Определение технического состояния машины без разборки

В процессе эксплуатации машины непрерывно подвергаются раз­личным механическим, физическим, химическим и другим воздейст­виям, способствующим старению материалов, из которых они изго­товлены; изменяется качество их поверхностей из-за коррозии и аб­разивного износа. Кроме того, возникают необратимые деформации, приводящие к нарушениям во взаимном расположении деталей; изменяются электрические и магнитные параметры элементов элек­трооборудования и др. Эта совокупность необратимых процессов приводит машину в состояние, когда она уже неспособна эффек­тивно выполнять свои функции, и требуется ее восстановление.

Перед службой восстановления машин стоят две главные зада­чи: предотвратить (замедлить) необратимые процессы, приводящие к разрушению машины; восстановить достаточно упорядоченное состояние машине в том случае, если необратимые процессы разруше­ния перешли допустимые границы и работоспособность упала ниже допустимого уровня.

Первая задача решается комплексом мероприятий по периоди­ческому техническому обслуживанию, а вторая — комплексом ме­роприятий по ремонту неисправных узлов и агрегатов машины или их замене. Успешное решение этих задач в первую очередь основы­вается на достоверных сведениях о техническом состоянии машины в каждый момент времени ее эксплуатации. Однако сложность сов­ременных машин не позволяет внешнему наблюдателю без специ­альных контролирующих устройств достаточно достоверно оценить техническое состояние обслуживаемого им объекта.

Методы оценки износа деталей разделяют на производственные и лабораторные. К производственным относятся метод микрометрирования детали и метод косвенной оценки по изменению эксплуата­ционных характеристик сопряжения, к лабораторным (исследова­тельским) методам — взвешивание деталей, определение количества железа в масле картера, применение радиоактивных изотопов, метод искусственных баз, профилографирование.

Метод микрометрирования основан на измере­нии линейных размеров деталей, бывших в эксплуатации, с исполь­зованием универсальных измерительных средств (микрометров, штангенциркулей, индикаторных приборов и др.).

Оценка износа по изменению эксплуата­ционных характеристик сопряжения или узла ши­роко используется в производстве. Например, износ деталей мас­ляного насоса косвенно может быть определен по падению давле­ния масла, износ деталей поршневой группы двигателя – по про­пуску газов в картер двигателя, износ подвижного соединения – по изменению его температуры в процессе эксплуатации, например в подшипниках скольжения и т. д.

Метод взвешивания заключается в определении массы детали до эксплуатации и после нее. Этот метод применять нельзя, если превалирующим является износ от пластического деформи­рования деталей.

Определение количества продуктов износа в масле заключается в химическом анализе отра­ботанного масла. Недостатком способа является невозможность определения износа каждой детали узла. Преимущество — отсут­ствие необходимости разборки агрегата.

Метод радиоактивных изотопов основан на использовании изотопов вольфрама, сурьмы или кобальта, вводи­мых в поверхностный слой рабочей поверхности детали. Интен­сивность излучения масла, регистрируемого специальными прибо­рами (счетчиками), является показателем интенсивности изнаши­вания детали.

Метод искусственных баз заключается в нанесении на рабо­чую поверхность новой детали специального углубления (лунки) или выточки. По изменению размера углубления после определен­ного времени эксплуатации определяют расчетом линейный износ в пределах этой поверхности.

Метод профилографирования основан на опре­делении с помощью профилографа малых износов у таких деталей, как поршневые пальцы, плунжеры.

Полученные результаты о характере и величинах износов деталей дают основания для выбора метода восстановления и исследования режимов обработки, для применения наиболее оптимальных с целью восстановления работоспособности и получения наилучших служебных характеристик деталей.

Обработка экспериментальных данных

Представление результатов измерений

Экспериментальные исследования, выполняемые в науке и технике, включают в себя как измерительную часть, так и обработку полученных данных с их детальным анализом. Практические знания из области проведения и организации эксперимента, умения и навыки в работе с измерительными приборами, владение аппаратом статистического анализа результатов требуются и в деятельности инженера-практика, и в деятельности инженера-исследователя.

