Мета і завдання прогнозування

Прогнозування технічного стану машин

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

Діагноз може мати окреме значення й без прогнозу, оскільки важливо знати сучасний стан машини або її елемента: справний чи несправний. Проте в самому діагнозі вже закладені елементи прогнозу. Якщо діагноз показав, що всі вузли трактора справні, то тракторист мимоволі робить висновок, що трактор буде безвідказно працювати деякий час, а іноді досить точно передбачає тривалість безвідказної роботи.

Прогноз не може існувати без попереднього встановлення стану машини. Для прогнозування також важливо знати закономірність зміни параметра в минулому за відрізок часу від початку експлуатації до моменту одержання діагнозу.

Існує окрема галузь науки, правда ще досить молода,— прогностика яка досліджує і розробляє принципи та методи прогнозування.

Головним для складання прогнозу є відомості про час роботи машини, що минув, та зміну параметра. Зв'язок між цими величинами повинен бути описаний математичною формулою. Крім того, прогноз вимагає визначення меж часу роботи об'єкта або величини параметра. Якщо відомо граничний час роботи, то прогноз буде мати вигляд величини параметра. Якщо ж задана величина параметра, то прогнозується час роботи об'єкта до моменту одержання граничної величини параметра.

У деяких випадках потрібен ще й третій показник — витрати коштів на експлуатацію та ремонт об'єкта, віднесені до одиниці виробленої ним продукції (питомі витрати).

Здавалося б, чим довше працює машина без ремонту, тим нижчі питомі витрати. Проте, водночас значно зростають витрати на запасні деталі, тобто зростає обсягремонтних робіт тощо. Зменшення граничних параметрів призводить до збільшення кількості ремонтів і тому, якщо заданим є мінімум питомих витрат, відшукують оптимальне співвідношення граничної величини параметра і граничного наробітку машини.

Процес прогнозування майбутнього стану машини стикається з таким фактом, як нестабільність умов її роботи. Умови роботи (корисне навантаження, якість мащення і своєчасність регулювання, вологість і температура навколишнього середовища, склад грунту тощо) можуть відхилятися від середнього значення у широких межах. Вважають, що в даному господарстві умови роботи конкретного трактора не будуть різко відрізнятися в наступному році від умов поточного року, але таке твердження не зовсім правильне. Прогноз, визначений на цій основі, може мати істотну похибку. Передбачити заздалегідь умови роботи машини, звичайно, неможливо. Проте на основі багаторічних наукових спостережень можна досить чітко встановити характеристики найважчих та найсприятливіших умов. Тоді прогноз може мати вигляд такого твердження. «Об'єкт у найважчих умовах роботи зможе працювати не більше Т_т години; якщо умови найсприятливіші, то об'єкт відпрацює не менше Тл годин; проте цілком ймовірно, що умови не зміняться порівняно з минулим періодом, і об'єкт відпрацює при цій умові Т_в годин». Іншими словами, прогноз тоді може бути одержаний у вигляді трьох чисел: мінімального,, максимальною та найбільш імовірного строку безвідказної роботи,,

Часто в розпорядженні майстра-діагноста є дані лише одного діагностування. Як відомо, через дві точки (початкову й, деяку проміжну) можна провести безліч кривих ліній і лише одну пряму. В цьому випадку неможливо встановити, якзмінювався в минулому параметр: прискорено, уповільнено чи рівномірно. Оскільки пряма лінія є найбільш визначеним законом в даному випадку, то нею й підмінюють дійсну закономірність, або. інакше кажучи, роблять апроксимацію якогось невідомого закону прямолінійним або рівномірним..

Цей метод називається лінійним прогнозуванням, воно відзначається простотою і в деяких випадках дає добрі результати, проте в цілому найменш точне.

Якщо в розпорядженні діагноста є результати двох діагностичних обстежень машини, то в цьому випадку закономірність зміни параметра визначають за трьома точками (третя точка — початкова). Через три точки можна провести лише одну криву лінію, яка б не мала перегину, тому закономірність, хоча й дещо усереднена, визначається досить точно.

Можливий також випадок, коли під час прогнозування невідомий минулий наробіток машини і в розпорядженні діагноста є лише результат вимірювання параметра. Тоді доводиться користуватися так званими середньостатистичними даними, які одержані в результаті масових спостережень за процесом зміни параметра. Шляхом математичної обробки їх, встановлюють середню тривалість роботи машини до моменту, коли параметр її стану наблизиться до граничного значення.

Одночасно встановлюють і математично описують закономірність всього процесу степеневою функцією:

ΔП=аt^α,

де ΔП —зміна параметра; t — час роботи об'єкта; а — коефіцієнт, який характеризує швидкість зміни параметра; α — постійний показник, властивий даному виду параметра.

Середні витрати для виконання технічного обслуговування визначають за формулою: C = х₁q₁r₁+x₂q₂r₂=S(t)

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

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

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

Приклад. До моменту діагностування наробіток трактора становив 1000 умовних еталонних гектарів (ум. ет. га), величина витрати газів у картер двигуна становить 50 л/хв, номінальне 20, а граничне 80 л/хв. Визначити стан спряжень цилїндро-поршневої групи.

Припустимо, що відносно наробітку величина параметра змінюється лінійно, тобто на кожний 1 ум. ет. га, наробітку витрата газів збільшується на одну й ту ж величину. Отже, параметр досягне свого граничного значення через 1000 ум. ет. га наробітку. Таким чином, якщо наступну перевірку виконуватимуть через 1000 ум. ет. га, то величина 50 л/хв є допустимою, тому що за цей період параметр не перевищить граничної величини. Якщо ж наступну перевірку планують через 500 ум. ет. га, то допустима витрата газів під час теперішнього діагностування становитиме 65 л/хв. Одержавши під час вимірювання результат 50 л/хв, можна твердити, що стан спряжень циліндро-поршневої групи двигуна гарантує безвідказну роботу не тільки до наступної, а й до іншої перевірки.

З наведеного прикладу ясно, що для даного спряження існує безліч допустимих величин параметра, які залежать від попереднього наробітку та встановленої періодичності перевірок.

Охарактеризуємо цю властивість допустимих величин у вигляді математичного виразу.

Залежність між величиною коефіцієнта залишкового ресурсу /?зал та часом роботи машини має вигляд:

R_зал=1- а t^{a ;}

R_вик= а t^a

Відомо, що граничним значенням коефіцієнта використаного ресурсу є одиниця. При цих умовах: 1 = at^a_гр

Звідки

Позначимо періодичність перевірок стану спряження через t_м.

Тоді

і

де t_н —наробіток до останньої перевірки (t_н + t _м = t_гр). Таким чином, на момент t_M величина коефіцієнта використаного ресурсу повинна мати допустиме значення, яке б забезпечило безвідказну експлуатацію спряження протягом строку t_M, тобто або

З цієї формули видно, що величина може приймати будь-які значення залежно від комбінацій значень t_н та t _м.

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

звідки ,

або .

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

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

Величина або становить зону можливих змін параметра в процесі експлуатації машини до моменту досягнення граничного значення, тобто відказу даного елемента машини. Між величинами П_н та П_г розміщене поле допустимих значень параметра.

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

На рисунку 32 показана одна з таблиць-графіків, що видані спеціальним альбомом для використання у пересувних діагностичних установках.

Рис.32. Зразок таблиці-графіка для прогнозування.

Як видно з останньої формули, для розрахунку треба знати показник α (табл.36 )

Правила користування таблицями-графіками нескладні. Використовуючи нормальне та граничне значення параметра, що міститься в технологічній карті, та результат його вимірювання, визначають дійсну величину коефіцієнта використаного ресурсу. В таблиці показників відшукують значення а, що відповідає даному типу спряження. Знаходять таблицю, яка відповідає фактичному наробітку спряження. У лівій її графі вибирають рядок, найближчий до-фактичного значення R_вик. У верхній частині таблиці відшукують показник а, який дорівнює показникові даного спряження.

Знаходять клітину, де перетинаються знайдені графи таблиці. Якщо ця клітина розміщена вище товстої лінії, проти якої на правому полі таблиці стоїть число 250, то це означає, що дане спряження може нормально працювати не більше 250 одиниць наробітку.

Якщо клітина потрапила в проміжок між лініями з позначеннями 250 та 500, то спряження може працювати понад 250, але менше 500 одиниць наробітку і т. д. Якщо клітина розміщена нижче лінії з позначкою 1000, то спряження буде працювати безвідказно більше 1000 одиниць наробітку.

У випадку, коли коефіцієнт використаного ресурсу настільки високий, що такого значення немає в таблиці, таке спряження треба негайно замінити або відрегулювати.

Таблиці-графіки мають дискретність (градацію) наробітку 50 мотогодин. Максимальний розрахунковий наробіток становить 5000 мотогодин. Графи показника а охоплюють весь можливий діапазон показників від 0,8 до 2.

Таблиця 36 Значення орієнтовних показників степеня а для параметрів технічного стану машин

Параметр	Степінь а
Тиск у системі мащення	1,4
Витрата газів, що прориваються в картер двигуна	1,3
Вигоряння масля в двигуні
Потужність двигуна	0,8
Зазор між клапаном та торцем коромисла	1,1
Утопання клапанів у головці	1,6
Зазори в кривошипно-шатунному механізмі	1,4
Зазор у підшипниках ковзання та кочення	1,5
Спрацювання:
посадочних гнізд в корпусних деталях
зубців шестерень по товщині	1,5
шліців валів	1,1
валиків, пальців, осей	1,4
гусеничних та втулково-роликових ланцюгів
накладок гальм та зчеплення
плунжерних пар
подача насоса	1,4

Дискретність значення R_вик становить 0,05, що практично задовольняє вимогам точності при прогнозуванні під час технічного обслуговування.

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

Підраховуємо коефіцієнт використаного ресурсу:

За обліковими даними на-робіток циліндри-поршневої групи становить 930 мотогодин. Показник циліндро-поршневої групи α=1,3. Найближча за наробітком таблиця розрахована на 1000 мотогодин. Найближче значення R_вик становить 0,7. Клітина перетину граф таблиці (α=1,3; R_вик=0,7) знаходиться між лініями наробітку 250 та 500.

Отже, втрати газів перевищують граничну величину при наробітку від 250 до 5.0,0 мотогодин з моменту діагностування, тому треба замінити поршневі кільця при наступному ТО-2.

Дата добавления: 2014-12-07