Прогнозирование ресурса элементов ПТМ

Важной задачей технической диагностики является прогнозирование состояния работоспособности ПТМ, включающее в себя предсказание размера наработки, при котором сохраняется работоспособность машины, а значения диагностических параметров находятся в допустимых пределах.

В настоящее время алгоритмы прогнозирования представлены двумя видами: алгоритмами экстраполяции и алгоритмами статической классификации. Прогнозирующее диагностирование базируется на трех основных методах:

1. Статический;

2. Граничных испытаний;

3. Инструментальный;

Статистический метод заключается в прогнозировании моментов отказов путем обработки полноценной и математически обоснованной информации об отказах различных элементов машин. При обработке собранной информации находят законы распределения отказов, основываясь на которой при заданном уровне надежности определяют наработку машины, после которой принимают соответствующие предупредительные меры (регулирование узлов, замена деталей). При этом методе точность прогнозирования момента отказов для отдельно взятой машины невелика. Для большой группы машины при установлении общего числа отказов она достаточна. Это позволяет полученные знания наработки отказов закладывать в основу составления графиков технического обслуживания и ремонта подъемно-транспортных машин.

Метод граничных испытаний базируется на определении прогнозирующих параметров машины или ее элементов в условиях испытаний. Это позволяет с достаточной точностью устанавливать наиболее вероятные отказы и существенно дополнить данные статистического метода.

Инструментальный метод базируется на применении технических средств диагностирования, обеспечивает корректировку данных, полученных первыми двумя методами, путем установления реального технического состояния машины и его изменения в конкретных условиях эксплуатации [2,3].

Остаточный ресурс можно спрогнозировать на основе зависимостей износа сопряжений машины от наработки с учетом ряда факторов[5]. Однако получение таких закономерностей является сложной и трудоемкой задачей. Тем не менее, для тракторов, автомобилей, строительных и сельскохозяйственных машин также методы прогнозирования остаточного ресурса разработаны достаточно детально. Наиболее известные из них:

· По допустимому уровню вероятности безотказной работы объекта диагностирования;

· По результатам экстраполяции изменения параметра изнашивания в функции наработки;

· Экономико-вероятностный метод по совокупности реализации параметров.

Для установления сроков безотказной работы ПТМ до очередного технического обслуживания и ремонта, а также для предотвращения внезапных отказов необходимо определение остаточного ресурса элементов этих ПТМ. Ресурс элементов определяют по трем параметрам, которыми обусловлена целесообразность работы машины без ремонта.

• В трансмиссиях – изнашивание элементов силовых передач и параметры виброакустического сигнала.

• В сварных металлоконструкциях – усталостные трещины, коррозионное изнашивание и остаточные деформации.

• В гидросистеме – объемный КПД и т.д.

В таблице 1 приведены критерии работоспособности ПТМ с типовыми примерами видов отказов элементов этих машин. На основании этих критериев предложены методы прогнозирования ресурса механических, электрических и гидравлических элементов ПТМ (табл.2). [4]

Таблица 1. – Критерии работоспособности элементов ПТМ

Объекты	Типовые примеры	Виды отказов	Критерии работоспособности
Курсив – Параметрическая надежность
ПТМ, сборочные единицы	Приводы ПТМ Приводы и механизмы ПТМ Механизмы и грузозахватные органы ПТМ Механизмы ПТМ ПТМ	Снижение точности Снижение КПД Снижение производительности Повышенный уровень шума и вибрации Повышенные расходы на эксплуатацию	Выходная точность Энергетическая эффективность Производительность Виброустойчивость   Экономность
Надежность функционирования
Детали	Детали, работающие с большой начальной затяжкой Подверженные весовым нагрузкам или внутреннему давлению Валы, пружины, зубья колес, несущие металлоконструкции и грузозахватные органы ПТМ Пружины, болты, шпильки, коллекторы электродвигателей, детали из полимеров Детали из хрупких материалов или работающие при ударных нагрузках с большими остаточными напряжениями или работающие при низких температурах	Пластическая деформация   Трещины разрушения, выкрашивание при повторных нагружениях Ползучесть, релаксация напряжений   Разрушения	Статическая прочность   Сопротивление усталости   Длительная прочность     Хрупкая прочность
Неподвижные сопряжения	Фрикционные и герметические соединения	Смещение, самостачивание, нарушение герметичности	Прочность или плотность соединений
Подвижные соединения	Тормозные колодки, траки гусеничных машин, диски и обкладки муфт и тормозов, зубья колес, щетки электродвигателей Передачи зацеплением, подшипники скольжения, подшипники качения с пластинчатым смазочным материалом Сопряжение кольца плавающего подшипника с корпусом, шлицевые соединения, с малым натягом Подшипники, червячные передачи	Предельное изнашивание   Схватывание, заедание, увеличение сил трения     Фреттинг корозия   Зацепление, распор	Механическое изнашивание   Механическое изнашивание     Коррозионно-механическое изнашивание   Теплостойкость

Таблица 2. – Методы оценки работоспособности ПТМ.

Узлы	Возможные следы первичных отказов	Рекомендуемые методы оценки работоспособности и долговечности
Курсив – Внезапный отказ
Механические	Разрушение деталей под действием циклической нагрузки и перегрузки Нарушение прочности сцепления и герметичности подвижных соединений	Прогнозирование ресурса расчетом   Прогнозирование работоспособности расчетом. Испытания конструкции с предельным сочетанием отклонений параметров
Электрооборудование	Повреждение элементов электрооборудования	Прогнозирование ресурса расчетом по известным интенсивностям отказов элементов, термоциклирование
Постепенный отказ
Механические	Повышение силы (момента) Трение подвижных элементов Изнашивание подвижных сопряжений	Прогнозирование ресурса от интенсивности возрастания силы трения Прогнозирование ресурса по интенсивности изнашивания
Электрооборудование	Снижение сопротивления изоляции Залипание контактов реле Исчезновения электрического контакта в реле, разъемах, повышенное искрение электродвигателя, нарушение обратной связи по скорости в связи с загрязнением коллектора тахогенератора	Прогнозирование ресурса по скорости изменения сопротивления изоляции Прогнозирование ресурса по темпу изменения подгоревшей поверхности контакта Прогнозирование ресурса по скорости увеличения сопротивления в контакте
Гидрооборудование	Засорение и закоксование трубопроводов и клапанов	Прогнозирование ресурса поскорости закоксования сечения канала

Остаточный ресурс или прогнозируемый срок безотказной работы до очередного ремонта или обследования ПТМ или ее структурной единицы определяют в соответствии с результатом технического диагностирования ресурсных параметров, наработки до начала эксплуатации, предыдущего обследования технического состояния или от последнего капитального ремонта.

Техническое диагностирование по ресурсным параметрам с целью установления вида и объема ремонта ПТМ и ее структурной единицы, проводят при наличии явных признаков предельных состояний металлоконструкций или механизмов. При возникновении отказов третьей группы сложности диагностируют отказавший элемент. При отсутствии отказов и явных признаков предельного состояния структурных единиц ПТМ полное ресурсное диагностирование проводят при обследованиях технического состояния ПТМ с целью установления возможности их использования после наработки нормативного паспортного срока службы.

Для определения остаточного ресурса необходимо знать нормальное значение диагностического параметра, его предельное и текущее значениях, а так же наработку от начала эксплуатации до момента контроля (использованный ресурс) и закономерность изменения диагностического параметра. Изменение Δ к моменту контроля от начала эксплуатации определяют с одной стороны как разницу (–), а с другой в общем виде выражают зависимостью:

(1)

Где А – величина, характеризующая интенсивность изменения контролируемого параметра;

ℒ - показатель степени (табл.3)

Предельное изменение параметра

, (2)

Где – остаточный ресурс элемента

Подставив в выражение (2) значение А из выражения (1) и произведя соответствующие преобразования, получим

[((3)

При ℒ = 1 выражение (3) имеет вид

(4)

Параметры технического состояния сопряжений, деталей, узлов ПТМ	Среднее значение показателя степени
Рациональный износ в подшипниках качения и скольжения Износ посадочных гнезд корпусных деталей Износ зубьев и шестерен по толщине Износ шлицевых соединений валов Износ валиков, осей, пальцев Износ накладок тормозов	1,48 - 1,5 1,9 – 1,1 1,5 – 1,52 0,9 – 1,15 1,4 1,0

Прогнозирование ресурсов на основе плавной реализации изменений параметра технического состояния дает приближенные результаты. Для более точного прогноза необходимо учитывать случайные отклонения контролируемых параметров от теоретической кривой, характеризуемые коэффициентом вариации ошибки прогнозирования.[4]

Список литературы

1.Аблязов К.А., Катрюк И.С., Попов В.В. Основы теории надежности и диагностики, Учебн. пособие Новороссийск: МГА им. адм. Ф.Ф.Ушакова,2008-212с.

2. Надежность и эффективность в технике: Справочник В 10 т.T9: Техническая диагностика/ Под общ. ред. В.В. Клюева, П.П. Пархоменко. М.: Машиностроение, 1987-351с.

3.Петров И.В. Диагностирование дорожно-строительных машин на стадии проектирования. М.: Машиностроение, 1986-224с.

4. Сероштан В.И., Огарь Ю.С., Головин А.И. и др. Диагностирование грузоподъёмных машин. М.:Машиностроение, 1992-192с.

5.Хазов Б.Ф., Дидусов Б.А. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. М.: Машиностроение, 1986-224с.

24 декабря 2012

Дата добавления: 2014-01-20