Параметры, характеризующие техническое состояние автомобиля, его агрегатов и механизмов

При работе автомобиля и хранении автомобиля происходят происходят процессы физического старения деталей. В результате этого изменяется техническое состояние автомобиля, агрегата, узла, системы, детали, которое определяется как состояние (свойство) в любой момент времени оцениваемого определенными критериями или признаками.

Количественная мера, характеризующая свойство агрегата, системы, элемента называется параметром технического состояния. Параметрами технического состояния (структурными параметрами) являются физические величины (выраженные в миллиметрах, градусах и т.п.), определяющие связь и взаимодействие элементов автомобиля и его функционирование в целом. Например, структурными параметрами сопряжения поршень — цилиндр двигателя могут быть размеры сопряженных деталей поршней и цилиндров, которые определяют зазор между ними, овальность и т.п. Для тормозной системы параметром технического состояния будет зазор между колодками и тормозным барабаном (диском) определяющим тормозной путь или тормозную силу на колесах автомобиля.

Возможность непосредственного измерения в процессе эксплуатации структурных параметров (износов, зазоров) сопряжений механизмов автомобиля без их разборки весьма ограничена. Поэтому при диагностировании пользуются косвенными признаками, отражающими техническое состояние автомобиля. Эти признаки называются диагностическими параметрами и представляют собой пригодные для измерения физические величины, связанные с параметрами технического состояния автомобиля и несущие информацию о его состоянии.

Диагностический параметр — это физическая величина, контролируемая средствами диагностирования и косвенно характеризующая работоспособность автомобиля или его агрегатов и систем.

Диагностические параметры (ДП) можно подразделить на три вида:

1. ДП выходных рабочих процессов характеризуют функциональные свойства автомобиля, агрегата, системы.

2. Геометрические ДП.

3. ДП сопутствующих процессов сопровождающие работу двигателя, агрегата, системы.

В процессе эксплуатации параметры технического состояния изменяются от номинального у_н до текущего у_т затем до предельно допустимого у_пд, и после этого предельного значения у_п под влиянием различных конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов.

Номинальное или начальное значение у_н, определяется проектно-конструкторской документацией и качеством изготовления изделия.

Превышение предельного значение у_пд, приводит к отказу изделия и недопустимо.

Предельно допустимое значение у_пд, которое предшествует предельному и сигнализирует пользователю о необходимости принятия мер по восстановлению технического состояния.

Текущее значение параметра у_т, о фактическом техническом состоянии изделия.

Предельные значения структурных параметров обусловлены вероятностью отказов и неисправностей автомобиля и являются в основном значениями технико-экономического характера.

Предельные значения параметров состояния в зависимости от того, на основании каких критериев (признаков) они устанав­ливаются, делятся на три группы:

• технические;
• технико-экономические;
• технологические (качественные).

Технические критерии (признаки) характеризуют предельное состояние составных частей, когда они не могут больше выпол­нять свои функции по техническим причинам (например, пре­дельное увеличение шага цепи (свыше 40 % номинального зна­чения) приводит к ее проскальзыванию на звездочках и спаданию), или, когда дальнейшая эксплуатация объекта приведет к аварий­ному отказу (например, работа автомобиля при предельном износе тормозных колодок может привести к аварии).

Технико-экономические критерии, характеризующие предель­ное состояние, указывают на снижение эффективности использо­вания объекта вследствие изменения технического состояния (например, при предельном износе ЦПГ угар картерного масла увеличивается более чем на 3,5 %, что указывает на нецелесооб­разность работы на таком двигателе).

Технологические критерии характеризуют резкое ухудшение качества выполнения работ по причине предельного состояния рабочих органов машин.

В качестве примера рассмотрим процесс изнашивания тормозных накладок и барабанов (дисков) тормозной системы. В результате изнашивания происходит увеличение зазора у между накладками и тормозными барабанами (дисками), что вы­зывает рост тормозного пути Sт (рис. 2.2). Предельному значению тормозного пути S_тп, который регла­ментирован технической документа­цией, соответству­ет предельное значение зазора у_п в тормозном механизме.

Этому зазору, в свою очередь, соответствует пробег l_р, при котором зазор и тормозной путь достигают предельного значения. Продолжи­тельность работы изделия, измеряе­мая в часах или километрах пробега, а в ряде случаев в единицах выпол­ненной работы, называется наработ­кой. Наработка до предельного со­стояния, оговоренного технической документацией, называется ресур­сом. Таким образом, в рассматри­ваемом примере l_р — это ресурс, а в интервале пробега 0 ≤ l_i ≥ l_р (зона работоспособности) изделие по этому показателю исправно и может выпол­нять свои функции.

Если изделие удовлетворяет требо­ваниям нормативно-технической до­кументации по всем показателям, то оно считается исправным. Если па­раметры изделия, характеризующие его способность выполнять заданные функции, соответствуют установлен­ным нормативно-технической доку­ментацией требованиям, то оно при­знается работоспособным. Отсюда следует, что, когда автомобиль мо­жет выполнять свои основные функ­ции, но не отвечает всем требованиям технической документации (напри­мер, помято крыло), он работоспо­собен, но неисправен.

