых промежутков между контактами. Деформация деталей проявляется в искажении всего геометрического контура детали: изгибе, скручивании, короблении или одновременно всех этих видов. Остаточные деформации возникают под действием ударных или периодически изменяющихся (циклических) нагрузок и температуры. Основная причина повышенной деформации деталей — неправильная эксплуатация машин и несвоевременное или недоброкачественное проведение технического обслуживания, что вызывает работу отдельных узлов и агрегатов машины с перегрузкой и нарушением теплового режима. Потеря упругости пружин, рессор, торсионных валов, поршневых колец и других деталей вследствие динамических нагрузок и теплового воздействия нарушает нормальную работу агрегатов и часто вызывает полную потерю работоспособности машин. 24 Основная причина преждевременной потери или снижения упругости — это работа с перегрузками и нарушением теплового режима агрегатов. Потеря намагниченности якорей генераторов переменного тока и роторов магнето нарушает нормальную работу этих агрегатов и машины в целом. Причиной потери намагниченности служат сотрясения, удары, повышенный нагрев и недоброкачественный уход за этими агрегатами. Образование накипи и нагара на деталях в значительной степени ухудшает отвод тепла и нарушает тепловой режим агрегатов, в результате чего повышаются износ и другие разрушения многих деталей. Накипь — это отложения малорастворимых солей кальция, магния и других элементов на внутренних поверхностях деталей. Теплопроводность накипи в 50... 100 раз ниже металла. Поэтому неравномерное отложение накипи, кроме ухудшения отвода тепла, вызывает неравномерный нагрев деталей, в результате чего образуются коробление и трещины. Нагар — это твердые и прочные углеродистые отложения, образующиеся на деталях в результате неполного сгорания топливосмазочных материалов или соприкосновения их с поверхностями сильно нагретых деталей. Образование нагара на поверхности камеры сгорания, клапанах, днище поршня и свечах зажигания двигателей резко снижает их мощность, повышает расход топлива и часто вызывает детонацию (преждевременное воспламенение рабочей смеси от раскаленных точек нагара). Образование нагара на соплах форсунок дизельных двигателей ухудшает качество распыла, вызывает перегрев и заедание иглы распылителя, в результате чего нарушается нормальная работа двигателя. Факторы, вызывающие изменение исходных характеристик машины По мере наработки исходные характеристики машины изменяются, как правило, в сторону ухудшения. Это зависит от 25 многочисленных факторов, которые действуют на технико- экономические показатели не изолированно, а комплексно, находясь в сложной зависимости друг от друга. Основные факторы, снижающие технико-экономические показатели машины в процессе эксплуатации, можно условно разделить на три категории: конструктивные, технологические и эксплуатационные. Конструктивные факторы можно объединить в один обобщенный фактор, называемый совершенством конструкции машины. Один из основных показателей равнопрочность совершенства деталей. Однако конструкции практически машины этого — достичь невозможно. Некоторые детали достигают предельного состояния и требуют замены в первый межремонтный период, в то время как другие детали работают до списания машины. По мере изнашивания деталей наблюдается тенденция к снижению твердости, следовательно, и износостойкости рабочих поверхностей. Кроме того, в процессе длительного механического, теплового и химического воздействия в поверхностных слоях деталей происходят структурные изменения, изменяются физико-химические свойства металлов. Ухудшение этих свойств и разрыхление структуры металлов приводят к увеличению скорости изнашивания деталей. Технологические факторы характеризуются совершенством технологии изготовления или ремонта машин. При низком качестве изготовления и ремонта деталей резко снижается межремонтный срок службы машины. Особенно большое влияние на изменение ее первоначальных характеристик оказывает качество ремонта, которое пока остается невысоким. Как известно, по этой причине очень часто возникают неисправности и отказы, интенсивное изнашивание многих сопряжений, что влечет за собой межремонтных сроков службы машин. 26 значительное сокращение К эксплуатационным факторам относятся качество технического обслуживания и хранения машин, а также условия их эксплуатации. Существенное влияние на изменение характеристик машины оказывает квалификация обслуживающего персонала. От уровня квалификации зависят такие показатели, как производительность машин, расход горюче-смазочных материалов и технических жидкостей, а также затраты средств на техническое обслуживание и ремонт, величина простоев по техническим причинам и др. Эксплуатационные факторы оказывают наибольшее влияние на изменение технического состояния составных частей машин. Это необходимо учитывать при обосновании периодичности диагностирования. Перечисленные факторы возникают случайно, поэтому процесс изменения параметров состояния составных частей машины имеет случайный характер. Случайность характера изменения параметра состояния определенной составной части заключается в том, что в разные периоды работы машины скорость изменения параметра колеблется скачкообразно в зависимости от изменения перечисленных выше факторов. Задачи технической диагностики При разработке методов и средств диагностирования решают следующие задачи. Изучают и анализируют принципиальные и структурные схемы объектов диагностирования, их описание, технические данные, эксплуатационные характеристики и другие параметры. Накапливают и обрабатывают статистические материалы по числу и характеру отказов, закономерностям изменения параметров состояния в процессе эксплуатации, возможным способам поиска неисправностей, 27 различным методам диагностирования, затратам времени и денежных средств на диагностирование и другим данным. Обосновывают диагностирования, и разрабатывают устанавливают методы режимы и средства диагностирования, выбирают методы обработки и анализа результатов диагностирования для постановки диагноза. Устанавливают перечень параметров состояния, необходимых для прогнозирования периода безотказной работы составных частей машины, выбирают методы прогнозирования остаточного ресурса составных частей машины. При этом сначала составляют структур ную схему возможных состояний составных частей машин. Располагая данными по отказам, определяют вероятность появления каждого из возможных состояний составных частей машины. Затем на основе анализа закономерностей изменения параметров состояния выбирают только те параметры, которые могли бы характеризовать состояние объектов диагностирования в любой момент времени. При внедрении диагностирования решают задачи сохранения высокой надежности машин и управления их состоянием. Мероприятия по сохранению надежности машин направлены на снижение скорости изменения параметров состояния (главным образом скорости изнашивания) их составных частей и предотвращение отказов. Надежность как комплексное свойство безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости в процессе эксплуатации зависит от ряда факторов: характера и объема выполняемых машиной работ; природно- климатических условий; принятой системы технического обслуживания и ремонта техники; качества и наличия нормативно-технической документации и средств технического обслуживания, хранения и транспортирования машин; квалификации обслуживающего персонала. 28 Из перечисленных факторов огромное значение имеет система технического обслуживания и ремонта машин. Своевременное и качественное техническое обслуживание машин с применением соответствующих методов и средств диагностирования позволяет практически полностью использовать ресурс составных частей машины и предотвращать большинство отказов. Диагностирование включает три основных этапа: получение информации о техническом состоянии объекта диагностирования; обработку и анализ полученной информации; постановку диагноза и принятие решения. Первый этап заключается в определении параметров состояния, установлении качественных признаков состояния и получении данных о наработке; второй — в обработке и сравнении полученных значений параметров состояния с номинальными, допускаемыми и предельными значениями, а также использовании полученных данных для прогнозирования остаточного ресурса; третий — в анализе результатов прогнозирования и установлении объема и сроков работ по техническому обслуживанию и ремонту составных частей машины. В зависимости от вида технического обслуживания, внешних признаков и общего состояния объекта диагно стирования, а также в соответствии с характером предстоящих работ система технического диагностирования техники решает следующие задачи: установление вида ремонта (капитальный или текущий) и объема ремонтных работ (после исчерпания ресурса составных частей или машины в целом); выявление комплекса мероприятий для обеспечения безотказной работы машины до очередного планового технического обслуживания соответствующего вида, поиск и устранение причин неисправностей и отказов; 29 проверка готовности парка техники к работам (при периодических технических осмотрах); приведение машин в работоспособное состояние (в случае неисправностей и отказов) Контрольные вопросы 1. Каким видам изнашивания подвержены детали машин? 2. Охарактеризуйте коррозионно-механическое изнашивание. 3. Какой вид имеет закон нарастания износа для большинства деталей? 4. На какие категории подразделяются факторы, снижающие технико-экономические показатели машин? 5. Какие задачи решают при разработке методов и средств диагностирования? 6. Перечислите этапы процесса диагностирования. 7. Какие задачи решает система технического диагностирования? 8. Какова цель проведения диагностирования? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «ОРГАНИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ» Цель работы: Ознакомиться с порядком организации диагностирования транспортных средств на предприятиях, документацией для ее проведения; закрепить полученные знания. Краткие теоретические сведения: 30 Техническое диагностирование автомобилей, дорожной и строительной техники организуют и проводят в соответствии с требованиями нормативных документов Техническое диагностирование проводится при: - вводе машин в эксплуатацию; - техническом обслуживании (ТО); - текущем и капитальном ремонтах (ТР и КР); - использовании по назначению; - возникновении отказов (неисправностей). Результаты диагностирования являются основанием для решения вопроса о дальнейшем режиме эксплуатации машины, времени постановки ее в ремонт, номенклатуре и объеме ремонтно-профилактических работ, включая замену составных частей машины. Диагностирование машин должно производиться в соответствии с требованиями техники безопасности (в том числе электро- и пожаробезопасности) и производственной санитарии и экологических норм. При диагностировании машин содержание вредных веществ и дымность в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания не должны превышать допустимых норм. Содержание вредных газов, паров и пыли в воздухе рабочей зоны не должно превышать допустимых концентраций. При подготовке к диагностированию необходимо предотвратить возможность загрязнения окружающей природной среды утечками топлива, масел и технических жидкостей. С этой целью под машину устанавливаются поддоны или емкости и определяются специальные места слива рабочей жидкости. Категорически запрещается сливать топливосмазочные материалы и рабочую жидкость на землю, в канализационную сеть и водоемы. Диагностирование машин проводится: - организациями, эксплуатирующими машины; 31 - исполнителями технического сервиса: заводами - изготовителями машин и их филиалами, фирмами-дилерами, ремонтными и другими специализированными предприятиями; - совместно организациями, эксплуатирующими машины, и исполнителями технического сервиса и т.п. При проведении диагностирования совместно с ТО и Р в результате диагностирования определяются необходимые работы по ТО и Р данного вида, а после выполнения операции ТО и Р, при необходимости, оценивается качество выполнения работ и прогнозируется остаточный ресурс машин (рис. 2.1). Рис.2.1. Схема включения диагностики в технологический процесс ТО и ремонта. При проведении диагностирования, независимого от вида ТО и Р, на основе общего диагностирования принимается решение о проведении углубленного диагностирования, в результате которого определяются необходимость и объем мероприятий на ТО и Р, прогнозируется остаточный ресурс машины и оценивается качество выполнения обслуживания и ремонта после их проведения см. рис. 2.2. 32 технического Рис. 2.2. Схема взаимосвязи диагностирования, ТО и ремонта при диагностировании независимом от видов ТО и ремонта. Ежесменное диагностирование проводится машинистом на основании показаний встроенных средств технической диагностики с целью проверки соответствия основных эксплуатационных параметров машины нормативным. Общее и углубленное диагностирование выполняется специалистамидиагностами с привлечением, при необходимости, водителя. Примерный перечень работ, входящих в общее диагностирование машин, включает определение параметров и проверку работоспособности следующих систем: - по двигателям внутреннего сгорания - мощность двигателя, расход топлива; - по электрооборудованию - уровень электролита в аккумуляторах, заряд аккумуляторной батареи, показатели зарядного тока генератора, функционирование электроприборов (фары, стеклоочиститель, звуковой сигнал и т.п.), состояние кабелей и проводов; - по гидросистеме - объемный КПД гидромашин, номинальное и максимальное давления на различных участках гидросистемы, температура рабочей жидкости, концентрация и гранулометрический состав механических примесей и т.д. - по пневмосистеме - давление воздуха в системе и отдельных элементах, интенсивность падения давления, опробование включения исполнительных органов пневмосистемы; - по системе автоматики - проверка соответствия функционирования средств автоматики нормативным материалам; 33 - по механической части - уровень шума и вибрации в передачах, нагрев корпусов передач, свободный ход педалей и рукояток, состояние цепей, канатов, лент. В зависимости от объемов диагностических работ и их номенклатуры диагностирование может осуществляться: - службой технической диагностики; - звеном диагностирования, в том числе специализированным; - специалистом-диагностом. Служба технической диагностики состоит из звеньев, которые, как правило, формируются в следующем составе: мастер-диагност, слесарьдиагност, электрик-диагност и т.д. Службу технической диагностики возглавляет старший механик или инженер-диагност. В задачи руководителя службы технической диагностики входят: - определение перечня машин, подлежащих диагностированию; - руководство подчиненным персоналом; - соблюдение правил охраны труда и техники безопасности; - ведение документации по производству проверочных работ и загрузке персонала; - организация сбора и обработки статистической информации по результатам диагностических работ; - обучение рабочих правилам пользования диагностическим оборудованием; - проведение мероприятий по оснащению подразделения соответствующими средствами и укомплектованию ими стационарных участков и передвижных станций; - согласование времени проведения проверочных работ с руководителями ремонтных и эксплуатационных подразделений; - обеспечение надлежащего функционирования подразделения и экипировки его работников; 34 - своевременное доведение до соответствующих служб результатов диагностирования и рекомендаций по режиму дальнейшего использования строительной техники; - формирование и переформирование специализированных звеньев. Диагностирование может осуществляться в полевых условиях (на местах работы машины) или на стационарных участках. Диагностирование в полевых условиях осуществляется с помощью передвижных диагностических станций или специалистами-диагностами, оснащенными специальными комплектами диагностических приборов и приспособлений. Передвижные диагностические станции в зависимости от выполняемых задач комплектуются оборудованием: - универсальным - для диагностирования всего парка автомобилей, строительных и дорожных машин, находящихся в эксплуатации; - специальным - для диагностирования отдельных видов техники, например башенных кранов; - специализированным - для диагностирования конкретных систем машин, например гидравлического привода. Диагностическое оборудование может входить также в состав передвижных мастерских для выполнения ТО и Р. Стационарные участки подразделяются на: - специализированные - для проведения только диагностических работ; - совмещенные - для проведения диагностических работ и работ по ТО и ремонту. При реформировании службы технического обслуживания и ремонта для внедрения средств и методов технической диагностики следует учитывать: - наличие диагностического оборудования для передвижных станций и стационарных участков, его возможности для проверки конкретных видов эксплуатирующейся техники; 35 - работы, выполняемые организацией, и распределение машин, подлежащих диагностированию, по сооружаемым объектам; - структуру машинного парка (номенклатуру машин, их возраст, ресурс, изношенность) и его использование; - наличие специальных требований к строительству объектов и эксплуатации машин. Виды диагностирования Диагностирование проводится, как правило, безразборным методом, который подразделяется на: - диагностирование без непосредственного воздействия на объект (например, по уровню шума, степени загрязнения рабочей жидкости и т.п.); - диагностирование с воздействием на объект, но без снятия его с машины (например, с приложением внешней нагрузки); - диагностирование на специализированных стендах. Классификация диагностирования приведена на рис 2.3. При тестовом диагностировании техническое состояние объекта устанавливается по "отклику" на тестовое воздействие; при рабочем диагностировании - путем сравнения допустимых значений проверочных параметров, установленных в нормативной документации, с полученными на рабочие воздействия. 36 и конструкторской Рис.2.3. Виды диагностирования. Постоянное диагностирование осуществляется непрерывно действующими встроенными средствами диагностирования, которые имеют собственную шкалу измерений (циферблат, экран и т.п.), либо их показания отражаются на общей для нескольких средств шкале измерений. Периодическое диагностирование осуществляется как встроенными, так и внешними средствами диагностирования. При регламентированном диагностировании, как правило, проводится общее диагностирование, где диагностические операции выполняются в процессе технических обслуживании и ремонтов, периодичность которых установлена в эксплуатационных документах: - диагностирование при ежесменном ТО - Д-Е0; - диагностирование при ТО-1 - Д-1; - диагностирование при ТО-2 - Д-2; - диагностирование при ТО-3 - Д-3; - диагностирование при ТР - Д-ТР; - диагностирование при КР - Д-КР. 37 При диагностировании по техническому состоянию диагностические операции проводятся независимо от видов ТО и Р. При комбинированном диагностировании диагностические операции проводятся как совместно с ТО и Р (рис.2.2.), так и между видами ТО и Р в зависимости от технического состояния объекта. Плановое диагностирование является периодическим и регламентированным. При неплановом диагностировании сроки и объемы работ устанавливаются в зависимости от результатов предыдущего обследования, т.е. по техническому состоянию объекта или вследствие технической или технологической необходимости (например, при отказе). Периодичность диагностирования На срок действия гарантийных обязательств периодичность и вид диагностирования устанавливаются заводом-изготовителем. При регламентированном диагностировании его сроки определяются сроками мероприятий по ТО и Р. При диагностировании по техническому состоянию сроки диагностирования устанавливаются исходя из фактического технического состояния объекта или по заявкам его владельца. Плановое диагностирование может проводиться по жесткому или гибкому графику, когда очередное мероприятие планируется с учетом результатов предыдущего обследования. Периодические диагностирования проводятся по плану или графику исходя из заданной заводами-изготовителями периодичности для проверяемых моделей машин, с целью получения рекомендаций для дальнейшей эксплуатации техники. 38 Периодичность проверок измеряется в единицах наработки: в ч, моточ, км пробега и т.п. Учет результатов проведения диагностирования машин Для учета результатов проведения диагностирования, накопления и обработки информации об эффективности проведения диагностических работ в организации, осуществляющей диагностирование транспорта, разрабатываются и или ведутся, как правило: - план-график работы службы технической диагностики; - журнал работы службы технической диагностики; - диагностическая карта машины; - накопительная карта диагностирования; - технологические карты диагностирования. План-график работы службы технической диагностики служит для планирования деятельности передвижных диагностических станций и стационарных участков диагностирования, составляется руководителем службы и согласовывается с соответствующими службами организаций. Журнал работы службы технической диагностики предназначен для фиксации функционирования отдельных звеньев диагностирования, заполняется мастером-диагностом и содержит, как правило, следующие данные: - дату диагностирования; - время проведения диагностирования; - наименование машины (объекта), подвергшейся проверке; - марку машины, заводской и инвентарный номера; - причину диагностирования; - результаты диагностирования; - фамилию диагноста и его роспись. 39 Для передвижных диагностических станций добавляется графа "Объект работы проверяемой машины". Диагностическая карта машины служит для регистрации результатов диагностирования, заключения диагноста о техническом состоянии проверяемых объектов и решения о необходимых работах. Диагностическая карта машины заполняется во всех случаях проведения диагностирования и является исходным документом для выполнения накопительной карты диагностирования. Накопительная карта диагностирования применяется для накопления информации об изменениях диагностических параметров в процессе эксплуатации машины, сбора исходных данных для прогнозирования остаточного ресурса и вероятности безотказной работы в пределах межконтрольного периода. Накопительная карта диагностирования ведется на каждую транспортную единицу в течение всего срока ее эксплуатации. При передаче машин в другую организацию накопительная карта передается вместе с машиной. На основании технологических карт определяется объем работ по техническим воздействиям, а также производится распределение работ (операций) между исполнителями. Любая технологическая карта является руководящей инструкцией для каждого исполнителя и служит документом для технического контроля выполнения обслуживания или ремонта. Технологическая карта диагностирования составляется раздельно на определенный вид обслуживания (Д-1, Д-2), а внутри вида обслуживания по элементам. Например, по видам работ: контрольные, крепежные, регулировочные операции; обслуживание системы питания; очистительные операции и др. Технологические карты составляют в соответствии с перечнем основных операций, изложенных в первой или второй (нормативной) части 40 «Положения о ТО и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» и другими нормативно-техническими источниками. Постовая технологическая карта диагностирования отражает последовательность операций диагностики по агрегатам (агрегату) или системам (системе), которые выполняются на одном посту диагностирования (посту ТО в случае совмещения периодов проведения ТО и диагностики). Выполнению постовых карт предшествуют: выбор метода организации процесса диагностирования; распределение объемов работ и исполнителей по постам поточной линии или специализированным переходящим звеньям, обеспечивающих синхронность работы постов; определение перечня работ (операций), выполняемых на данном посту диагностирования (ТО) или перечня операций, выполняемых данным звеном рабочих. Операционные карты диагностирования состоят из нескольких переходов и приемов, представляющих собой детальную разработку технологического процесса той или иной операции диагностирования. Операционная карта составляется на основные контрольно-диагностические, регулировочные, демонтажно-монтажные, разборочно-сборочные и другие работы, выполняемые на постах зон диагностирования (ТО) или цехах (отделениях). Технологическая совокупность операция переходов, диагностики которые представляет выполняются в собой определенной последовательности с помощью различного инструмента и приспособлений с соблюдением технических требований (технических условий). Технологические, постовые и операционные карты выполняются согласно определенной формы. Для облегчения чтения технологическая карта может содержать необходимые рисунки, схемы и чертежи. 41 По форме технологические карты диагностирования должны соответствовать технологическим картам на ТО и Р машин. Разработка и ведение учетной документации по диагностированию могут вестись с применением компьютерных технологий. Контрольные вопросы 1. В каких случаях проводят диагностирование? 2. Каким подразделением проводится диагностирование? 3. Кто входит в состав службы технической диагностики? 4. Перечислите задачи руководителя службы технической диагностики. 5. На какие виды подразделяют диагностирование? 6. Кем устанавливаются периодичность проведения диагностирования? 7. Какие документы используют для учета результатов проведения технического диагностирования? 8. Каким образом осуществляется диагностика транспортных средств в полевых условиях? 9. Каким образом комплектуются передвижные диагностические станции? 10. Объясните схему включения диагностики в технилогический процесс ТО и ремонта. 11. Каким образом возможно сократить временные затраты на разработку и ведение учетной документации по диагностированию? 12. Что представляет собой технологическая карта? 13. Что представляет собой диагностическая карта? 14. Что представляет собой операционная карта? 42 Какие данные содержит журнал работы службы технической 15. диагностики? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 «МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ» Цель работы: ознакомиться с классификацией методов диагностирования транспортных средств, особенностями субъективных и объективных методов, закрепить полученные знания. Краткие теоретические сведения: Классификация методов диагностирования При оценке технического состояния машин и механизмов применяют различные методы диагностирования (рис. 3.1). В настоящее время для технического диагностирования пользуются в основном измерительными приборами, инструментами и приспособлениями. механические, средства Наибольшее гидравлические, измерений. В распространение пневматические некоторых и получили электрические случаях используют виброакустические и фотоэлектрические средства. Радиоизотопные и рентгеновские средства применяются главным образом при проведении научно-исследовательских работ. Большое разнообразие методов и средств диагностирования вызвано значительной трудоемкостью выполнения диагностических работ при недостаточно высокой точности и достоверности результатов диагностирования. Наиболее перспективными 43 в этом отношении являются диагностические системы, объединяющие в единый приборный комплекс несколько отдельных приборов и измерительных преобразователей. Однако простое механическое соединение их в единый комплекс не дает желаемых результатов, а, наоборот, еще больше повышает трудоемкость диагностирования и снижает его эффективность . Рис.3.1. Классификация методов диагностирования. Создание диагностических систем возможно только на базе средств электроники, позволяющих различный выходные параметры представлять электрического в виде сигнала, единого, универсального обрабатывать этот параметра сигнал при — помощи электронных счетно-решающих устройств и в готовом виде выдавать результаты диагностирования, т. е. автоматически ставить диагноз. Под системой диагностирования понимают совокупность методов и средств диагностирования, обеспечивающих поиск неисправностей, определение и диагностирования, оценку технического прогнозирование состояния ресурса объекта безотказной работы объекта, выдачу рекомендаций по устранению неисправностей. Все основные системы диагностирования категории: подразделяются на четыре неавтоматизированные, 44 полуавтоматизированные, автоматизированные и автоматические системы. Неавтоматизированные громоздкую системы аппаратуру, обычно имеют многочисленную включающую и отдельные измерительные приборы, приспособления и инструменты, работой которых управляет оператор (мастер-диагност). При использовании таких систем оператор основную часть времени затрачивает на выполнение различных работ по управлению средствами измерений. Процесс диагностирования чрезвычайно трудоемок, а его результаты часто бывают недостоверными, так как зависят от опыта и квалификации оператора. Полуавтоматизированные системы наряду с обычными средствами измерений имеют устройства, автоматически выполняющие часть работ. Оператор, проводящий диагностирование, может включить их или выключить, но не может изменить процесс выполнения ими заранее установленного цикла проверок. Полуавтоматизированные системы позволяют намного сократить время диагностирования и объем ручных работ, а также повысить точность и достоверность получаемых результатов. Автоматизированные обеспечивающих объектов системы автоматическую диагностирования. состоят оценку Работа из технического таких систем устройств, состояния требует незначительного вмешательства оператора, так как весь цикл проверки проходит по заранее подготовленной программе. Роль оператора по существу сводится к выбору режимов работы системы и проверяемого объекта. В автоматических системах действия оператора заключаются лишь во включении системы в начале проверки и выключении ее после выполнения всего объема диагностических работ. 45 Автоматизированная и автоматическая системы, как правило, включают в себя преобразователи, следующие составные преобразующие значения части: измерительные выходных параметров объекта диагностирования в электрические сигналы различной частоты, фазы, амплитуды; усилители электрических сигналов, снимаемых с первичных преобразователей; блок разделения электрических сигналов в соответствии с разработанной программой диагностирования; блок измерения параметров электрических сигналов; блок анализа и сравнения измеряемых сигналов с эталонами, хранящимися в блоке памяти; блок выдачи результатов диагностирования в виде номинальных, допускаемых или предельных значений параметров состояния объекта диагностирования. Кроме того, в автоматической системе имеется устройство, которое управляет всеми перечисленными блоками и определяет порядок их работы. Автоматизированные и автоматические диагностические системы позволяют использовать сравнительно небольшое количество измерительных преобразователей и соответственно требуют мало времени на вспомогательные работы. Они обеспечивают незначительную трудоемкость, а также высокую достоверность и точность измерений. Из всех известных методов диагностирования наиболее универсальны виброакустические методы и спектрографический метод определения содержания продукте износа в работавших маслах. Они позволяют не только унифицировать диагностические комплекты, но и автоматизировать процесс диагностирования. При разработке методов и средств диагностирования должны учитываться следующие требования: точность измерений параметров состояния, простота конструкции, удобство использования и небольшая трудоемкость диагностирования, универсальность (измерение возможно большего количества параметров), высокая унификация (использование 46 стандартных составных измерительных частей) преобразователей, транспортабельность, приборов высокая и надежность их и удобство обслуживания. Субъективные методы диагностирования К самым простым методам диагностирования техники относятся внешний осмотр машины, ощупывание (пальпация), остукивание деталей, расположенных снаружи, прослушивание работы механизмов. Они позволяют обнаруживать такие дефекты, как ослабление креплений, наличие трещин и изломов в деталях, течь топлива, масла, охлаждающей жидкости и электролита, обрыв и расслоение ремней, стуки в трущихся сопряжениях, обусловленные аварийными ситуациями, и др. Такие методы диагностирования основаны на опыте оператора и совершенстве органов его чувств (зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания), называемых в медицине анализаторами. Оценка технического состояния составных частей машины с помощью органов чувств является субъективной, т. е. крайне неточной, и не отвечает требованиям, предъявляемым к технической диагностике как к отрасли науки. Подобный способ оценки технического состояния машин неперспективен. Его применяют, как правило, в сочетании с простейшими средствами измерений, например, стуки прослушивают с помощью стетоскопа. Только опытный диагност с той или иной степенью достоверности может оценить состояние отдельных составных частей машины, например двигателя, по динамике стуков и шумов соударяющихся сопряжений, производя наблюдение за работой и периодически прослушивая стуки (шумы). По времени пуска дизеля с учетом температуры окружающей среды он может судить об общем его состоянии. Трудный пуск свидетельствует о неудовлетворительном 47 состоянии топливной цилиндропоршневой аппаратуры, группы, чрезмерном неисправностях износе механизма газораспределения, попадании воды в цилиндры вследствие прогорания прокладки или наличия трещин в головке цилиндров и прочих неисправностях, затрудняющих процесс воспламенения и горения топлива в цилиндрах. Приведем наиболее распространенные субъективные методы диагностирования, широко применяемые для предварительной оценки состояния автотранспортных средств. Визуальный неисправности: метод нарушение позволяет обнаруживать уплотнений, дефекты следующие трубопроводов, соединительных шлангов и других составных частей машин — по течи топлива, масла, охлаждающей жидкости; трещины аккумуляторной батареи — по течи электролита; неполноту сгорания топлива — по дымности отработавших газов; износ деталей цилиндропоршневой группы — по голубоватому цвету отработавших газов (вследствие чрезмерного угара картерного масла) и дымлению из сап уна; качество картерного (моторного) масла — по цвету масляного пятна, наносимого на фильтровальную бумагу; неравномерное натяжение гусеничных полотен — по нарушению прямолинейности при движении гусеничной машины без нагрузки; пробуксовывание муфты поворота вследствие замасливания или чрезмерного износа фрикционных дисков, а также потери упругости нажимных пружин — по нарушению прямолинейности при движении гусеничной машины под нагрузкой; попадание воздуха в гидросистему, недостаток рабочей жидкости — по вспениванию жидкости в баке; чрезмерный износ уплотнительного кольца поршня силового цилиндра — по заметной на глаз усадке поршня (штока) при нейтральной распределителя и др. 48 позиции рукоятки золотники На слух обнаруживают: чрезмерный зазор между клапанами и коромыслами механизма газораспределения — по стукам в зоне клапанного механизма; предельный износ шатунных втулок и подшипников коленчатого вала — по стукам в соответствующих зонах кривошипно-шатунного механизма при изменении частоты вращения коленчатого вала; перебои в работе дизельного двигателя вследствие пропуска вспышек — по неравномерному звуку выхлопа; чрезмерное опережение или запаздывание впрыска топлива в цилиндры дизеля — по характеру выхлопа (при раннем впрыске — «жесткая» работа, при позднем — «мягкая»); неплотности клапанов газораспределения — по свисту и шипению во впускном и выпускном патрубках дизеля при прокручивании коленчатого вала вручную; отказ центробежного масляного фильтра или турбокомпрессора — по отсутствию шума ротора после остановки двигателя; разрегулировку муфты сцепления машины — по шуму и скрежету шестерен коробки передач при переключении скоростей; погнутость валов — по биению шкивов, звездочек и.др. По запаху определяют такие неисправности, как пробуксовывание муфты сцепления, муфт поворота, тормозов, замыкание электропроводки и другие неисправности. На ощупь контролируют: ослабление креплений — по относительному перемещению деталей; неисправности фрикционных муфт, тормозов, подшипников, гидросистем и других составных частей машин — по чрезмерному их нагреву; неисправности рулевого механизма — по толчкам, ощущаемым на рулевом колесе; зависание иглы распылителя форсунки — по отсутствию импульсов впрыска в топливопроводе высокого давления и др. К субъективным методам диагностирования также относятся заключения мастера-диагноста, полученные на основе логического мышления, без прямого участия каких-либо органов чувств. Например: 49 затруднен пуск дизеля по причине неисправности топливной аппаратуры. Подобные заключения не всегда могут быть правильными: пуск дизеля может быть затруднен вследствие низкой температуры окружающей среды, неисправности системы пуска и др. Субъективные методы диагностирования характеризуют качественное отклонение состояния того или иного механизма от нормы. Попытки количественной оценки состояния объектов диагностирования субъективными методами приводят к значительным ошибкам в принятии решений о работоспособности механизма. Достоинство субъективных методов — малая трудоемкость диагностирования, отсутствие средств измерения. Объективные методы диагностирования Диагностирование по структурным параметрам. Процесс определения технического состояния объекта диагностирования по структурным параметрам называется прямым диагностированием в отличие от косвенного, осуществляемого по диагностическим параметрам. Преимущество прямых методов — получение более точных результатов, простота конструкций средств измерений, недостаток — большая трудоемкость, нарушение приработки взаимодействующих сопряжений при разборке объекта диагностирования. Иногда косвенное диагностирование более информативно, чем прямое. Например, износное состояние цилиндропоршневой группы лучше оценивать по количеству газов, прорывающихся в картер, или угару картерного масла, чем по величине зазоров в сопряжениях. Диагностирование техники по структурным параметрам осуществляют, как правило, с помощью измерительных инструментов: щупов, масштабной линейки, рулетки, штангенциркуля, индикатора часового типа, микрометров, 50 нутромеров, пневматических калибраторов, угломеров, зубомеров и др. Эти инструменты используют также для измерения зазоров в сопряжениях, геометрических размеров деталей, хода рычагов и педалей и др. При разработке методов измерения зазоров во взаимодействующих сопряжениях приходится решать две задачи: как применить то или иное устройство и каким образом осуществить взаимное перемещение деталей на величину зазора. При решении первой задачи разрабатывают приспособление для крепления измерительного устройства к базовой (неподвижной) детали, которое позволяло бы измерять зазор непосредственно, без пересчетов. Вторую задачу (перемещение деталей на величину зазора) решают при помощи различных вспомогательных устройств (ломиков, рычагов, винтовы х механизмов, компрессорно-вакуумных установок — для перемещения деталей кривошипно-шатунного механизма и др.). Диагностирование по структурным параметрам, как правило, проводят в тех случаях, когда измерить эти параметры возможно без разборки элементов (без нарушения приработки). К структурным параметрам состояния объекта отно сятся зазоры в подшипниковых узлах, в клапанном механизме, между отжимными рычагами и подшипником отводки муфты сцепления, в верхних и нижних головках шатунов кривошипно-шатунного механизма, ход рычагов и педалей механизма управления поворотом, муфт сцепления и тормозов, провисание гусеничных полотен, биение валов машин, размеры деталей, доступные для непосредственного измерения, и др. Диагностирование по изменению герметичности рабочих объемов. В автомобильной технике и прочих сложных машинах целый ряд составных частей может выполнять свои функции только в том случае, когда объемы, в которых совершаются рабочие процессы, достаточно герметичны. К ним относятся камеры сгорания, герметичность которых зависит от состояния цилиндропоршневой 51 группы и клапанов газораспределения, плунжерные пары, золотники распределителя гидросистемы, силовые цилиндры и др. Диагностирование по параметрам герметичности проводят с помощью манометров, вакуумметров, пьезометров (дифференциальных манометров), расходомеров, пневматических калибраторов. Суммарную герметичность цилиндропоршневой группы) прорывающихся картер. в камер сгорания определяют Для этого по (состояние количеству измерительный газов, прибор подключают к маслозаливной горловине. Ввиду сравнительно высокого сопротивления выходу газов из картера и, следовательно, наличия в картере избыточного давления часть газов уходит в атмосферу через сальники коленчатого вала и другие неплотно сти, минуя прибор. Этот недостаток устраняется путем принудительного отсоса газов из картера, обеспечивающего прохождение их только через измерительное устройство. На практике герметичности нередко какого-либо наблюдаются одного случаи цилиндра при нарушения поломке или пригорании поршневых колец. Состояние уплотнений в отдельных цилиндрах оценивают по компрессии, измеряемой при прокручивании коленчатого вала. Виброакустические виброакустических методы методов диагностирования. диагностирования Сущность заключается в следующем: во время работы машины движение деталей сопровождается их соударениями, в результате которых по механизмам распространяются упругие колебания. Эти колебания называют структурным шумом в отличие от воздушного шума, возбуждаемого механизмами в окружающей среде. По мере изнашивания механизмов или при возникновении в них каких-либо дефектов нарушаются запроектированные кинематические связи между деталями, вследствие чего характер шума и вибрации изменяется. Это свойство используют 52 для оценки технического состояния объектов по параметрам шума и вибрации. Сигналы, возбуждаемые колебаниями работающих механизмов, носят импульсный характер. Энергия акустического сигнала возрастает с увеличением зазора между соударяющимися деталями. Поэтому амплитуда виброакустического сигнала может достаточно точно характеризовать состояние кинематической пары. Сигналы фиксируются измерительными преобразователями, устанавливаемыми для этой цели на корпусе объекта преобразователь диагностирования, воспринимает причем измерительный результирующие колебания, поступающие от всех механизмов системы. Для оценки каждого сопряжения в отдельности необходимо такое разделение сигнала на составляющие, при котором каждая из них характеризовала бы техническое состояние определенного сопряжения или одной кинематической пары. Известно несколько способов разделения сигналов: амплитудный, временной и частотный. При амплитудном разделении в получаемой амплитуде вибраций необходимо знать соотношение полезного сигнала, идущего от интересующего нас сопряжения или кинематической пары, и сигналов помех, поступающих от других сопряжений системы. Чем больше отношение величины полезного сигнала к значениям сигналов помех, тем точнее результат измерения. С этой целью измерительный преобразователь устанавливают в том месте, где амплитуда полезного сигнала получается наибольшей. При временном разделении сигналов системы исходят из положения, что их появление различно по времени. Например, сигналы, возникающие в верхней и нижней головках шатуна, чередуются в строгой последовательности с определенными промежутками времени между ними, обусловленными кинематикой указанного механизма и частотой вращения коленчатого вала. 53 Для частотного разделения сигналов необходимо знать частоту или период следования каждого из них. Частоты следования импульсов от соударений различных элементов, как правило, отличаются друг от друга. Разложение сложного колебания на его составляющие называют спектральным разложением, или спектральным анализом. Сущность его заключается в том, что из общего колебательного процесса, порождаемого всеми элементами системы, поочередно выделяются полосы спектров колебаний с последующим определением энергии вибрации в каждой выделенной полосе. Разложение сложного колебания на составляющие проводится с помощью электронной аппаратуры — анализаторов спектра. В качестве приемников пьезоэлектрические вибраций преобразователи обычно ускорений, используют преобразующие механические колебания сопряжений системы в электрические сигналы. Временное разделение сигналов называют стробированием. Стробатор — прибор, пропускающий через себя сигнал только в определенные промежутки времени. Сигналы, идущие вне этих промежутков, подавляются. При таком разделении сигналов полезный сигнал с преобразователя ускорения вибрации подается на усилитель, откуда поступает в стробатор, а затем в регистрирующее устройство. Стробатор обеспечивает подключение усилителя к регистрирующему устройству в определенные моменты времени, которые отсчитывают относительно какого-либо опорного события, происходящего в механизме, например относительно момента достижения поршнем верхней мертвой точки. После каждого соударения деталей возбуждаются упругие колебания, которые в большинстве случаев не успевают затухать до нового соударения, поэтому сигналы накладываются друг на друга во времени, и стробатор не может их разделить. Тем не менее он позволяет 54 существенно повысить долю энергии полезного сигнала данной кинематической пары. Приближенно оценивать состояние системы можно по измеренным в отдельных ее точках общим уровням вибраций в долях ускорения силы тяжести g (9,8 м/с 2 ) или в децибеллах (дБ). Для измерения общего уровня вибрации применяют пьезоэлектрический измеритель ускорений. Для оценки технического состояния отдельных сопряжений системы по вибрационным колебаниям необходимо провести спектральный анализ этих колебаний, позволяющий выявить их причины, а также определить, в каких диапазонах частот изменяется энергия вибрации в зависимости от параметров состояния проверяемого сопряжения. Оценивать техническое состояние отдельных сопряжений по вибрационным характеристикам можно при помощи комплекса электронных приборов, соединенных в общую блок-схему. К аппаратуре для анализа вибраций предъявляются высокие требования: соблюдение заданного температурного режима работы аппаратуры, надежная экранизация соединительных кабелей от помех, стабильность характеристик блок-схемы во времени и их линейность на всем диапазоне частот, быстрый прогрев аппаратуры до рабочих режимов и др. Техническое состояние составных частей машины по виброакустическим параметрам следует проверять на таких режимах работы, при которых характеристики процессов проявлялись бы в наиболее чистом виде, с наименьшим влиянием помех со стороны непроверяемых сопряжений. Например, для уменьшения сигналов помех при контроле состояния деталей кривошипно-шатунного механизма в каком-либо цилиндре рекомендуется на время проверки выключать из работы соседние цилиндры. 55 Как показывает анализ научно-исследовательских работ, методы виброакустической диагностики до сих пор окончательно не разработаны. Сложность здесь заключается в отсутствии надежных методов разделения полезных сигналов и сигналов помех, порождаемых различными сопряжениями контролируемой системы. Методы определения содержания продуктов износа в масле. Техническое состояние машин может быть определено по содержанию металла в масле. Для этого используют различные методы: колориметрический — сравнение окраски исследуемого масла с окраской стандартного масла, имеющего известную концентрацию; полярографический — измерение напряженности электрического поля, не содержащего и содержащего продукты износа, с помощью ртутного электрода, помещенного в масло; магнитно-индуктивный — измерение изменения магнитной индукции в зависимости от содержания металла в пробе, помещаемой в катушку индуктивности и вызывающей изменение значения протекающего по катушке тока; радиоактивационный — облучение потоком нейтронов пробы масла, в результате чего продукты износа становятся радиоактивными; спектрографический — определение содержания продуктов износа в пробе масла разложением их излучений под действием вольтовой дуги на отдельные спектры. Техническое состояние элементов оборудования локально оценивают по внешним размерам деталей и их внутренним дефектам. Для этого в первом случае используют методы отпечатков и вырезания лунок, микрометрирования, взвешивания, профилографирования, а во втором — вихревых токов, магнитный, ультразвуковой дефектоскопии, с применением излучений и капиллярный. Спектрографический метод получает все более широкое применение для технического диагностирования машин. Он основан на 56 определении содержания продуктов износа в пробе масла путем разложения на отдельные спектры их излучений, происходящих под действием вольтовой дуги. Спектры фотографируют и затем расшифровывают полученные спектрограммы или обрабатывают при помощи счетно-решающих устройств. Спектрографический метод позволяет определять в маслах содержание любых элементов, применяемых в машиностроении. Время анализа одной пробы в современных автоматизированных установках длится 3...4 мин. Такую установку могут обслуживать 1...2 человека. Спектрографический метод выполняется по двум вариантам: 1) с озолением пробы масла и последующим определением содержания в нем продуктов износа по составу золы; 2) непосредственным анализом жидкой пробы. В первом случае навеску масла в 5... 10 г озоляют сжиганием в тигле и затем остаток прокаливают в муфельной печи при температуре 600...800° С до полного удаления сажи. Полученную золу смешивают с тремя или более частями массы порошкообразного графита и фтористого лития; затем тщательно растирают смесь в агатовой ступке и заполняют ею кратер, имеющийся в нижнем электроде генераторной установки. При включении генератора между верхним и нижним электродами возникает испаряется, вольтова создавая дуга. Вследствие свечение, этого которое содержимое сначала кратера направляется в спектральный прибор, а затем в регистрирующее устройство. Для количественной оценки концентрации определяемых элементов приготовляют эталоны из окислов таких же элементов, разбавляя их порошком графита и фтористого лития в определенной пропорции. При озолении проб достигается высокая точность и универсальность диагностирования. Такой способ получил широкое 57 распространение при стендовых износных испытаниях двигателей, но вследствие большой трудоемкости и сложности предварительной обработки проб не применяется для диагностирования в условиях эксплуатации. В настоящее время все большее распространение находит непосредственный спектральный анализ масел (без озоления проб), позволяющий значительно упростить и ускорить процесс. При этом наиболее перспективным считается анализ с использованием дискового электрода. Вращаясь с частотой 0,07...0,1 с -1 , электрод 5 увлекает из тигля масляную пленку и равномерно подает ее в дуговой разряд. Применение в качестве возбудителя дуги переменного тока и достаточно высокого напряжения позволяет приблизить точность этого способа к точности способа озоления. Для внедрения специализированные оборудованием такой спектрографического лаборатории. метода Основным лаборатории является требуются технологическим фотоэлектрическая установка. Диагностирование составных частей машин спектрографическим методом включает следующие этапы работ: отбор и доставку проб масла в лабораторию, подготовку их к анализу, спектральный анализ масла, обработку результатов анализа, постановку диагноза и принятие соответствующего решения. По результатам анализов строят графики зависимо сти интенсивности изнашивания объектов диагностирования от наработки. При резком нарастании износа в основных сопряжениях дается указание о постановке машины на ремонт. Современные автоматизированные спектрографиче ские установки рассчитаны на массовое обслуживание машин, работающих в самых разнообразных условиях. К недостаткам спектрографического метода следует отнести сравнительно невысокую точность и трудность 58 раздельной оценки состояния взаимодействующих сопряжений (деталей) одинакового химического состава. Погрешность метода составляет ±10...15%. Точность метода можно повысить путем увеличения межконтрольных сроков отбора проб масел. Увеличение сроков работы масел между спектральными анализами может повлечь за собой снижение надежности объектов диагностирования вследствие несвоевременной постановки диагноза. В этой связи спектрографический метод рекомендуется применять для предварительной эспресс-оценки технического состояния объектов диагностирования, пользоваться а более для окончательной точными постановки методами. диагноза Например, если спектрографическим анализом установлено чрезмерное увеличение концентрации продуктов износа в моторном масле (особенно железа, хрома, меди, алюминия, олова), то следует дополнительно другими методами проверить состояние цилиндропоршневой группы и зазоры в сопряжениях кривошипно-шатунного механизма. Контрольные вопросы 1. Дайте определение системе диагностирования. 2. На какие категории подразделяются системы диагностирования? 3. Перечислите субъективные методы диагностирования. 4. В чем преимущество субъективных средств диагностирования? 5. Какое диагностирование называют прямым? 6. В чем заключается сущность виброакустического диагностирования? 7. В чем заключаются преимущества диагностирования? 59 виброакустического В 8. чем заключаются недостатки виброакустического диагностирования? 9. В чем преимущество объективных средств диагностирования? 10. Что такое пальпация? 11. Какими методами возможно определить количество продуктов износа в масле? 12. В каких случаях целесообразно производить диагностирование по изменению герметичности рабочих объемов? 13. Какие параметры диагностируют на слух? 14. Перечислите методы диагностирования. 15. Что такое стробатор? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 «МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ. ВИЗУАЛЬНЫЙ И АКУСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ» Цель работы: ознакомиться с методами и принципами проведения визуального и акустического неразрушающего полученные знания. Визуальный контроль 60 контроля, закрепить Для выявления дефектов используют различные виды контроля изделий и среди них важное место занимает визуальный и измерительный контроль (ВИК). НК (неразрушающий контроль) начинают с проведения ВИК. ВИК проводят с использование оптических систем с формированием пучков световых лучей, отражённых от поверхности изделия. При ВИКе используются: микроскопы, эндоскопы, линзы, радиусные шаблоны, измерительные щупы, угломеры и т.п. На качество осмотра оказывает большое влияние видимость объекта, острота зрения и скорость осмотра. Видимость – это степень отличия одного объекта от другого. Она зависит от освещённости, места расположения источника, шума, вибраций и т.д. Наиболее важными факторами, характеризующими видимость, являются контраст и угловые размеры объекта. Под контрастом понимают способность исследуемого объекта выделяться на окружающем фоне. Способность глаза замечать такое различие называется контрастной чувствительностью, которая может быть яркостной и цветовой. За меру яркостного контраста чаще всего принимается величина К, которая определяется по формуле: где К – яркостной контраст; Вф– яркость окружающего фона; Во– яркость объекта. При К > 0,5 контраст считается большим; при К= 0,5 ÷ 0,2 – средним и при К < 0,2 – малым. Чёткое восприятие достигается при наибольшем значении К. Минимальная величина К называется порогом контрастной чувствительности КПОР. Для большинства людей КПОР = 0,01÷ 0,02. Видимостью называется отношение чувствительности к пороговой, т.е. V = К/КПОР. 61 реальной контрастной Существенное значение при осмотре имеет острота зрения – способность глаза различать мелкие объекты. Наиболее высокая острота зрения наблюдается при диаметре зрачка 3 ÷ 4 мм, что соответствует освещённости 100–1000 Лк. При диаметре зрачка менее 3 и более 4 мм острота зрения падает. Поэтому на участках, где производится осмотр наплавленных поверхностей, общая освещённость должна быть не более 2000– 2500 Лк, а местная может достигать 4000–5000 Лк. Существенное значение при визуальном контроле имеет скорость осмотра. Глаз обладает значительной инерцией. В процессе осмотра он то относительно неподвижен, то резко поворачивается на угол 15–20° . За секунду происходит до шести подобных поворотов. Значит скорость луча зрения, скользящего по деталям, достигает 300–400 мм/с. Трещины длиной 2–5 мм при такой скорости могут быть не обнаружены ввиду малой продолжительности их осмотра (0,005–0,01 с). Количество информации в единицу времени, которое может воспринимать глаз, ограничено. При визуальном контроле необходимо пользоваться приборами, которые намного увеличивают разрешающую способность глаза (например, лупы). Для осмотра поверхностей в труднодоступных местах возможно использование эндоскопов.Эндоскоп (рис. 4.1.) (от греч. ένδον — внутри и греч. σκοπέω — осмотр) — группа оптических приборов различного назначения. Различают медицинские и технические эндоскопы. Технические эндоскопы используются для труднодоступных полостей оборудования при обслуживании цилиндры машин и техническом и работоспособности осмотра оценке (лопатки двигателей турбин, внутреннего 62 сгорания, оценка состояния трубопроводов и т. д.), кроме того, технические эндоскопы используются в системах безопасности для досмотра скрытых полостей. Рис.4.1. Эндоскоп. В ситуациях, когда температура или химическая среда представляют опасность, или, когда конфигурация ОК (объекта контроля) не позволяет контролировать, используют промышленные телевизионные системы, включающие телевизионную установку, световой прибор и систему транспортировки. Такие системы называют комплексами дистанционного визуального контроля. В таких системах протекают следующие физические процессы: световое излучение, регулируемое световым прибором и отражённое от поверхности ОК, воздействует на первичный преобразователь и преобразуется в первичные сигналы, передающиеся по каналу связи. Во вторичном преобразователе электросигналы преобразуются в световые изображения, воспринимаемые глазом человека. Измерительный контроль - вторая часть ВИК. Измерением называют нахождение, значение физической величины опытным путём с помощью средств измерения. На выбор измерительных средств оказывают влияние метрологические показатели: цена деления шкалы, диапазон измерений, предел допустимой погрешности средств измерений, допустимая погрешность средств измерений, пределы измерений и нормативне условия. 63 Погрешностью измерения называют отклонение результата измерения от истинного значения. По сравнению с другими методами неразрушающего контроля визуальный контроль легко применим и относительно недорог. Доказано, что этот метод контроля является надежным источником точной информации о соответствии сварных изделий техническим условиям. Этот вид контроля отличается от других видов неразрушающего контроля границами спектральной области электромагнитного излучения, используемого для получения информации об объекте. Видимое излучение (свет) - излучение, которое может непосредственно вызывать зрительное ощущение. И действительно, визуальный контроль - это единственный НМК (неразрушающий метод контроля), который может выполняться и часто выполняется без какого-либо оборудования и проводится с использованием простейших измерительных средств. Ввиду того, что некоторые технические средства визуального и измерительного контроля доступны каждому, а сама процедура контроля кажется достаточно простой, предполагают, что любое обсуждение этого метода может быть простым и быстрым. Фактически же, визуальный и измерительный контроль является таким же современным сложным видом контроля, как радиационный и ультразвуковой. Для эффективного выявления дефектов специалисты по любому виду НК должны уметь выбрать подход, разработать методику проведения испытания и создать необходимые приспособления. Кроме того, эти специалсты должны соответствующим образом подготовить технический персонал для проведения требуемого испытания и обработки его результатов. Специалистам высокой квалификации, проводящим НК, приходится сталкиваться со многими аспектами проблем поиска дефектов. Чтобы достичь конечной цели, необходимо: 64 иметь информацию о материалах, их свойствах и характеристиках, а также о влиянии условий изготовления, термообработки и эксплуатации на эти свойства; знать причины образования дефектов, пути их предотвращения и способы устранения; знать взаимосвязь между механическими свойствами, конструктивными параметрами и используемыми физическими явлениями; знать механизмы разрушения и его типы, т.е. понимать, как и почему происходдит разрушение; иметь представление об основных физических принципах различных методов и приёмов, используемых при НК; разбираться в способах регистрации, хранения и обработки данных, получаемых с помощью различных методов неразрушающих испытаний; знать достоинства, недостатки и пределы применимости каждого из многочисленных методов и приёмов НК. Учитывая это, основополагающие нормативные документы по сертификации специалистов НК как национальные и региональные, так и международный стандарт, требуют от сдавших квалификационные экзамены глубоких знаний, в том числе и по материаловедению, по причинам образования дефектов, распределению их по типам и наиболее вероятным зонам образования. Главным обнаружения недостатком данного внутренних дефектов, метода является поэтому невозможность целесообразно его использование с другим методом. Наибольшее применение для обнаружения внутренних дефектов получили методы радиационного и акустического контроля. Очевидно, что специалист по НК, не знающий и не понимающий технологии изготовления изделий, а также причины возникновения дефектов при изготовлении и эксплуатации этих изделий, не сможет надёжно и экономично их проконтролировать. 65 Акустический метод контроля Главным недостатком визуального метода является невозможность обнаружения внутренних дефектов, поэтому целесообразно его использование с другим методом. Наибольшее применение для обнаружения внутренних дефектов получили методы радиационного и акустического контроля. Радиационный контроль позволяет обнаруживать мелкие дефекты (отдельные поры диаметром 0,2; 0,3 мм), однако этот метод не может полностью выявлять наиболее опасные дефекты – трещины. Кроме того, радиационный контроль не позволяет определять координаты дефектов. Радиационный контроль является дорогостоящим, так как предполагает применение в большом количестве радиографических пленок. Этих недостатков лишен акустический метод неразрушающего контроля, поэтому для обнаружения внутренних дефектов часто выбирают именно его. Для акустического метода НК применяют колебания ультразвукового и звукового диапазонов частотой от 50 Гц до 50 МГц. Интенсивность колебаний обычно невелика, не превышает 1 кВт/м2. Такие колебания происходят в области упругих деформаций среды, где напряжения и деформации связаны пропорциональной зависимостью (область линейной акустики). Кроме упругости по объёму, в твёрдом теле существует упругость по форме, поэтому в теле могут распространяться волны двух типов: продольные и поперечные. Акустические волны в твёрдых телах характеризуются либо смещение, либо колебательными скоростями, либо тензорами деформации или напряжения. Для контроля применяют разные типы (моды) волн, отличающиеся направлением колебаний частиц, скоростью распространения и другими признаками. 66 В объёме твёрдого тела, как уже было сказано выше, могут распространяться продольные и поперечные волны. В продольной волне колебательные скорости частиц среды совпадают с направлением распространения волны, в поперечной - перпендикулярны ему. Известно много акустических методов неразрушающего контроля (рис.4.2.), некоторые применяются в нескольких вариантах. Их делят на две большие группы - активные и пассивные методы. Рис.4.2. Классификация акустических методов контроля Активные методы основаны на излучении и приёме упругих волн, пассивные - только на приёме волн, источником которых служит сам контролируемый объект. Активные методы делят на методы прохождения, отражения, комбинированные (использующие как прохождение, так и отражение), импедансные и методы собственных частот. Методы прохождения (рис.4.3.) используют излучающие и приёмные преобразователи, расположенные по разные или по одну сторону контролируемого изделия. Применяют импульсное или (реже) непрерывное излучение и анализируют сигнал, прошедший через контролируемый объект. К методам прохождения относят: 67 амплитудный теневой метод; временной теневой метод; велосиметрический метод. Рис.4.3. Методы прохождения: а - теневой; б - временной теневой; в - велосимметрический: 1 - генератор; 2 - излучатель; 3 - объект контроля; 4 - приёмник; 5 усилитель; 6 - измеритель амплитуды; 7 - измеритель времени пробега; 8 измеритель фазы В методах отражения (рис.4.4.) используют как один, так и два преобразователя; применяют импульсное излучение. К этой подгруппе относят следующие методы дефектоскопии: эхо-метод; эхо-зеркальный метод; дельта-метод; дифракционно-временной метод; ревербирационный метод. 68 Рис.4.4. Методы отражения: а - эхо; б - эхо-зеркальный; в - дельта-метод; г - дифракционновременной; д - ревербереционный: 1 - генератор; 2 - излучатель; 3 - объект контроля; 4 - приёмник; 5 усилитель; 6 - синхронизатор; 7 – индикатор В комбинированных методах (рис.4.5.) используют принципы как прохождения, так и отражения акустических волн: зеркально-теневой метод; эхо-теневой метод; эхо-сквозной метод. Рис.4.5. Комбинированные методы, использующие прохождение и отражение: а - зеркально-теневой; б - эхо-теневой; в - эхо-сквозной: 2 - излучатель; 4 - приёмник; 3 - объект контроля 69 Методы собственных частот (рис.4.6.) основаны на измерении этих частот (или спектров) колебаний контролируемых объектов. Собственные частоты измеряют при возбуждении в изделиях как вынужденных, так и свободных колебаний. Свободные колебания обычно возбуждают механическим ударом, вынужденные - воздействием гармонической силы меняющейся частоты. Рис.4.6. Методы собственных частот. Методы колебаний: - вынужденных: а - интегральный; б - локальный - свободных: в - интегральный; г - локальный 1 - генератор непрерывных колебаний меняющейся частоты; 2 излучатель;3 - объект контроля;4 - приёмник; 5 - усилитель;6 - индикатор резонанса;7 - модулятор частоты; 8 - индикатор;9 - спектроанализатор;10 ударный вибратор; 11 - блок обработки информации Импедансные методы(рис.4.7.,а) используют зависимость импедансов изделий при их упругих колебаниях от параметров этих изделий и наличия в них дефектов. Пассивные акустические методы основаны на анализе упругих колебаний волн, возникающих в самом контролируемом объекте. Наиболее характерным пассивным методом является акустико-эмиссионный метод (рис.4.7,б). Явление акустической эмиссии состоит в том, что упругие волны излучаются самим материалом в результате внутренней динамической локальной перестройки его структуры. Такие явления, как возникновение и развитие трещин под влиянием внешней нагрузки, аллотропические превращения при нагреве или охлаждении, движение скоплений дислокаций, - наиболее характерные источники акустической эмисии. Контактирующие с изделием пьезопреобразователи принимают упругие волны и позволяют установить место их источника (дефекта). 70 Рис.4.7. Методы контроля: а - импедансный; б - акустико-эмиссионный: 1 - генератор; 2 - излучатель; 3 - объект контроля;4 - приёмник;5 - усилитель;6 блок обработки информации с индикатором Пассивными диагностический акустическими и методами шумодиагностический. являются При вибрационно- первом анализируют параметры вибраций какой-либо отдельной детали или узла (ротора, подшипников, лопатки турбины) с помощью приёмников контактного типа, при втором - изучают спектр шумов работающего механизма, обычно с помощью микрофонных приёмников. По частотному признаку акустические методы делят на низкочастотные и высокочастотные. К первым относят колебания в звуковом и низкочастотном (до нескольких десятков кГц), ультразвуковом диапазоне частот. Ко вторым - колебания в высокочастотном ультразвуковом диапазоне частот: обычно от нескольких сот кГц до 20 МГц. Высокочастотные методы обычно называют ультразвуковыми. Области применения методов: Из рассмотренных акустических методов контроля наибольшее практическое применение находит эхо-метод. Около 90% объектов, контролируемых акустическими методами, проверяют эхо - методом. Применяя различные дефектоскопии типы поковок, волн, отливок, с его помощью сварных решают соединений, задачи многих металлических материалов. Эхо-метод используют также для измерения размеров изделий. Измеряют время прихода донного сигнала и, зная скорость 71 ультразвука в материале, определяют толщину изделия при одностороннем доступе. Если толщина изделия неизвестна, то по донному сигналу измеряют скорость, оценивают затухание ультразвука, а по ним определяют физикомеханические свойства материалов. Зеркально-теневой метод используют вместо или в дополнение к эхометоду для выявления дефектов, дающих слабое отражение ультразвуковых волн в направлении раздельно-совмещенного преобразователя. Дефекты (например, вертикальные трещины), ориентированные перпендикулярно поверхности, по которой перемещают преобразователь(поверхности ввода), дают очень слабый рассеянный сигнал и донный сигнал благодаря тому, что на их поверхности продольная волна трансформируется в головную, которая в свою очередь излучает боковые волны, уносящие энергию. Пример применения зеркально-теневого метода — контроль рельсов на вертикальные трещины в шейке. По чувствительности этот метод и обычно в 10—100 раз хуже эхо-метода. Эхо -зеркальный метод также применяют для выявления дефектов, ориентированных перпендикулярно поверхности ввода. При этом он обеспечивает более высокую чувствительность к таким дефектам, но требует, чтобы в зоне расположения дефектов был достаточно большой участок ровной поверхности (рис. 3,б). В рельсах, например, это требование не выполняется, поэтому там возможно применение только зеркально-теневого метода. Дефект может быть выявлен совмещенным наклонным преобразователем, расположенным в точке А . Однако, в этом случае зеркально-отраженная волна уходит в сторону и на преобразователь попадает лишь слабый рассеянный сигнал. Преобразователи, расположенные в точках С или D, обнаруживают дефект с высокой чувствительностью. Эхо - зеркальный метод в варианте "тандем" используют для выявления вертикальных трещин и непроваров при контроле сварных соединений. Дефекты некоторых видов сварки, например, непровар при электроннолучевой сварке, имеют гладкую отражающую поверхность, очень слабо 72 рассеивающую ультразвуковые волны, но такие дефекты хорошо выявляются эхо - зеркальным методом. Дефекты округлой формы (шлаковые включения, поры) дают большой рассеянный сигнал и хорошо регистрируются совмещенным преобразователем в точке А, в тоже время зеркальное отражение от них слабое. В результате сравнения отраженных сигналов в точках А и D определяют форму дефекта сварного соединения. Вариант "косой тандем" применяют, когда расположение преобразователей в одной плоскости затруднительно. Его используют, например, для выявления поперечных трещин в сварных швах. Преобразователи в этом случае располагают по разные стороны валика усиления шва. Углы сигма 1 и сигма 2 выбирают либо малыми (не более 10°), либо большими (св. 35°) для предотвращения трансформации поперечных волн в продольные. При угле меньше 10° трансформация мала. Угол 35° и больше превосходит третье критическое значение и трансформация отсутствует. Существуют варианты с сигма 1 не равна сигме 2. Например, излучают поперечную волну с сигма 1 = 20°, а принимают трансформированную продольную волну. Дельта и дифракционно - временной методы также используют для получения дополнительной информации о дефектах при контроле сварных соединений. Эффективная трансформация волн на дефекте произойдет, если угол падения на плоский дефект меньше третьего критического, либо если продольная волна возникает в результате рассеяния на дефекте. Для создания хорошего контакта приемного прямого преобразователя с поверхностью сварного соединения валик усиления зачищают. С помощью этого метода довольно точно определяют положение дефекта вдоль сварного шва, что важно для его автоматической регистрации. Эхо - теневой метод применяют также при контроле сварных соединений. Например, при автоматическом контроле сварных соединений искатели располагают по обе стороны от шва и принимают как отраженные, так и прошедшие сигналы. Последние используют для контроля качества 73 акустического контакта и обнаружения дефектов, ориентированных таким образом, что эхо - сигналы от них очень слабы. Теневой и эхо - сквозной методы используют только при двустороннем доступе к изделию, для автоматического контроля изделий простой формы, например, листов в иммерсионной ванне. Перемещение листа вверх и вниз между преобразователями в иммерсионной ванне не изменяет времени прохождения сигналов от излучателя к приемнику, что существенно упрощает конструкцию установки. Чувствительность теневого метода к дефектам в 10—100 раз меньше, чем эхо-метода в связи с большим влиянием помех. Применение эхо - сквозного метода в значительной мере устраняет этот недостаток. Теневой метод применяют также для контроля изделий с большим уровнем структурной реверберации, т.е. шумов, связанных с отражением ультразвука от неоднородностей, крупных зерен, дефектоскопии многослойных конструкций и изделий из слоистых пластиков. Сквозной сигнал попадает на приемник раньше, чем структурные реверберации, что позволяет его зарегистрировать на фоне шумов. При контроле тонких изделий с очень высоким уровнем структурных шумов более высокую чувствительность обеспечивает временной теневой метод. Теневой и временной методы позволяют обнаруживать крупные дефекты в материалах, где контроль другими акустическими методами затруднен или невозможен: крупнозернистой аустенитной стали, сером чугуне, бетоне, огнеупорном кирпиче. Теневой метод применяют вместо эхо-метода при исследовании физико-механических свойств материалов с большим затуханием и рассеянием акустических волн, например, при контроле прочности бетона по скорости ультразвука. Для этой цели применяют не только теневой метод, но (в более общем виде) метод прохождения. Например, излучатель и приемник располагают с одной стороны изделия, на одной поверхности и измеряют время и амплитуду сквозного сигнала головной волны. 74 Локальный метод вынужденных колебаний применяют для измерения малых трещин при одностороннем доступе. Контактный резонансный толщиномер, в б0-х годах был основным средством толщинометрии. В настоящее время для ручного контроля применяют импульсные толщиномеры. Для автоматического измерения толщины стенок тонких труб лучший результат дает иммерсионный резонансный толщиномер. Интегральный метод вынужденных колебаний применяют для определения модулей упругости материала по резонансным частотам продольных, изгибных или крутильных колебаний образцов простой формы, вырезанных из материала изделия, т.е. при разрушающих испытаниях. В последнее время этот метод используют также для неразрушающего контроля небольших изделий: абразивных кругов, турбинных лопаток. Появление дефектов или изменение свойств материалов определяют по изменению спектра резонансных частот. Свойства, связанные с затуханием ультразвука (изменение структуры, появление мелких трещин), определяют по изменению добротности колебательной системы. Реверберационный, импедансный, велосимметрический, акустикотопографический используют в методы основном Реверберационным соединений и для методом металлических локальный контроля метод свободных многослойных обнаруживают, слоев (обшивок) в колебаний конструкций. основном, нарушения с металлическими или неметаллическими силовыми элементами или наполнителями. Импедансным методом выявляют дефекты соединений в многослойных конструкциях из композиционных полимерных материалов и металлов, применяемых в различных сочетаниях. Велосимметрическим методом и локальным методом свободных колебаний контролируют, в основном, изделия из полимерных композиционных материалов. Акустико-топографический метод применяют для обнаружения дефектов преимущественно в металлических многослойных конструкциях (сотовые панели, биметаллы и т.п.). 75 Вибрационно-диагностический и шумо-диагностический методы служат для диагностики работающих механизмов. Метод акустической эмиссии применяют в качестве средства исследования материалов, конструкций, контроля изделий (например, при гидроиспытаниях) и диагностики во время эксплуатации. Его важными преимуществами перед другими методами контроля является то, что он реагирует только на развивающиеся, действительно опасные дефекты, а также возможность проверки больших участков или даже всего изделия без сканирования его преобразователем. Основной его недостаток как средства контроля — трудность выделения сигналов от развивающихся дефектов на фоне помех (кавитационных пузырьков в жидкости, подаваемой в объект при гидроиспытаниях, трения в разъемных соединениях и т.д. По частотному признаку акустические методы делят на низкочастотные и высокочастотные. К первым относят колебания в звуковом и низкочастотном (до нескольких десятков кГц), ультразвуковом диапазоне частот. Ко вторым - колебания в высокочастотном ультразвуковом диапазоне частот: обычно от нескольких сот кГц до 20 МГц. Высокочастотные методы обычно называют ультразвуковыми методами дефектоскопии, которые являются наиболее распространёнными. Метод акустической эмиссии Метод АЭ основан на регистрации и анализе акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и разрушения (роста трещин) контролируемых объектов. Это позволяет формировать адекватную систему классификации дефектов и критерии оценки состояния объекта, основанные на реальном влиянии дефекта на объект. Другим источником АЭконтроля является истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте. 76 Характерными особенностями метода АЭ контроля, определяющими его возможности и область применения, являются следующие: метод АЭ-контроля обеспечивает обнаружение и регистрацию только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности; метод АЭ-контроля обладает весьма высокой чувствительностью к растущим дефектам - позволяет выявить в рабочих условиях приращение трещины порядка долей мм. Предельная чувствительность акустикоэмиссионной аппаратуры по теоретическим оценкам составляет порядка 1*10-6 мм2, что соответствует выявлению скачка трещины протяженностью 1 мкм на величину 1 мкм; свойство интегральности метода АЭ-контроля обеспечивает контроль всего объекта с использованием одного или нескольких преобразователей АЭ-контроля, неподвижно установленных на поверхности объекта; метод АЭ позволяет проводить контроль различных технологических процессов и процессов изменения свойств и состояния материалов; положение и ориентация объекта не влияет на выявляемость дефектов; метод АЭ имеет меньше ограничений, связанных со свойствами и структурой материалов; особенностью метода АЭ, ограничивающей его применение, является в ряде случаев трудность выделения сигналов АЭ из помех. Это объясняется тем, что сигналы АЭ являются шумоподобными, поскольку АЭ есть стохастический импульсный процесс. Поэтому, когда сигналы АЭ малы по амплитуде, выделение полезного сигнала из помех представляет собой сложную задачу. При развитии дефекта, когда его размеры приближаются к критическому значению, амплитуда сигналов АЭ и темп их генерации резко увеличивается, что приводит к значительному возрастанию вероятности обнаружения такого источника АЭ. 77 Метод АЭ может быть использован для контроля объектов при их изготовлении, в процессе приемочных испытаний, при периодических технических обследованиях, в процессе эксплуатации. Целью АЭ-контроля является обнаружение, определение координат и слежение (мониторинг) за источниками акустической эмиссии, связанными с несплошностями на поверхности или в объеме стенки объекта контроля, сварного соединения и изготовленных частей и компонентов. Все индикации, вызванные источниками АЭ, должны быть при наличии технической возможности оценены другими методами неразрушающего контроля. АЭметод может быть использован также для оценки скорости развития дефекта в целях заблаговременного прекращения испытаний и предотвращения разрушения изделия. Регистрация АЭ позволяет определить образование свищей, сквозных трещин, протечек в уплотнениях, заглушках и фланцевых соединениях. АЭ-контроль технического состояния обследуемых объектов проводится только при создании в конструкции напряженного состояния, инициирующего в материале объекта работу источников АЭ. Для этого объект подвергается нагружению силой, давлением, температурным полем и т.д. Выбор вида нагрузки определяется конструкцией объекта и условиями его работы, характером испытаний и приводится в "Программе работ по АЭ контролю объектов". Схемы применения акустико-эмиссионного метода контроля Метод АЭ рекомендуется использовать для контроля промышленных объектов по следующим схемам, представляющим собой, как правило, варианты сочетания с другими методами неразрушающего контроля. Проводят АЭ контроль объекта. В случае выявления источников АЭ в месте их расположения проводят контроль одним из регламентируемых методов неразрушающего контроля 78 (ПК): ультразвуковым (УЗК), радиационным, магнитным (МПД), проникающими веществами и другими, предусмотренными нормативно-техническими документами. Данную схему рекомендуется использовать при эксплуатации. При неразрушающего этом контроле объектов, находящихся сокращается контроля, объем поскольку в применяемых случае в методов использования регламентируемых методов необходимо проведение сканирования по всей поверхности (объему) контролируемого объекта. Проводят контроль одним или несколькими методами НК. При обнаружении недопустимых (по нормам регламентируемых методов контроля) дефектов или при возникновении сомнения в достоверности применяемых методов НК проводят контроль объекта с использованием метода АЭ. Окончательное решение о допуске объекта в эксплуатацию или ремонте обнаруженных дефектов принимают по результатам проведенного АЭ контроля. В случае наличия в объекте дефекта, выявленного одним из методов НК, метод АЭ используют для слежения за развитием этого дефекта. При этом может быть использован экономный вариант системы контроля, с применением одноканальной или малоканальной конфигурации акустикоэмиссионной аппаратуры. Метод АЭ в соответствии с требованиями нормативно-технических документов к эксплуатации сосудов, работающих под давлением, применяют при пневмоиспытании объекта в качестве сопровождающего метода, повышающего безопасность проведения испытаний. В этом случае целью применения АЭ контроля служит обеспечение предупреждения возможности катастрофического разрушения. Рекомендуется использовать метод АЭ в качестве сопровождающего метода и при гидроиспытании объектов. Метод АЭ может быть использован для оценки остаточного ресурса и решения вопроса относительно возможности дальнейшей эксплуатации объекта. Оценка ресурса производится с использованием специально разработанных методик, согласованных в установленном порядке. При этом 79 достоверность результатов зависит от объема и качества априорной информации о моделях развития повреждений и состояния материала контролируемого объекта Порядок применения метода акустической эмиссии АЭ контроль проводят во всех случаях, когда он предусмотрен нормативно-техническими документами или технической документацией на объект. АЭ контроль проводят во всех случаях, когда нормативно-технической документацией на объект предусмотрено проведение неразрушающего контроля одним из регламентируемых методов, но по техническим или другим причинам проведение такого контроля невозможно. Допускается использование АЭ контроля вместо регламентируемых методов неразрушающего контроля по согласованию в установленном порядке. Оценка результатов АЭ контроля После обработки представляют в виде принятых сигналов идентифицированных результаты и контроля классифицированных источников АЭ. При принятии решения по результатам АЭ контроля используют данные, которые должны содержать сведения обо всех источниках АЭ, их классификации и сведения относительно источников АЭ, параметры которых превышают допустимый уровень. Допустимый уровень источника АЭ устанавливает исполнитель при подготовке к АЭ контролю конкретного объекта. Классификацию источников АЭ выполняют с использованием следующих параметров сигналов: суммарного счета, числа импульсов, амплитуды (амплитудного распределения), энергии (либо энергетического параметра), скорости счета, активности, концентрации источников АЭ. В систему классификации также входят контролируемого объекта и время. 80 параметры нагружения Выявленные и идентифицированные источники АЭ рекомендуется разделять на четыре класса: Источник I класса - пассивный источник. Источник II класса - активный источник. Источник III класса - критически активный источник. Источник IV класса - катастрофически активный источник. Выбор системы классификации источников АЭ и допустимого уровня (класса) источников рекомендуется осуществлять каждый раз при АЭ контроле конкретного объекта. Контрольные вопросы: 1. В каком случае проводят проверку методом акустической эмиссии? 2. На каком явлении основан метод акустической эмиссии? 3. Назовите характерные особенности метода акустической эмиссии. 4. В чем преимущество метода акустического контроля? 5. Что такое эндоскоп? 6. В каких случаях применяют эндоскоп при диагностировании? 7. В чем преимущество визуального метода контроля? 8. Какие факторы оказывают влияние на качество визуального осмотра? 81 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 «МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ И ВИХРЕТОКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ» Цель работы: ознакомиться с методами и принципами проведения ультразвуковой и вихретоковой дефектоскопии, закрепить полученные знания. Краткие теоретические сведения: Ультразвуковая дефектоскопия Ультразвукова́я дефектоскопи́я — поиск дефектов в материале изделия ультразвуковым методом, то есть путем излучения и принятия ультразвуковых колебаний, и дальнейшего анализа их амплитуды, времени прихода, формы и пр. с помощью специального оборудования — ультразвукового дефектоскопа. Принцип работы Звуковые волны не изменяют траектории движения в однородном материале. Отражение акустических волн происходит от раздела сред с различными удельными акустическими сопротивлениями. Чем больше различаются акустические сопротивления, тем большая часть звуковых волн отразится и вернётся к приёмнику при прохождении фронта волны через границу раздела. Так как включения в металле часто содержат воздух, имеющий на несколько порядков большее удельное акустическое сопротивление, чем сам металл, то за включение волны практически не проходят. Разрешение акустического исследования определяется длиной используемой звуковой волны. Это ограничение накладывается тем фактом, что при размере препятствия меньше четверти длины волны, волна от него 82 практически не отражается. Это определяет использование высокочастотных колебаний — ультразвука. Излучение ультразвука производится с помощью резонатора, который преобразует электрические колебания в акустические с помощью обратного пьезоэлектрического эффекта и вводит их в исследуемый материал. Отраженные сигналы попавшие на пьезопластину из-за прямого пьезоэлектрического эффекта преобразуются в электрические, которые и регистрируются измерительными цепями. Существует пять методов проведения исследования: Эхо - импульсный метод Эхо - импульсный метод основан на явлении отражения ультразвуковых волн от поверхности дефекта и регистрации отражённых сигналов (рис. 5.1). Этим методом контролируют оси колёсных пар (КП), поковки, штамповки, прокат, сварные швы, детали из пластмассы, а также измеряют толщину изделия и оценивают структуру материала. Для этой последовательность цели в коротких контролируемое ультразвуковых изделие излучается импульсов. Излучаемые ультразвуковые импульсы называют «зондирующими». Признаком дефекта является наличие эхо-сигнала, отражённого от несплошности. Отражённые ультразвуковые импульсы несут информацию о наличии какого-то отражателя, его удалённости от излучателя и о его размерах. Размеры и местоположение дефекта оценивают по амплитуде и времени задержки (положению на экране) отражённого эхо-сигнала. Широкое распространение метода обусловлено простотой его реализации, высокой чувствительностью к выявлению многих типов дефектов и возможностью одностороннего доступа к изделию. К недостатку данного метода можно отнести наличие неконтролируемой мертвой зоны, расположенной под ПЭП. Расстояние до отражателя при контроле эхо-методом может быть определено с высокой степенью точности. Поскольку заранее известны тип 83 ультразвуковой волны и скорость С её распространения в материале контролируемой детали, то путь, пройденный ультразвуковым импульсом от излучателя до отражателя и обратно, составляет:2r = Ct, где t – время «задержки» принятого отражённого импульса относительно зондирующего; r – расстояние от излучателя до отражателя. Полное время задержки t складывается из нескольких составляющих. Такими составляющими, кроме времени пробега ультразвука в изделии, являются время пробега ультразвука через протектор (или призму) преобразователя, через слой контактной жидкости, а также время задержки в электронном блоке дефектоскопа. Однако практически величинами этих задержек можно пренебречь по сравнению с временем пробега ультразвукового импульса в контролируемом изделии. Рис.5.1. Схема контроля эхо-импульсным методом: 1 - контролируемая деталь; 2 - ПЭП; 3 - дефект; 4 - зондирующий импульс;5 - эхо сигнал от дефекта; 6 - донный сигнал Теневой — теневой метод заключается в сквозном прозвучивании изделия импульсами ультразвуковых колебаний (рис. 5.2.). Этот метод одним из первых стал применяться для контроля металлоизделий. Для излучения и приема ультразвука используют два соосно-расположенных преобразователя, а о наличии дефектов судят по уменьшению амплитуды принимаемых колебаний. Излучатель ультразвуковых волн, проверяемая деталь и приёмник образуют «акустический тракт», 84 по которому распространяется ультразвуковая волна. Решение о дефектности проверяемой детали принимают по величине амплитуды (уровню) принятого сигнала на выходе принимающего преобразователя. Если на пути ультразвуковых волн от излучателя до приёмника нет препятствий (несплошностей), отражающих или рассеивающих ультразвуковые волны, то уровень принятого сигнала максимален. Однако он резко уменьшается или падает почти до нуля, если на пути ультразвуковой принимается при волны есть соблюдении несплошность требований (дефект). соосного Решение расположения преобразователей и стабильного их акустического контакта с контролируемой деталью. Метод наиболее часто применяют для контроля тонкостенных изделий, т.к. при его использовании отсутствуют мертвые зоны. Недостатками метода являются необходимость двустороннего соосного доступа к изделию, низкая чувствительность при контроле изделий средней и большой толщины и невозможность определения глубины залегания дефекта. Рис.5.2. Схема контроля теневым методом: 1 - контролируемая деталь; 2, 3 - излучающий и приемный ПЭП, соответственно; 4 - дефект; 5, 6 - донные сигналы при наличии и отсутствии дефекта Зеркально-теневой метод Зеркально-теневой метод является комбинацией эхо - импульсного и теневого методов (рис. 5.3.). Он принципиально не отличается от теневого, но удобен, когда к детали имеется только односторонний доступ. При контроле этим методом используют один или два ПЭП, размещенные на одной поверхности изделия. Признаком дефекта является 85 ослабление амплитуды (уровня ультразвуковой волны), прошедшей через контролируемое изделие и отражённой от его противоположной поверхности. Размеры дефекта оценивают по уменьшению амплитуды «донного» сигнала. Этот метод применяется, например, при контроле железнодорожных рельсов, а также при контроле различных деталей (осей колесных пар различных вагонов, валов двигателей и т.д.) на прозвучиваемость. Рис.5.3. Схема контроля зеркально-теневым методом: 1 - контролируемая деталь; 2 - ПЭП; 3 - дефект; 4 - зондирующий импульс; 5, 6 - донные сигналы при наличии и отсутствии дефекта При ультразвуковом пьезопреобразователи, пьезоэлектрическом контроле принцип эффекте, работы обычно которых заключающимся в используют основан на преобразование механических колебаний в электрические и наоборот. Активный элемент такого ПЭП (пьезоэлемент) изготавливают из материала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, а торцевые поверхности его металлизированы и являются электродами. При подаче на них электрического напряжения пьезоэлемент изменяет свою толщину вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта. Если напряжение знакопеременно, то пьезоэлемент колеблется в такт с этими изменениями, создавая в окружающей среде упругие колебания, т.е. работает в качестве излучателя (рис. 3). И, наоборот, если пьезоэлемент воспримет импульс давления, то на его обкладках вследствие прямого пьезоэффекта появятся электрические разряды. 86 Зеркальный — используются два преобразователя с одной стороны детали: сгенерированные колебания отражаются от дефекта в сторону приемника. На практике используется только для специфических дефектов(это связано со сложностью прогнозирования отражения сигналов от дефектов) и только совместно с другими методами. Дельта-метод — разновидность зеркального метода — отличаются механизм отражения волны от дефекта и способ принятия. На практике не используется. Современные дефектоскопы используют одновременно несколько методов в разных сочетаниях, формируют узкий луч акустических волн и точно замеряют время, прошедшее от момента излучения, до приёма эхосигнала, что позволяет добиться высокого пространственного разрешения исследования и достоверности принятого решения о дефектности исследуемой детали. Компьютеризированные системы с фазированными решётками излучателей позволяют получить трёхмерное изображение дефектов в металле. Ультразвуковое исследование не разрушает и не повреждает исследуемый образец, что является его главным преимуществом. Так же можно выделить высокую скорость и достоверность исследования при низкой стоимости и опасности для человека (по сравнению с радиодефектоскопией). В общем и целом, при ультразвуковом контроле определяются свойства и параметры обьекта, которые главным образом отвечают за надежность эксплуатации. Чаще всего ультразвуковой контроль проводят на сварные швы, а также на те виды конструкций, дефекты которых могут привести к выходу из строя всей конструкции. Ультразвуковой контроль сегодня очень распространен среди производителей тех элементов и конструкций, которые обеспечивают нормальную жизнедеятельность населения или же нормальное функционирование предприятия. При этом методе дефектоскопии используется свойство полнотелых материалов при наличии воздуховых 87 полостей, ржавчины растрескивания и других изьянов посылать под действием ультразвука вибрации. Ультразвуковой дефектоскоп Рис.5.4. Ультразвуковой дефектоскоп Особенности ультразвукового дефектоскопа (на примере ультразвукового дефектоскопа УД2-70 (рис.5.4.): • малые габариты; • большой цветной дисплей с высокой разрешающей способностью и высокой контрастностью; • запоминание программ настроек, что позволяет настраивать прибор в лаборатории и вызывать программу на объекте; • встроенные программы для контроля деталей подвижного состава локомотивов и МВПС и деталей элементов колесных пар вагонов; • общее количество запоминаемых программ настройки, изображений и развертки (А-Скан изображений) и специальных настроек дефектоскопа не менее 700; • два независимых строба АСД; • встроенный глубиномер, измеряющий расстояние до эхо-сигнала в первом и во втором стробе 88 по лучу в координатах Х,У, а также расстояние между сигналами в двух стробах; • запоминание 4000 значений глубиномера; • цифровая ВРЧ; • порт RS 232 для подсоединения компьютера; • встроенные часы и календарь; • прочный корпус для тяжелых условий эксплуатации Рис. 5.5 Миниатюрный ультразвуковой дефектоскоп дефектоскоп Пеленг-115 Рис. 5.6. толщиномер УДЗ-71 Рис.5.7. Дефектоскоп-томограф УД4-76 предназначен для ручного и механизированного ультразвукового контроля материалов, заготовок, изделий и оборудования, съема и сохранения томограмм. 89 УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТОЛЩИНОМЕТРИЯ Основное назначение акустических приборов для измерения размеров ОК (объекта контроля) состоит в измерении толщины стенок труб, сосудов, резервуаров, корпусов морских и речных судов и других изделий, доступ к которым имеется только с одной стороны. Значительно реже акустические методы используют для измерений длин, диаметров ОК и расстояний. К измерению размеров относится вопрос применения акустических методов для контроля шероховатости поверхности объектов, измерения деформаций и вибраций. Задачи и методы измерения: Для измерения толщины используют эхо - метод и локальный метод собственных колебаний (ультразвуковой резонансный метод). В редких случаях используют метод прохождения. При контроле методами отражения и прохождения измеряют время пробега импульса в ОК. Весьма редко измеряют амплитуду прошедшего сигнала или его фазу. При контроле методом собственных колебаний измеряют резонансные частоты. Различают три вида задач при измерении толщины: А. Ручной (эквидистантными) контроль изделий поверхностями, с гладкими например равноотстоящими изделий после их изготовления. Б. Ручной контроль изделий с грубыми непараллельными поверхностями, например изделий, внутренняя поверхность которых коррозией. В. Автоматический контроль в потоке (обычно труб, листов). 90 поражена При решении задач А и В основное требование - высокая точность измерений. При решении задачи Б важное требование - высокая чувствительность, чтобы фиксировать рассеянное отражение от неровной противоположной поверхности, определять места наибольшего локального утонения стенок. Требования к точности измерения снижены. При ручном контроле нужно обеспечить широкий диапазон снижении минимально измеряемой толщины. Результаты измерений необходимо представить в наглядной форме, например на цифровом табло. При автоматическом производительность контроле измерений (т.е. нужно выполнить обеспечить возможно высокую большее количество измерений в единицу времени) и следить за тем, чтобы толщина была не меньше и не больше заданного допуска. В связи с существенным различием сформулированных задач их обычно решают с применением разных способов измерений и разных толщиномеров. Рассмотрим пригодность некоторых акустических методов для решения сформулированных выше задач измерения толщины: Резонансный метод пригоден для контроля изделий с относительно гладкими поверхностями. Изменение толщины в зоне измерения не должно превышать 8 %, причем измеряется средняя толщина, а не наименьшее ее значение. Это определяет степень пригодности контактных резонансных толщиномеров в качестве приборов групп А и В. Однако в контактном варианте обнаруживается ряд недостатков метода: погрешность измерения не менее 2 ... 5 % . Спектральный методоснован на анализе изменения спектра широкополосного импульса при прохождении через измеряемый слой или изделие. Применяется в иммерсионном варианте. На достигнутом уровне развития метод уступает резонансному методу в иммерсионном варианте по точности измерений. Он пригоден для решения задач группы В. Не исключена возможность его применения для измерения покрытия на изделии. 91 Эхо - метод - основной способ измерения толщины. Его применяют при решении всех трех видов задач, указанных ранее. Ультразвуковые толщиномеры Ультразвуковой толщиномер (рис 5.8.) предназначен для измерения толщины различных изделий из металлов и неметаллов, включая изделия, доступ к которым имеется только с одной стороны. Рис 5.8. Ультразвуковой толщиномер ТУЗ-1 Особенности ультразвукового толщиномера (на примере ТУЗ-1): • 3 режима измерений: обычный, дифференциальный (измерение отклонения от заданного размера), сканирование ("захват" и индикация минимального значения толщины при движении преобразователя по поверхности);. • калибровка по одному образцу; • коррекция погрешности за счет V-образной распространения ультразвука; • 3 уровня регулировки чувствительности; • сигнализация недопустимого утонения объекта контроля; • подсветка дисплея; 92 траектории • встроенная память и выход на персональный компьютер (порт RS 232); • аккумуляторное питание и контроль степени разряда батарей Внешний вид ультразвуковых толщиномеров представлен на рис 5.8, 5.9 Рис 5.9. Ультразвуковые толщиномеры Вихретоковая дефектоскопия Метод вихретоковой дефектоскопии дает возможность обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов. Он основан на использовании действия вихревых токов, возникающих в поверхностном слое контролируемой детали от пронизывания его магнитным потоком, на первичную или особую измерительную катушку. Сущность метода состоит в следующем. Если к контролируемой поверхности приблизить катушку, по которой протекает переменный ток, то в металле возникнут замкнутые вихревые токи. Величина этих токов зависит от частоты возбуждающего тока, электропроводности и магнитной проницаемости материала изделия, относительного расположения катушки и детали, от наличия на поверхности дефектов типа нарушения сплошности. 93 Магнитное поле вихревых токов направлено против основного магнитного потока и несколько гасит его, что может быть измерено величиной полного сопротивления генерирующей катушки. В случае изменения вихревых токов, изменяется и полное сопротивление. Изменение величины вихревых токов может быть обнаружено с помощью другой (измерительной) катушки. Для вихревого контроля наплавленных поверхностей используются дефектоскопы: ВДТ - 2, ВД - 1, ЭДМ - 65 и др. Внешний вид вихретокового дефектоскопа ВД-70 представлен на рис 5.10: Рис. 5.10. Внешний вид вихретокового дефектоскопа ВД-70 Вихретоковый дефектоскоп предназначен для контроля продукции из ферромагнитных и немагнитных металлов и сплавов на наличие поверхостных дефектов типа трещин, оценки их глубины и определения местоположения. Особенности вихретокового дефектоскопа ВД-70: • малые габариты • аккумуляторное питание • широкий ассортимент преобразователей 94 • индикация глубины дефекта в миллиметрах • запоминание до 1000 изображений дефектов • запоминание до 300 программ настроек прибора • контроль грубых и необработанных поверхностей • прочный копус для тяжелых условий эксплуатации • цветной дисплей с высокой разрешающей способностью • порт USB для подключения к персональному компьютеру Вихретоковый дефектоскоп многоканальный ВД-132-ОКО-01 (Рис 5.11.) Рис 5.11. Вихретоковый дефектоскоп многоканальный ВД-132-ОКО-01. Универсальная многоканальная многочастотная система вихретокового контроля предназначена для высокопроизводительного контроля продукции и оборудования. Преимущества: 95 вихретокового Сохранение результатов контроля с возможностью их просмотра после контроля. Система самодиагностики Управление внешними устройствами (датчики перемещений, сканеры и т.д.). Комплектование сканером под задачу контроля Контрольные вопросы: 1. Что такое ультразвуковая дефектоскопия? 2. Сколько методов проведения ультразвуковой дефектоскопии выделяют? 3. Перечислите методы проведения ультразвуковой дефектоскопии. 4. В чем заключается теневой метод ультразвуковой дефектоскопии? 5. На чем основан эхо-импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии? 6. В чем заключаются преимущества от использования ультразвукового дефектоскопа? 7. С какой целью применят ультразвуковую толщинометрию? 8. Каковы основные задачи ультразвуковой толщинометрии? 9. Каковы преимущества использования ультразвуковых толщиномеров? 10.С какой целью использют вихретоковую дефектоскопию? 11.На чем основан метод вихретоковой дефектоскопии? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 «МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ» 96 Цель работы: ознакомиться с методами и принципами проведения контроля проникающими веществами, магнитопорошковой дефектоскопии, магнитной структуроскопией, рентгеновским и радиационным контролем, закрепить полученные знания. Краткие теоретические сведения: КОНТРОЛЬ ПРОНИКАЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ Контроль проникающими веществами (Liquid Penetrant Testing) - вид неразрушающего контроля, основополагающим принципом которого является проникновение специальных жидкостей в несплошности на поверхности объекта контроля с целью их обнаружения. Данный вид контроля делится на: капиллярные методы неразрушающего контроля; методы течеискания. Капиллярный метод диагностирования Капиллярный капиллярном метод проникновении неразрушающего индикаторной контроля жидкости основан на (пенетранта) в поверхностные дефекты (трещины, поры и пр.) с последующей регистрацией индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя. Метод капиллярного контроля позволяет обнаруживать поверхностные дефекты независимо от вида, материала и конфигурации поверхности. Другие методы неразрушающего контроля, при учете вышеназванных условий, применимы лишь условно. Основные понятия, термины, определения: 97 1. Объект контроля - контролируемые поверхности сварного соединения, наплавки основного металла, отливки. 2. Фон поверхности - окрашивание проявителя при проявлении контрастного пенетранта или свечение проявителя при проявлении люминесцентного пенетранта, вызванное микрорельефом бездефектной поверхности объекта контроля. 3. Индикация окрашенный - пенетрантом участок (пятно) поверхности объекта контроля в зоне расположения несплошности. 4. Индикация округлая - округлый след с отношением его максимальной дпины к максимальной ширине равным или менее 3. 5. Индикация протяженная - индикация с отношением его максимальной длины к максимальной ширине более 3. 6. Дефект недопустимое - отклонение от требований, установленных НТД. 7. Раскрытие дефекта - поперечный размер дефектов на поверхности объекта (для дефектов в виде округлых пор раскрытие равно диаметру дефектов на поверхности объекта). 8. Длина дефекта - продольный размер дефекта на поверхности объекта. 9. Глубина дефекта - размер дефекта в направлении внугрь объекта от его поверхности. 10. Трещина - дефект в виде разрыва металла сварного соединения, наплавленной поверхности, основного металла или литы. 11. Наплыв - дефект в виде металла, натекшего в процессе сварки (наплавки) на поверхность сваренных (наплавленных) деталей или ранее выполненных валиков и не сплавившегося с ним. 12. Усадочная раковина - дефект в виде полос или впадины, образовавшийся ри усадке расплавленного металла 98 при затвердевании (располагается, как правило, в местах перерыва или окончания сварки). 13. Брызги металла - дефект в виде отвердевших капель металла на поверхности сваренных или наплавленных деталей. Этот вид контроля позволяет диагностировать объекты любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твердых неферромагнитных материалов. Капиллярный контроль применяют также для объектов, изготовленных из ферромагнитных материалов, если их магнитные свойства, форма, вид и местоположение дефектов не позволяют достичь требуемой чувствительности магнитопорошковым методом или магнитопорошковый метод контроля не допускается применять по условиям эксплуатации объекта. Капиллярный контроль применяется также при течеискании и, в совокупности c другими методами, при мониторинге ответственных объектов и объектов в процессе эксплуатации. Достоинствами капиллярных методов дефектоскопии являются: простота операций контроля, несложность оборудования, применимость к широкому спектру материалов, в том числе к немагнитным металлам. Капиллярные методы дефектоскопии широко и успешно применяются во многих отраслях машиностроения, строительства, на транспорте. Несомненным достоинством капиллярного метода является то, что с его помощью можно не только обнаружить поверхностные и сквозные дефекты, но и получить по их расположению, протяженности, форме и ориентации по поверхности ценную информацию о характере дефекта и даже некоторых причинах его возникновения (концентрация напряжений, несоблюдение технологии и пр.). 99 В качестве индикаторных жидкостей применяют органические люминофоры - вещества, дающие яркое собственное свечение под действием ультрафиолетовых лучей, а также различные красители. Поверхностные дефекты выявляют с помощью средств, позволяющих извлекать индикаторные вещества из полости дефектов и обнаруживать их присутствие на поверхности контролируемого изделия. Капилляр, выходящий на поверхность объекта контроля только с одной стороны, называют поверхностной несплошностъю, а соединяющий противоположные стенки объекта контроля, - сквозной. Если поверхностная и сквозная несплошности являются дефектами, то допускается применять вместо них термины «поверхностный дефект» и «сквозной дефект». Изображение, образованное пенетрантом в месте расположения несплошности и подобное форме сечения у выхода на поверхность объекта контроля, называют индикаторным рисунком, или индикикацией. Применительно к несплошности типа единичной трещины вместо термина «индикация» допускается применение термина «индикаторный след». Глубина несплошности - размер несплошности в направлении внутрь объекта контроля от его поверхности. Длина несплошности - продольный размер несплошности на поверхности объекта. Раскрытие несплошности - поперечный размер несплошности у ее выхода на поверхность объекта контроля. Необходимым условием надежного выявления капиллярным методом дефектов, имеющих выход на поверхность объекта, является относительная их незагрязнённость распространения, посторонними значительно веществами, превышающая а ширину также их глубина раскрытия (минимум 10/1). Различают максимальную, минимальную и среднюю глубину, длину и раскрытие несплошности. Если не требуется заранее оговаривать, какое из указанных значений размеров имеется в виду, то для исключения недоразумений следует принять термин «преимущественный размер». Для 100 несплошностей типа округлых пор раскрытие равно диаметру несплошности на поверхности объекта. Чувствительность промежуточной очистки дефектоскопических и контроль всего материалов, качество капиллярного процесса определяются на контрольных образцах, т.е. на металлических определенной шероховатости с нанесенными на них нормированными искусственными трещинами (дефектами). Основные моменты в процессе капиллярного контроля легко представить с помощью рис.6.1, где схематически изображена деталь 1 с дефектом 2, имеющим выход на поверхность П. Чтобы выявить дефект (трещину), на поверхность П детали наносится индикаторная жидкость (пенетрант) 3, которая заполняет трещину под действием капиллярных сил (рис. 6.1, б). Рис.6.1. Последовательность операций при капиллярной дефектоскопии: a - дефект в изделии; б - нанесение пенетранта; в - удаление пенетранта с поверхности П; г - нанесение проявителя и проявление; 1 - изделие; 2 - дефект; 3 - пенетрант; 4 - проявитель; 5 - след дефекта Пенетрантом (от английского penetrate - проникать) называют капиллярный дефектоскопический материал, обладающий способностью 101 проникать в несплошности объекта контроля и индицировать эти несплошности. Пенетранты содержат красящие вещества (цветной метод) или люминесцирующие добавки (люминесцентный метод), или их комбинацию. Добавки позволяют отличать пропитанную этими веществами область слоя проявителя над трещиной от основного (чаще всего белого) сплошного без дефектов материала объекта (фон). Следующая операция - удаление пенетранта с поверхности изделия П. Если пенетрант останется на бездефектной поверхности, он даст ложную информацию, как будто на поверхности есть трещина или другой дефект. Но главное, чтобы пенетрант 3 остался в трещине 2. Затем на поверхность П, с которой удален излишек пенетранта, наносится проявитель 4 (рис. 6.1, г). Капиллярные силы проявителя 4извлекают пенетрант 3 из трещины 2 в слой проявителя 4, который окрашивает часть белого проявителя над дефектом (след дефекта) 5, что и позволяет обнаруживать дефект 2 под слоем проявителя 4. Проявителем называют дефектоскопический материал, предназначенный для извлечения пенетранта из капиллярной несплошности с целью образования четкого индикаторного рисунка и создания контрастирующего с ним фона. Таким образом, роль проявителя в капиллярном контроле заключается, с одной стороны, в том, чтобы он извлекал пенетрант из дефектов за счет капиллярных сил, с другой стороны, проявитель должен создать контрастный фон на поверхности контролируемого объекта, чтобы уверенно выявлять окрашенные или люминесцирующие индикаторные следы дефектов. При правильной технологии проявления ширина следа в 10 ... 20 и более раз может превосходить ширину дефекта, а яркостный контраст возрастает на 30 ... 50 %. Этот эффект увеличения позволяет опытным специалистам даже невооруженным глазом выявлять очень маленькие трещины. 102 Последовательность операций при капиллярном контроле: Рис.6.2. Последовательность операций при капиллярном контроле. Все методы капиллярного неразрушающего контроля по характеру взаимодействия проникающих пенетрантов 103 с объектом контроля рассматриваются как молекулярные, что не указывается в определениях для сокращения. Капиллярные методы подразделяют на основные, использующие капиллярные явления, и комбинированные. Основные капиллярные методы контроля подразделяют в зависимости от типа проникающего вещества на следующие: Метод проникающих растворов - жидкостный метод капиллярного неразрушающего контроля, основанный на использовании в качестве проникающего вещества жидкого индикаторного раствора. Метод фильтрующихся суспензий - жидкостный метод капиллярного неразрушающего контроля, основанный на использовании в качестве жидкого проникающего вещества индикаторной суспензии, которая образует индикаторный рисунок из отфильтрованных частиц дисперсной фазы. Капиллярные методы в зависимости от способа выявления индикаторного рисунка подразделяют на: люминесцентный, люминесцирующего в основанный на длинноволновом регистрации ультрафиолетовом контраста излучении видимого индикаторного рисунка на фоне поверхности объекта контроля; контрастный (цветной), основанный на регистрации контраста цветного в видимом излучении индикаторного рисунка на фоне поверхности объекта контроля. Рис.6.3.Контрастный (красно-белый) метод люминесцентно-цветной, цветного или основанный люминесцирующего на регистрации индикаторного 104 рисунка контраста на фоне поверхности объекта контроля в видимом или длинноволновом ультрафиолетовом излучении; яркостный, основанный на регистрации контраста в видимом излучении ахроматического рисунка на фоне поверхности объекта контроля. Комбинированные методы капиллярного контроля сочетают два или более различных по физической сущности методов неразрушающего контроля, один из которых обязательно жидкостный. Комбинированные капиллярные методы контроля подразделяют в зависимости от характера физических нолей (излучений) и особенностей их взаимодействия с контролируемым объектом: Капиллярно-электростатический метод основан на обнаружении индикаторного рисунка, образованного скоплением электрически заряженных частиц у поверхностной или сквозной несплошности неэлектропроводящего объекта, заполненного ионогенным пенетрантом. Капиллярно-электро-индуктивный электроиндуктивном пенетранта в обнаружении метод основан электропроводящего поверхностных и на индикаторного сквозных несплошностях неэлектропроводящего объекта. Капиллярно-магнитопорошковый метод основан на обнаружении комплексного индикаторного рисунка, образованного пенетрантом и ферромагнитным порошком, при контроле намагниченного объекта. Жидкостный капиллярно-радиационный метод излучения основан на регистрации ионизирующего излучения соответствующего пенетранта в поверхностных и сквозных несплошностях. Капиллярно - радиационный метод поглощения на регистрации поглощения ионизирующего излучения соответствующим пенетрантом в поверхностных и сквозных несплошностях объекта контроля. В силу сложности реализации, высокой стоимости материалов, в ряде случаев опасности использованием материалов для ионизирующего 105 здоровья персонала излучения), (методы с вышеописанные комбинированные методы не нашли широкого применения в промышленности и в основном известны как экспериментальные. В основном в капиллярной дефектоскопии след дефекта представляет собой индикаторный рисунок (изображение), образованный индикаторной жидкостью в месте расположения несплошности и подобный форме сечения несплошности у выхода на поверхность объекта контроля. Обычно след по величине значительно больше раскрытия (ширины) несплошности на поверхности, что и позволяет уверенно обнаруживать невооруженным глазом места расположения дефектов.Флуоресцентный метод: Рис.6.4. Последовательность операций при флуоресцентном капиллярном контроле Магнитная дефектоскопия, магнитопорошковый метод Магнитная неразрушающего дефектоскопия контроля, — это частный предусматривающий случай способ магнитного обнаружения дефектов в виде нарушения сплошности в объектах из ферромагнитных 106 материалов. Сущность способа — регистрация магнитных полей рассеяния вблизи этих дефектов. При помещении в однородное магнитное поле объекта контроля, не имеющего дефектов и резкого изменения формы, магнитный поток будет проходить по пути наименьшего сопротивления через материал, практически не выходя за пределы объекта. Некоторая незначительная часть магнитного потока может проходить по воздуху. Это связано с тем, что магнитное сопротивление материала (металла) много меньше сопротивления воздуха, поскольку оно обратно пропорционально магнитной проницаемости. При наличии трещины, перпендикулярной направлению магнитного потока, возникает препятствие в виде воздушного промежутка, резко увеличивающего магнитное сопротивление на этом участке. Поэтому поток будет в основном огибать трещину снизу. Вместе с тем часть потока будет замыкаться в воздух над трещиной, т.е. появляется поток рассеяния над дефектом ДФД. В материале с очень большой магнитной проницаемостью и малым магнитным сопротивлением весь магнитный поток пойдет под трещиной и потока ДФД практически не будет. Это означает весьма низкую чувствительность магнитной дефектоскопии при контроле таких материалов. Правильный выбор оптимальных режимов намагничивания усиливает поток рассеяния АФД над дефектом и повышает чувствительность метода. Дефекты оптимально обнаруживаются в случае, когда направление намагничивания контролируемой детали перпендикулярно направлению дефекта. Для создания оптимальных условий контроля применяют три вида намагничивания: - циркулярное; - продольное (полюсное); - комбинированное. Циркулярное намагничивание предназначено для деталей, имеющих форму тел вращения (при этом что-то вращается: деталь или магнитный 107 поток). Продольное (полюсное) намагничивание осуществляется с помощью электромагнитов, постоянных магнитов или соленоидов. При этом деталь намагничивается обычно вдоль своего наибольшего размера. На ее краях образуются полюсы, создающие поле обратного направления. Комбинированное намагничивание осуществляется при одновременном намагничивании детали двумя или магнитомягкие и несколькими изменяющимися магнитными полями. Различают магнитожесткие материалы. Магнитомягкие размагничиваются при убирании поля, магнитожесткие остаются намагниченными при удалении поля (закаленная сталь). Намагниченные детали из магнитожестких материалов после проведения контроля должны быть размагничены во избежание налипания на них металлических стружек и опилок, которые в последующем могут попасть в подшипники, направляющие, зубчатые передачи и другие узлы и вывести их из строя. Качество размагничивания можно проверить с помощью магнитометра или магнитной стрелки. Для магнитопорошкового контроля в основном применяют дефектоскопы трех видов: • стационарные универсальные; • передвижные и переносные универсальные; • специализированные (стационарные, передвижные, переносные). Дефектоскопия стальных канатов Подъемные устройства различных типов применяют на большинстве объектов промышленности в качестве основного и вспомогательного оборудования. Основным видом гибких грузовых элементов подъемных устройств являются стальные канаты. Магнитный неразрушающий контроль в последние годы все более широко начинает применяться для дефектоскопии таких канатов, изготовленных из ферромагнитных материалов. Та же 108 аппаратура может быть использована и для контроля длинных стержневых деталей, например таких, как штанги глубинных насосов. Принцип магнитной дефектоскопии основан на оценке магнитного потока вдоль участка каната и регистрации изменений в его распределении. Эти изменения могут быть обусловлены рядом причин: изменением площади поперечного сечения каната, наличием обрывов проволок, изменением магнитных свойств материала проволок, приводящего к изменению структуры металла. Дефектоскопию стальных канатов осуществляют с использованием переменного или постоянного магнитного поля. При использовании переменного магнитного поля магнитный поток вдоль продольной оси участка контролируемого каната создают посредством возбуждающей индуктивной катушки с переменным током, охватывающей канат. Измерительная катушка также охватывает канат, и в ней индуцируется ЭДС, зависящая от площади поперечного сечения каната по металлу. Метод переменного магнитного поля используют, как правило, только для измерения потери сечения каната. Метод постоянного магнитного поля используют как для измерения потери сечения каната, так и для обнаружения локальных дефектов. Постоянный магнитный контролируемого каната поток вдоль создают продольной постоянными оси участка магнитами или электромагнитами постоянного тока. Общий магнитный поток, создаваемый постоянными магнитами или электромагнитом (часть этого потока), измеряют датчиками Холла либо другими датчиками, пригодными для измерения абсолютного значения магнитного потока или изменений этого потока. Сигнал датчиков зависит от магнитного потока, проходящего через участок контролируемого каната и, следовательно, от поперечного сечения этого участка по металлу. Локальные дефекты каната, например обрывы проволок, создают вблизи дефектов магнитные потоки рассеяния, которые регистрируются 109 датчиками Холла, катушками или другими магниточувствительными элементами. Сигналы датчиков зависят не только от размеров локальных дефектов, но и от их типа и положения, поэтому определить количественно параметры полученной дефектов обычно информации о затруднительно. локальных Качественный дефектах анализ выполняют по дефектограммам на основании накопленного опыта. Магнитная структуроскопия Все изменения в структуре материала в процессе его изготовления, обработки, зарождения и развития повреждений отражаются в соответствующих изменениях магнитных и электрофизических параметров. Появление этих изменений объясняется разворотом и перемещением доменов и междоменных границ, составляющих в совокупности доменную структуру материала. В основу методов магнитной структуроскопии положена корреляция между некоторыми магнитными и физико-механическими свойствами материалов, когда они одновременно зависят от одних и тех же факторов: химического состава, режима термообработки, напряженного состояния, накопления усталостных повреждений и др. По использованным магнитным информативным параметрам различают следующие разновидности магнитной структуроскопии: - ферритометрия; - коэрцитиметрия; - контроль по остаточной намагниченности; - контроль по магнитной проницаемости; - контроль по магнитным шумам. Наибольшее распространение нашли две первые разновидности магнитной структуроскопии. Ферритометрия применяется для контроля ферритной фазы, повышенное содержание которой снижает трещиностойкость сталей и особенно сварных соединений. Содержание этой фазы определяет магнитную 110 проницаемость материала, поэтому для ее определения измеряют магнитное сопротивление. Измерительным элементом ферритометра является одно- или двухполюсный феррозондовый магнитный преобразователь, содержащий возбуждающую и измери¬тельную катушки. Магнитный поток, создаваемый возбуждающей катушкой феррозонда, зависит от магнитного сопротивления участка объекта контроля, определяемого содержанием ферритной фазы. Поэтому ее величину оценивают по ЭДС, наведенной при этом в измерительной катушке. Градуировка ферритометров производится по эталонным образцам с известным содержанием ферритной фазы. Большую погрешность при измерении может внести изменение зазора между преобразователем и поверхностью объекта контроля, а так же геометрия этой поверхности (край, кривизна). Коэрцитиметрия Наиболее широко в структуроскопии используется зависимость между твердостью углеродистых и низколегированных сталей и их коэрцитивной силой (коэрцитивная сила (от лат. соёrcitio — удерживание), одна из характеристик препятствующими примесей, явления перемагничиванию дефектов неоднородностей гистерезиса; образца. кристаллической затрудняет движение определяется Наличие решётки, границ факторами, в образцах различного магнитных рода доменов). Твердость в свою очередь определяется температурой закалки и отпуска, что позволяет использовать коэрцитивную силу для контроля режимов термообработки стали. В последние годы коэрцитиметрия стала широко применяться для контроля напряженного состояния металлоконструкций опасных производственных объектов различного назначения, что является весьма актуальным для технической диагностики. Поскольку позволяет методически и приборно, быстро, просто и дешево выявить и оценить качественно и количественно изменения напряженно-деформированного и усталостного 111 состояния. Этим обеспечивается полнота исходных данных диагностики. Измерения выполняют без зачистки и контактной жидкости, прямо через защитное покрытие толщиной до 5-6 мм. Ничто, кроме усталостных изменений в металле, не заставит хороший коэрцитиметр показать недопустимые значения в данной зоне контроля. В зонах концентрации микроповрежденности напряжений происходит ускоренно, накопление с усталостной опережением. При достижении поврежденности определенного (своего у каждой марки металла) уровня имеет смысл выполнять уже и дефектоскопию металла. До этого момента усталостных дефектов в металле нет. Такой прицельный и избирательный подход уменьшает объемы и стоимость диагностики, а ее достоверность улучшает. Размеры зон-концентраторов существенно больше размеров неизбежно возникающих в них усталостных дефектов, местоположение таких зон не случайно, а предопределено логикой конструкции и распределения приложенных нагрузок. Поэтому усталостные зоны, как большие и логично расположенные, выявляются много проще, чем дефекты металла, распределенные в них достаточно случайным образом. При обследовании коэрцитиметрия без ущерба для информативности может выполняться не всплошную, а дискретно, с шагом от 1 см до метров. Для уточнения границ зоны деградации и ее максимума уменьшают шаг измерений, вплоть до 1мм. Шаг выбирается не произвольно и всегда соответствует задаче и состоянию металла. Если измерения коэрцитивной силы выполнить первыми, как обзорные, то оперативно получаем общее представление о реальном текущем состоянии всего объекта. Здесь сразу хорошо видны зоны концентрации напряжений и степень деградации металла в них. Это дает возможность обоснованно привлекать–не привлекать другие методы контроля металла в зависимости от реального усталостного состояния, включая и дефектоскопию во всех ее разновидностях, но уже в точно очерченных местах и объемах. 112 Численная превращает коэрцитиметрическая до сих пор оценка гипотетический деградации усталостный металла контроль в проверяемую, ответственную процедуру с точными количественными критериями степени усталости и ресурса металла. Это дает возможность использовать богатейший аппарат статистических методов и оценок, что заметно снижает субъективизм и улучшает наглядность отображения результатов, а диагностика становится количественно измеряемой, упреждающей и объективно-прогнозирующей, с пополняемым банком данных усталости объекта и всех его элементов. Количественная оценка усталостного состояния металла позволяет формировать интегральную численную характеристику состояния всего объекта, как взвешенную сумму таких же коэрцитиметрических чиселпоказателей усталости составляющих его узлов или конструкционных элементов. Здесь хорошо видна сравнительная и абсолютная степень износа оборудования, качество его эксплуатации. На такой основе можно принимать обоснованные решения об очередности, целесообразности и объемах ремонта, не вслепую, а по состоянию металла, точно в пределах его недопустимой усталостной поврежденности, а не простой заваркой выявленных трещин. Формируется наиболее эффективная эксплуатационная стратегия отрасли, предприятия, цеха, объекта, обеспечивающая максимальную отдачу оборудования при минимальных затратах. Очень продуктивно взаимно дополняющее сочетание коэрцитиметрии и толщинометрии в диагностике металлов. Коэрцитиметры Коэрцитиметр, прибор для измерения коэрцитивной силы ферромагнитных материалов. Наиболее распространены К. для измерения коэрцитивной силы по намагниченности JHC, или HC. Это объясняется простотой методики измерений и, кроме того, для материалов с HC < 500 а/см значения коэрцитивной силы, определяемые по индукции и намагниченности, мало отличаются друг от друга. При измерении HC 113 испытываемый образец сначала намагничивают практически до насыщения в электромагните или в намагничивающей катушке К. Затем через эту катушку с помещенным в неё образцом пропускают постоянный ток, магнитное поле которого размагничивает образец. Ток увеличивают до тех пор, пока намагниченность J образца не уменьшится до нуля, что регистрируется различного рода индикаторами (нулевыми приборами). По току в катушке К., соответствующему состоянию образца с J = 0, определяют напряжённость размагничивающего устанавливается поля, т. зависимость е. HC. Для напряжённости этого Н предварительно магнитного поля, создаваемого катушкой, от силы протекающего по её обмотке тока. Часто амперметр в цепи намагничивающей катушки имеет шкалу, проградуированную непосредственно в единицах напряжённости поля. К. отличаются друг от друга в основном способом определения равенства нулю намагниченности образца. Кроме указанных типов К., распространены К. с датчиками Холла (измеряющими напряжённость магнитного поля); К. с измерительной катушкой, подключенной к баллистическому гальванометру и сдёргиваемой с образца при определении в нём остаточной намагниченности; вибрационные К., у которых нульиндикатором служит колеблющаяся измерительная катушка, и т. д. Для измерения коэрцитивной силы образца по индукции (BHC) его делают частью замкнутой магнитной цепи пермеаметра, электромагнита или т. н. приставного К. (упрощённого пермеаметра, служащего для определения одной точки петли гистерезиса — BHC). Значение BHC соответствует напряжённости размагничивающего поля, при которой индукция В в образце равна нулю. 114 Рис.6.5. . Коэрцитиметр КРМ-Ц Рис.6.6. Коэрцитиметр КИМ-2М Рентгеновский контроль Рентгеновский контроль (рентгенодефектоскопия или рентгеновская дефектоскопия) чаще всего применяется и является незаменимым в электронной и электротехнической промышленности. Рентгеновский контроль основан на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Наличие таких дефектов, как трещины, раковины или включения инородного материала, приводит к тому, что проходящие через материал лучи ослабляются в различной степени. Регистрируя распределение интенсивности проходящих лучей, можно определить наличие и расположение различных неоднородностей материала. Рентгеновский контроль применяют для определения раковин, грубых трещин, ликвационных включений в литых и сварных стальных изделиях толщиной до 80 мм и в изделиях из лёгких сплавов толщиной до 250 мм. Для этого используют промышленные рентгеновские установки с энергией излучения от 5-10 до 200-400 кэв (1 эв = 1,60210 110-19 дж). Изделия большой толщины (до 500 мм) просвечивают сверхжёстким электромагнитным излучением с энергией в десятки Мэв, получаемым в бетатроне. 115 Преимуществами рентгеновского контроля являются обнаружение и точная локализация дефектов, высокое покрытие технологических дефектов, а также отсутствие контактного приспособления являются основными преимуществами рентгеновского контроля. Радиационный контроль Физические основы методов радиационной дефектоскопии Выявление внутренних дефектов при просвечивании основано на способности ионизирующего излучения неодинаково проникать через различные материалы и поглощаться в них в зависимости от толщины, рода (плотности) материалов и энергии излучения. Для выявления дефектов в изделиях с одной стороны устанавливают источник излучения, с другой — детектор, регистрирующий информацию о внутреннем строении контролируемого объекта (рис. 6.7) Рис. 6.7. Схема просвечивания изделия рентгеновскими или ɤ-излучением: 1 – источник; 2 – контролируемый объект; 3 – раковина; 4 – шлаковое включение; 5 – эпюра интенсивности излучения за люъектом. Излучение от источника 1 проходит через изделие 2, имеющее внутренние дефекты 5, 4 с разной плотностью. В дефектном и бездефектном местах оно будет поглощаться по-разному и выходить на детектор с разной 116 интенсивностью 5. Интенсивность излучения при прохождении через дефект 5, заполненный воздухом или газом, ослабляется меньше, чем в сплошном металле, а сильнее — над дефектом 4, заполненным более плотным материалом (например, вольфрамом), чем основной. Разность интенсивности будет зарегистрирована детектором. В зависимости от вида применяемого детектора различают три основных метода радиационного контроля: радиографический, радиоскопический и радиометрический. Под радиографическим понимают метод радиационного контроля, при котором радиационное регистрируется изображение просвечиваемого на радиографическую пленку, объекта ксерорадиографическую пластину или фотобумагу. Радиографические снимки объекта называют радиограммами. Радиографический метод является самым распространенным методом радиационной дефектоскопии из-за его более высокой чувствительности по сравнению с другими методами, простоты и наличия документа контроля. При радиоскопическом методе радиационное изображение преобразуют в светотеневое, передаваемое на экран видеоконтрольного устройства. В качестве детекторов используют флуоресцентные монокристаллические экраны или радиационнооптические преобразователи, изображение с которых через оптическую систему передается на телевизионную трубку. Производительность радиоскопического методу в 3; в 10 раз выше радиографического. чувствительность Однако по сравнению радиоскопического метода с радиографическим при использовании отечественных установок примерно в два раза ниже. Под радиометрическим понимают метод радиационного контроля, основанный на измерении интенсивности ионизирующего излучения, прошедшего через контролируемый объект. В качестве детекторов излучения чаще всего используют сцинтилляционные счетчики и ионизационные камеры. Интенсивность излучения измеряют последовательно в разных 117 точках за объектом, просвечивая его узким коллимированным пучком излучения] Выходной сигнал детектора после преобразования регистрируется на диаграммной ленте. Радиометрический метод по сравнению с радиографическим более экономичный и производительный и не менее чувствительный к дефектам. Однако область применения этого метода ограничена, так как им можно просвечивать только изделия одинаковой толщины. Технология радиографического контроля В зависимости от используемого вида излучения различают рентгено-, гамма- и бетатронную радиографию. Каждый из перечисленных методов имеет свою сферу использования. В частности, рентгенографию как наиболее чувствительный способ применяют преимущественно в цеховых и реже в полевых условиях в случаях, когда к контролю качества сварных соединений предъявляют наивысшие требования по чувствительности. Гаммаграфия доминирует при контроле качества сварных соединений, расположенных в труднодоступных местах, в полевых и монтажных условиях. Бетатронную радиографию используют при дефектоскопии сварных соединений большой толщины преимущественно в цеховых условиях. При проведении радиографического контроля необходимо соблюдать условия, при которых обеспечивается максимально возможная чувствительность, т. е. условия при которых можно выявить минимальный дефект. Чувствительность радиографического метода контроля зависит от следующих основных факторов: энергии первичного излучения, рассеянного излучения, плотности и толщины просвечиваемого материала, формы и места, расположения дефекта, величины фокусного расстояния и фокусного пятна рентгеновской трубки, типа рентгеновской пленки. 118 Ввиду сложности процессов ослабления энергии рентгеновского излучения при прохождении их через контролируемый металл и многообразия перечисленных факторов учесть одновременное воздействие их на чувствительность метода не представляется возможным. Целесообразно рассмотреть эти факторы в отдельности, оценивая влияние каждого из них на чувствительность метода к выявлению дефектов. Рентгеновские аппараты Рентгеновским аппаратом называют совокупность технических средств, предназначенных для получения и использования рентгеновского излучения. Основными составляющими рентгеновского аппарата являются рентгеновский излучатель, питающее устройство и пульт управления. Рентгеновский излучатель представляет собой высоковольтное устройство, состоящее из рентгеновской трубки и защитного кожуха, в котором размещена трубка. Конструкция излучателя гарантирует защиту персонала от неиспользуемого рентгеновского излучения и поражения электрическим током, а также обеспечивает электрическую прочность устройства и охлаждение трубки. Питающим устройством называют комплекс электрической, электромеханической и электронной аппаратуры, обеспечивающей питание рентгеновской трубки электроэнергией, регулирование и стабилизацию режимов ее работы и защиту от перегрузки. К питающему устройству относят высоковольтный трансформатор, трансформатор накала, устройства для регулирования напряжения и тока трубки, системы коммутации и регулирования длительности включения высокого напряжения и другие устройства. В пульт управления входят контрольно-измерительные приборы, приборы управления аппаратом, цепи сигнализации и др. В практике радиационной дефектоскопии широко применяют аппараты с постоянной 119 нагрузкой и импульсные. Аппараты-моноблоки имеют рентгеновские трубки и высоковольтный трансформатор, смонтированные в единые блоктрансформаторы, залитые маслом или заполненные газом. Основное требование к таким аппаратам — минимальные габаритные размеры и масса. Для достижения этого поступаются такими важными показателями процесса контроля, как качество излучения и длительность непрерывной работы. Последнее объясняется следующим обстоятельством. В аппаратах- моноблоках обычно применяют наиболее простую схему полуволновую безвентильную, в которой выпрямителем служит сама рентгеновская трубка. Контрольные вопросы: 1. Что называют контролем проникающими веществами? 2. На какие виды подразделяют контроль проникающими веществами? 3. На чем основан капиллярный метод неразрушающего контроля? 4. Что называют индикацией? 5. Что называют раскрытием дефекта? 6. Какие вещества применяют в качестве индикаторных жидкостей? 7. Что называют пенетрантом? 8. Какова последовательность операций при капиллярном контроле? 9. Что такое магнитная дефектоскопия? 10.Перечислите виды дефектоскопов. 11.С какой целью проводят магнитную структуроскопию? 12.Перечислите разновидности магнитной структуроскопии. 13.В чем заключаются преимущества и недостатки рентгеновского метода контроля? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 120 «ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ВСТРОЕННЫМИ ЭЛЕКТРОННЫМИ СРЕДСТВАМИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ» Цель работы: средствами ознакомиться со встроенными диагностирования, их достоинствами и электронными недостатками, принципом функционирования; закрепить полученные знания. Краткие теоретические сведения: Применение электронных систем в автотранспортных средствах Современная строительных электроника, машинах применяемая представляет из себя в транспортных комплексное и научно- техническое направление, связанное с проектированием, производством и эксплуатацией электронных систем. Активное использование разнообразных электронных систем управления в машинах позволяет улучшить их технико-экономические показатели, эргономичность, снизить габаритные размеры и массу агрегатов и узлов, повысить уровень безопасности. Бортовые системы контроля на базе электронных блоков управления (ЭБУ) являются наиболее значимой составляющей машины. В настоящее время разработано и используется большое разнообразие таких конструкций. По назначению подразделяют монофункциональные (ЭБУ подает сигналы только одной системе) и комплексные системы (один электронный блок управляет несколькими подсистемами: впрыска топлива, зажигания, фазами газораспределения, самодиагностики и пр.). Комплексная система управления, являясь неотъемлемой частью современных машин, включает в себя, как правило, систему управления двигателем (СУД) и систему управления трансмиссией. 121 Системы электронного регулирования по объекту воздействия подразделяется на системы управления бензиновым двигателем, дизельным двигателем, трансмиссией, ходовой частью, оборудованием салона. Система управления бензиновым двигателем обеспечивает оптимальную его работу путем управления впрыском топлива, углом опережения зажигания, частотой вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу и проведения диагностики. Система электронного управления дизельным двигателем контролирует количество впрыскиваемого топлива, момент начала впрыска, ток факельной свечи и т.д. В электронной системе управления трансмиссией объектом регулирования является главным образом автоматическая трансмиссия. На основании сигналов датчиков угла открытия дроссельной заслонки и скорости автомобиля ЭБУ выбирает оптимальные передаточные числа трансмиссии и время включения сцепления. Таким образом, в сравнении с гидромеханической трансмиссией, повышается точность регулирования передаточного числа, упрощается механизм управления, повышается экономичность и управляемость. Управление ходовой частью включает в себя управление процессами движения, изменения траектории и торможения автомобиля (подвеска, рулевое управление, тормозная система). Управление оборудованием салона предназначено повысить комфортабельность и потребительскую ценность автомобиля (кондиционер, электронная панель приборов, мультифункциональная информационная система, противоугонные устройства, электронная регулировка сидений и т.п.). Активное применение вышеперечисленных встроенныех систем позволяет не только оптимизировать технические показатели техники, контролировать техническое состояние узлов и агрегатов, но и значительно 122 упростить процессы поиска неисправности в образованном комплексе узлов и механизмов. Диагностирование автотранспортных средств встроенными электронными средствами Встроенные средства включают: системы датчиков и контрольных точек, обеспечивающие вывод сигналов на внешние средства диагностирования; бортовые системы контроля для допускового контроля параметров функционирования и технического состояния с выводом результатов только на дисплеи в кабине водителя; встроенные системы диагностирования - автономные или функционирующие комплексно со стационарными информационно-управляющими центрами. Эти системы предназначены для косвенного обобщенного контролирования работоспособности узлов и агрегатов с выдачей результатов на дисплей водителю и в бортовой накопитель для последующего прогнозирования и учета ресурса и наработок узлов, корректирования режимов ТО стационарными ЭВМ. Наибольшее распространение получили встроенные системы с микропроцессорной обработкой, накоплением и выдачей информации водителю, в бортовой накопитель и на штекерный разъем, несущие функции всех трех указанных разновидностей. Такие системы предназначены для использования водителем или механиком АТП и выдачи данных в ЭВМ стационарного комплекса АСУ работой и техническим состоянием парка. Диагностирование только внешними средствами не обеспечивает предотвращения эксплуатации автомобилей с неисправностями, аварийных дорожных отказов, оптимизации выбора режима движения и проведения ТО и ТР. Оно не устраняет накопления неисправностей на межконтрольном пробеге, так что в среднем более 20 % парка эксплуатируется с такими неисправностями. Ухудшение технического состояния автотранспортных средств является причиной 123 дорожно-транспортных происшествий (ДТП) и дорожных отказов. Более частому проведению диагностирования препятствуют ограничения экономического характера. Кроме того, значительная доля парка эксплуатируется вообще без диагностирования, нередко в отрыве от АТП и станций технического обслуживания (СТО), в мелких ведомственных и личных плохо оснащенных гаражах. Наиболее перспективной возможностью снять указанные ограничения, обеспечив практически непрерывным контролем наименее надежные узлы, служит внедрение встроенных средств диагностирования. Имеющиеся в настоящее время разработки показывают целесообразность диагностирования встроенными средствами двигателя и узлов, основных функциональных качеств автомобиля по функциональным параметрам агрегатов и движению автомобиля, обобщенных показателей работоспособности важнейших агрегатов. Микропроцессорные встроенные системы диагностирования должны с упреждением выявлять предотказные состояния узлов, определяющих наибольшую частоту обращений в ремонтную зону АТП или на СТО, а также снижение функциональных качеств, представляющее угрозу для безопасности движения. В частности, следует контролировать топливную экономичность, состояние аккумуляторной батареи, неравномерность действия тормозов и суммарную тормозную эффективность с выдачей рекомендаций водителю по ограничению скорости движения и др. Системы встроенных датчиков и контрольных точек (СВД и КТ) были внедрены первоначально в ФРГ, а затем в США и Японии в 1969 - 1970 гг. на легковых автомобилях. С 1971 - 1973 гг. применяются электронные бортовые системы контроля (БСК). В начале 80-х годов разработаны встроенные системы диагностирования (ВСД) с микропроцессорной обработкой и накоплением информации. Автомобильные СВД и КТ имеют бортовую сеть встроенных в конструкцию автомобилей датчиков и контрольных точек системы электрооборудования, подключаемую при диагностировании к внешней вторичной диагностической аппаратуре. 124 Автономные БСК первого поколения обеспечивали допусковой прямой контроль раздельно по 10-12 параметрам с синхронной выдачей результатов на приборную панель. Являясь по существу ее продолжением, БСК выполняли проверку технического состояния узлов по структурным параметрам, а правильность функционирования - по выходным параметрам, прямо и однозначно отражающим контролируемый процесс. При насыщении автомобилей электроникой (например, легковых высшего и среднего классов) устанавливаемые на БСК устройства объединяют на микропроцессорной основе в одно целое с другими устройствами контроля (эконометром, маршрутным компьютером, электронной панелью, указателем целесообразности переключения передач) и связывают с автоматическими регуляторами (впрыска, зажигания, работой трансмиссии и др.). Подобные связи возникают как при использовании общих датчиков одновременно для нескольких компонентов, так и при выполнении функций обработки, отображения и накопления данных общими для них блоками. Так, в 1976 г. фирмой «Bosch» (ФРГ) разработана одна из первых комплексных систем управления ДВС и трансмиссией, одной из функций которой стал допусковой контроль систем смазки, охлаждения и узлов, обеспечивающих безопасность движения. Дальнейшее повышение эффективности БСК обусловлено использованием в них микропроцессоров вместо специализированных логических схем с неизменяемым алгоритмом. Это не только обеспечило универсальность систем по отношению к различным моделям и модификациям автомобилей и их узлов, формат выдачи результатов за счет многовариантности программных процедур обработки результатов измерений, но и сделало доступными более эффективные и сложные вычислительные алгоритмы, требующий значительных объемов памяти и развитого интерфейса. Микропроцессорные БСК включают в себя встроенные датчики, аналого-цифровые преобразователи или преобразователи сигналов датчиков в стандартную импульсную форму, пульт управления с дисплеями, блоки памяти, арифметико-логическое устройство с оперативными запоминающими 125 устройствами и интерфейсом (микропроцессор), стабилизированные блоки питания. Современные БСК легковых автомобилей часто конструктивно объединяются традиционной приборной панелью в единую автомобильную информационную систему. При этом основное отличие БСК от комплекта индикаторов стандартной панели заключается не столько в расширении номенклатуры контролируемых параметров, сколько в обязательной допусковой обработке результатов, возможностях анализа целесообразности их запоминания или отображения по приоритетам. В настоящее время ведущие автомобилестроительные фирмы применяют на легковых автомобилях от большого до малого классов разветвленные микропроцессорные БСК для допускового контроля 15-20 параметров. В дополнение к функциям первых внедренных БСК эти системы обеспечивают контроль состояния сцепления, амортизаторов, аккумуляторной батареи, системы зажигания, компрессии по цилиндрам и др. (рис. 7.1). Новый этап развития СВД и КГ начался с внедрением автомобильных микропроцессорных систем управления с крайне низкой контролепригодностью в условиях традиционного оснащения ремонтных зон АТП, гаражей и СТО. Проверка автомобилей с такими системами по наиболее общим выходным показателям эффективности обеспечивается на соответствующим образом оснащаемых мотор- (дизель-) тестерах и роликовых стендах. Так, например, легковые автомобили с микропроцессорными и электронными системами управления карбюраторными двигателями могут проверяться современным микропроцессорным мотор-тестером МОТ-500 фирмы «Bosch», а с антиблокировочными тормозными системами - на роликовом стенде РЗ фирмы «Schenck» (ФРГ). 126 Рис.7.1.Возможности и сфера контроля технического состояния встроенными средствами. Для поэлементной проверки, определения характера неисправностей и поиска отказавших элементов наиболее сложные микропроцессорные системы управления оснащают специальным «диагностическим разъемом» и подключают к ним вторичные переносные тестеры. Примером может служить диагностическое обеспечение выпускаемых фирмой WABCO антиблокировочных микропроцессорных тормозных систем, включающих «диагностический разъем», простейшие встроенные элементы самоконтроля и вторичные переносные тестеры для проверки пневмоаппаратов и электронных блоков антиблокировочных систем. В частности, применяется тестер модели 44600070010 для проверки 4- и 2-контурных антиблокировочных систем с дополнительной ASR-функцией управления разгоном грузовых автомобилей, автопоездов и автобусов. Тестер обеспечивает проверку электрических сигналов 14—16 блоков антиблокировочных систем фирмы WABCO путем подключения через 35-контактный и два 7-контактных разъема. Кроме того, встроенный блок контроля дает возможность водителю по двум индикаторным лампам на приборной панели следить на режимах пуска двигателя, 127 трогания и в процессе движения за включенным состоянием и общей исправностью системы в целом Однако диагностический разъем в комплексе с используемыми с ним вторичными тестерами относится скорее к внешним средствам диагностирования с присущими им возможностями. От простейших «однопараметрических» индикаторов состояния узлов и агрегатов, дополнявших функции приборной панели, разработки последнего десятилетия привели к современным микропроцессорным встроенным системам диагностирования. Многообразие функциональных возможностей, аппаратурного построения и форм выдачи результатов отражает классификации встроенных средств диагностирования по функциональным и структурным признакам (рис. 7.2). Рис. 7.2. Классификация встроенных средств диагностирования Число датчиков определяет стоимость и надежность БСК, эффективность которой зависит прежде всего от условий использования результатов допускового контроля, адресуемых исключительно водителю. Ввиду этого дальнейшее развитие 128 микропроцессорных БСК связано не с наращиванием числа контролируемых параметров, как прежде, а с совершенствованием обработки данных, получаемых в результате измерений, их накопления, вторичной переработки по варьируемым вычислительным алгоритмам, и выдачей результатов не только водителю, но и через накопитель - персоналу технической службы после возвращения автомобиля в АТП. Такие автономные либо функционирующие в комплексе со стационарными информационно-управляющими центрами АСУ микропроцессорные системы для косвенного контроля, накопления и переработки результатов целесообразно именовать встроенными системами диагностирования ВСД в отличие от простейших БСК. Вместо контроля структурных параметров, непосредственно и однозначно отражающих уровень износа детали или работоспособности узла, в них по результатам измерений функциональных параметров вычисляются обобщенные комплексные показатели работоспособности агрегатов и изменяющихся эксплуатационных качеств автомобиля (топливной экономичности, тормозной эффективности), что в целом отражает его состояние. Такие ВСД обеспечивают формирование рекомендаций водителю и команд автоматическим регуляторам по ограничению скорости движения, частоты вращения коленчатого вала двигателя, по своевременности постановки автомобиля на TP и ТО, замены конкретных узлов и агрегатов, а вместе со стационарными комплексами АСУ определяют их остаточный ресурс. Эти системы по существу автоматизируют процедуру обобщенной оценки состояния автомобиля, его агрегатов, обычно выполняемую водителем и механиком субъективно даже при оснащении бортовыми системами контроля. Конструирование ВСД ведется по двум основным направлениям: создание автономных целиком ориентированных на водителей систем для обобщенной оценки состояния автомобиля и систем в комплексе со стационарными средствами АСУ, адресованных прежде всего механикам, мастерам и руководителям АТП. На современном этапе наиболее характерным является объединение различных автомобильных систем контроля и диагностирования на структурном и алгоритмическом уровнях в единую информационную систему автомобиля с общей 129 сетью датчиков и микропроцессорным блоком с накопителем в комплексе со стационарными АСУ АТП. Наряду с этим имеется тенденция ввода блоков и функций ВСД в состав микропроцессорных систем автоматического управления автомобилем с задачей контроля их работоспособности. Объединение различных автономных бортовых систем регистрации показателей работы и технического состояния автомобиля, расходования топлива, наработки основных агрегатов, выполненных ремонтнотехнических воздействий, работоспособности водителя дает наиболее полное использование результатов контроля, бортовой измерительной сети, вычислительных возможностей и памяти микропроцессорных блоков обработки информации. Обеспечивается не только рациональное построение бортового комплекса, но и новый, качественно более высокий уровень, оптимизации оперативного управления в технической и коммерческой эксплуатации. Так, первая система VMS фирмы RCA послужила прототипом нового поколения ВСД с накоплением данных о работе и техническом состоянии автомобиля. Ее внедрение началось с 1985 г. на легковом и грузовом подвижном составе. Конструктивно ВСД, как правило, объединяются с БСК той или иной мощности (в том числе сравнительно несложными системами контроля 15-19 параметров) в единую бортовую систему, обеспечивающую в комплексе потребности в контроле технического состояния и зависящих от него режимов ТО и TP автомобиля. Развитие БСК и ВСД характеризовалось последовательным укрупнением объектов контроля и расширением их номенклатуры с постепенным охватом всех жизненно важных узлов автомобиля (с позиции безопасности движения и сохранности, экологии, топливной экономичности, надежности пуска, безотказности на линии и др.). Вместе с тем расширялся охват локальным контролем деталей, дающих наиболее вероятные и чреватые серьезными последствиями неисправности в эксплуатации. Специфической особенностью контроля электронных систем, структурные параметры которых, как правило, недоступны для измерений, является проверка по 130 функциональным параметрам состояния из элементов в рабочих и специальных тестовых режимах. При этом аппаратными средствами (искусственно введенными элементами, внешними по отношению к проверяемой системе) контролируется состояние встроенных механизмов, цепей питания, а также (по специальным признакам) входных и выходных сигналов конструктивно раздельных блоков. Программный тестовой контроль микропроцессорных блоков автомобильных систем, реализуемый тем же микропроцессором, на сегодня дорог и пока не освоен. Контроль же электронных систем внешними тестерами обеспечивается их подключением к контрольным точкам через схемы развязки и не требует дополнительных встроенных датчиков. Удорожание проверяемых систем не превышает в этом случае 10-15 %. Характерно, что при интеграции ВСД с комплексными системами управления двигателем, трансмиссией и другими агрегатами сами эти системы управления также заключаются в число объектов контроля встроенной системой. При этом раздельно контролируются выходные сигналы встроенных датчиков, электронных блоков, исполнительных механизмов, а зачастую и состояние управляемого ими узла автомобиля. Как правило, ВСД легковых автомобилей снабжаются бортовым накопителем, а процедура отображения результатов является двух- или трехзвенной и программируется. В зависимости от приоритета неисправности автоматически включается одна из форм индикации (синхронная, цепная, по запросу, по опорным сигналам режима работы автомобиля) наличия и места неисправностей. Такое усложнение процедуры отображения результатов при сравнительно простых алгоритмах допускового контроля обеспечивает адаптацию ВСД к жестким условиям информационных перегрузок водителя, значительно упрощает использование результатов как водителем, так и ремонтным персоналом АТП и СТО. Имеется не только аппаратурная интеграция систем, но и объединение процедур обработки фиксируемых ими результатов различного содержания: диагностирования, контроля выполненной транспортной работы (по показателям 131 тахографа), учета выработки ресурса агрегатов и выполненных технических воздействий, расходования топливных ресурсов и др. Алгоритмы совместной обработки реализуются на ЭВМ стационарных информационно-управляющих центров АТП. На борту данные фиксируются по опорным сигналам пробега, даты, времени и событий (номеру ездки или рейса, причинам простоев, случаям ТО и TP, ДТП и др.). Выдача информации обеспечивается сразу в несколько адресов в диспетчерские службы перевозок, в группы учета топливных и материальных ресурсов, анализа технического состояния и обслуживания подвижного состава, управления производством ТО и TP, механикам и руководителям АТП. Наблюдается устойчивая тенденция усложнения процедур обработки информации, ее предварительного анализа перед выдачей пользователям в упорядоченной форме непосредственно в момент контроля или при выдачей из накопителей в ЭВМ. При этом обеспечивается не только эффективное восприятие данных, но, что более важно, и дополнительные функции прогнозирования темпа изнашивания и остаточного ресурса, автоматизация всех этапов учета показателей работы, технического состояния, ресурса, наработки и восстановления работоспособности подвижного состава, анализа эффективности и режимов работы водителя. Использование в ВСД микропроцессоров для обработки результатов контроля обеспечивало автоматизацию подготовки для водителя решений по поддержанию работоспособности и эксплуатации автомобиля. Синхронная с контролем индикация результатов сохраняется уже только для экстренных случаев опасных неисправностей, а сама процедура выдачи результатов стала автоматически управляемой. Заранее прорабатываются и программируются для ВСД возможные исходы контроля, с тем чтобы вместо (или кроме) числовых значений выдавались конкретные рекомендации. Наиболее простые из таких возможностей (в отношении хорошо диагностируемых или опасных, исключающих продолжение движения неисправностей) уже заложены во внедренных на легковых автомобилях системах. 132 Так, данные о работоспособности автомобиля и неисправностях выдаются только при необходимости реагирования на них. Считается, что в перспективных системах выдача данных должна обеспечиваться на режимах холостого хода, пусковых и предпусковых, а в экстренных случаях - и синхронно с выполнением контроля в процессе движения. Формой отображения, как полагают, должны быть конкретные рекомендации типа «Стоп», «Выключить двигатель», «Ограничить скорость» (до конкретного значения), «Вернуть в АТП» (с пробегом не более указанного), «Прекратить транспортную работу по завершении ездки», «Прочистить топливный фильтр» и др. Целесообразно также предусмотреть выдачу информации о недопустимом снижении функциональных качеств и угрожающих безопасности движения неисправностях в виде команд регуляторам скорости движения и системам автоматического торможения. По окончании смены (рейса) или перед ТО механик АТП по запросу должен иметь возможность получить из системы полные сведения о зафиксированных неисправностях, а также о наработке двигателя и других агрегатов на межконтрольном пробеге. Данные должны защищаться от искажений и служить основанием для назначения и планирования работ ТО и ТР. Эти же данные должны выдаваться в систему учета технической службы (обычно через буферное устройство). Совершенствуется и сама процедура выдачи ВСД результатов. Так, фирмой «Bosch» предложено в дополнение к звуковой и световой индикации выхода контролируемых параметров за поле допуска выдавать по запросу скорость их измерения. Фирмой «Nippondenso» (Япония) предлагается изменять масштабы шкал отображаемых на дисплеях параметров при их выходе за поле допуска, а также напоминать о наличии неисправностей речевым индикатором через фиксированное время после визуальной индикации. Этой же фирмой вместо индикации скорости постепенного изменения контролируемого параметра (например, вследствие износа) предложено выдавать результат сравнения прогноза ресурса с пробегом до ближайшего планового ТО. Результаты контроля функциональных параметров, таких, как давление масла, предлагается выдавать только на фиксированных нагрузочно-скоростных 133 режимах после расчета соответствия их значений параметру режима, причем поиск требуемых параметров в памяти обеспечивается по специальным программам. Помимо индикации неисправностей по запросу, фирмой «Nissan» (Япония) предлагается автоматическая выдача данных после включения зажигания или завершения операций ТО. Японскими фирмами «Toyota» и «Nippondenso» рекомендуется заносить в бортовой накопитель результаты контроля не только технического состояния, но и частоты выхода из строя агрегатов и систем автомобиля на экстремальных режимах, как наиболее объективные характеристики эффективности работы автомобиля. Весьма перспективна замена проводной бортовой измерительной сети электрических (как правило, экранированных) коммуникаций, соединяющих встроенные датчики с бортовым электронным блоком, на мультиплексную кольцевую систему передачи данных. При этом все датчики соединяются с одним или двумя кольцевыми проводами. По ним обеспечивается их опрос импульсными сигналами системы в кодированной форме с временным или частотным разделением командных и информационных сигналов. Применение мультиплексных систем радикально сократит протяженность электрических проводов и количество разъемов, на которые при числе встроенных датчиков более 20 приходится свыше 30-40 % стоимости ВСД. Для выдачи неотложной информации водителю в ВСД все шире используются автоматические синтезаторы речи в комплексе с автомобильной радио- и звуковоспроизводящей аппаратурой. В качестве визуальных индикаторов применяются жидкокристаллические, газоразрядные или светодиодные матричные многофункциональные и специализированные дисплеи с электронным управлением. Эти же дисплеи, как правило, служат и для выдачи информации о функционировании автомобиля по номенклатуре традиционных параметров приборной панели, и для сенсорного вызова требуемых данных о состоянии автомобиля. Информация выдается в цифровом и знаковом виде, причем конкретная форма отображения выбирается автоматически в расчете на максимальную вероятность восприятия. Так, при первоначальном обнаружении опасных 134 неисправностей на ограниченный период времени может включаться мигающий режим индикации, отражающий характер неисправности, с одновременным речевым подтверждением. Затем до появления новых отказов остается включенной только общая индикация наличия неисправностей без их конкретизации или периодически производятся напоминания водителю. Не менее существенная намечающаяся перспективная тенденция интеграции всего электронного оснащения автомобиля на основе нескольких, казалось бы отнюдь не первостепенных, систем: мультиплексной, автомобильной (реже ее называют водительской), информационной и ВСД. Эта интеграция охватывает все стороны аппаратурного построения, функционирования, взаимодействия микропроцессорных систем-компонентов и имеет конечной целью создание автомобильной локальной информационно-вычислительной сети, объединяющей рассредоточенные по узлам и агрегатам автомобиля компоненты посредством трех указанных разветвленных систем. При этом сама встроенная система не будет иметь собственных конструктивных блоков (исключая лишь ряд встроенных датчиков) и на функциональном или программном уровне войдет в состав более сложных систем (например, комплексного управления двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией). Но функции контроля и диагностирования традиционных механических узлов и электронного оснащения автомобиля сосредотачиваются именно в такой «распределенной» встроенной системе, на входы которой подаются сигналы с контрольных точек и встроенных диагностических датчиков. Основные составляющие встроенных электронных систем диагностирования автотранспортных средств Автомобильные дисплеи. Главное преимущество дисплеев перед другими средствами отображения состоит в том, что состав информации и ее количество можно изменять в зависимости от потребностей. И второе: эта информация может быть количественной (например, о скорости движения и пройденном пути, частоте вращения коленчатого вала двигателя и температуре охлаждающей жидкости, 135 остатке топлива в баке и его среднем расходе), качественной, т.е. оценивающей состояние тех или иных систем и агрегатов (включено-выключено), и диагностической, т.е. дающей сведения о неисправностях техники (отказ тормозной системы; мало масла, охлаждающей или тормозной жидкости, низкое давление масла в смазывающей системе и воздуха в шинах и т.д.). При традиционных средствах получения информации ее количество и разнообразие делают невозможным наблюдение за дорогой, дисплей же эту задачу решает, так как позволяет пользователю по его выбору менять программу отображения. К дисплеям транспортных средств предъявляют следующие требования: 1. Диапазон рабочих температур дисплея на автомобиле не должен выходить за пределы 233...358 К (-40...+85 °С). 2. Максимальное напряжение питания дисплея может достигать 100 В, однако чем оно выше, тем более дорогим и менее надежным он будет. Не целесообразно питать дисплей и от нескольких источников энергии, поскольку это усложняет схему. Самый выгодный вариант - напряжение 5 В. 3. Срок службы дисплея, устанавливаемого на автомобиль, должен превышать 100 тыс. ч. 4. Символы индикации на автомобильном дисплее должны быть хорошо различимыми при прямом солнечном освещении. 5. Коэффициент контрастности, т.е. отношение яркости экрана дисплея к яркости символов на нем должен быть равен 1:20 - для светоизлучающих и 1:5 - для светоотражающих дисплеев (для сравнения: коэффициент контрастности для страницы с напечатанным текстом равен 1:5,6). 6. Цвет экрана должен быть красным, голубым или зеленым (за рубежом регламентируется стандартами), но не исключаются желтый и белый. В системе передачи сигналов к дисплею нежелательна многократная их передача, поскольку возникающие потери снижают яркость изображения или его контрастность. Лучше всего задача решается при помощи дисплея со статическим возбуждением. 136 Перечисленным требованиям, как показывает анализ, соответствуют в разной степени дисплеи на вакуумных люминесцентных (электронно-лучевых) трубках, на жидких кристаллах, а также электролитические дисплеи. Так, дисплеи на электронно-лучевых трубках привлекательны тем, что они хорошо освоены в производстве и широко применяются в различных информационных системах. Но для получения на них различных цветов требуется много источников питания. У жидкокристаллических дисплеев есть тоже большое достоинство: высокая контрастность изображения даже при солнечном освещении. Однако с точки зрения диапазона рабочих температур и визуального восприятия отображенной информации пока еще решено не все. Кроме того, жидкокристаллические дисплеи имеют сравнительно невысокую стоимость. Всеми достоинствами жидкокристаллических обладают и электролитические дисплеи. Кроме того, у них есть и свои плюсы: небольшие допуски при производстве, большие углы обзорности. Но управляющая схема получается сложной из-за наличия в ней запоминающего устройства, так как цифровая программа не только появляется на экране, но и должна стираться. Традиционно сигнальные символы подсвечиваются сзади цветными лучами. Способ прост, сигналы легко воспринимаются. Однако при одновременном появлении более пяти символов восприятие водителя снижается. Кроме того, пока не разработаны символы, обеспечивающие однозначность считываемой информации. Сигнальная информация высвечивается на алфавитно-цифровом дисплее. Метод отличается простотой, размеры дисплея получаются небольшими, технология его изготовления несложная. Но при поставках системы за рубеж требуется применение разных языков. Для передачи сложной информации могут потребоваться аббревиатуры. В этом случае потребуется дополнительное обучение водительского состава. Сигнальные символы образуются рядом точек (точечная матрица). При таком способе отображения информации языковых и прочих ограничений нет. Каждый из перечисленных выше способов, реализуемых в виде отображения 137 предупреждающих сигналов, может иметь и дополнительные средства повышения информативности. В качестве такого средства уже используются (в авиации, например) синтезаторы речи. Здесь устраняется возможность разночтения информации, отображенной на экране дисплея. Возникают языковые проблемы, а также проблемы восприятия речи водителями с нарушением слуха. Возможны помехи. Мала скорость замены информации. Исходя из вышесказанного, дисплей - не просто видоизмененное средство отображения информации, объединяющее в себе функции шкал приборов, сигнальных ламп и т.п. Он представляет собой централизованную систему, способную отображать данные практически обо всем, что связано с автомобилем, его состоянием и движением. Но применение дисплея нецелесообразно в случае, если законы отражения им информации будут сложнее, чем с помощью традиционных средств. Поэтому задача состоит не столько в том, чтобы отработать схемы и технологии изготовления дисплеев, сколько в том, чтобы создать алгоритмы отображения информации. Ведь не секрет, что дисплей, являясь пока средством отображения информации, собираемой и обрабатываемой системой контроля, своих возможностей полностью не использует. В настоящее время дисплей базируется на микропроцессорной технике, возможности которой довольно велики. Поэтому контрольная система постепенно переросла в централизованную информационную систему, способную оценивать информацию, получаемую от других контролируемых центров (например, система управления двигателем, трансмиссией), и затем выдавать ее в соответствующем виде водителю. Иными словами, централизованная система неизбежно должна брать на себя функции контроля и обеспечения соответствия режимов работы автомобильных систем условиям движения. Дисплей здесь становится средством отображения рассогласования этих режимов и условий. Кроме того, дисплей отображает результаты работы централизованной информационной системы по бортовому диагностированию состояния автомобильных систем и узлов: сигналы о неисправностях передаются в центральный информационный процессор, а после обработки - на алфавитно-цифровой дисплей. 138 В электронных приборных панелях современных легковых автомобилей японских фирм широко применяются микропроцессоры. В качестве дисплеев используются матрицы на жидких кристаллах и вакуумной флуоресценции. Блок-схема современной микропроцессорной приборной панели изображена на рис. 7.3. Цифровой индикатор использован в спидометре, а условные графические дисплеи - в тахометре, в указателях уровня топлива и температуры охлаждающей жидкости. Рис.7.3. Блок-схема микропроцессорной приборной панели Предварительное преобразование сигналов датчиков позволило получить нелинейные характеристики указателей температуры, дающие большую детальность отображения в наиболее ответственных участках рабочего диапазона, недостижимую для электромеханических стрелочных индикаторов. Широко использованы мигающие дисплеи. В системе применен однокристальный 8битовый микропроцессор и интегральные схемы управления дисплеями. Индикация производится японскими иероглифами и цифрами. Помимо обычного для электронных приборных панелей состава параметров система дает информацию о продолжительности кратковременных остановок, исправности микропроцессорной системы управления двигателем, контролирует периодичность 139 замены масляных фильтров и свечей зажигания, обеспечивает ввод и своевременное воспроизведение напоминаний водителю. Полупроводниковые датчики. Для эффективного применения электроники требуются три основных компонента: электронные блоки управления (ЭБУ), исполнительные механизмы и датчики. Конструкции блоков управления и исполнительных механизмов отработаны достаточно хорошо. Датчики являются ответственным звеном в электронной системе управления или измерения и влияют на эффективность ее работы. Они обеспечивают абсолютные измерения. Однако следует отметить их весьма низкую надежность. Большинство из них взяты из аэрокосмической или полупроводниковой техники и обходятся очень дорого из-за непригодности конструкции к массовому производству. В основном они не подходят для интенсивной эксплуатации в автомобилях. Автомобильные компании продолжают придавать особое значение датчикам. Однако здесь существует несколько основных барьеров. Первый стоит на стадии выработки концепции или конструирования. Многие предлагают измерительные устройства, требующие слишком большой компенсации побочных влияний, например, температуры и термического расширения. В результате требуется дорогостоящее усовершенствование, приводящее к трудностям при изготовлении и тарировании; самый желательный датчик - наиболее эффективный, генерирующий сильный выходной сигнал без компенсации. Хороший пример тому - кислородный датчик, действия которого базируются на фундаментальной химической реакции, предсказуемой и точной. Другая основная проблема связана с конструированием для применения в автомобиле. Во многих конструктивных концепциях главный упор делают на чувствительный элемент, не уделяя внимания монтажу для специфического размещения в автомобиле. Критическим моментом является эффективный взаимный подбор электрических характеристик. Самое важное для его «жизнеспособности» 140 физическое исполнение всего прибора. Корпус датчика должен быть рассчитан на экстремальные температуры, вибрацию и удар, быть устойчивым к загрязнителям и эксплуатироваться не менее 10 лет. Одно из самых слабых мест в эффективном конструировании датчиков, вероятно, объясняется недостатком тесного взаимодействия между конструкторами автомобилей и электронных устройств. В настоящее время имеются громадные возможности привлечения изготовителей датчиков в качестве поставщиков для автомобильной промышленности. Экономические затраты на данное оборудование превышают вдвое затраты, приемлемые для применения в автомобилях. Особенно высоки капиталовложения в разработку конструктивных концепций и производственное оборудование. Для получения обоснованной окупаемости должны быть большие объемы выпуска продукции. Интеллектуальные микрокомпьютером, датчики. который Датчик имеет давления, объединенный встроенный с аналого-цифровой преобразователь, дает возможность точно измерять давление и поддерживать взаимодействие с центральным компьютером или с другими компьютерными узлами управления автомобиля. Датчики, которые сочетают полностью совместимый преобразованный сигнал на выходе и пьезорезистивный элемент с линейной характеристикой, представляют собой новое поколение «интеллектуальных» датчиков давления на базе интегральных микросхем. Такие датчики выполняют основные функции преобразования сигнала для взаимодействия с системой и компенсации влияния температуры, обладают памятью для автокалибровки, обеспечивают автокомпенсацию и (или) адресуемость и интерактивную связь с микропроцессором. Сочетание усовершенствований датчиков и микропроцессоров обеспечивает все функции, необходимые для получения действительно «интеллектуального» датчика всего на двух полупроводниковых компонентах. Однопроводная мультиплексная система связи. Однопроводная мультиплексная система связи в автомобиле используется для передачи нескольких 141 сигналов по одному сигнальному проводу. Эта система наряду с уменьшением объема жгутов проводов делает более простым совместное использование датчиков и т.п. Сокращение числа жгутов не только снижает массу соединительных проводов, но и позволяет существенно упростить конструкцию монтажа каналов в кузове и узлов соединения дверей с кузовом. В настоящее время датчики и исполнительные устройства систем управления подключаются к ЭБУ с помощью жгутов проводов. Однако с увеличением числа электронных систем управления возрастает и количество датчиков и исполнительных механизмов. Соответственно растет и число соединительных проводов, что увеличивает массу автомобиля. Эффективным средством сокращения числа жгутов и снижения массы является мультиплексная связь. Сигналы, которые управляют исполнительными устройствами - электродвигателями, лампами, обрабатываются мультиплексором (устройством, которое объединяет несколько сигналов) и передаются к исполнительным устройствам по одному сигнальному проводу. Прежде эти сигналы передавались по многочисленным проводам. На приемной стороне сигналы преобразуются с помощью демультиплексора и поступают на исполнительные устройства Контрольные вопросы: 1. Какие элементы включает в себя комплексная система управления? 2. На какие классы подразделяют системы электронного регулирования по объекту воздействия? 3. В чем преимущество встроенных систем с микропроцессорной обработкой данных? 4. Перечислите недостатки встроенных систем с микропроцессорной обработкой данных. 5. В чем заключается преимущество дисплеев перед другими средствами отображения информации? 142 6. Какие требования предъявляют к дисплеям транспортных средств? 7. Какие компоненты требуются для эффективного применения электронных средств диагностирования? 8. В чем преимущество однопроводной мультиплексной системы связи? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 «Диагностирование машин внешними электронными средствами» Цель работы: ознакомиться с внешними электронными средствами диагностирования, их достоинствами и недостатками, принципом функционирования; закрепить полученные знания. Краткие теоретические сведения: Широкое использование в автотранспортных средствах, строительных машинах и механизмах средств электронного управления, регулирования и контроля позволило значительно упростить процесс диагностирования. Однако большое количество разработок различных производителей на начальном этапе развития бортовой диагностики требовало значительных финансовых затрат, а также наличия высококвалифицированного персонала при эксплуатации разномарочного парка техники предприятиями. Необходимость ввести единый стандарт в данной области возникла с ужесточением экологических требований к транспорту и стационарным машинам в конце 80-х начале 90-х гг. ХХ века. В 1988 году Обществом автомобильных инженеров США (SAE) предложено применение стандартного разъема для диагностических сигналов автомобиля «OBD» (On Board Diagnostics) и соответствующего ему стандарта 143 протокола диагностических сигналов основной целью которого являлось оснащение ЭБУ системой контроля параметров выхлопа. Использование OBD было рекомендовано производителям до введения стандарта OBD II в 1996 г. как обязательного элемента производимых машин. Основным отличием OBD II является изменение стандарта протоколов. В 2000 году внедрен новый стандарт протоколов EOBD, обязательный на территории европейских государств. Основным отличием от OBD II является закрепление в наборе протоколов протокола CAN (внедренного фирмой Bosch в своих контроллерах ЭБУ). Изменения вида диагностического вывода не последовало, поскольку контакты для реализации этого протокола были зарезервированы на разъёме. Диагностирование по стандарту OBD II поддерживают некоторые автотранспортные средства (Ford, VAG, Opel, Volvo, SAAB, Jaguar, Porsche), выпущенные до его обязательного введения (PreOBD). Некоторые производители именуют систему диагностики согласно собственным регламентам, например, в автомобилях Toyota система диагностирования называется TCCS (Toyota Computer Control System), а не OBD. Диагностическая колодка-OEM Тойоты называется DLC (Diagnostic Link Connector). DLC1 и DLC2 отличны от OBD, DLC3 - полностью идентичен OBD и использует протоколы OBD. В рамках стандарта OBD-II используют несколько протоколов обмена данными - ISO 9141, ISO 14230 (KWP2000), PWM, VPW, CAN (каждый протокол имеет несколько разновидностей различных по скорости обмена информацией). ISO-9141-2 идентифицируется наличием контакта 7 (рис.8.1.) в диагностическом разъеме (K-line) и отсутствием 2 и/или 10 контактов в диагностическом разъеме. Используемые выводы - 4, 5, 7, 15 (может отсутствовать), 16. SAE J1850 VPW (Variable Pulse Width Modulation) использует выводы - 2, 4, 5, 16. SAE J1850 PWM (Pulse Width Modulation). использует выводы - 2, 4, 5, 10, 144 16. Протоколы PWM, VPW идентифицируются отсутствием контакта 7 (K-Line) диагностического разъема. Рис.8.1. Диагностический разъем стандарта OBD-II. Базовые требования к сканеру OBD-II изложены в стандарте J1978. Сканер, соответствующий этим требованиям принято называть GST (Generic Scan Tool). Функции GST может выполнять любой универсальный (мультимарочный) прибор, если он обладает соответствующим программным обеспечением. Важным достижением нового стандарта является разработка единой идеологии самодиагностики. На блок управления возлагается целый ряд специальных функций, функционирования всех обеспечивающих систем силового тщательный агрегата. контроль Количество диагностических функций в сравнении с блоками предыдущего поколения значительно увеличено. Документом J1979 определены следующие диагностические режимы, которые должны поддерживаться как блоком управления двигателем/АКП, так и диагностическим оборудованием: $01 Вывод параметров в реальном времени (Real-time powertrain data) $02 Вывод «сохранённого кадра параметров» (Freeze Frame) $03 Считывание сохранённых кодов неисправностей (Read Stored DTC) $04 Стирание кодов неисправностей, сброс статуса мониторов (Clear/Reset diagnostic related information) $05 Вывод результатов мониторинга датчика кислорода (O2 monitoring test results) 145 $06 Вывод результатов мониторинга для непостоянно тестируемых систем (Monitiring test results for non-continuosly monitored systems) $07 Вывод результатов мониторинга для постоянно тестируемых систем (Monitiring test results for continuosly monitored systems) $08 Управление исполнительными компонентами (Bidirectional controls) $09 Вывод идентификационных параметров автомобиля (Vehicle information) Рассмотрим вышеперечисленные режимы более подробно: $01 - Real-time powertrain data. В этом режиме на дисплей сканера выводятся текущие параметры блока управления. Эти параметры можно разделить на три группы. Первая группа – это статусы мониторов. В данном случае Мониторами называются специальные подпрограммы блока управления, которые отвечают за выполнение диагностических тестов. Существует два типа мониторов. Постоянные мониторы осуществляются блоком постоянно, сразу после пуска двигателя. Непостоянные активируются только при строго определённых условиях и режимах работы двигателя. Работа подпрограмм-мониторов во многом обуславливает мощные диагностические возможности контроллеров нового поколения. Наличие мониторов зависит от модели автомобиля. Статус монитора – это признак его состояния, выводимый на дисплей. Статус монитора может принимать только один из четырёх вариантов – «поддерживается», «не поддерживается», «завершён» либо «незавершён». Вторая группа - PIDs (parameter identification data). Это основные параметры, характеризующие характеризующие управляющие работу датчиков, сигналы. а также Анализируя величины, значения этих параметров, квалифицированный диагност может не только ускорить процесс поиска неисправности, но и прогнозировать появление тех или иных отклонений в работе системы. Стандарт OBD II регламентирует обязательный минимум параметров, вывод которых должен поддерживаться блоком управления: 146 Температура охлаждающей жидкости Температура всасываемого воздуха Расход воздуха и/или Абсолютное давление во впускном коллекторе Относительное положение дроссельной заслонки Угол опережения зажигания Значение рассчитанной нагрузки Частота вращения коленчатого вала Скорость автомобиля Напряжение датчика (датчиков) кислорода до катализатора Напряжение датчика (датчиков) кислорода после катализатора Показатель (показатели) топливной коррекции Показатель (показатели) топливной адаптации Статус (статусы) контура (контуров) лямбда-регулирования Небольшое количество динамичных параметров - один из недостатков стандарта OBD II. Однако в большинстве случаев этого минимума вполне достаточно. Выводимые параметры уже интерпретированы блоком управления (исключением являются сигналы датчиков кислорода), т.е. в списке нет параметров, характеризующих физические величины сигналов. Например, нет параметров, отображающих значения напряжения на выходе датчика расхода воздуха, напряжения борт-сети, напряжения с датчика положения дроссельной заслонки и т.п. – выводятся только интерпретированные значения. К особенностям OBD-протоколов относится также сравнительно медленная передача данных. Наибольшая скорость обновления информации, доступная для этого протокола – не более десяти в секунду. Поэтому нецелесообразно выводить на дисплей большое количество параметров. При одновременном выводе четырёх параметров частота обновления каждого из них составит 2.5 раза в секунду, что вполне адекватно регистрируется зрением. Примерно такая же частота обновления характерна для многих заводских протоколов 90-х годов. Если количество одновременно выводимых 147 параметров увеличить до десяти, эта величина составит всего один раз в секунду, что во многих случаях не позволяет нормально анализировать работу системы. Третья группа – это параметр состояния, что подразумевает информацию о текущей команде блока на включение лампы Check Engine (включена или выключена) для предотвращения ее подключения параллельно аварийной лампе давления масла. Такие факты известны разработчикам OBD-II. Лампа Check Engine загорается при обнаружении блоком отклонений или неисправностей, приводящих к увеличению вредных выбросов более чем в 1.5 раза по сравнению с допустимыми на момент выпуска данного автомобиля. При этом происходит запись соответствующего кода (или кодов) неисправности в память блока управления. Если блок фиксирует пропуски воспламенения смеси, опасные для катализатора, лампа сигнализирует оператору. $02 (Freeze Frame). Обращение к этому пункту меню имеет смысл при наличии в памяти блока управления кодов неисправностей (режим $03). В этом случае на дисплей выводится сохранённый блоком кадр тех значений параметров, которые были зафиксированы в момент принятия решения о записи кода. Зафиксированные данные нужны для того, чтобы с наибольшей точностью воспроизвести эти условия при проведении тестовой поездки, когда всю диагностическую работу выполняет блок управления, активируя мониторы. Кроме того кодов неисправности в памяти контроллера может быть множество, а зафиксированный кадр, как правило, только один (у большинства производителей). Номер кода неисправности, которому соответствует сохранённый кадр обычно высвечивается в самом начале списка параметров. $03 (Read Stored DTC). Заключается в запросе сканером данных и их приеме, либо приеме информации об их. Для кодов стандарта OBD II была разработана информативная система обозначений – буква и четыре цифры. Первая позиция (буква) обозначает тип системы - P (Powertrain), C (Chassis), 148 B (Body) и U (Network). На рынке пока не так много автомобилей, у которых токсичность зависит от работы, например, кузовных систем. Как уже говорилось выше, практическое использование протокола OBD II пока в большей степени ориентировано на силовой агрегат, поэтому рассмотрим коды группы Р. Вторая позиция отвечает за степень значимости кода. Все коды с нулевым расширением (Р0) являются базовыми (их ещё называют Generic). Один и тот же базовый код описывает одинаковую неисправность, вне зависимости, с какого автомобиля производится считывание. Например, код Р0102 означает одну и ту же проблему для любого автомобиля, поддерживающего требования OBD II / EOBD – низкий уровень сигнала датчика расхода воздуха. Сканер уровня GST может считывать и расшифровывать только коды группы P0. Расширенные коды (Р1ххх, Р2ххх и т.п.), даже если имеют одинаковый номер, имеют различную расшифровку для разных производителей. Например, для Mazda код P1486 означает неисправность в цепи атмосферного соленоида клапана EGR, а аналогичный код для Chrysler - наличие проблем в магистрали продувки адсорбера. Пока такие коды являются привилегией производителей автомобилей, что создаёт проблемы для независимых СТО. Расшифровка всех ОЕМ-кодов возможна только мощными OBD-II приборами. Третья позиция (или вторая цифра) в обозначении кода призвана идентифицировать определённую функцию, выполняемую блоком управления, либо подсистему блока, а именно: 1 - измерение нагрузки и дозирование топлива 2 - подача топлива, система наддува 3 – система зажигания и регистрация пропусков воспламенения смеси 4 – системы уменьшения токсичности 5 – система холостого хода, круиз-контроль, кондиционирования 6 – внутренние цепи и выходные каскады блока управления 149 система 7 и 8 – трансмиссия (АКП, сцепление и т.п.) Четвёртая и пятая позиции –номер кода, идентифицирующий цепь или компонент. $04 (Clear/Reset diagnostic related information) Этот режим позволяет стереть коды неисправностей из памяти блока управления.Существует целый ряд кодов неисправностей, наличие которых в памяти блока управления, блокирует активацию некоторых мониторов. Однако при выполнении процедуры стирания, вместе с кодами из памяти блока управления исчезает кадр «frezee frame», а также вся информация, накопленная при работе мониторов - происходит обнуление и новая инициализация мониторов. $05 (O2 monitoring test results) - Вывод результатов мониторинга датчика кислорода. Этот режим позволяет узнать параметры работы кислородного датчика: время переключения с низкого уровня на высокий и наоборот, максимальное, минимальное и среднее значение напряжения за период тестирования, заданные уровни напряжений перехода и т.п. Однако такая информация недоступна для датчиков с линейной характеристикой (AFRsensor), кроме того не все производители выводят информацию в полном объёме. $06 (Monitiring test results for non-continuosly monitored systems) Вывод результатов мониторинга для непостоянно тестируемых систем. К этой группе относятся следующие мониторы: Монитор Катализатора Монитор Системы Поглощения Топливных Испарений Монитор Системы Инжектирования Вторичного Воздуха Монитор Датчика (датчиков) Кислорода Монитор Подогрева Датчика (датчиков) Кислорода Монитор Системы Кондиционирования Воздуха Монитор Системы Рециркуляции ОГ 150 к этому списку были добавлены мониторы Термостата Системы Охлаждения и Клапана Системы Вентиляции Картера. Данный режим используется достаточно редко, что объясняется требованием наличия документации производителя для интерпретации полученных результатов. Данные результаты производители выводят, используя специальные идентификаторы – TID и CID. Идентификатор TID соответствует определённому тесту, идентификатор CID – определённому компоненту, подверженному процедуре тестирования. $07 (Monitiring test results for continuosly monitored systems) - вывод результатов мониторинга для постоянно тестируемых систем. Мониторы осуществляются непрерывно, после пуска двигателя (или с определённой паузой) до момента его остановки. Таких мониторов три: Монитор Компонентов (фактически дальнейшее развитие давно существующей системы самоконтроля входного и выходного интерфейса блока управления), Монитор Системы Топливной Коррекции /Адаптации и Монитор Обнаружения Пропусков Воспламенения Смеси. Результаты постоянных мониторов выводятся в виде кодов неисправностей, в том случае, если эти коды зарегистрированы в течение одного ездового цикла (или цикла прогрева). Такие коды называют «незавершёнными», режим $07 имеет альтернативное название - «Read Pending DTC». Если в течение 40 – 60 ездовых циклов код не подтверждается, он удаляется из памяти блока управления. Если же происходит повторная регистрация кода, он перестаёт быть «незавершённым» и переходит в разряд «сохранённых»; в этом случае этот код можно прочитать, используя режим $03. $08 (Bidirectional controls) Управление исполнительными компонентами При активации данного режима сканер получает возможность прямого управления некоторыми исполнительными компонентами. Аналогичные функции поддерживаются практически всеми заводскими протоколами. Отличие состоит в том, что в протоколе OBD II эта функция ориентирована прежде всего на исполнительные 151 компоненты систем уменьшения токсичности, такие, как клапаны систем рециркуляции ОГ, продувки адсорбера и т.п. Такие проверки во многих случаях требуют наличия дополнительного оборудования и специальной информации. Поэтому режим $08 широкого распространения не получил. $09 (Vehicle information) - вывод идентификационных параметров автомобиля. Такими параметрами являются VIN-код автомобиля, код калибровки, загруженной в ПЗУ, а также контрольная сумма этой калибровки. Вывод такой информации необходим для оперативного отслеживания устаревших или проблемных версий программного обеспечения и замены их на более совершенные и для контроля на предмет возможного вмешательства в калибровки блока управления. Подсчёт контрольной суммы осуществляется блоком каждый раз, после включения зажигания и занимает определённое время. Все описанные выше режимы должны поддерживаться сканером уровня GST. Однако, во многих случаях, производители сканеров используют для обозначения тех или иных режимов собственные названия. Кроме этого, они могут выводить отдельные функции за рамки конкретного режима и предлагать эти функции под отдельным пунктом меню. Недорогие модели сканеров OBD-II, а также многие универсальные сканеры, как правило, не поддерживают режим $06. Основным средством диагностирования при поддержке автотранспортным средством стандарта OBD II является сканер. Сканер - это прибор для обмена диагностической информацией с электронным блоком (блоками) управления автомобилем с целью диагностики электронных систем. Современные сканеры позволяют диагностировать не только систему управления двигателем, но и практически все электронные компоненты автомобиля - коробки передач с электронным управлением, системы ABS, подушки безопасности и пр. Сканеры характеризуются следующими параметрами: 152 1. Функциональные возможности - заключаются в перечне поддерживаемых марок и моделей транспортных средств, поддерживаемых электронных систем, а также функциями, применимыми к определенным системам. По функциональным возможностям сканеры подразделяются на дилерские, специализированные по марке и мультимарочные. Дилерские сканеры могут работать только с одной или несколькими марками автомобилей определенной компании-производителя, но позволяют выполнить максимальный набор возможных функций. Специализированные по марке транспортного средства сканеры позволяют диагностировать одну или несколько марок автомобилей с ограниченным набором функциональных возможностей. Устройства такого типа наиболее широко распространены среди частных владельцев автотранспортных средств, либо в небольших предприятиях. Мультимарочные сканеры способны работать с большим количеством марок, но их функции по отношению к каждой марке уже в сравнении с дилерскими. Мультимарочные сканеры наиболее востребованы в российских условиях в связи с большим разнообразием эксплуатируемых типов и марок транспорта. Среди мультимарочных сканеров условно можно выделить широкоуниверсальные (Ultrascan Pro) и специализированные по рынку, региону или протоколам диагностики - Carman Scan Lite (специализация на рынках Японии и Кореи), Trican (автомобили с поддержкой протоколов OBDII). 2. Исполнение сканера - либо в виде автономного аппаратного прибора, либо в виде программно-аппаратного комплекса для ПК (адаптера и ПО). Аппаратные сканеры выполнены в виде автономного прибора, который при помощи специальных кабелей подключается к диагностической колодке автомобиля и обменивается информацией с электронным блоком управления автомобилем. Примерами такого типа сканеров являются Ultrascan Pro, Х431, Carman Scan Lite и другие. Некоторые аппаратные сканеры могут и подключаться к ПК. 153 Программные сканеры выполняют те же функции, но выполнены в виде программы для ПК, при этом ПК соединяется с автомобилем при помощи специальных адаптеров, осуществляющих преобразование сигнала, поступающего от автомобиля в сигнал, воспринимаемый ПК, и кабелей (либо средств беспроводной связи). Примерами программных сканеров являются Carman Scan Wi, Trican и пр. Программные сканеры удобнее с точки зрения интерфейса, но менее мобильны (требуется наличие ноутбука). Дополнительным преимуществом этого типа сканеров является возможность параллельного использования информационных баз и сохранения диагностической информации клиентов, а также возможность дальнейшей обработки и использования полученных в результате диагностирования данных. При этом на один ПК может быть установлено несколько десятков диагностических программ (часть из них распространяется бесплатно) для охвата всего спектра эксплуатируемого парка техники с возможностью ведения единой базы данных. 3. Эргономичность - удобство управления сканером, наличие в комплекте всех диагностическим необходимых разъемам, переходников возможность для подключения к параметров в просмотра графическом виде и т.д. 4. Требования к ЭВМ (только для программных сканеров) - к операционной системе, объему жесткого диска, процессору, наличие разъемов для подключения к ПК (USB, СОМ (RS-232), LPT, Ethernet (LAN) порты, беспроводная связь WiFi (WLAN), Bluetooth (BT)). 5. Возможность обновления программного обеспечения. 6. Язык интерфейса. 7. Стоимость. Контрольные вопросы 1. В чем различие между протоколами стандарта OBD II? 154 2. Какие режимы должны поддерживаться бортовой электроникой машин и средствами диагностики согласно стандарту OBD II? 3. Что называется монитором? 4. Что называют диагностическим сканером? 5. Какими параметрами характеризуется диагностический сканер? 6. В чем преимущество программных сканеров перед прочими средствами диагностирования? 7. В чем преимущество аппаратных сканеров? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9 «ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ» Цель работы: ознакомиться с оценкой эффективности при диагностировании автотранспорта, с перспективными направлениями развития технической диагностики, закрепить полученные знания. Краткие теоретические сведения: Эффективность методов диагностирования Эффективность диагностирования — степень приспособленности методов и контрольно-диагностических средств к определению технического состояния автомобиля. Ее оценивают следующими показателями: вероятностью правильного определения технического состояния автомобиля с учетом системы диагностирования; информационной способностью алгоритмов точностью диагностирования и и контрольно-диагностических достоверностью диагностической средств; информации; технологичностью системы диагностирования и удобством проведения регулировочных работ; металло155 и энергоемкостью контрольно- диагностических средств; стоимостью изготовления и эксплуатационными расходами (экономической эффективностью системы диагностирования). Одним критерием трудно оценивать эффективность системы диагностирования, так как необходимо одновременно учитывать качество функционирования экономические контрольно-диагностических возможности и средств, экономическую технико- целесообразность диагностирования. Экономическую действующей эффективность диагностирования методике определения экономической оценивают по эффективности внедрения новой техники на автомобильном транспорте. Своевременное и в полном объеме выполнение диагностических работ намного повышает эффективность и качество подготовки автомобилей к эксплуатации. Например, при диагностировании топливной системы индивидуального автомобиля с последующей оптимальной регулировкой сокращаются расходы на топливо, снижается содержание СО в отработавших газах; при диагностировании установки управляемых колес увеличивается срок службы шин и т.д. Эффективность от внедрения специализированного обслуживания техники с использованием средств диагностирования получается главным образом за счет увеличения межремонтных сроков службы машин и уменьшения простоев благодаря своевременному предупреждению отказов. В результате этого снижаются удельные издержки на ремонт и техническое обслуживание машин. Чтобы определить экономическую эффективность нового метода или средства, необходимо сравнить его с прототипом. Если такой прототип отсутствует, то экономическую эффективность новой разработки определяют по результатам удельных издержек на ремонт и техническое обслуживание однотипных машин. При этом сравнивают издержки, получающиеся до и после внедрения нового метода или средства в одинаковых условиях эксплуатации техники. 156 Все средства диагностирования поставляют, как правило, комплектно в виде передвижных диагностических и ремонтно-диагностических мастерских, а также стационарных постов диагностирования машин. При плановых обслуживаниях средства диагностирования используются совместно со средствами технического обслуживания. При оценке новых методов и средств диагностирования и технического обслуживания техники по сравнению с прототипом в каждом конкретном случае следует учитывать все факторы, влияющие на экономическую эффективность сравниваемых методов и средств. Например, при замене старого метода диагностирования составной части новым, более точным и совершенным, сравнивают погрешности и трудоемкости этих методов. Техническая диагностика автомобиля стала важнейшим элементом планово-предупредительной системы ТО и ремонта автомобильной техники. Внедрение ее на автомобильном транспорте значительно улучшает техническое состояние подвижного состава при одновременном снижении эксплуатационных расходов, обеспечивает экономию топлива и безопасность дорожного движения, уменьшает загрязнение окружающей среды выхлопными газами. Объем контрольно-диагностических работ в общем объеме ТО и ремонта довольно большой и уже достиг одной трети объема ТО. С одной стороны, это вызвано усложнением конструкции выпускаемых автомобилей, стремлением предотвратить отказы и неисправности автомобилей, избежать излишнего объема профилактических и ремонтных работ, а с другой — несовершенством технологии и организации применяемой технической диагностики автомобилей. Внедрение диагностики в технологические процессы ТО и ремонта не всегда приносит желаемую эффективность. Поэтому решению проблем, связанных с диагностированием автомобилей, следует уделять большое внимание. Условия эффективности методов диагностирования 157 При ТО и ремонте машин используют два вида информации: статистическую (надежностную) и индивидуальную (диагностическую). Статистическую информацию получают путем обработки данных об отказах совокупности объектов, а диагностическую – путем непосредственного измерения параметров технического состояния данного объекта. На основе статистической информации с определенной вероятностью устанавливают регламентные объемы ТО и ремонта, а на основе диагностической – уточняют эти объемы применительно к данному автомобилю. Использование диагностической информации исключает затраты на преждевременную профилактику и текущий ремонт, обусловленный пропуском отказов. Уровень снижения затрат при планово-предупредительном ТО за счет диагностирования в большей степени зависит от коэффициента вариации ресурса объекта l, стоимости аварийного ремонта с, стоимости при различном профилактических d и диагностических cд работ. Эффективность применения диагностирования сочетании перечисленных факторов показана на номограмме рис.9.1., которая построена из условия, что суммарные удельные затраты на ремонт, предупредительное обслуживание и диагностирование не превышают суммарных удельных затрат на ремонт и предупредительное обслуживание без диагностирования: 158 Рис.9.1. Номограмма предельной стоимости диагностирования Cпрд при различных величинах коэффициентов вариации ресурса объекта и различных относительных затратах к на ремонт: d – стоимость предупредительного ремонта (профилактики); с – стоимость ремонта при пропуске отказа. сq Д d (1 q Д ) c Д n Д l Дфакт где qД сq d (1 q ) l рфакт (6.1) и q - вероятности аварийных отказов, соответственно, при факт факт обслуживании с диагностированием и без диагностирования; l Д и lр - средние фактические (средневзвешенные) пробеги до восстановления, соответственно, диагностирования; при nД обслуживании с диагностированием и без - среднее число проверок до восстановления. Из номограммы видно, что чем выше коэффициент вариации ресурса, а, следовательно, и вероятности пропуска отказов данного агрегата при 159 регламентном обслуживании, и чем выше затраты на устранение этих отказов, тем более эффектно применение диагностирования. Пользуясь номограммой, можно определить для заданных условий предельную стоимость диагностирования Cпрд того или иного механизма, при превышении которой становится выгоднее применять принудительную профилактику без диагностирования. Расчеты показывают, что при существующих значениях c, d и сд затраты на ТО и ремонт могут быть снижены за счет диагностирования на 10-25%. Кроме снижения затрат на ТО и ТР эффект от применения диагностики, т.е. от индивидуальной оценки технического состояния и свойств объектов, может быть получен и в результате более полного использования ресурсов работоспособности их агрегатов и механизмов путем более точного информационного обеспечения планирования и организации таких мероприятий, как ремонт, снабжение, экономия топлива, безопасность движения. Из этого следует, что диагностика автомобилей является одним из основных факторов обеспечения прогрессивных технологических процессов ТО и ТР, направленных на реализацию многочисленных резервов за счет всестороннего использования индивидуальных возможностей и свойств объектов. Возможности диагностирования многих агрегатов и механизмов в большей степени зависят от их контролепригодности. Основным показателем контролепригодности (КП) является коэффициент конролепригодности Кк: Кк То То Т Д (6.2) где То – основная трудоемкость диагностирования, чел·ч, Тд – дополнительная трудоемкость (подключение диагностических средств, датчиков, вывод объекта на тестовый режим и т.д.), чел·ч. 160 Основная и дополнительная трудоемкость диагностирования определяются путем суммирования затрат труда на выполнение основных toi и дополнительных tдi диагностических операций с учетом их вероятностей Рi, обусловленных надежностью объекта. Tо и Тд для элементов, систем и автомобиля в целом выражаются формулами: n To Pi t oi t 1 (6.3) n T Д Pi t Дi t 1 где n число диагностических операций. Коэффициент контролепригодности локально характеризует приспособленность автомобиля (системы, элемента) к диагностированию. Он позволяет также оценить уровень конструкции автомобиля в области его контролепригодности. Дополнительные показатели контролепригодности дифференцированно оценивают КП и качественно и количественно. К ним относятся: доступность диагностирования; легкость подключения приборов; возможность диагностирования без разрыва цепей, удобство работ, обеспеченность контроля встроенными датчиками; унификация числа контрольных точек; централизация Дополнительные контроля; санитарно-гигиенические диагностические показатели определяют показатели. также как основные – по трудоемкости операций и их повторяемости, либо количественным сравнением (например сравнивая число контрольных точек), либо экспертно на основе анализа ранее выполненных аналогичных конструкций. Нормативы контролепригодности могут задавать на стадии проектирования автомобилей, исходя из уже достигнутого минимума toi и tдi в области мирового автомобиле- и машиностроения. С целью повышения контролепригодности на агрегатах объектов устанавливают встроенные 161 датчики, устройства для централизованного съема информации, индикаторы неисправностей и микроконтроллеры для обработки неоднозначной информации о состоянии автомобиля. Расчет экономической эффективности диагностирования Экономическая эффективность диагностирования продукции машиностроения представляет собой экономию живого и овеществленного труда с учетом затрат (единовременных и текущих), необходимых для диагностики. Подсчету экономической эффективности подлежат образцы с улучшенными показателями надежности любой из групп: безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость, долговечность. Экономический эффект от диагностирования машин составляет разность между производственных выраженной ресурсов, в денежной полученной форме в экономией результате всех проведения диагностики, осуществляемых на всех стадиях жизненного цикла изделий. Показателями экономической эффективности являются: годовой экономический эффект и коэффициент экономической эффективности (срок окупаемости). Экономический эффект от диагностирования определяется методом сравнительной экономической эффективности. Сравниваются два объекта: базовый и с улучшенными показателями надежности за счет применения диагностики. Сравниваемые величины приводятся в сопоставимый вид по времени и производительности. Лучшим считается вариант, обеспечивающий наибольшую величину годового экономического эффекта по сравнению с вариантом, принятым за базу сравнения. При расчетах экономической эффективности все технико-экономические показатели сравниваемых вариантов должны быть приведены в сопоставимый вид по фактору времени 162 Расчет экономической эффективности проводится на всю номенклатуру и весь объем выпуска продукции, у которой повышается надежность за счет применения диагностики. Если оцениваемое мероприятие охватывает слишком большую номенклатуру изделий с разнообразными техникоэкономическими представитель показателями, (группу то расчет производится изделий-представителей) с на изделие- последующим распространением полученных результатов на всю продукцию с повышенной надежностью. Расчет экономической эффективности от применения диагностирования в следующей последовательности: выбор базы сравнения; установление расчетного года; определение источников экономии; выбор (вывод) расчетной формулы; сбор исходных данных; проведение расчета. Экономическая отдельным ее эффективность составляющим: может рассчитываться безотказности, как по ремонтопригодности, сохраняемости и долговечности, так и по комплексным показателям (например, коэффициенту готовности). При разнонаправленном изменении показателей надежности (повышение одних и снижение других) экономическая эффективность определяется как алгебраическая сумма экономических эффектов от изменения различных показателей надежности. Повышение надежности за счет диагностирования оказывает решающее влияние на улучшение технико-экономических показателей эксплуатации машин. В зависимости от номенклатуры изменяемых показателей надежности улучшаются те или иные технико-экономические показатели, определяющие эксплуатационные свойства машин. Повышение безотказности характеризуется увеличением наработки на отказ или вероятности безотказной работы. Повышение безотказности работы машины приводит к уменьшению количества внезапных отказов машин и тем самым снижает величину затрат 163 иа устранение отказов, которые входят в состав эксплуатационных издержек потребителя. В состав этих издержек входят, как правило, заработная плата ремонтных рабочих и стоимость используемых в ремонте запасных частей и материалов. Эксплуатационные издержки определяются обычно или за год службы изделия в расчете на единицу выпущенной продукции (выполненной работы) или в расчете на единицу полезного эффекта. Второй вариант предпочтительнее, так как позволяет легче приводить в сопоставимый вид сравниваемые базовый и проектируемый уровни надежности. Кроме того, повышение безотказности приводит к увеличению времени эффективной работы машины за счет уменьшения времени простоя машины в ремонте. Таким образом увеличение наработки па отказ равносильно повышению роста производительности машины. Улучшение ремонтопригодности характеризуется средним временем восстановления отказа или удельной трудоемкостью восстановления. Улучшение ремонтопригодности машины приводит к тому же экономическому эффекту, что и рост безотказности. При одинаковых показателях безотказности эффективнее будет работа машины с более высокими показателями ремонтопригодности. Уменьшение времени на поиск и устранение отказа приводит, также как и при росте безотказности, к уменьшению эксплуатационных издержек и повышению времени эффективной работы (росту производительности). Основными показателями долговечности являются ресурс и срок службы. Машина с увеличенным сроком службы ежегодно переносит на выполненную ею работу меньшую часть своей балансовой стоимости, уменьшая тем самым стоимость выполненных работ. Основным показателем долговечности, используемым при расчетах экономической эффективности, является ежегодная доля отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление (реновацию). 164 В простейшем случае доля отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление Р может быть представлена в виде: Р 1 Т СЛ (6.4) где Тсл – срок службы машины. Более точные результаты могут быть получены по формуле: Р Е (1 Е ) Т СЛ 1 (6.5) где Е = 0,1. В общем виде годовой экономический эффект Э определяется по формуле: Э [(C1 Eн К1 ) В2 Р1 Eн И1 И 2 Eн К 2 К1 (С 2 Eн К 2 )] А2 В1 Р2 Eн Р2 E н (6.6) где C1 и C2 - себестоимость единицы продукции (работы) до и после применения диагностирования; К1 и К 2 - удельные капитальные вложения в производственные фонды до и после повышения надежности; Ен 0,15 нормативный коэффициент экономической эффективности; В1 и В2 - годовые объемы продукции (работы), производимой одной машиной до и после применения диагностирования; И 1 и И 2 - среднегодовые эксплуатационные издержки потребителя до и после использования диагностики в расчете на объем работы (продукции), производимые продиагностированной машиной. В этих издержках учитывается только часть амортизации, предназначенная на 165 капитальный ремонт, а также амортизационные отчисления по сопутствующим капитальным вложениям потребителя; К1 и К 2 - сопутствующие капитальные вложения потребителя (без учета стоимости оцениваемых машин) до и после применения диагностирования в расчете на объем продукции (работы), производимой машиной с применением диагностики; Р1 и Р2 – доли отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление (реновацию) до и после применения диагностики; А2 – годовой объем производства машин с применением диагностики в расчетном году в натуральных единицах. При изменении отдельных составляющих формула будет видоизменяться и упрощаться. Кроме основного экономического эффекта, при повышении надежности использованием диагностирования у некоторых видов машин создается дополнительный экономический эффект в сопряженных сферах. Его определяют по величине предотвращенного в результате повышения надежности ущерба, исходя из технологических особенностей эксплуатации машин. В зависимости от эксплуатационного назначения машин с целью определения предотвращенного ущерба продукцию машиностроения можно разделить на следующие группы: продукция тракторного и сельскохозяйственного машинострое- ния (предотвращенный ущерб — уменьшение потерь сельскохозяйственной продукции, повышение урожайности); продукция энергетического машиностроения (уменьшение потерь у потребителя электроэнергии в результате устранения случаев отключения электроэнергии); производство транспортных средств (автомобилестроение, су- достроение, производство средств железнодорожного транспорта) — предотвращенный ущерб выразится в уменьшении страховых заделов, 166 создаваемых предприятиями и организациями на случай срыва поставок в связи с отказами средств транспорта; производство различного технологического оборудования, по- вышение надежности которого приводит к сокращению межоперационных пределов, создаваемых на поточных линиях с целью обеспечения их бесперебойной работы при внезапном отказе одного из станков этой поточной линии. Определение исходных данных для проведения расчета осуществляется двумя основными методами: статистической обработкой информации либо методами прогнозирования. Сбор исходных данных является наиболее длительной и трудоемкой частью проведения расчета экономической эффективности. Метод вариаторов затрат. В экономике для расчета сложных схем, в которых участвует достаточно большое количество показателей, влияющих на общий результат, например ассортимент выпускаемой продукции, применяются так называемые вариаторы. Они определяют степень влияния одного показателя (продукта, проекта) на затраты в целом по предприятию (подразделению, иному центру ответственности). При этом существует возможность оптимизации объемов выпускаемой продукции с учетом мощностей предприятия, спроса и т.д., т.е. существуют граничные условия задачи оптимизации. Для применения вариаторов затрат на ремонтные воздействия для машины попробуем рассмотреть ее как некий центр ответственности, имеющий сложную структуру и работающий посредством взаимозависимых составляющих. Долями составляющих могут выступать как отдельные детали, так и узлы и агрегаты. Чем более глубокое разбиение будет произведено, тем точнее будет рассчитан необходимый параметр. Для расчета необходимо иметь данные по заложенному производителем сроку службы машины. Каждый элемент системы имеет свой ресурс до 167 замены либо капитального ремонта. Данные по этим ресурсам могут быть предоставлены производителями техники или путем экспертной оценки. Доля в стоимости для каждого элемента системы будет представлять собой отношение стоимости элемента к суммарной стоимости всех элементов системы. При этом суммарная стоимость будет являться частью стоимости приобретения машины за вычетом стоимости сборки, транспортных расходов на доставку к покупателю, оплату дилерских услуг и т.п. Вариатором для каждого элемента системы будет являться произведение доли элемента и доли ресурса к общему сроку службы машины: CЭi RЭi 100% CЭ TСЛ V , (6.7) где CЭi – стоимость нового оригинального элемента, д.е.; TСЛ – нормативный срок службы машины, лет; C RЭi Э – суммарная стоимость элементов системы, д.е.; – предположительный ресурс нового оригинального элемента, лет. Расчет вариаторов для каждого элемента системы сводится в таблицу, сумма вариаторов будет определять некое условное значение, которое для конкретной новой машины будет постоянным. В течение срока эксплуатации элементы машины неравномерно подвергаются физическому износу, и, соответственно, картина поэлементного состояния будет в разные моменты времени различной. Такую картину можно получить путем детальной диагностики машины. Своевременная диагностика позволяет предупредить отказы машины на ранних стадиях развития неисправности. В настоящий момент диагностические системы достаточно мобильны и позволяют с высокой точностью протестировать практически все системы машины и при наличии определенного программного обеспечения быстро установить состояние элементов и 168 степень их износа, соответственно, выявив остаточный ресурс для этих элементов. Стоимость диагностического оборудования достаточно высока, и для большинства предприятий не имеет смысла его приобретать, но некоторые предприятия сервиса и ремонта техники в РФ его уже имеют и оказывают услуги по диагностике машин. Стоимость такой диагностики относительно невелика и составляет от 100 до 300 долл. США за достаточно подробный отчет о машине в целом и состоянии агрегатов в отдельности, но более детальная диагностика стоит гораздо дороже. В результате проведенной диагностики оценивается остаточный ресурс по каждому элементу системы, и вариаторы будут определяться относительно элементов новой машины. В этом случае расчет производится по следующей формуле: V CЭi RЭостi 100% CЭ TСЛ , (6.8) где: RЭостi – предположительный остаточный ресурс элемента, лет. Данные по рассчитанным вариаторам сводятся в таблицу. Вариаторы по состояниям машины (новой и эксплуатируемой) суммируются и сравниваются между собой. Отношение этих величин будет определять остаточный срок службы системы в целом. Т.е., если сумма вариаторов для эксплуатируемой машины будет составлять, к примеру, 25, а для новой – 68, то отношение 25/68 = 0,31. Это означает, что остаточный срок службы по машине в данном состоянии составит 31% от срока службы новой. Метод вариаторов затрат позволяет в первую очередь оценить оставшийся срок использования машины. Следует отметить, что заводыизготовители за срок эксплуатации принимают конструктивно заложенный срок, при котором износ машины 169 будет достаточно равномерен, прогнозируем и при нормальной эксплуатации (проведении регламентных сервисных работ, недопущении предаварийных нагрузок, использовании строго по назначению и т.п.) состояние машины будет удовлетворительным, т.е. на достаточном уровне технической готовности, необходимом среднестатистическому потребителю. Однако это вовсе не означает, что по окончании данного срока техника не сможет выполнять свои функции, затраты на ее содержание начнут расти ускоренными темпами, но вполне вероятно, что она будет способна приносить доход. Зарубежные производители закладывают срок эксплуатации конструктивно в базовые детали, например, раму. Т.е. по прошествии определенного срока рама становится непригодной к использованию и не подлежит ремонту либо, затраты на ее восстановление превысят эффект от данного действия. И если, например, автомобили 70-х годов до сих пор можно встретить в эксплуатации, то выпускаемые сейчас аналогичные машины прослужат не более 15 лет. Связано это с большим числом продаж капитально отремонтированной, либо восстановленной техники, что является нереализованной возможностью поставки новых машин и воспринимается производителем как прямые убытки. Итак, приобретая бывшую в употреблении машину, предприятие сталкивается с некоторыми трудностями в определении оставшегося срока эксплуатации, а также ее технической готовности. Если досконально известны все виды работ, а также состояние (происхождение) применяемых для ремонта частей и агрегатов, а также уровень качества работ, то применение метода вариаторов затрат поможет с достаточной степенью вероятности решить данные вопросы. При отсутствии информации можно провести диагностику машины и работать с полученными данными. Стоит отметить, что глубина диагностики в каждом своем шаге увеличивает стоимость диагностических работ в разы по отношению к предыдущему шагу. И не факт, что глубина будет достаточна для точного определения вариаторов затрат при уже излишне высокой стоимости диагностики. 170 В настоящее время вопрос о необходимости проведения диагностических работ в силу каких-либо причин подвергается сомнению со стороны руководителей эксплуатирующих организаций. В первую очередь, это связано с тем, что при высокой загрузке техники нет возможности остановить машину для проведения диагностики, в отличие от работ по ТО (впрочем, и это не всегда соблюдается). Вызывает недоумение также практика эксплуатации машины до отказа, которая становится настоящей проблемой. Эта ситуация порождена неграмотностью владельцев техники, и в ближайшее время такое положение не изменится. Идеальным вариантом для кардинального изменения могло бы стать появление сервисных служб. Клиент, приобретая технику, устанавливает долгосрочную связь с сервисной службой, которая будет следить за машиной весь срок ее эксплуатации. Проведение или отслеживание всех видов технического обслуживания, регулярная диагностика (и по ее результатам проведение профилактических работ), подготовка к текущему ремонту (а значит, заблаговременный заказ необходимых запасных частей и материалов), а также анализ техникоэкономических показателей по каждой машине – все это может решить множество проблем, возникающих перед эксплуатирующей организацией. Данный вариант предполагает достаточно серьезные капиталовложения в создание таких служб. Мало того, у клиента должна быть уверенность, что данная фирма проработает не менее десятка лет, и будет добросовестно исполнять свои обязательства. У сервисной фирмы должна быть серьезно налажена солидная клиентская база для того, чтобы держать минимальные цены, иметься служба снабжения, высококвалифицированный персонал и все это при высоком качестве услуг. На данный момент на рынке таких предприятий нет. Рынок услуг поставок, сервиса и ремонта сравнительно молод, и говорить о качестве его игроков пока рано. Рассмотрим подробнее возможность подхода к решению данного вопроса в таблице 6.1. Таблица составлена с учетом небольшого количества 171 аспектов, влияющих на выбор производителя работ по ТО и Р, и в данном случае приведена как пример расчетной матрицы. Для получения реальных результатов следует оперировать как можно более точными данными. В любом случае выбор должны определять такие составляющие для расчета, как: затраты, степень рисков, убытки в результате реализации рисков. Минимум суммы затрат и убытков – точка оптимума в решении задачи. Представляя текущее состояние парка техники, возможность появления собственных производственных мощностей (для производства ТО и Р), существующий уровень рынка услуг сервиса, а также прогнозируя эти показатели на достаточно продолжительный срок, руководитель предприятия имеет реальную возможность взвешенного выбора и может принять качественное управленческое решение, что будет положительно влиять на деятельность организации. Выбрать единственную позицию из представленных в строках таблицы 9.1 не всегда возможно и оправданно. Парки техники могут быть укомплектованы различными типами машин, например, на 80% несложными в обслуживании и ремонте отечественными бульдозерами и экскаваторами, а на 20% – тяжелыми горнопроходческими импортными комплексами. И если по отечественным машинам предприятие все виды работ будет производить самостоятельно, то вполне может оказаться, что даже для технических обслуживаний импортных комплексов придется привлекать сервис-дилеров. Если в регионе отсутствуют предприятия сервиса, все виды работ придется производить собственными силами или применять агрегатный метод ремонта, отправляя в другой регион оборотные узлы и агрегаты для ремонта. Также возможно ограничение создания (расширения) собственных ремонтных мощностей предприятия, например, если оно находится в черте крупного города, а вывод предприятия за город в связи с высокими затратами либо технологически невозможен. Перспективы развития методов и средств диагностирования 172 Перспективные методы и средства диагностирования по назначению, области применения, конструкции, техническим показателям должны удовлетворять требованиям, обусловленным особенностями эксплуатации, технического обслуживания и ремонта машин. С каждым годом повышаются показатели надежности производимой техники, растет ресурс новых и отремонтированных машин, сокращается число капитальных ремонтов, повышается роль текущих ремонтов, выполняемых по потребности. Повышение надежности машин позволило увеличить периодичность технического обслуживания и тем самым снизить число трудоемких плановых работ. Наряду с этим резко возросла трудоемкость диагностирования. Таблица 9.1. Оценка аспектов выбора ресурсов для производства работ по ТО Выбор ресурсов производства работ ТО и Р – предприятия ми сервиса ТО – собственным и силами, все виды Р – предприятие м сервиса ТО и небольшие Р – собственным и силами, средние и сложные Р – предприятия ми сервиса ТО и Р (небольшие и Затраты на содержание собственных мощностей Затраты на оплату труда собственны х ремонтных рабочих Затраты на оплату услуг сервиса сторонней организаци и Степень риска качеств а работ Степен ь риска срыва сроков работ Убытки в результате реализаци и рисков 0 0 Max Max* Max* Max* ≈0 Min ≈ 0,8–0,9 от Max ≈Max* ≈Max* ≈Max ≈ 0,1–0,2 Мах ≈ 0,1–0,2 Мах ≈ 0,7–0,8 от Max ≈ 0,8– 0,9 от Max ≈ Max* ≈ 0,8–0,9 от Max ≈ 0,2–0,5 Мах ≈ 0,2–0,5 Мах ≈ 0,4–0,7 от Max ≈ 0,6– 0,8 от ≈ 0,8 от Max ≈ 0,6–0,8 от Max 173 средние) – собственным и силами, сложные Р – предприятия ми сервиса ТО и Р – собственным и силами, капитальные – предприятия ми сервиса Все виды ТО иР– собственным и силами Max ≈ 0,5–0,7 Мах ≈ 0,5–0,7 Мах ≈ 0,3–0,4 от Max ≈ 0,4– 0,6 от Max ≈ 0,4 от Max ≈ 0,3–0,6 от Max Max Max 0 Min Min Min * – значение может со временем снижаться с отладкой механизма взаимодействия с партнером (предприятием сервиса). Увеличение объема диагностических работ связано с усложнением конструкции машин, повышением их производительности и энер- гонасыщенности, переходом на систему обслуживания и ремонта по состоянию. Простои этих дорогостоящих высокопроизводительных машин на техническом обслуживании и ремонте влекут за собой увеличение эксплуатационных издержек. Поэтому мероприятия, направленные на обеспечение своевременной проверки технического состояния и предотвращение простоев машин по техническим причинам, будут иметь в дальнейшем еще большее значение. В связи с автоматизацией производства значительно возрастает потребность в информации о техническом состоянии составных частей машин, причем очень важно повысить ее объем, точность и оперативность. Поэтому перспективные методы и средства диагностирования должны характеризоваться высокой точностью измерений, диагностирования, небольшими издержками получение информации о состоянии машин. 174 малой на трудоемкостью диагностирование и Процесс диагностирования можно представить в виде ряда последовательных этапов: присоединение первичных преобразователей и подключение измерительных приборов к объекту; установление необходимых режимов работы, включая тестовое воздействие; измерение параметров состояния; обработка результатов измерений; сравнение полученных данных с допускаемыми величинами; постановка диагноза и вычисление остаточного ресурса составных частей, выход из строя которых обусловливает капитальный ремонт объекта диагностирования; принятие решения об объемах и видах технического обслуживания и ремонта; отключение измерительных приборов и снятие измерительных преобразователей. Быстрое и оперативное выполнение перечисленных работ возможно при условии широкого использования электронных средств измерений и их автоматизации. Особое значение имеет применение универсальных методов диагностирования — виброакустического и спектрографического. В первом случае для измерения нескольких десятков параметров состояния требуется присоединение 2...3 первичных преобразователей, а во втором — взятие пробы масла при единой в том и другом случае аппаратурной реализации съема и обработки информации. Научно-исследовательскими организациями и учебными заведениями проведена значительная работа по разработке методов диагностирования при помощи механических, гидравлических, пневматических и электрических средств измерений, ведутся работы по созданию, совершенствованию и внедрению электронных элементов систем диагностирования. 175 Широкое внедрение различных методов и средств диагностирования при эксплуатации техники отражает их большую эффективность. Недостатки применяемых в настоящее время средств диагностирования выявлены и устраняются. Наиболее существенные из них — большое разнообразие приборов и приспособлений и значительная трудоемкость диагностирования. Вместе с тем низкий уровень финансовых доходов предприятий и частных владельцев техники и высокая стоимость диагностического оборудования ограничивает его распространение. Как следствие, перечисленными средствами диагностированию подвергается около 20... 25% парка машин. В настоящее время внедряется в производство диагностическое оборудование с электронными средствами измерений, а также перспективное оборудование, позволяющее полностью автоматизировать процесс диагностирования, ведутся работы по дальнейшему развитию универсальных методов диагностирования (виброакустического, спектрографического, теплового и др.). В ближайшем будущем предполагается активное внедрение методов и средств диагностирования машин на основе интроскопии (визуального наблюдения процессов, протекающих внутри непрозрачных устройств, с помощью приборов звуковидения, тепловидения, радиовидения и др.), лазерной спектроскопии, голографии, электромагнетизма, скоростной киносъемки и др. С точки зрения реализации перспективных методов диагностирования дальнейшие разработки будут проводится по созданию следующей аппаратуры: простых и надежных приборов и устройств для простого технического обслуживания (например, для ТО-1 и ТО-2 тракторов и периодического обслуживания комбайнов) ; простых, универсальных электронных приборов для простого и сложного технического обслуживания, предремонтного и послеремонтного диагностирования; 176 многофункциональных автоматизированных систем диагностирования для оценки технического состояния машин при сложном техническом обслуживании, определения видов и объемов ремонтных работ и контроля качества ремонта машин. Применение перспективных методов диагностирования с помощью автоматизированных систем и улучшение контролепригодности машин позволяют усовершенствовать процесс диагностирования и постановки диагноза, а также уменьшить его продолжительность в 5... 8 раз. Однако при этом значительно возрастает стоимость средств диагностирования. В этой связи особое значение имеют правильный выбор номенклатуры структурных и диагностических параметров и обоснование допускаемых погрешностей их измерений, от чего в конечном счете зависит как конструкция и стоимость средств измерений, так и глубина и трудоемкость диагностирования. Решение этих задач позволит в значительной мере повысить эффективность диагностирования при минимальных удельных издержках и тем самым резко повысить надежность, а также снизить затраты на обслуживание и ремонт техники. Обеспечение контролепригодности объектов диагностирования Основная диагностирования причина машин чрезвычайно — неудобство высокой трудоемкости подключения и демонтажа измерительных преобразователей. Время, затрачиваемое на подготовку объекта к диагностированию, включая монтаж и демонтаж измерительных преобразователей, составляет 60...80% общего (оперативного) времени на диагностирование в целом. Ведутся исследования по разработке автоматизированных диагностических систем, внедрение которых позволит резко повысить производительность средств диагностирования и снизить трудоемкость диагностирования при условии значительного уменьшения времени на 177 присоединение и снятие измерительных преобразователей. Однако нельзя решить эту задачу только за счет совершенствования методов и средств диагностирования. Требуются соответствующие конструктивные доработки выпускаемой техники, реализуемые конструкторами и производителями транспортных средств и строительных машин. Повышение контролепригодности осуществляется путем выполнения следующих конструктивных мероприятий: улучшения доступности и удобства выполнения работ; обеспечения универсальности мест для присоединения того или иного измерительного преобразователя; применения встроенных измерительных преобразователей, указателей, сигнализаторов, бортовых средств измерений. Один из основных обобщенных критериев совершенства методов и средств измерений, а также приспособленности техники к диагностированию — суммарные удельные издержки, представляющие собой отношение средних суммарных издержек диагностирования к суммарной наработке объекта за один и тот же период эксплуатации. Суммарные удельные издержки складываются из следующих затрат: на улучшение контролепригодности машин в целях снижения трудоемкости диагностирования; на совершенствование, универсализацию и унификацию методов и средств диагностирования; повышение надежности и стабильности показаний средств измерений; снижение погрешности измерений; создание диагностических систем и их автоматизацию. Элементы удельных издержек должны окупаться в кратчайшие сроки за счет резкого повышения эффективности диагностирования и достижения минимума суммарных удельных издержек 178 после окончания срока окупаемости усовершенствованных методов и средств диагностирования (возмещения затрат на капитальные вложения). Улучшение контролепригодности в основном позволяет снизить трудоемкость вспомогательных работ, таких, как постановка и снятие измерительных преобразователей. Трудоемкость и погрешность измерения параметров состояния уменьшаются главным образом за счет совершенствования методов и средств диагностирования. Однако при этом возрастают суммарные издержки на диагностирование. Одновременно увеличивается наработка за один и тот же период эксплуатации (за счет повышения надежности и безотказности объекта диагностирования). При сравнительно небольших затратах на совершенствование методов, средств и объектов диагностирования удельные издержки на единицу наработки уменьшаются. Иными словами, в этом случае наработка увеличивается более быстрыми темпами, чем суммарные издержки на диагностирование. Наконец наступает такой момент, когда увеличение суммарных издержек диагностирования становится экономически нецелесообразным вследствие того, что темп роста этих затрат начинает опережать темп роста наработки, т. е. начинается увеличение суммарных удельных издержек. Следовательно, при совершенствовании методов, средств и объектов диагностирования необходимо стремиться к тому, чтобы в конечном счете достичь минимума суммарных издержек на единицу наработки. Контрольные вопросы 1. Дайте определение эффективности диагностирования. 2. Какими показателями оценивают эффективность диагностирования? 3. Каким образом определить экономическую эффективность нового метода диагностирования? 179 4. Какие виды информации используют при выполнении регламентных и ремонтных работ? 5. Каковы перспективы развития диагностики? 6. В каком направлении с точки зрения реализации перспективных методов диагностирования будут проводится дальнейшие разработки? 7. Каким образом получают диагностическую информацию? 8. Дайте определение вариатору затрат. 9. Каково значение вариаторов затрат? 10. Назовите основные недостатки применяемых в настоящее время средств диагностирования. 11. Назовите основную причину чрезвычайно высокой трудоемкости диагностирования машин. 12. Каким образом осуществляется повышение контролепригодности объектов? 13. Из каких затрат складываются суммарные удельные издержки? 14. К чему приводит улучшение контролепригодности объектов? 15. С какой целью производится совершенствование методов, средств и объектов диагностирования? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10 «СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ» Цель работы: составление технологической карты процесса диагностирования транспортного средства, дорожно-строительной машины (агрегата) указанного преподавателем. 180 Краткие теоретические сведения: Технологический совокупность процесс операций по диагностики соответствующим представляет воздействиям, собой которые выполняются в определенной последовательности с помощью различного инструмента, приспособлений и других средств механизации с соблюдением технических требований (технических условий). Технологический процесс диагностики оформляется в виде операционной, технологической, постовой технологической карты или карт диагностирования Д-1, Д-2. На основании технологических карт определяется объем работ по техническим воздействиям, а также производится распределение работ (операций) между исполнителями. Любая технологическая карта является руководящей инструкцией для каждого исполнителя и служит документом для технического контроля выполнения обслуживания или ремонта. Технологическая карта диагностирования составляется раздельно на определенный вид обслуживания (Д-1, Д-2), а внутри вида обслуживания по элементам. Например, по видам работ: контрольные, крепежные, регулировочные операции; обслуживание системы питания; очистительные операции и др. Технологические карты составляют в соответствии с перечнем основных операций, изложенных в первой или второй (нормативной) части «Положения о ТО и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» и другими нормативно-техническими источниками. Постовая технологическая карта диагностирования отражает последовательность операций диагностики по агрегатам (агрегату) или системам (системе), которые выполняются на одном посту диагностирования (посту ТО в случае совмещения периодов проведения ТО и диагностики). 181 Выполнению постовых карт предшествуют: выбор метода организации процесса диагностирования; распределение объемов работ и исполнителей по постам поточной линии или специализированным переходящим звеньям, обеспечивающих синхронность работы постов; определение перечня работ (операций), выполняемых на данном посту диагностирования (ТО) или перечня операций, выполняемых данным звеном рабочих. Операционные карты диагностирования состоят из нескольких переходов приемов и представляют собой детальную разработку технологического процесса той или иной операции диагностирования. Операционная карта составляется на основные контрольно-диагностические, регулировочные, демонтажно-монтажные, разборочно-сборочные и другие работы, выполняемые на постах зон диагностирования (ТО) или цехах (отделениях). Технологическая совокупность операция переходов, диагностики которые представляет выполняются в собой определенной последовательности с помощью различного инструмента и приспособлений с соблюдением технических требований (технических условий). Операции, на которые должны быть составлены операционные карты, устанавливаются преподавателем в процессе проектирования. Технологические, постовые и операционные карты выполняются согласно определенной формы. Для облегчения чтения технологическая карта может содержать необходимые рисунки, схемы и чертежи. Для разработки технологических карт процессов и операций необходимо использовать специальную техническую литературу, в которой освещены вопросы технологии выполнения ТО и ремонта подвижного состава автомобильного транспорта. Варианты заданий для выполнения работы приведены в таблице 10.1. 182 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА _________________________________________________________________ (Вид ТО, номер поста или специализированного звена зоны ТО, диагностирования) __________________________________________________________________ Содержание работ: _________________________________________________ Общая трудоемкость работ: __________________________ чел∙мин Исполнители __________________чел (Указать общее число) Специальность и разряд исполнителей ________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ____________________________________________ Оборудование, приборы, инструмент: _________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Наименова ние операций Место выполнен ия операций Число мест Специально Оборудова Трудоемкос ТУ и или точек сть и разряд ние и ть, указан обслужива инструмен чел∙мин ия ния т 1. 2. и т.д. Таблица 10.1 № п/п 1 Объект диагностирования А/м КамАЗ-55111S 2 А/м КамАЗ-55111S 3 А/м КамАЗ-55111S 4 А/м КамАЗ-55111S 5 А/м КамАЗ-55111S 6 А/м КамАЗ-55111S Варианты заданий для выполнения работы Вид ТО Содержание работ Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Диагностирование масляного насоса Диагностирование головки блока цилиндра Диагностирование фильтра центробежной очистки масла Диагностирование водяного насоса Диагностирование форсунок Диагностирование стартера 183 Примеч. ДВС КамАЗ740.31-240 ДВС КамАЗ740.31-240 ДВС КамАЗ740.31-240 ДВС КамАЗ740.31-240 ДВС КамАЗ740.31-240 ДВС КамАЗ- 7 А/м КамАЗ-55111S 8 А/м КамАЗ-55111S 9 А/м Freightliner FLD120 10 А/м МАЗ-6422 11 А/м Nissan Skyline R32 12 А/м Freightliner FLD120 13 А/м Nissan Skyline R32 14 А/м Freightliner FLD120 15 А/м КрАЗ-6422 16 МАЗ-6422 17 А/м КамАЗ-4355 18 А/м КамАЗ-65226 19 А/м МАЗ-5335 20 Автобус НЕФАЗ-529916 А/м МАЗ-5549 А/м КрАЗ-6422 21 22 23 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 ДВС Cummins M11 24 25 А/м УАЗ-31519 26 КДМ* КрАЗ-6510 ДМ 27 КДМ* КрАЗ-6510 ДМ А/м УРАЛ-63685 Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 КДМ* КрАЗ-6510 ДМ 29 А/м УАЗ-31512 30 А/м УАЗ-31512 31 А/м КрАЗ-6510 32 А/м БелАЗ-7540 Проверка тепловых зазоров Диагностирование тормозной системы Диагностирование коробки передач Диагностирование рулевого управления Диагностирование ГРМ Диагностирование лебедки Проверка теплового зазора Д-2 28 Диагностирование генератора Диагностирование внешних световых приборов Диагностирование рулевого управления Диагностирование компрессора Диагностирование турбокомпрессора Диагностирование опорносцепного устройства Проверка установки управляемых колес Диагностирование карданной передачи Диагностирование раздаточной коробки Диагностирование опорносцепного устройства Д-2 Д-2 Д-2 Д-2 Диагностирование стартера Диагностирование системы АBS Диагностирование внешних световых приборов Диагностирование масляного насоса Диагностирование гидросистемы подъема платформы Диагностирование тормозной системы Диагностирование карбюратора Диагностирование сцепления Диагностирование 184 740.31-240 ДВС КамАЗ740.31-240 ДВС КамАЗ740.31-240 ДВС RB26DETT ДВС КамАЗ740.30-260 ДВС ЯМЗ-236 Топливная система Celect Plus ДВС ЯМЗ238М2 - - - 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 гидросистемы подъема платформы Д-2 Диагностирование А/м УАЗ-31512 карданной передачи Д-2 Диагностирование рулевого А/м УАЗ-31512 управления Д-2 Диагностирование А/м Toyota Corolla цилиндро-поршневой группы без разборки ДВС А/м Toyota Corolla Д-2 Диагностика стартера Д-2 Диагностирование А/м УРАЛ-5557 гидросистемы подъема платформы Д-2 Диагностирование Каток АМКОДОР-6641 контрольно-измерительных приборов А/м КамАЗ-4310 Д-2 Диагностирование лебедки Д-2 Диагностирование А/м Toyota Corolla цилиндро-поршневой группы c разборкой ДВС Д-2 Диагностирование А/м Toyota Corolla сцепления Д-2 Диагностирование рулевого А/м Toyota Corolla управления Д-2 Диагностирование А/м ЗиЛ-135ЛМ цилиндро-поршневой группы без разборки ДВС А/м ЗиЛ-135ЛМ Д-2 Диагностирование ГРМ Д-2 Диагностирование А/м Freightliner FLD120 генератора ДВС Mazda 13B Д-2 Диагностирование ротора Д-2 Диагностирование торцевых ДВС Mazda 20B лопаток и пружин ротора Д-2 Диагностирование корпуса ДВС Mazda 26B ротора * комбинированная дорожная машина ДВС 4AFE - - ДВС 4AFE ДВС 4AFE - - ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11 «ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ МАШИН» Цель работы: ознакомиться с основными требованиями к конструкции машин, порядком диагностирования при КО и ЕО, закрепить полученные знания Порядок выполнения работы: 1. Изучить теоретические аспекты работы. 185 2. Оформить отчет. 3. Защитить работу Общие положения: Для предупреждения повышенного и преждевременного износа и нарушений регулировок, а также для обеспечения нормального технического состояния и высокопроизводительной экономичной работы машин в течение всего периода эксплуатации служит планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта техники. Эта система включает в себя следующие элементы: эксплуатационную обкатку, ежесменное, плановое и сезонное технические обслуживания, технический осмотр, ремонт и хранение. Каждый из вышеперечисленных элементов системы включает в себя процесс диагностирования, производимый для своевременного выявления неисправностей. Наиболее сложным и ответственным является диагностирование при ЕО и КО. Это связано прежде всего с ограниченными временными ресурсами и ограниченной видимостью (как правило проверка машин осуществляется в темное время суток с применением искусственного освещения). Диагностирование при КО и ЕО включает поверку наличия (и при необходимости дозаправку) горючего, масел и охлаждающих жидкостей; исправности агрегатов, систем и механизмов, обеспечивающих безопасность движения; проверку на наличие подтеканий горючего, масел, охлаждающих жидкостей и утечек воздуха. После диагностики следует выполнение необходимых крепежно-регулировочных работ и устранение выявленных неисправностей. Рекомендуется следующая последовательность проведения процесса диагностирования при КО и ЕО: проверить: внешний вид машины, ее комплектность, укладку и крепление инструмента, оборудования; 186 протереть стекла, кабины (кузова), приборы освещения и сигнализации, номерные и опознавательные знаки; проверить крепление левой двери, надежность, замка, исправность стеклоподъемника, состояние и крепление АКБ, подножки и зеркала заднего вида. проверить наличие приводных ремней и их натяжение; заправку машины ГСМ и охлаждающей жидкостью; машин), проверить крепление левого переднего колеса (для колесных шплинтовку наконечников рулевых тяг, наличие фары и подфарников, отсутствие подтеканий систем двигателя; проверить крепление правого колеса, крыла, шплинтовку наконечников, рулевых тяг, наличие фары и подфарников; Проверить крепление правой двери, надежность замка, исправность стеклоподъемника, крепление подножки, и заднего колеса, наличие топлива в баке, крепление глушителя, состояние карданного вала, отсутствие подтеканий из КП и РК (при наличии). Проверить состояние реактивных штанг; Проверить состояние грузовой платформы, основного дополнительного оборудования, задних фонарей, указателей поворотов; Проверить крепление колес, наличие топлива в левом баке (при наличии); Запустить двигатель, прогреть его и прослушать его работу на разных оборотах коленчатого вала, проверить действие контрольных приборов, работу стеклоочистителей и стеклоомывателей; Во время работы двигателя проверить исправность внешних световых приборов; Во время начала движения проверить действие тормозов, КП, рулевого управления, сцепления. 187 Согласно нормативным актам запрещается эксплуатировать машину при выявлении следующих неисправностей: Двигатель Содержание вредных веществ в отработанных газах и их дымность превышают величины, установленные ГОСТ 17.2.2.03-87, Р17.2.2.06-99 и 21393-75. Нарушена герметичность системы питания. Неисправна система выпуска отработанных газов. Нарушена герметичность системы вентиляции картера. Превышен допустимый уровень шумности (ГОСТ Р 52231-2004 «Внешний шум автомобилей в эксплуатации. Допустимые уровни и методы измерения») Тормозные системы При дорожных испытаниях не соблюдаются нормы эффектив- ности торможения рабочей тормозной системой. Испытания проводятся на горизонтальном участке дороги с ровным, сухим, чистым цементо- или асфальтобетонным покрытием при скорости в начале торможения 40 км/ч — для автомобилей, автобусов и автопоездов и 30 км/ч — для мотоциклов и мопедов. Транспортные средства испытывают однократным воздействием на орган управления рабочей тормозной системой. Масса транспортного средства при испытаниях не должна превышать разрешенной максимальной массы. Эффективность рабочей тормозной системы транспортных средств может быть оценена и по другим показателям в соответствии с ГОСТ Р51709-2001. Нарушена герметичность гидравлического тормозного привода. Нарушение герметичности пневматического и пневмогидравлического тормозных приводов вызывает падение давления 188 воздуха при неработающем двигателе на 0,05 МПа и более за 15 минут после полного приведения их в действие. Утечка сжатого воздуха из колесных тормозных камер. Не действует манометр пневматического или пневмогидравлического тормозных приводов. Стояночная тормозная система не обеспечивает неподвижное состояние: транспортных средств с полной нагрузкой — на уклоне до 16% включительно; легковых автомобилей и автобусов в снаряженном состоянии — на уклоне до 23% включительно; грузовых автомобилей и автопоездов в снаряженном состоянии — на уклоне до 31 % включительно. Рулевое управление Суммарный люфт в рулевом управлении превышает следующие значения: для легковых автомобилей 10 град, грузовых автомобилей — 25 град, автобусов — 20 град. Имеются не предусмотренные конструкцией перемещения дета- лей и узлов; резьбовые соединения не затянуты или не зафиксированы установленным способом, неработоспособно устройство фиксации положения рулевой колонки. Неисправен или отсутствует предусмотренный конструкцией усилитель рулевого управления. Внешние световые приборы Количество, тип, цвет, расположение и режим работы внешних световых приборов не соответствуют требованиям конструкции транс189 портного средства. На транспортных средствах, снятых с производства, допускается установка внешних световых приборов от транспортных средств других марок и моделей. Регулировка фар не соответствует ГОСТ Р51709-2001. Не работают в установленном режиме или загрязнены внешние световые приборы и световозвращатели. На световых приборах отсутствуют рассеиватели либо использу- ются рассеиватели и лампы, не соответствующие типу данного светового прибора. Установка проблесковых маячков, способы их крепления и види- мость светового сигнала не соответствуют установленным требованиям. Спереди транспортного средства установлены световые приборы с огнями красного цвета или световозвращатели красного цвета, а сзади — белого цвета, кроме фонарей заднего хода и освещения регистрационного знака, световозвращающих регистрационного, отличительного и опознавательного знаков. Стеклоочистители и стеклоомыватели ветрового стекла Не работают в установленном режиме стеклоочистители. Не работают предусмотренные конструкцией транспортного средства стеклоомыватели. Колеса и шины Шины легковых автомобилей имеют остаточную высоту рисунка протектора менее 1,6 мм, грузовых автомобилей — 1 мм, автобусов — 2 мм. Для прицепов устанавливаются нормы остаточной высоты рисунка протектора шин, аналогичные нормам для шин транспортных средств — тягачей. Шины имеют местные повреждения (пробои, порезы, разрывы), 190 обнажающие корд, а также расслоение каркаса, отслоение протектора и боковины. Отсутствует болт (гайка) крепления, или имеются трещины диска и ободьев колес, имеются видимые нарушения формы и размеров крепежных отверстий. Шины по размеру или допустимой нагрузке не соответствуют модели транспортного средства. На одну ось транспортных средств установлены шины различных размеров, конструкций (радиальной, диагональной, камерной, бескамерной), моделей, с различными рисунками протектора, ошипованные и неошипованные, морозостойкие и неморозостойкие, новые и восстановленные. Прочие элементы конструкции Количество, расположение и класс зеркал заднего вида не соот- ветствуют ГОСТ Р51709-2001, отсутствуют стекла, предусмотренные конструкцией транспортного средства. Не работает звуковой сигнал. Установлены дополнительные предметы или нанесены покрытия, ограничивающие обзорность с места водителя. На верхней части ветрового стекла автомобилей и автобусов могут прикрепляться прозрачные цветные пленки. Разрешается применять тонированные стекла (кроме зеркальных), светопропускание которых соответствует ГОСТ 5727-88. Допускается, применять шторки на окнах туристских автобусов, а также жалюзи и шторки на задних стеклах легковых автомобилей при наличии с обеих сторон наружных зеркал заднего вида. Не работают предусмотренные конструкцией замки дверей ку- зова или кабины, запоры бортов грузовой платформы, запоры горловин цистерн и пробки топливных баков, механизм регулировки положения 191 сиденья водителя, аварийный выключатель дверей и сигнал требования остановки на автобусе, приборы внутреннего освещения салона автобуса, аварийные выходы и устройства приведения их в действие, привод управления дверьми, спидометр, тахограф, противоугонные устройства, устройства обогрева и обдува стекол. Отсутствуют предусмотренные конструкцией заднее защитное устройство, грязезащитные фартуки и брызговики. Неисправны тягово-сцепное и опорно-сцепное устройства тягача и прицепного звена, а также отсутствуют или неисправны предусмотренные их конструкцией страховочные тросы (цепи). Имеются люфты в соединениях рамы мотоцикла с рамой бокового прицепа. Отсутствуют: на автобусе, легковом и грузовом автомобилях, колесных тракторах— медицинская аптечка, огнетушитель, знак аварийной остановки по ГОСТ 24333-97; на грузовых автомобилях с разрешенной максимальной массой свыше 3,5 т и автобусах с разрешенной максимальной массой свыше 5 т— противооткатные упоры (должно быть не менее двух). Неправомерное оборудование транспортных средств проблес- ковыми маячками и (или) специальными звуковыми сигналами либо наличие на наружных поверхностях транспортных средств специальных цветографических схем, надписей и обозначений, не соответствующих государственным стандартам Российской Федерации, Отсутствуют ремни безопасности и подголовники сидений, если их установка предусмотрена конструкцией транспортного средства. Ремни безопасности неработоспособны или имеют видимые надрывы на лямке. Не работают держатель запасного колеса, лебедка и механизм подъема-опускания запасного колеса. Храповое устройство лебедки не 192 фиксирует барабан с крепежным канатом. На полуприцепе отсутствует или неисправно опорное устройство, фиксаторы транспортного положения опор, механизмы подъема и опускания опор. Нарушена герметичность уплотнителей и соединений двигателя, коробки передач, бортовых редукторов, заднего моста, сцепления, аккумуляторной батареи, систем охлаждения и кондиционирования воздуха и дополнительно устанавливаемых на транспортное средство гидравлических устройств. Технические параметры, указанные на наружной поверхности газовых баллонов автомобилей и автобусов, оснащенных газовой системой питания, не соответствуют данным технического паспорта, отсутствуют даты последнего и планируемого освидетельствования. Государственный регистрационный знак транспортного средства или способ его установки не отвечает ГОСТ Р50577-93. В конструкцию транспортного средства внесены изменения без разрешения Государственной инспекции безопасности дорожного движения Министерства внутренних дел Российской Федерации или иных органов, определяемых Правительством Российской Федерации. Контрольные вопросы: 1. Какова последовательность операций диагностирования при ЕО и КО? 2. При каких неисправностях двигателя запрещено эксплуатировать автотранспортное средство? 3. При каких неисправностях тормозной системы запрещено эксплуатировать автотранспортное средство? 4. При каких неисправностях рулевого управления запрещено эксплуатировать автотранспортное средство? 5. При каких неисправностях световых приборов запрещено эксплуатировать автотранспортное средство? 193 6. При каких неисправностях колес и шин запрещено эксплуатировать автотранспортное средство? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12 «ПОРЯДОК ЭКСПЕРТНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН» Цель работы: ознакомиться с порядком экспертного обследования грузоподъемных машин, закрепить полученные знания. Краткие теоретические сведения: Принятые сокращения: ФСТН-Федеральная служба по технологическому надзору. ГПМ-грузоподъемная машина. ПС-подъемные сооружения. НТД-нормативно-техническая документация. Техническое диагностирование ГПМ рекомендуется проводить в следующих случаях: по окончании срока службы; после аварии грузоподъемной машины (при необходимости ее восстановления); при выявлении в процессе эксплуатации грузоподъемной машины дефектов, вызывающих сомнение в прочности конструкции, или дефектов, причину которых установить затруднительно. Срок службы ГПМ устанавливается заводом-изготовителем и указывается в ее паспорте. Срок службы ГПМ исчисляется с даты ее выпуска. Предусматриваются следующие виды экспертного обследования ГПМ с истекшим сроком службы: 194 первичное; повторное; внеочередное. Первичное экспертное обследование ГПМ проводится после выработки срока службы, установленного изготовителем и занесенного в паспорт крана. Повторное экспертное обследование ГПМ проводится в сроки, установленные экспертной организацией и внесенные в заключение. Внеочередное экспертное обследование ГПМ может проводиться вне зависимости от срока эксплуатации крана: по требованию ФСТН или по заявлению заказчика; в случаях выявления опасных дефектов в металлоконструкциях грузоподъемной машины, вызывающих переход ее в предельное состояние; при подготовке дубликата паспорта; после модернизации, реконструкции, ремонта, монтажа, аварии. Количество повторных обследований определяется типом, назначением и условием эксплуатации ГПМ и может быть ограничено либо ее техническим состоянием и требованиями безопасности, либо экономической целесообразностью. Период, на который продляется срок службы ГПМ, устанавливается экспертной организацией в соответствии с рекомендациями нормативной документации ФСТН. Периодичность обследования зависит от: технического состояния ГПМ на момент экспертизы; соответствия фактического режима эксплуатации ГПМ паспортному. В случае превышения паспортного режима ГПМ требуется дополнительная проверка (расчет) ее металлоконструкции на сопротивление усталости; степени агрессивности окружающей среды; количества и качества ремонтов базовых конструкций; величины износа, в том числе коррозии, элементов конструкции; 195 наличия остаточных деформаций несущих металлоконструкций; результатов расчета остаточного ресурса и др. Перечисленные факты могут служить основанием для сокращения периодичности обследований, рекомендованной нормативной документацией. Оценка остаточного ресурса по балльной системе проводится для всех ГПМ, отработавших нормативный срок службы. Расчет базовых конструкций ГПМ на сопротивление усталостным разрушениям для определения возможности и срока дальнейшей эксплуатации ее с паспортными (или измененными) характеристиками выполняет специализированная организация, имеющая специалистов III уровня по технической диагностике. В целях обеспечения гарантии безопасной эксплуатации ГПМ расчет остаточного ресурса требуется выполнять для ГПМ: срок службы которых после установленного заводом- изготовителем (или рекомендованного приложением 2) превышает: 20 летдля спецкранов и кранов-перегружателей; 15 лет-для кранов общего назначения мостового типа, портальных кранов; 10 лет-для кранов стрелового и башенного типа, подъемников и вышек, строительных подъемников; техническое состояние базовых конструкций которых требует капитального ремонта или замены элементов; режимы работы которых превышают паспортные; если окружающая среда эксплуатации агрессивна; которым требуется проводить реконструкцию или модернизацию под новые технологии. Расчет остаточного ресурса ГПМ может быть выполнен и вне зависимости от срока ее эксплуатации для любых обстоятельств, требующих данных о технических возможностях ГПМ. 196 По результатам расчетов остаточного ресурса ГПМ, отработавшей нормативный срок службы, экспертная организация может продлить срок ее эксплуатации. Запись о продлении срока службы вносится в паспорт ГПМ на основании заключения экспертной организации. Экспертному обследованию должны подвергаться ГПМ, находящиеся в рабочем состоянии. Экспертное обследование на предмет продления срока службы рекомендуется совмещать с перемонтажом ГПМ, проведением текущего ремонта или технического освидетельствования, желательно в летний период времени. В этих целях сроки до начала проведения обследований ГПМ, установленных на открытом воздухе или в неотапливаемых помещениях, могут увеличиться до 3 месяцев. Экспертному обследованию подлежат ГПМ импортного производства вне зависимости от даты их выпуска в целях: установления соответствия их конструкции и технической документации нормам и требованиям НТД России; внесения изменений и дополнений в части безопасной эксплуатации ГПМ (в случае необходимости); подготовки (корректировки) эксплуатационной документации согласно требованиям ФСТН; получения разрешения на эксплуатацию импортной техники на территории России. Экспертное обследование импортной техники выполняют специализированные организации, имеющие в своем составе специалистовэкспертов по ПС и рекомендации ФСТН на право проведения этих работ. Срок службы импортной ГПМ соответствует записи, сделанной в паспорте заводом-изготовителем. Контроль за соблюдением периодичности и качества экспертных обследований ГПМ осуществляется на предприятиях лицами по надзору за безопасной эксплуатацией ГПМ и территориальными органами ФСТН. 197 Заключения по экспертному обследованию ГПМ, отработавших нормативный срок службы, подлежат регистрации в территориальных органах ФСТН. Рекомендации данного документа не отменяют указаний эксплуатационной документации на ГПМ, информационных писем заводовизготовителей, проектных организаций и головных институтов, приказов и распоряжений ФСТН. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИЯМ, К ВЛАДЕЛЬЦАМ, ПРОВОДЯЩИМ ОБСЛЕДОВАНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН Экспертные организации и владельцы ГПМ при подготовке и проведении экспертных обследований ГПМ должны руководствоваться Правилами, государственными положениями, методическими и международными указаниями, и другими стандартами, документами, утвержденными в установленном порядке. Экспертная организация, проводящая обследование ГПМ, должна: иметь статус юридического лица; иметь полномочия, включающие наличие лицензии на проведение экспертизы объектов повышенной опасности ФСТН; быть независимой, чтобы персонал не подвергался какому-либо административному, финансовому или другому виду давления со стороны владельца ГПМ или контролирующих органов, способных повлиять на технические решения; обладать квалифицированным кадровым персоналом, способным оценить работоспособность ГПМ, качество выполненного ремонта и уровень безопасности работ при ее дальнейшей эксплуатации; 198 обладать необходимыми техническими средствами для проведения обследования и оценки технического состояния ГПМ до и после ремонта; иметь в пользовании учтенные и другие нормативные документы, относящиеся к обследованию конкретных типов ГПМ. Экспертная организация может проводить экспертное обследование при наличии специалистов и экспертов, прошедших подготовку и аттестацию согласно Рекомендациям по подготовке и аттестации специалистов и экспертов, осуществляющих экспертизу промышленной безопасности подъемных сооружений. Экспертная организация перед началом обследования издает приказ о назначении экспертной комиссии по обследованию конкретного объекта, в котором назначается председатель комиссии и члены комиссии, ответственное лицо за ТБ на объекте, указываются сроки проведения обследования (согласно договору), количество и типы ГПМ.. В комиссию должно входить не менее трех специалистов. Председателя комиссии рекомендуется назначать из числа лиц, имеющих II или III уровень (и выше) квалификации по технической диагностике ГПМ, членов комиссии-из числа специалистов I или II уровня. Все члены комиссии помимо аттестации по технической диагностике ГПМ должны иметь удостоверения о подготовке и проверке знаний правил по промышленной безопасности и как лицо, ответственное за безопасное производство работ ГПМ. Приборы и инструменты, используемые в ходе обследования, должны пройти метрологическую поверку. Средства неразрушаюшего контроля, применяемые при экспертизе, должны соответствовать требованиям, изложенным в РД 03-606-03. Экспертная организация проводит в установленном законодательством порядке страхование своей ответственности на случай возникновения аварии (поломки, трещин, изгиба, требующих выполнения ремонта или замены) 199 несущих элементов металлических конструкций в период, на который продлен срок службы ГПМ. Страхование ответственности на случай возникновения аварий несущих элементов металлических конструкций должно проводиться на основании положений (правил) страхования. Владелец ГПМ, подлежащей экспертному обследованию, перед началом экспертизы издает приказ по предприятию о передаче на обследование (первичное, повторное или внеочередное) данной ГПМ или группы ГПМ, о назначении ответственных лиц за технику безопасности на объекте, за организацию и контроль качества проведения работ при обследовании ГПМ. Владелец ГПМ должен подготовить к обследованию: ГПМ, испытательные грузы, а также выделить опытного крановщика (машиниста, оператора) на период проведения обследования; оборудование и средства для обследования металлических конструкций и механизмов на высоте (при необходимости); акт сдачи-приемки кранового пути в эксплуатацию и предыдущий акт нивелировки путей (для грузоподъемных машин, перемещающихся по наземным или надземным рельсовым путям) в соответствии с требованиями нормативных документов; акт проверки сопротивления изоляции и заземления; документы, акты проведенного ремонта (реконструкции), а также сертификаты металла, использованного при проведении ремонта, реконструкции (если эти работы проводились); справку о характере работ, выполняемых ГПМ; журнал технических обслуживаний (либо вахтенный журнал) с записями о проведенных технических обслуживаниях и текущих ремонтах; паспорт, руководство по эксплуатации и другие эксплуатационные и проектно-конструкторские документы (при необходимости); акты и экспертное заключение ранее проведенных экспертных обследований (техническое диагностирование) ГПМ. 200 По результатам обследования ГПМ экспертная организация составляет заключение экспертизы и передает его владельцу ГПМ для регистрации в территориальном органе ФСТН. Заключение после регистрации является неотъемлемой частью паспорта ГПМ. ПОРЯДОК ОБСЛЕДОВАНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН Экспертное обследование проводится на основании заявки владельца ГПМ или других документов в соответствии с согласованными экспертной организацией экспертного и заказчиком обследования условиями. ГПМ Документы составляются на после проведение согласования договаривающимися сторонами: типов ГПМ и их количества; технических характеристик и условий эксплуатации ГПМ; перечня информации, необходимой для проведения экспертного обследования в соответствии с действующей НТД; требований, обязательных для проведения экспертизы; сроков проведения работ по экспертному обследованию и передачи заключения владельцу ГПМ; других организационно-технических вопросов. Экспертное обследование ГПМ следует проводить в соответствии с программой выполнения работ, разработанной экспертной организацией на основании НТД ФСТН с учетом типа, конструкции, назначения и условий эксплуатации ГПМ, согласованной с заказчиком. Программа экспертного обследования, как правило, предусматривает 3 этапа выполнения работ: подготовительный; рабочий; заключительный. 201 Подготовительный этап включает: подбор нормативно-технической и справочной документации, требуемой для технической диагностики ГПМ; электроды ознакомление с сертификатами (на канаты, крюки, металл, и т.п.), с эксплуатационной, ремонтной, проектно- конструкторской и другой документацией на данную ГПМ; подготовку выписок из паспорта ГПМ; составление карты осмотра ГПМ (при необходимости); проверку на соответствие справки о характере работы ГПМ; проверку условий и организации работ по подготовке места проведения экспертного обследования и испытаний ГПМ; подготовку технических средств и приборов для обследования; проведение инструктажа по технике безопасности членов комиссии. Рабочий этап включает: обследование технического состояния металлоконструкций; обследование механического оборудования; обследование канатно-блочной системы; обследование гидро- и пневмооборудования; обследование электрооборудования; обследование приборов безопасности; обследование состояния крановых путей и тупиковых упоров, подтележечных путей проведение геодезических замеров конструкции; взятие контрольных образцов из элементов металлоконструкций ГПМ для определения химического состава и механических свойств металла (при необходимости); расчет фактического режима работы ГПМ; 202 проведение приборного контроля металлоконструкций и сварных соединений методами неразрушающего контроля (по решению комиссии); проведение испытаний (статических, динамических, специальных). Если по результатам обследования комиссией установлено, что требуется произвести ремонт до испытания ГПМ, то после ремонта производится проверка отремонтированного узла, после чего обследование ГПМ осуществляется в той же последовательности, что и до ремонта. Заключительный этап включает: сбор и анализ результатов обследования; составление ведомости дефектов; оценку остаточного ресурса ГПМ (балльная система); оформление актов (визуально-измерительного контроля; проверки сопротивления изоляции и заземления; химического анализа и механических свойств металла; грузовых испытаний ГПМ) и др.; расчет фактического режима работы ГПМ; проверочные конструкции, крепежа, расчеты несущей сварных соединений способности (при элементов необходимости и согласовании с заказчиком); расчет остаточного ресурса ГПМ (при необходимости); выработку решения о возможности и целесообразности продления срока эксплуатации ГПМ; рекомендации по обеспечению безопасной эксплуатации ГПМ; оформление акта обследования; оформление заключения экспертного обследования; передачу заключения владельцу ГПМ для регистрации в органах ФСТН. При проведении внеочередного обследования объем экспертных работ определяется комиссией с учетом причин этого обследования. 203 Контрольные вопросы: 1. В каких случаях рекомендуют проводить техническое диагностирование ГПМ? 2. Кем устанавливается срок службы ГПМ? 3. С какого момента исчисляется срок службы ГПМ? 4. Какие виды экспертного обследования ГПМ с истекшим сроком службы предусматриваются? 5. От чего зависит периодичность обследования? 6. Для каких ГПМ в целях гарантии безопасности следует выполнить расчет остаточного ресурса? 7. Каковы требования к лицам и организациям, проводящим экспертное обследование? 8. Какие этапы экспертного обследования существуют? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12 «СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ ВИДОВ РАБОТ ЭКСПЕРТНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН » Цель работы: ознакомиться с основными видами работ обследования грузоподъемных машин, порядком оформления требуемой технической документации, закрепить полученные знания. Краткие теоретические сведения Ознакомление с документацией 204 В процессе выполнения работ по экспертному обследованию комиссии необходимо ознакомиться с имеющимися: сертификатами на канаты, крюки, металл, электроды, крепеж и паспортами на ГПМ, крюки, тормоза, двигатели и др.; инструкциями по ТО и эксплуатации ГПМ; журналами: сменными, вахтенными, учета проверки знаний т.п.; персонала, инструктажей техники безопасности, квалификационными данными обслуживающего персонала; осмотра, технического обслуживания и ремонта ГПМ и крановых путей; ремонтной документацией (в комплекте); чертежами и расчетами, выполненными при реконструкции или модернизации ГПМ; материалами последнего полного технического освидетельствования; предыдущими заключениями по данной ГПМ; справкой о характере работы ГПМ (форма справки приведена в приложении 5); документами по крановым рельсовым путям (генплан, сертификаты на элементы пути, паспорта на пути и тупики, геодезические замеры-планово-высотные съемки, сведения о зданиях, территориях установки путей и др.); актами проверки сопротивления изоляции и заземления; актами проверки приборов безопасности и измерительных приборов; предписаниями органов ФСТН и службы технического надзора организации. По результатам ознакомления с документацией делаются выписки из паспортов, составляется рабочая карта осмотра ГПМ, дается оценка: наличия и комплектности документации; 205 соответствия имеющегося оборудования и его технических данных паспортным и сертификационным документам; наличия системы и контроля проверки знаний правил промышленной безопасности, а также соблюдения квалификационных требований к персоналу; соблюдения предписаний органов контроля и экспертных комиссий; уровня технического обслуживания ГПМ и соответствия ТО требованиям инструкций; соответствия ремонтной документации требованиям ГОСТ и НТД ФСТН. Проверка условий проведения обследования При проверке условий проведения экспертного обследования ГПМ комиссии следует обратить внимание на состояние площадки, на которой установлена ГПМ. Для самоходных ГПМ наземного ориентирования (стреловые краны, краны-манипуляторы, вышки, подъемники и т.п.) площадка должна быть горизонтальной, с твердым покрытием, имеющей отклонения от горизонтали не более ±0,5 % и способность выдерживать давление до 686 кПа (7,0 кгс/см2), а для машин грузоподъемностью 63 т и более - не менее 784,5-980 кПа (8,0-10,0 кгс/см2). Для кранов на рельсовом ходу крановый путь и тупики должны соответствовать паспортным характеристикам. Мостовые краны на период обследования должны устанавливать в зоне посадочных площадок, очищенных от мусора, грязи и снега, и вне зон технологического агрессивного воздействия (высоких температур, выброса химических, газовых выделений и т.п.). Место установки ГПМ на период ее обследования должно быть ограждено с соответствующими предупредительными знаками, освещено и 206 доступно для установки дополнительных подъемных средств, используемых при обследовании. На рубильнике, включающем ГПМ, должна быть табличка с надписью: «Не включать, работают люди». В зоне обследования владельцем ГПМ должны быть подготовлены контрольные грузы для испытаний ГПМ. ГПМ должна быть очищена от грязи, смазки, оледенения и т.п., кожуха - сняты, люки вскрыты, кран обесточен. Лестницы, перила, ограждения, люки должны быть исправны и отвечать требованиям ТБ. На ГПМ должны быть таблички с указанием регистрационного номера ГПМ, ее грузоподъемности и даты испытания. Надписи на табличке должны быть хорошо различимы с земли (с пола) и соответствовать данным в паспорте ГПМ. Следует обратить внимание на расположение рубильника, подающего напряжение на ГПМ, наличие свободного доступа к нему, устройства для запирания рубильника в отключенном положении, наличие на нем надписи «Крановый», заземление корпуса рубильника. В зоне действия ГПМ должны отсутствовать помещения, в которых могут находиться люди. При наличии таких помещений необходимо проверить достаточность мер, принятых администрацией для обеспечения безопасного производства работ по перемещению грузов. Зона обследования ГПМ должна находиться вне зоны воздушных линий электропередачи. Проверка состояния металлических конструкций Проверка состояния металлоконструкций ГПМ - основной по объему и значимости вид работ при экспертном обследовании. Она включает: внешний осмотр несущих конструкций; 207 элементов металлических проверку элементов металлических конструкций одним из видов неразрушающего контроля; проверку качества соединений элементов металлических конструкций (сварных, болтовых, шарнирных и др.); измерение остаточных деформаций балок, стрел, ферм и отдельных поврежденных элементов; оценку степени коррозии несущих элементов металлических конструкций. Перед обследованием металлические конструкции, особенно места их возможного повреждения, должны быть очищены от грязи, коррозии, снега, избытка влаги и смазки. Внешний осмотр следует проводить с применением простейших оптических средств и переносных источников света, при этом особое внимание должно уделяться следующим местам возможного появления повреждений: участкам резкого изменения сечений; участкам, прорезанным шпоночными или шлицевыми канавками, а также имеющим нарезанную резьбу; местам, подвергшимся повреждениям или ударам во время монтажа и перевозки; местам, где при работе возникают значительные напряжения, коррозия или износ; участкам, имеющим ремонтные сварные швы. При проведении внешнего осмотра необходимо обращать особое внимание на наличие следующих дефектов: трещин в основном металле, сварных швах и околошовной зоне, косвенными признаками наличия которых являются шелушение краски, местная коррозия, подтеки ржавчины и т.п.; механических повреждений; расслоения основного металла; 208 некачественного исполнения ремонтных сварных соединений; люфтов шарнирных соединений, ослабления болтовых и заклепочных соединений. При обнаружении механических повреждений металлической конструкции (вмятин, изгиба, разрывов и т.п.) замеряются их размеры (длина, ширина, высота или глубина). Затем размеры повреждения следует сравнить с предельными размерами подобного дефекта для металлической конструкции ГПМ данного типа и в случае превышения нормативных значений, повреждения зафиксировать в ведомости дефектов. Контроль состояния болтовых и заклепочных соединений ГПМ рекомендуется производить согласно Инструкции по оценке технического состояния болтовых и заклепочных соединений грузоподъемных кранов (РД 10-197-98) и других нормативных документов. Контроль соединительных элементов металлической конструкции (осей, пальцев и т.п.) следует начинать с осмотра состояния фиксирующих элементов, свидетельствующих о наличии осевых или крутящих усилий в соединении, ось (палец) демонтируют и замеряют. Аналогичному осмотру и замерам при этом следует подвергать и посадочные гнезда осей. Наличие люфтов в шарнирных соединениях предварительно определяют визуально, а в процессе эксплуатации крана по характерным признакам (толчки, резкие удары, болтанка и т.п.). При наличии характерных признаков точную количественную оценку люфта и его допустимости в сомнительных случаях устанавливать путем измерений. Измерение остаточных деформаций балок, стрел, ферм и оценку степени коррозии элементов металлических конструкций следует выполнять в соответствии со специальными рекомендациями головных институтов. При обследовании металлоконструкций следует учитывать, что усталостные трещины возникают в первую очередь в зонах концентраторов местных напряжений, а именно в: 209 узлах крепления раскосов, стоек, косынок к поясам; элементах с резким перепадом поперечных сечений; местах окончания накладок, ребер; зонах отверстий с необработанными, прожженными или заваренными кромками; местах пересечения сварных швов; зонах перепадов толщины стыкуемых листов (соединений); местах повторной заварки трещин в сварочных швах и др. При обнаружении трещин в металлоконструкциях ГПМ или в сварном шве зоны их образования подвергаются дополнительной проверке одним из видов неразрушающего контроля согласно НТД ФСТН. Выбор вида неразрушающего контроля для конкретной ГПМ определяет экспертная комиссия. При оценке деформации металлоконструкций необходимо обращать внимание на дефекты, приводящие к снижению несущей способности конструкции: отклонение от прямолинейности (башен, стрел, пролетных строений, стоек элементов ферменных конструкций); скручивание (пролетных конструкций, опор, стрел и др.); несоосность соединений (секций стрел, башен и др.); наличие остаточных прогибов пролетных балок, кронштейнов, консолей и т.п.; искажение формы моста элемента в плане. Результаты измерений деформаций, геометрических параметров металлоконструкций оформляются в виде схем и таблиц с указанием и координацией мест замеров и дефектов Возможными местами появления коррозии являются: замкнутые пространства (коробки) ходовых рам, кольцевых балок, пояса и стойки порталов; 210 опорные узлы стрел, башен; зазоры и щели, образующиеся вследствие неплотного прилегания элементов; сварные соединения, выполненные прерывистым швом, и др. Степень коррозионного износа определяется с помощью измерительного инструмента или средствами неразрушающего контроля. Зоны коррозии наносятся на схемы металлоконструкций с указанием размеров повреждений и координат местонахождения. Особое внимание следует обратить на соответствие паспортных значений марок стали, из которых изготовлены несущие металлоконструкции ГПМ, фактическим (особенно, если были ремонты металлоконструкций) согласно требованиям НТД по температурным возможностям их использования. Проверка состояния механического оборудования Работы по проверке состояния узлов и механизмов включают: оценку соответствия установленного оборудования эксплуатационным документам; внешний осмотр в целях анализа общего состояния, работоспособности и необходимости проведения дальнейших измерений; проведение необходимых измерений. Перед проведением обследования механизмы и другие подвергаемые осмотру узлы ГПМ должны быть очищены от грязи, коррозии, снега, избытка влаги и смазки, кожуха и крышки редукторов - сняты, обеспечен доступ к осмотру каждого узла. При внешнем осмотре выявляют: 211 наличие и общее состояние всех механизмов, наличие повреждений их отдельных узлов и деталей; отсутствие деформаций, коррозии и необходимость их устранения; отсутствие вытекания смазки; наличие и качество затяжки элементов крепления механизмов; соответствие установки узлов механизмов (например, тормозов механизма передвижения и т.п.) требованиям эксплуатационной и нормативной документации; наличие и техническое состояние предохранительных устройств (кожухов, крышек и т.п.). Необходимость разборки механизмов при осмотре определяет комиссия. Повреждения, близкие к предельным, выявленные в результате внешнего осмотра, должны быть измерены. Результат измерения сравнивают либо с размером, где дефект практически отсутствует, либо с размером, указанным в чертеже. Необходимость измерений может быть определена в ходе обкатки и испытаний по косвенным признакам (шум, течь смазки, повышение температуры узла и т.п.). Наличие смазки в редукторах проверяется с помощью щупа, маслоуказательных пробок, глазков либо через люк в крышке. Уровень масла должен находиться между верхней и нижней отметками маслоуказателя. При проверке механизмов следует обратить внимание на: трещины в кожухах редукторов, рычагах тормозов, шкивах, колодках; поломку тормозных пружин; износ зубчатых зацеплений; износ ходовых колес и их позиционирование; 212 муфты в шарнирных и шпоночных соединениях; комплектность и крепление болтовых соединений, особенно опорно-поворотных устройств; правильность установки тормозов, муфт, барабанов и т.п.; перекос опорно-поворотного устройства. Основные дефекты и нормы выбраковки механизмов приведены в рекомендациях по каждому конкретному типу крана. Проверку работоспособности механизмов рекомендуется совмещать со статическими и динамическими испытаниями ГПМ. При этом проверяются: на плавность срабатывания и надежность удержания тормоза механизмов подъема и передвижения, отсутствие биения шкивов, блоков и барабанов, опорно-поворотного устройства, характер шума и температура в редукторах, двигателях, правильность установки колес на рельсах, забеги опор и т.п. Дефекты, выявленные в ходе обследования, вносятся в ведомость дефектов с указанием места дефекта и сроков устранения. Комиссия может дать свои рекомендации по устранению дефектов. Проверка состояния канатно-блочной системы Для канатно-блочных систем характерны следующие повреждения: трещины и сколы реборд блоков; износ по ручью или реборде блоков и барабанов; отсутствие (течь) смазочного материала в подшипниках; дефекты в канатах; отсутствие (повреждение) стопорной планки в подвеске; смещения в установке блоков полиспастной системы; отклонения в запасовке и заделке концов каната. 213 крюковой Опасными местами являются места возможного появления коррозии это места скопления влаги и где канат редко перемещается по блокам. Участки каната, интенсивно работающие, проходящие по наибольшему числу блоков, подвержены износу и обрыву проволок, деформации. Контролю подлежат места крепления канатов на барабанах и на конструкциях ГПМ (обратить внимание на количество, соответствие типоразмеров, затяжку крепежных элементов). Крюки и другие грузозахватные органы должны соответствовать паспортным характеристикам и иметь соответствующие маркировки заводовизготовителей. В процессе испытания (грейферы, захваты, электромагниты) ГПМ грузозахватные органы подвергаются специальным испытаниям. Результаты этих испытаний вносятся в акт испытаний ГПМ. Канаты, блоки, барабаны и крюки следует проверять, используя предельные нормы браковки элементов ГПМ, приведенные в эксплуатационной документации, а при их отсутствии-приведенные в Правилах и НТД ФСТН. Несущие и вантовые канаты следует проверять согласно рекомендациям Методических указаний по магнитной дефектоскопии стальных канатов. Основные положения (РД 03-348-00). В ходе статических и динамических испытаний ГПМ канатно-блочная система проверяется на: правильность запасовки каната; наличие биения блоков и барабанов; правильность намотки каната на барабан; надежность удержания контрольного груза с последующей проверкой состояния каната и узлов крепления его к барабану или металлоконструкции ГПМ. Проверка технического состояния электрооборудования 214 Обследование электрооборудования должно проводиться при полностью снятом с ГПМ напряжении. Предварительно необходимо проверить наличие и соответствие паспортным данным: электродвигатели; панели управления; пускорегулирующие резисторы; пульт управления и монтажный пульт; тормозные электромагниты и электродвигатели электрогидравлических толкателей; кабели, провода; заземление и т.д. Внешний осмотр электрооборудования зависит от конкретного типа ГПМ, типа электропривода и рода питающего электрического тока. При данном виде осмотра проверяют: наличие и комплектность электрооборудования, токоподводящей системы и системы управления и защиты ГПМ; целостность корпуса, клеммных коробок, зон крепления в местах установки электрооборудования; отсутствие влаги внутри корпуса и в клеммных коробках, ящиках сопротивления; исправность щеток, коллекторов (контактных колец), контактных реле, пускателей электромагнитов, электрогидротолкателей, приборов и аппаратуры управления; правильность установки и подключения к питающей сети в соответствии с паспортной документацией. При осмотре кабеля, проводов проводят замер сопротивления изоляции. Проверяют правильность разводки, а также состояние и крепление 215 коробов, предохранительных рукавов (труб), распределительных коробок и др. При осмотре электрического освещения, отопления и сигнализации проверяют исправность электрической аппаратуры, приборов, осветительных ламп. Проверке подлежит система заземления ГПМ в соответствии с требованиями технической документации и Правилами установки электрооборудования промышленных установок. По результатам внешнего осмотра и изменений производится проверка работоспособности электрооборудования под напряжением без нагрузки ГПМ, при статических и динамических грузовых испытаниях. Проверка технического состояния гидрооборудования Обследование гидрооборудования включает следующее: внешний осмотр объектов гидросистемы для выявления возможных внешних утечек жидкости, трещин корпусов, повышенного шума, нагрева, ослабления креплений и вибрации при работе; контроль рабочей жидкости на загрязнение и вязкость (при необходимости), на уровень ее в гидробаке; проверку состояния фильтров по штатным указателям загрязнения; проверку насосов, гидромоторов и гидроцилиндров (при необходимости); проверку настройки предохранительных клапанов (при необходимости) и другие работы. При осмотре гидрооборудования проверяется наличие и комплектность его, а также соответствие расположения его в монтажной схеме паспорта. Контролю подвергаются приборы и система управления. 216 Оценка работоспособности гидрооборудования проводится под рабочей нагрузкой в период статических и динамических испытаний ГПМ. Технические параметры сравниваются с паспортными значениями. Проверка приборов и устройств безопасности Обследование приборов и устройств безопасности включает: внешний осмотр приборов и устройств безопасности; контрольную проверку их работоспособности. При внешнем осмотре приборов и устройств безопасности необходимо выполнить проверку: наличия приборов и соответствия их паспортным данным; наличия пломб на электронных (релейных) блоках приборов. Контрольная проверка их работоспособности включает проверку: надежности срабатывания и соответствия показаний индикаторов ограничителей грузоподъемности нормативным данным; работы концевых выключателей, ограничивающих перемещение груза, тележки ГПМ и т.п.; работы систем блокировок и срабатывания защит, установленных на ГПМ и приведенных в ее паспорте; точности показаний контрольно-измерительных приборов. 6.8.5. При отсутствии приборов безопасности дальнейшая эксплуатация ГПМ должна быть приостановлена до согласования с органами ФСТН. Приборы и устройства безопасности в ГПМ импортного производства проверяются на соответствие российским нормам и правилам и согласуются с ФСТН. 217 Проверка состояния рельсовых путей ГПМ и тележек При обследовании ГПМ, установленных на рельсовых путях, проверке подлежит участок рельсовых путей, находящийся в зоне обследования ГПМ, протяженностью не менее трех баз крана. Остальные рабочие рельсовые пути, на которых согласно технологии работает данная ГПМ, проходят периодическую комплексную проверку и являются самостоятельным видом работ согласно Комплексному обследованию крановых путей грузоподъемных машин. Часть 1. Общие положения. Методические указания (РД 10-138-97). Проверка состояния крановых путей, рельсов и монорельсов грузовых тележек включает: ознакомление с документацией по устройству рельсового пути, паспортом кранового пути, актами нивелировки и проверки сопротивления заземления рельсового пути ранее выполненными планово-высотными съемками путей; проверку комплектности и соответствия рельсового пути типовому проекту и требованиям эксплуатационной документации; визуально-измерительный контроль всех элементов пути, включая заземление, сопоставление замеров с нормами ФСТН; проведение планово-высотной съемки крановых путей на участке установки ГПМ с выдачей рекомендаций по его рихтовке при несоответствии отклонений путей нормативам; оценку состояния верхнего и нижнего строения рельсовых путей наземного ориентирования; оценку общего состояния подкрановых балок и несущих строительных конструкций (для ГПМ, передвигающихся по надземным рельсовым путям). 218 Планово-высотная съемка подтележечных рельсов (монорельсов) проводится в случаях неудовлетворительной работы механизма передвижения тележки (шум, повышенная вибрация, наличие значительного износа колес тележки и т.п.). Низкое качество рельсовых путей и отсутствие надлежащего ухода за ними может служить одним из оснований для уменьшения срока обследования ГПМ, назначаемого комиссией. По результатам обследования крановых и подтележечных путей составляются таблицы замеров и схемы планово-высотной съемки. Проведение статических и динамических испытаний Статические и динамические испытания должны выполняться в соответствии с указаниями эксплуатационной документации (при отсутствии этих указаний - в соответствии с Правилами и рекомендациями ФСТН) комиссией с участием инженерно-технических работников по надзору за безопасной эксплуатацией ГПМ предприятия-владельца. ГПМ может быть подвергнута статическим и динамическим испытаниям только после устранения дефектов, установленных комиссией, и перевода ее в работоспособное состояние. Испытаниям на работоспособность подвергаются грузозахватные органы (грейферы, захваты, электромагниты и др.). ГПМ специального назначения для металлургического производства проходят испытания согласно рекомендациям РД 10-112-06-03. Результаты грузовых испытаний оформляются в виде протокола. Составление ведомости дефектов Дефекты, выявленные по результатам обследования ГПМ, их металлических конструкций, механизмов и отдельных узлов, приборов 219 безопасности, гидро- и электрооборудования, крановых и подтележечных путей, должны быть занесены в ведомость дефектов, форма которой приведена в приложении 6. Ведомость дефектов передается владельцу крана для согласования мероприятий по устранению замечаний комиссии. Ведомость дефектов является официальным документом для направления ГПМ в ремонт. Проверка химического состава и механических свойств металла несущих элементов и металлических конструкций Необходимость определения химического состава и (или) механических свойств металла возникает в следующих случаях: если в паспорте ГПМ отсутствуют данные о металле, из которого изготовлены несущие элементы металлических конструкций; при работе ГПМ в условиях агрессивной среды; если температурный режим эксплуатации ГПМ не соответствует режиму для данной марки стали; при внеочередном обследовании (при необходимости); при отсутствии сертификатов на металл, используемый при ремонтах ГПМ. Порядок отбора проб для проверки химического состава и анализа механических свойств металла следует осуществлять в соответствии с требованиями, приведенными в других рекомендациях. Оценка остаточного ресурса Оценка остаточного ресурса ГПМ по совокупности дефектов (балльная система) делается для всех ГПМ, отработавших нормативный срок службы. Для каждого типа ГПМ значения дефектов в баллах приведены в действующих рекомендациях (методиках) ФСТН или головных институтов. Результаты подсчета остаточного ресурса по балльной системе включаются в заключение. 220 Исходными данными для определения остаточного ресурса являются: результаты обследования ГПМ в соответствии с настоящими и другими рекомендациями; данные, характеризующие использование ГПМ за весь срок ее эксплуатации (число циклов, распределение транспортируемых грузов по массам, степень агрессивности среды и т.п.); данные о химическом составе и механических свойствах металла расчетных элементов металлических конструкций в момент выполнения оценки остаточного ресурса; данные о геометрии расчетных элементов металлической конструкции с учетом фактической коррозии, ремонтов, реконструкций; руководящие документы и стандарты по оценке остаточного ресурса, по расчету металлических конструкций данного типа, в том числе на усталостную прочность (при наличии); результаты тензометрирования и методов неразрушающего контроля оцениваемых металлических конструкций (при необходимости); расчет металлической конструкции на прочность и сопротивление усталостным разрушениям. Расчет остаточного ресурса передается владельцу ГПМ. Расчет должен содержать заключение о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации ГПМ. Оформление результатов экспертного обследования По результатам обследования и испытаний ГПМ оформляется акт обследования.В случае проведения внеочередного обследования форма акта не регламентируется. 221 Акт после его подписания всеми членами комиссии утверждается руководителем организации, проводившей экспертное обследование. Для ГПМ, находящейся при завершении экспертного обследования в работоспособном состоянии, комиссия устанавливает в акте срок, на время которого рекомендуется продление их дальнейшей эксплуатации. Одновременно с актом может оформляться отчет о проведенном обследовании (по произвольной форме). Допускается отчет о проведенном обследовании делать сводным на группу обследованных ГПМ одной организации (участка, цеха и т.п.). Отчет является внутренним документом организации, выполнявшей экспертное обследование, к заключению не присоединяется и владельцу ГПМ не передается. Итогом экспертного обследования является заключение экспертизы промышленной безопасности ГПМ, форма и содержание которого рекомендованы письмом Госгортехнадзора России от 10.01.03 № 12-01/26. В заключении даются оценка технического состояния ГПМ (исправное или неисправное), рекомендации (или нет) к дальнейшей ее эксплуатации и указывается (в случае положительного решения) срок следующего обследования крана. Заключение подписывается экспертной комиссией и руководителем экспертной организации, заверяется печатью, прошивается с указанием количества сшитых страниц и передается владельцу ГПМ. Владелец ГПМ передает заключение в территориальные органы ФСТН для рассмотрения и утверждения в установленном порядке. После окончания работ по экспертному обследованию инженернотехнический работник по надзору за безопасной эксплуатацией данной ГПМ должен внести в раздел паспорта «Запись результатов технического освидетельствования» запись следующего содержания: Организация (имеющая ______________________________________________ лицензию № ____________________ от______________ 222 г., выданную ______________________ ФСТН) провела экспертное обследование данной грузоподъемной машины. Заключение экспертизы прилагается с указанием даты, фамилии, имени и отчества сделавшего запись. Итоговое заключение о возможности продления срока безопасной эксплуатации ГПМ подписывается руководителем экспертной организации, заверяется печатью, прошивается с указанием количества страниц и передается заказчику, который передает заключение экспертизы в ФСТН. Решения, принятые в заключении, являются обязательными для владельца ГПМ. Заключение экспертизы является неотъемлемой частью эксплуатационной документации ГПМ. СОБЛЮДЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ТРУДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ПО ЭКСПЕРТНОМУ ОБСЛЕДОВАНИЮ Члены комиссии, участвующие в обследовании, должны соблюдать требования безопасности и охраны труда в соответствии с требованиями правил и инструкций по охране труда, разработанными и утвержденными в установленном порядке. Перед выходом на объект в экспертной организации для членов комиссии проводится инструктаж по технике безопасности в соответствии с инструкцией по технике безопасности для экспертов промышленной безопасности при проведении обследования подъемных сооружений, согласованной в установленном порядке. Для обеспечения безопасности труда в процессе проведения обследования ГПМ на предприятии члены комиссии должны пройти инструктаж по ТБ с учетом конкретных условий производства, где находится объект. Владелец ГПМ должен выдать наряд-допуск на ГПМ и назначить лицо, ответственное за безопасное ведение работ. 223 Запрещается проводить обследование ГПМ во время грозы, снегопада, гололеда, тумана, сильного дождя, в темное время суток на открытом воздухе, на высоте при скорости ветра более 10 м/с. Контрольные вопросы: 1. С какими документами в процессе выполнения работ по экспертному обследованию комиссии необходимо ознакомиться? 2. На какие факторы следует обратить внимание при проверке условий проведения экспертного обследования ГПМ? 3. Какой вид работ по объему и значимости при экспертном обследовании является основным? 4. Что включает в себя проверка состояния металлоконструкций ГПМ? 5. Перечислите дефекты, приводящие к снижению несущей способности конструкции. 6. Что включают в себя работы по проверке состояния узлов и механизмов? 7. Какие повреждения характерны для канатно-блочных систем? 8. От чего зависит порядок внешнего осмотра электрооборудования? 9. Какие работы включает в себя обследование гидрооборудования ГПМ? 10.Какие работы включает в себя обследование приборов и устройств безопасности ГПМ? 11.Каким образом происходит оформление результатов экспертного обследования ГПМ? № 1 2 3 4 5 6 № разделов 5 6 7 8 9 10 Наименование лабораторных занятий Технология диагностики КШМ и ГРМ Диагностирование систем двигателя Диагностирование системы электрооборудования Диагностирование трансмиссий и редукторов Диагностика ходовых систем Диагностирование систем управления 224 7 8 Диагностирование тормозных устройств Диагностирование рабочего оборудования ТСМ 11 12 6. График изучения дисциплины. Вид учебных занятий Лекции Примечания и итоги № недели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 + + + + + + + + + + + + Лаб. Занятия + + + + + + + + Аттестация + промежуточ н. 13 14 15 16 17 18 ++ + + + ++ + + + + + + 7. Учебно - методическое обеспечение дисциплины. 7.1.Основная литература. 1. Петров И.В. «Диагностирование дорожно-строительных машин» М.«Транспорт» 2010 г. 2. Газорян, Епифановы, Желобов. «Техническое обслуживание автомобилей». М. «Транспорт» 2006 г. 3. Каллокот Р.А. «Диагностирование механического оборудования» М. «Мир» 2010 г. 7.2.Дополнительная литература. 1. Биргер И.А. «Техническая диагностика». М. «Машиностроение» 2008 г. 2. Аринин А.Т. «Диагностика технического состояния автомобилей» М. «Транспорт» 2001 г. 7.3. Интернет источники http://znanium.com/bookread.php?book=442116 Минин В. В. Байкалов, В. А. Испытания и диагностика строительных и дорожных машин. Лабораторный практикум [Электронный ресурс] : учеб. пособие / В. А. 225 Байкалов, В. В. Минин. - Красноярск : ИПК СФУ, 2011. - 100 с. - ISBN 978-57638-2347-9 http://znanium.com/bookread.php?book=440888 Минин, В. В. Концепция повышения эффективности универсальных малогабаритных погрузчиков [Электронный ресурс] : монография / В. В. Минин. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2012. - 304 с. - ISBN 978-5-7638-2529-9. http://znanium.com/bookread.php?book=417951 Строительные машины: Учебник для строительных вузов / А.И. Доценко, В.Г. Дронов. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2012. - 533 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат). (переплет) ISBN 978-5-16-004826-0, 500 экз. 1. http://www.chiptuner.ru/content/training/ 2. http://sdiag-avto.ru/ 3. http://школа-пахомова.рф/обучающие-видеокурсы.html 7.4.Материальное обеспечение. 1. Плакаты «Диагностика и техническое обслуживание ТСМ» 2. Приборы, приспособления и стенды лаборатории автотранспортного факультета. 3. Комплект диафильмов «Техническое обслуживание ТСМ» 8. Контрольные задания и методические рекомендации по изучению дисциплины. Выдаются на специальных бланках, разработанных кафедрой ТСМ. 9. Технические электронные средства обучения. - При самостоятельной подготовке - персональный компьютер. - При чтении лекции - персональный ноутбук, мультимедийный проектор и экран. 226 - При приеме экзамена - компьютерное тестирование в учебных классах В.У. для коллективного приема, либо на персональных компьютерах кафедры при индивидуальном приеме. 10. Текущий и итоговый контроль по дисциплине. 10.1.Формы и методы для текущего контроля. - Ежедневный экспресс- контроль (5-10 мин) в начале лекции по материалам предыдущих лекций и промежуточное компьютерное тестирование по блокам дисциплины. 10.2.Контрольные тесты для определения минимального уровня освоения программы дисциплины. Прилагаются отдельным пакетом, зарегистрированным в ДВ РУМУ ДВГТУ. 10.3. Перечень типовых контрольных вопросов. Введение 1. Что такое «диагностика», ее цели и задачи. 2. Назначение диагностики, ТСМ в строительном и погрузочном производстве. 3. Краткая история развития технической диагностики. 4. Виды технической диагностики 4. Классификация диагностик по времени и в зависимости от решаемых задач. 5. Назначение и состав общей диагностики и экспресс - диагностики. 227 6. Назначение и состав поэлементарной, углубленной диагностики. Структура изнашивания сопряженных деталей 7. Графическое изображение поэтапного изнашивания сопряженных деталей. 8. Виды естественного и аварийного изнашивания. 9. Методы увеличения эксплуатационного срока естественного износа. 10. Субъективные и объективные причины преждевременного износа. Средства технической диагностики 11. Внутренние встроенные средства диагностики машин, и их развитие на современном уровне. 12. Стенды стационарные и переносные для общей диагностики. 13. Приборы и приспособления для поэлементарной углубленной диагностики. 14. Компьютерная диагностика, мотор - тестеры. Технология диагностики КШМ и ГРМ двигателей ТСМ 15. Характеристика типичных неисправностей КШН и ГРМ, их признаки, причины, последствия. 16. Методы визуального и слухового определения неисправностей, необходимые контрольные приборы и приспособления. 17. Способы контроля компрессии в цилиндрах двигателя, применяемые средства. 18. Контроль технического состояния клапанов, пружин, распредвалов. 19. Последовательность контроля тепловых зазоров ГРМ. 20. Методы безразборного контроля зазоров вкладышей и втулок в двигателях. Диагностика систем двигателя 21. Эксплуатационные неисправности систем охлаждения, смазок и питания 228 двигателей ТСМ, их следственные причины. 22. Приспособления: приборы и стенды для диагностики систем охлаждения и смазки. 23. Методы диагностики карбюраторов, необходимые параметры контроля. 24. Диагностика систем подачи топлива и воздуха. 25. Диагностирование выхлопных систем. 26. Методы контроля систем питания EFI. 27. Диагностические стенды для дизельных топливных аппаратур. 28. Технические параметры систем двигателя, мотор - тестеры. Диагностирование электрооборудований 29. Методы диагностирования источников электротока, аккумуляторных батарей и генераторов. 30. Диагностирование приборов зажигания, методы контроля катушек, свечей, датчиков - распределителей 31. Угол опережения зажигания, способы его проверки и регулирования. 32. Диагностические приспособления, приборы, стенды и тестеры для электросистем 33. Правила пользования универсальными стендами (УКИС) и стробоскопами. 34. Методы контроля электронных, микропроцессорных систем зажигания. 35. Диагностика приборов освещения, регулирования фар. 36. Стенд диагностики электростартеров. 37. Определение неисправностей в бортовой части ТСМ. 38. Диагностика электродвигателей грузоподъемных машин, релейно контактных устройств и изоляции обмоток. Диагностика трансмиссий 39. Приемы и средства диагностирования муфт сцеплений. 40. Особенности диагностирования редукторов и коробок передач. 229 41. Способы контроля карданных передач, балансировка валов. 42. Методы регулирования подшипников и зубчатых зацеплений главных передач. 43. Правила пользования микрометрическими приспособлениями диагностики трансмиссионных валов. Диагностирование ходовых систем 44. Способы и средства диагностирования автотракторных рам. 45. Диагностика элементов подвесок, стенды для диагностики рессор и амортизаторов. 46. Диагностика колес и шин, требования ГОСТа. 47. Диагностика элементов гусеничных движителей. Диагностирование систем управления ТСМ 48. Требования безопасности движения и ГОСТа, к рулевым управлениям. 49. Контроль рулевых трапеций, шарниров. Оптический стенд диагностики схождения и развала. 50. Люфтомеры, требование к суммарному люфтурулевого колеса. 51. Диагностирование гидравлической системы сцепления руля, необходимые параметры. 52. Особенности диагностики поворотных систем гусеничных движителей. Диагностирование тормозных устройств 53. Требования ГОСТа к безопасности движения, к техническому состоянию стояночных, рабочих и вспомогательных тормозных систем. 54. Диагностика гидроприводов тормозных систем. 55. Диагностика пневмоприводов тормозных систем 56. Диагностика тормозных механизмов грузоподъемных машин. 57. Тормозные диагностические стенды. 58. Контроль технического состояния пневмокомпрессоров. 59. Контроль соединительных устройств и пневмосистем тормозов для 230 прицепных агрегатов. Диагностирование рабочего оборудования ТСМ 60. Способы диагностирования бульдозерно - экскаваторного оборудования. 61. Особенности диагностирования механизмов и канатов грузоподъемных машин. 62. Требования РОСТЕХНАДЗОРА к испытанию и эксплуатации грузоподъемных машин. 63. Диагностирование гидросистем рабочего оборудования ТСМ. 11. Рейтинговая оценка по дисциплине. Усвоение учебной дисциплины максимально оценивается в 100 рейтинговых баллов, которые распределяются по видам занятий в зависимости от их значимости и трудоемкости. По результатам текущей работы по дисциплине в течение семестра студент может набрать не более 70 баллов. На итоговый контроль отводится 30 баллов. Посещаемость занятий учитывается поправочным коэффициентом, равным отношению количества часов посещенных занятий к плановым. Распределение баллов по видам учебных работ № п.п. 1 2 3 4 5 6 7 8 Наименование работ Распределение баллов Теоретический материал Лабораторные занятия Практические занятия Курсовое проектирование Индивидуальные занятия Контрольные работы Посещаемость Экзамен Итого 22 22 0 0 0 4 22 30 100 Перевод баллов в пятибалльную шкалу 231 Отлично Хорошо Удовлетворительно Неудовлетворительно 85-100 71-84 60-70 менее 60 Примечание: При набранной общей сумме баллов менее 40 по результатам третей аттестации студент не допускается к итоговой аттестации по дисциплине. 12. Дополнительная информация, включающая в обе инновационные образовательные технологии (дистанционные технологии, активные методы обучения, интегральные формы и т.д.). Дополнения и изменения в рабочей программе за / -------- учебный год. В рабочую программу вносятся следующие дополнения и изменения 232
