Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність досліджень по вдосконалюванню бортового діагностування гідроагрегатів будівельних машин, формулюється мета й задачі дослідження, дається загальна характеристика дисертаційної роботи.

У першому розділі виконананий аналіз методів діагностування гідроагрегатів в умовах їхньої експлуатації стосовно до будівельних і дорожніх машин (далі БДМ). Проведений аналіз показав, що найбільше поширення одержали наступні методи діагностування: статопараметричні, термодинамічні, віроакустичні а також діагностування по перехідних процесах. Однак у цих методах не встановлений зв'язок між структурними й діагностичними параметрами пристроїв, що входять до складу гідроагрегату. Крім того аналіз проведених робіт показав, що більшість методів діагностування засновано на використанні періодично встановлюваного діагностичного устаткування. Такі методи дозволяють одержати інформацію про технічний стан гідроагрегатів періодично. Стосовно до гідроагрегатів БДМ найбільш перспективним є бортове діагностування. Такий метод діагностування дозволяє одержати інформацію про технічний стан пристроїв гідроагрегату в будь-який момент часу його експлуатації. Реалізація бортового діагностування дозволяє зменшити витрати на діагностування, скоротити простої машин і як наслідок підвищити експлуатаційну продуктивність. Але реалізувати ці переваги можливо у випадку, якщо встановити взаємозв'язок між структурними й діагностичними параметрами, а також закономірність формування погрішності. Існуючі роботи в галузі діагностування гідроагрегатів не знайшли свого розвитку в дослідженні цього зв'язку.

У другому розділі - розроблені теоретичні основи взаємозв'язку між структурними й діагностичними параметрами стосовно до бортової системи діагностування гідроагрегатів. Взаємозв'язок між структурними й діагностичними параметрами встановлено на основі використання рівняння витрати робочої рідини:

(1)

де n - частота обертання насоса, об/хв;

t - температура робочої рідини, єС;

p=р₂-р₁ - різниця тисків на вході й виході пристрою гідроагрегату, МПа;

V_o - робочий об'єм насоса, л/хв;

Q - внутрішні витоки в пристроях гідроагрегату, л/хв;

S - відповідно величини зазорів, мм.

Таке рівняння враховує витоки в пристроях гідроагрегату. У процесі діагностування ряд параметрів установлюється постійними (відтвореними), а по зміні визначального параметра визначається технічний стан пристроїв гідроагрегату. У дисертаційній роботі досліджені системи діагностичних параметрів при визначальних діагностичних параметрах подачі (продуктивності) і тиску. Якщо технічний стан пристроїв гідроагрегату визначається при діагностуванні по зміні продуктивності (визначальний параметр), то постійними є відтворені параметри: (частота обертання насоса, тиск і температура робочої рідини), а у випадку якщо визначати технічний стан по зміні тиску, то відтвореними параметрами є: частота обертання насоса й температура робочої рідини.

Якщо записати рівняння витрати робочої рідини з урахуванням діагностування гідроагрегатів з однієї точки в якому визначальним діагностичним параметром є продуктивність, то виходить наступна система рівнянь витрати робочої рідини стосовно до пристроїв гідроагрегату БДМ:

(2)

де Q_н, Q_р, Q_гм - відповідно значення витоків, вимірювані поагрегатно на виході насоса, розподільника, гідромотора;

П_н, П_р, П_гм - відповідно значення витрати, вимірювані поагрегатно на виході насоса, розподільника, гідромотора.

Рішення цієї системи дозволяє встановити взаємозв'язок між структурними й діагностичними параметрами при визначальному діагностичному параметрі продуктивності й тиску (таблиця 1).

Таблиця 1. Система діагностичних параметрів стосовно до поагрегатного діагностування й діагностування виміром визначального параметра в одній точці гідроагрегату “по продуктивності”

У таблиці прийняті наступні позначення: nV_o, П_н, П_Р, n_гмV_огм, V_гцf_гц - відповідно подача, продуктивність насоса, розподільника;фактична продуктивність гідромотора або гідроциліндра; C₁, С_н, С_р, С_гм або С_гц - константи, куди входять і значення параметрів гідроагрегату, що установлюються при діагностуванні постійними (p, t, n).

У роботі наведене рішення системи рівнянь витрати робочої рідини при поагрегатному діагностуванні й діагностуванні виміром визначального параметра в одній точці гідроагрегату. Якщо за структурні параметри прийняти зазори в пристроях гідроагрегату, а в якості визначального діагностичного параметра - тиск, то їхній взаємозв'язок описується наступними рівняннями (таблиця 2).

Таблиця 2. Система діагностичних параметрів стосоно до поагрегатного діагностування й діагностування виміром визначального параметра в одній точцігідроагрегату “по тиску”

У таблиці прийняті наступні позначення: n, n_гм - частота обертання вала насоса й гідромотора; V₀, V_0гм - робочий об'єм насоса й гідромотора; V_гц, f_гц - швидкість руху й площа поршня гідроциліндра; d_p, S_ра, L_p відповідно значення діаметра, зазору й загальної довжини ущільнюючої частини розподільника.

Наведена система перетвориться з урахуванням постійних величин у вигляді рівняння, що дозволяє встановити зв'язок між структурними й діагностичними параметрами. Стосовно до шестеренного насоса таке рівняння має такий вигляд:

(3)

У роботі також наведені рівняння які показують взаємозв'язок між стуктурними й діагностичними параметрами при діагностуванні інших пристроїв.

Схема діагностування з однієї точки гідроагрегату й визначальним діагностичним параметром - тиском подана на рис. 1. Такий метод діагностування гідроагрегату дозволяє скоротити кількість і вартість устаткування й може бути використаний для бортового діагностування. Однак для реалізації цього способу діагностування необхідно встановити погрішність діагностування.

Рис.1.Схема діагностування по тиску

Графічна інтерпретація зв'язку між системами визначальних діагностичних параметрів (тиску й продуктивності) вимірюваних в одній точці гідроагрегату, представлені на рис.2.

Рис.2. Залежність між визначальними діагностичними параметрами (продуктивністю й різницею тисків на вході й виході пристроїв гідроагрегату): 1 - насос; 2 - розподільник; 3, 4, 5 гідромотори з з = 0,95, 0,8, 0,65 відповідно.

Погрішність діагностування пристроїв гідроагрегату визначається погрішністю непрямого виміру їхніх структурних параметрів (зазорів).

Між діагностичними параметрами гідроагрегату існує кореляційний зв'язок з коефіцієнтом кореляції близьким до одиниці й, відповідно до робіт Сергєєва А.Г., Новицкого П.В., Зограф И.А. і інших дослідників, відносна погрішність діагностування пристроїв визначається в цьому випадку як сума складових від діагностичних параметрів.

(4)

де частки похідні функції F_i по діагностичних параметрах; Х_i діагностичний параметр; n - кількість діагностичних параметрів;

У роботі встановлені й досліджені залежності, що визначають погрішність діагностування поагрегатною методикою, а також “по продуктивності” і “по тиску”, вимірювані в одній точці гідроагрегату. Зроблено допущення, що тиск і температура робочої рідини у всьому гідроагрегаті однакова; систематична складова погрішності вимірів діагностичних параметрів дорівнює основної погрішності засобів вимірів і технічний стан пристроїв за час діагностування не змінюється.

Необхідні залежності встановлені на основі диференціювання рівнянь, по яких виробляється діагностування пристроїв. Стосовно до насоса рівняння має наступний вигляд:

(5)

Якщо значення зазорів у насосі задані, то необхідна залежність, одержувана після перетворення рівняння (5) і заміни в ньому, прирощень окремих похідних по діагностичних параметрах абсолютними погрішностями їхнього виміру, має вигляд:

(6)

де ;

дS_нр; дS_нn; дS_нt; дS_нп відповідно, що становлять відносної погрішності діагностування насоса від окремих діагностичних параметрів (тиску, частоти обертання насоса, температури й продуктивності);

р=0,02р; n=0,02n; t=0,02t; П=0,02(n_0ном) абсолютні погрішності виміру діагностичних параметрів у випадку застосування, як того вимагають стандарти, приладів другого класу точності.

Залежність, що встановлює погрішність діагностування в умовах невизначеності значень зазорів насоса, отримана перетворенням диференціала функції F₁ (5), що виключає значення зазорів у цьому виразі

(7)

де

У коефіцієнті К₁ значення зазорів виключені апроксимацією його залежністю виду де коефіцієнти a, b і с знайдені методом найменших квадратів.

Всі параметри, що містяться в рівнянні (7) (частота обертання насоса, тиск, температура, продуктивність), доступні вимірюванню діагностичною апаратурою.

Аналогічні залежності отримані для розподільників і гідромоторів при діагностуванні їх по продуктивності й по тиску, як визначальних діагностичних параметрів. Розбіжності значень погрішності діагностування, встановлених для випадків заданих і невизначених значень зазорів у пристроях, перебувають у межах від 0 до 1,5%.

По отриманих залежностях встановлено, що з погіршенням технічного стану погрішність діагностування насоса S_н по продуктивності зменшується від 25% до 5% (зі зменшенням від коефіцієнта подачі від 0,95 до 0,6). Основний внесок у погешністі насоса вносять частота його обертання й продуктивність (до 50% кожний з цих параметрів і до 90% разом узяті). З погіршенням технічного стану складові відносної погрішності “від тиску” і “температури” робочої рідини залишаються практично постійними, а складові “від продуктивності” і “частоти обертання” S_нn насоса зменшуються.При діагностуванні розподільника “по тиску”, систематична складова погрішності від цього параметра виключається, як і в попередньому випадку. Тому погрішність його діагностування становить близько 3%.

При діагностуванні гідромотора “по продуктивності” і “по тиску”, виміром їх в одній точці гідроагрегату, виходить аналогічна закономірність формування погрішності й загальне її значення близько 3%.

Отримані рівняння для визначення погрішності діагностування пристроїв гідроагрегату і її складових дозволяють установити раціональний по погрішності й вартості комплект засобів вимірів діагностичних параметрів. Для знаходження цього комплекту були встановлені система обмежень і цільова функція.

Система обмежень визначається з умови, щоб погрішність діагностування пристроїв не перевершувала припустимого значення

(8)

де - значення погрішностей засобів вимірів, застосування яких можливо в польових умовах (0,06...0,005).

Цільова функція визначає мінімальне значення вартості засобів вимірів, що забезпечують погрішність, що задається системою обмежень (8)

(9)

де С_i(x_i), c_i - відповідно вартість засобу виміру i-того діагностичного параметра й коефіцієнт при _i.

При використанні залежностей (8 і 9), необхідно встановити значення припустимої погрішності діагностування [дS] і вартість засобів вимірів діагностичних параметрів залежно від їхніх погрішностей (класу точності) C_i(x_i);

Погрішність діагностування [S] вважається припустимою, якщо вона визначена, як того вимагають стандарти, при однаковій погрішності виміру діагностичних параметрів (=0,02).

Вартість засобів вимірів залежно від їхніх погрішностей (класу точності) C_i(x_i) отримана на основі вивчення літературних джерел, каталогів цін.

Раціональний комплект засобів вимірів був встановлений за критерієм вартості за допомогою використання розробленої програми на ЕОМ. Розрахунки по цільовій функції (9) показали, що його вартість на 16% менше при діагностуванні по продуктивності й в 2,3 рази при діагностуванні по тиску в порівнянні зі стандартним комплектом.

У третьому розділі - проведені експериментальні дослідження погрішності діагностування з урахуванням впливу на неї невідтворюваності гідроагрегату. Невідтворюваність параметрів гідроагрегату в процесі його роботи визначається впливом температури, вібрації, навколишнього середовища й т.п. Цей вплив викликають, поряд з технічним станом, зміна параметрів пристроїв і визначається експериментально.

Для оцінки впливу невідтворюваності гідроагрегату на отримані теоретичні результати розроблені: методика експериментальних досліджень; необхідне для проведення експериментальні дослідження устаткування й зроблено аналіз отриманих результатів.

Методика експериментальних досліджень розроблена на основі отриманих рівнянь для визначення погрішності діагностування пристроїв гідроагрегату в умовах невизначеності значень їхніх зазорів. Використовуючи загальноприйняту методику експериментальних досліджень, визначалася дисперсія, погрішність визначального діагностичного параметра й загальна погрішність діагностування з урахуванням невідтворюваності гідроагрегату.

Попередньо були проведені порівняльні дослідження невідтворюваностей гідроагрегату на тракторі Т-150 і гідроагрегату цього трактора, встановленого в стаціонарних умовах у вигляді стенда. В обох випадках температура робочої рідини встановлювалася 50С. У цих умовах при температурі навколишнього середовища +25°С невідтворюваність гідроагрегату збільшує на стенді відносну погрішність виміру діагностичного параметра (продуктивності) з 2% за паспортним даними витратоміра до 3% і на машині до 3,7%. При температурі навколишнього середовища -16°С погрішність збільшувалася до 3,6%. Відмінність впливу на погрішність невідтворюваності гідроагрегату на машині й стенді становить 0,7...0,6%, що дозволяє використати стенд для експериментального дослідження бортових засобів діагностування.

Для проведення досліджень було розроблено бортове діагностичне устаткування, що включає гідротестер і гідрокрани. Гідротестер має три робочих стани, що забезпечують: вільний прохід робочої рідини до розподільника; напрямок усього потоку робочої рідини до дроселя постійного перетину; одночасне надходження робочої рідини до розподільника й дроселя постійного перетину.

Проведеними дослідженнями встановлено, що невідтворюванність гідроагрегату змінює погрішність діагностування пристроїв у порівнянні з теоретичними значеннями:

погрішність діагностування насоса “по продуктивності” і “по тиску”, зростає від 7...19% до 9...22%, збільшуючись на 2...3%;

погрішність діагностування “по продуктивності” гідромоторів збільшує своє значення від 2 до 3...8%, зростаючи на 1...6%, погрішність діагностування “по тиску” збільшується на 1...2%.

У четвертому розділі - представлені практичні рекомендації з конструкції й експлуатації бортової діагностичної системи й зроблена оцінка економічної ефективності досліджень.

Дослідженнями було показано, що установка гідротестера безпосередньо на вхід розподільника або конструктивне його об'єднання з розподільником скорочує необхідну кількість елементів бортового діагностичного устаткування.