Если продолжать эксплуатировать автомобиль за пределами l_р (напри­мер, до lj), то наступит отказ, т. е. событие, заключающееся в наруше­нии работоспособности. При этом прекращается транспортный процесс (остановка на линии, преждевремен­ный возврат с линии).

Отказ автомобиля фиксируется в следующих случаях, связанных с техническим состоянием:

• опоздание с выходом на линию;
• прекращение уже начатого транспортного процесса (линейный отказ);
• досрочный возврат с линии (неполное выполнение задания);
• принудительное обоснованное недопущение к работе или прекращение работы автомобиля на линии контрольными органами (ГАИ или ГИБДД, транспортная инспекция, экологическая милиция).

Все остальные отклонения технического состояния от нормы классифицируются как неисправности автомобиля.

Роль предельно допустимого зна­чения параметра заключается в том, чтобы своевременно информировать (предупредить) о приближении мо­мента отказа для принятия соответ­ствующих мер. В приложении 1 дан перечень параметров и отдельные их значения при контроле технического состояния транспортных средств при прохождении государственного технического осмотра.

Свойства диагностических параметров. Для обеспечения надлежащей достоверности и экономичности диагностирования диагностические параметры должны обладать чувствитель­ностью, однозначностью, стабильностью, информативностью.

Под чувствительностью К_r диагностического параметра П пони­мают отношение приращения dП параметра к соответствующему изменению du структурного параметра:

К_r = dП /du.

Чем больше значение этой величины, тем чувствительнее диагностический пара­метр к изменению структурного параметра.

Требование чувствительности явля­ется важным для оценки качества диагностического параметра и слу­жит удобным критерием при выборе наиболее эффективного метода диаг­ностирования в конкретных усло­виях.

Так, например, на рис. 2.3 графи­ческое изображение диагностическо­го параметра 1 соответствует изме­нению количества газов, прорываю­щихся в картер двигателя, а 2 — изменению компрессии в цилиндрах двигателя в зависимости от износа деталей цилиндропоршневой группы.

В первом случае мы имеем параметр, значение которого изменяется от номинального значения значительно. У вто­рого же параметра значение для дан­ного двигателя умень­шается незначительно. С учетом имеющейся нестабильности второго диагностического параметра можно сделать вывод о практической невоз­можности использования его из-за малой чувствительности для опреде­ления промежуточных значений из­носа цилиндропоршневой группы и прогнозирования ее остаточного ре­сурса. Его использование эффек­тивно при выявлении крупных неис­правностей, таких, как залегание поршневых колец, зависание клапа­на, предельный износ цилиндропорш­невой группы. И, наоборот, первый параметр — прорыв газов в картер позволяет с высокой степенью точ­ности оценить уровень износа дета­лей, определить остаточный ресурс и наметить сроки предупредительных регламентных работ. По этой причи­не этот метод широко используется для индивидуального прогнозирова­ния технического состояния цилинд­ропоршневой группы судовых, тепло­возных и тракторных двигателей.

Однозначность диагностического параметра определяется моно­тонно возвращающей или убывающей зависимостью его от структурного параметра в диапазоне от начального u_н до предельного u_п изменения структурного параметра.

На рис. 2.4. показаны три варианта поведения диагностиче­ского параметра П по мере изменения значения структурного параметра U.

Параметры 1 и 2 — однозначные, поскольку каждому воз­можному состоянию соответствует одна, вполне определенная величина признака. Параметр 3 — неоднозначен, поскольку одно и то же значение признака может соответствовать двум состояниям (или более).

Сравнивая параметры U₁ и U₂, можно заметить, что при из­менении состояния на величину ∆U изменение величины ∆П для первого параметра больше, чем для второго, т.е. первый параметр более чувствительный. Таким образом, из представленных на рис. параметров предпочтительным для диагностирования является П1, так как он однозначный и чувствительный.

Стабильность диагностического параметра определяется дисперсией его значения при многократных измерениях в неизменных условиях на объектах, имеющих одно и то же значение структурного пара­метра. Нестабильность диагностического параметра снижает достоверность оценки технического состояния механизма, что в некоторых случаях заставляет отказаться от удобных методов диагно­стирования. Так, например, именно это является одной из основных причин, по которой площадочные тормозные стенды несмотря на некоторые их преимущества не применяются при государственном техническом осмотре. Это связано с тем, что такие стенды, как и стенды с беговыми барабанами, имеют нестабильность показаний. Для определения истинного состояния тормозной системы необходима повторная проверка, что не является проблемой при использовании стенда с беговыми барабанами.

Информативность диагностического параметра является глав­ным критерием, положенным в осно­ву определения возможности приме­нения параметра для целей диагно­стирования. Она характеризует до­стоверность диагноза, получаемого в результате измерения значений па­раметра (рис. 2.5).

Диагностические параметры механизма, как и структурные, являются переменными случайными величинами и имеют соответствующие номинальные и предельные значения. С увеличением про­бега автомобиля диагностические параметры могут либо увеличиваться (вибрации и др.), либо уменьшаться (давление масла и т.д.). Существующая связь между диагностиче­скими и структурными параметрами позволяет без разборки автомобиля и его элементов количе­ственно оценить их техническое состояние.