Таблицы. Для записи результатов большого количества однотипных измерений удобно использовать таблицы. С их помощью удается избежать ненужной многократной записи обозначения измеряемой величины, единиц измерения, используемых множителей и т.п. В таблицы, помимо экспериментальных данных, могут быть сведены промежуточные результаты обработки этих данных.

Основные правила при построении таблиц:

· форма таблицы должна быть удобна для записи и дальнейшей обработки экспериментальных данных;

· таблицы нумеруют в порядке их использования;

· каждой таблице дают краткое название, соответствующее помещенным в нее данным;

· первый столбец таблицы, как правило, отводят для записи порядкового номера измерения, в заголовках других столбцов, то есть в самой верхней части, после символьного обозначения физической величины через запятую приводят единицы ее измерения, причем все единицы измерения принято указывать в русском написании и только в системе СИ.

Графики. Более наглядными, чем таблицы, являются графики зависимостей исследуемых физических величин. Графики дают визуальное представлениео связи между величинами, что крайне важно при интерпретации полученных данных, так как графическая информация легко воспринимается, обладает значительной емкостью. На основе графика легче сделать вывод о соответствии теоретических представлений данным эксперимента.

Основные рекомендации по построению графиков без использования ЭВМ:

· графики строят только на бумаге, имеющей координатную сетку;

· графики, за редким исключением, строят в прямоугольной системе координат, где по горизонтальной оси (оси абсцисс) откладывают аргумент, независимую физическую величину, а по вертикальной оси (оси ординат) – функцию, зависимую физическую величину;

· обычно график строят на основании таблицы экспериментальных данных, откуда легко установить интервалы, в которых изменяются аргумент и функция;

· для экспериментальных графиков масштабы по обеим осям выбирают независимо друг от друга и, как правило, соотносят с погрешностью измерения аргумента и функции цена наименьшего деления каждой шкалы примерно равнялась соответствующей погрешности;

· масштабная шкала должна легко читаться, а для этого необходимо выбрать удобную для восприятия цену деления шкалы, одной клетке должно соответствовать кратное 10 количество единиц откладываемой физической величины: 10ⁿ, 2 10ⁿ или 5 10ⁿ, где n – любое целое число, положительное или отрицательное;

· если в одних осях строят различные зависимости, полученные, например, при измененных условиях эксперимента или на разных этапах работы, то точки таких зависимостей должны отличаться друг от друга. Их следует отмечать разными значками (квадратами, кружками, крестиками и т.п.) или наносить карандашами разного цвета;

· точки, полученные путем вычислений, размещают на поле графика равномерно, в отличие от экспериментальных, они должны слиться с теоретической кривой после ее построения;

· экспериментальные точки соединяют плавной кривой, чтобы они в среднем были одинаково расположены по обе стороны от проведенной кривой так как кривая является интерпретацией результатов измерений, известных из эксперимента с погрешностью.

· теоретическую зависимость строят на графике таким образом, чтобы она плавно проходила по всем расчетным точкам, это требование очевидно, так как теоретические значения координат точек могут быть вычислены сколь угодно точно.

На рис.8.11 приведена полученная по точкам экспериментальная зависимость коэффициента динамической вязкости воды от температуры.

Проверка теоретических выводов. Графическую проверку осуществляют на основе сравнения экспериментальной и теоретической кривых, совместно построенных на одном графике. Для корректности сравнения необходимо учитывать разброс точек экспериментальной кривой. С этой целью на графике по обе стороны от нее проводят дополнительные кривые, симметричные относительно экспериментальной кривой. Выполняя построение дополнительных кривых, необходимо исходить из того, что между ними должна оказаться примерно половина всех экспериментальных точек. Теоретическая кривая, если она соответствует полученным данным, также должна располагаться в промежутке между дополнительными кривыми.

Графическое дифференцирование. Графическое дифференцирование может понадобиться, например, при вычислении дифференциального сопротивления диода. Вольтамперная характеристика диода нелинейная, поэтому его сопротивление зависит от приложенного напряжения, называемого смещением. Понятие статического сопротивления (сопротивления по постоянному току R = U/I) в данном случае лишено физического смысла, поэтому вводят дифференциальное сопротивление, при заданном смещении находимое путем дифференцирования экспериментальной вольтамперной характеристики.

Поясним как графически выполнить дифференцирование. Известно, что производная от функции y(x) равна угловому коэффициенту касательной, построенной к кривой y(x) при том же значении аргумента, при котором вычисляется dy /dx. Поэтому после графического отображения экспериментальной кривой для вычисления производной в некоторой точке достаточно провести на графике касательную к кривой в той же точке и вычислить ее угловой коэффициент. Конечно, метод весьма чувствителен к точности построения кривой – даже небольшая неточность, допущенная при вычерчивании, может привести к ощутимым ошибкам в производной. Это означает, что экспериментальную кривую следует строить очень тщательно.

Графическое интегрирование. Определенный интеграл от неотрицательной функции y(x) может быть найден как площадь плоской геометрической фигуры, ограниченной на графике прямой x=x₁ слева, прямой x=x₂ справа, кривой y(x) сверху и прямой y=0 снизу. Такая интерпретация является удобной применительно к вычислению интеграла от любой экспериментально полученной зависимости.

Графические дифференцирование и интегрирование дают неплохие по точности результаты, однако основная область их применения относится к качественному анализу исследуемых зависимостей.

Погрешности измерений

Погрешность – количественная характеристика неопределенности, или неоднозначности, результата измерения. Ее оценивают, исходя из всей информации, накопленной при подготовке и выполнении измерений.

Погрешность может быть выражена в единицах измеряемой величины x, – в таком случае она обозначается  x и носит название абсолютной погрешности . Однако абсолютная погрешность зачастую не отражает качества измерений. Действительно, абсолютная погрешность 1 метр при измерении расстояния от Земли до Луны свидетельствует о высоком качестве измерения, та же погрешность совершенно неприемлема при измерении роста человека.

Критерием качества измерения является относительная погрешность  x - отношение абсолютной погрешности к окончательному результату измерения.

δ х=∆ х /х

Основные типы погрешностей:

· приборная погрешность - систематическая погрешность, присутствующая в результатах измерений, выполненных с помощью измерительного прибора;

· модельная погрешность - в основу любого экспериментального исследования, сопряженного с измерениями, заложена модель. Модель содержит наиболее полное физическое описание исследуемого объекта или процесса, которое позволяет составить его математическое описание, а именно, набор математических соотношений, включающих в себя физические величины. Они выступают в роли переменных и параметров, которыми могут быть величины, непосредственно измеряемые в ходе эксперимента, и величины, значения которых требуется определить, исходя из всей совокупности экспериментальных данных. В итоге модель представляет собой математическую конструкцию, базирующуюся на физических представлениях. К разряду модельных может быть отнесена погрешность взвешивания на рычажных весах. Согласно закону Архимеда вес тела и гирь уменьшается из-за действия выталкивающей силы воздуха. Напомним, что 1 куб.м. воздуха весит примерно 10 Н. Для того, чтобы правильно найти массу взвешиваемого тела, нужно ввести поправки на потерю веса гирями и самим телом. Вместе с тем, как и при любых измерениях, здесь необходим разумный подход. Например, при работе с грубыми техническими весами бессмысленно вводить поправку на Архимедову силу, так как она окажется много меньше погрешностей, вносимых в результат измерения гирями и самими весами. Следует особо отметить, что модельные погрешности являются наиболее сложными для анализа и учета.

· Случайные погрешности. Из самого названия следует, что при повторных измерениях погрешности этого типа демонстрируют свою случайную природу. Возникают они вследствие множества причин, совместное воздействие которых на каждое отдельное измерение невозможно учесть или заранее установить. Такими причинами могут оказаться, к примеру, незначительные колебания температуры различных деталей и узлов установки, скачки напряжения, вибрации, турбулентные движения воздуха, трение в механизмах, ошибки считывания показаний приборов и т.п. Единственно возможный способ объективного учета случайных погрешностей состоит в определении их статистических закономерностей, проявляющихся в результатах многократных измерений. Рассчитанные статистические оценки вносят в окончательный результат измерения.

 

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: