Диагностическое оборудование виды оборудования

Классификация диагностического оборудования

В настоящее время нет достаточно четкой и полной классификации диагностического оборудования. Это создает определенные трудности при решении многих организационных вопросов, в частности при технологическом проектировании автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания. В известной степени упорядочить многие вопросы в этом отношении позволяет классификация диагностического оборудования, используемая специалистами ряда стран. Признаками ее служат количество измеряемых параметров и различная степень автоматизации процессов измерения.

Согласно этой классификации оборудование для диагностики подразделяется на несколько разрядов:

• 1. Простое портативное диагностическое оборудование и приборы.
• 2. Комплексное диагностическое оборудование.
• 3. Стенды для диагностики двигателей.

К простому портативному диагностическому оборудованию и приборам относятся:

• • прибор для проверки генераторов, аккумуляторных батарей и другого электрооборудования;
• • прибор для проверки угла замкнутого состояния контактов прерывателя;
• • электронный тахометр для измерения числа оборотов коленчатого вала двигателя;
• • газоанализатор для контроля токсичности отработанных газов;
• • дымомер для определения степени сгорания топлива при регулировке системы питания дизельных двигателей;
• • стробоскопическая лампа для определения фаз газораспределения;
• • прибор для измерения угла опережения зажигания;
• • компрессометры;
• • газовые расходомеры;
• • прибор К-69М.

Комплексное диагностическое оборудование включает следующие переносные и передвижные приборы: комбинированный прибор, состоящий из тахометра, стробоскопической лампы и прибора для измерения угла опережения зажигания; осциллограф с тахометром для проверки цепи низкого и высокого напряжения системы зажигания и для измерения числа оборотов коленчатого вала двигателя.

Портативное оборудование может использоваться практически на всех ремонтных предприятиях, как на малых, так и на больших. Оно имеет относительно невысокую стоимость и, как правило, всегда загружено. Небольшие размеры, малый вес и универсальность источников питания портативного диагностического оборудования дают возможность использовать его в передвижных ремонтных мастерских.

К стендам для диагностики двигателей относится целый ряд комплексного диагностического оборудования, включая и стационарное, которое предназначено для проверки широкого диапазона параметров автомобиля без его разборки.

Диагностические стенды делятся на три вида: с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением.

Стенды с ручным управлением представляют собой смонтированные на колесах передвижные установки, производящие комплекс проверок параметров двигателя и системы зажигания.

Они обычно состоят из следующих основных приборов:

• • электрического тахометра,
• • вольтметра,
• • прибора для измерения компрессии в цилиндрах двигателя,
• • прибора для измерения угла замкнутого состояния контактов прерывателя,
• • омметра,
• • вакуумметра,
• • осциллографа,
• • стробоскопической лампы.

С помощью данного оборудования осуществляются все основные виды проверок технического состояния двигателя, на проведение которых оператор средней квалификации затрачивает 20-35 мин в зависимости от количества измеряемых параметров. Стенды с ручным управлением сложны в обслуживании, поэтому совершенствование их ведется в основном в направлении облегчения считывания и оценки контролируемых параметров.

Стенды с полуавтоматическим управлением значительно облегчают работу оператора. С помощью различных сигналов и знаков, которые ориентируют, в каком порядке производить операции, и сигнализируют о начале и конце проверок, оператор быстрее выполняет цикл замеров по заранее составленной программе.

Роль оператора при работе со стендами с полуавтоматическим управлением заключается в том, чтобы вовремя и правильно присоединить клеммы, датчики и другие детали к соответствующим точкам автомобиля и, придерживаясь установленной программы, оценить результаты проверок с помощью символов «да» или «нет», которые печатаются на специальной перфокарте.

Стенды, оснащенные печатающим устройством, имеют безусловное преимущество перед простым диагностическим оборудованием. Стенды с полуавтоматическим управлением занимают промежуточное положение между стендами с ручным управлением и автоматическим оборудованием, однако результаты проверок, произведенных с их помощью, все же зависят от того, как оператор интерпретирует показания приборов.

Автоматические диагностические установки представляют собой комплекс диагностических приборов и устройств, работающих по заданной программе.

Установки с помощью специальных устройств сравнивают измеряемые параметры с эталонными, предварительно заложенными в память запоминающих устройств. Оператор в данном случае освобождается от необходимости считывать и оценивать показания приборов.

Диагностическое, контрольное и испытательное оборудование

Назначение оборудования. Диагностическое оборудование необходимо для определения технического состояния агрегатов без их разборки. Задачи диагностирования состоят в поиске места и определении причин отказа (неисправности) и прогнозировании технического состояния. На ремонтном предприятии агрегаты диагностируют при поступлении их в ремонт (предремонтное диагностирование) и перед отправкой на склад сбыта (послеремонт- ное диагностирование). В первом случае определяют необходимый

объем ремонтных работ и метод ремонта (обезличенный или необезличенный), во втором — послеремонтный ресурс. На эксплуатационном предприятии определяют вероятность безотказной работы агрегата и предполагаемы объем работ для устранения потенциального отказа.

Контрольное оборудование служит для измерения значений основных показателей (частоты вращения валов, усилий и моментов, приложенных к деталям, линейных или угловых размеров и перемещений, жесткости деталей, температуры, расхода и давления сред и многих других) в процессе ремонта агрегатов, в том числе восстановления деталей.

Испытательное оборудование служит для приведения отремонтированных агрегатов или автомобилей в движение, приложения нагрузки в эксплуатационном режиме и измерения при этом основных параметров. На стадии приемосдаточных испытаний по результатам осмотра, прослушивания и измерений принимается решение об исправности объекта и пригодности его к эксплуатации. Функции испытаний в большинстве случаев выполняют стенды для обкатки агрегатов или автомобилей.

Диагностические способы. При диагностировании измеряются параметры, которые определяют виды способов и соответствующие средства. Применяются способы диагностирования: кинематические и динамические, виброакустические и пневматические, энергетические, основанные на измерении параметров рабочих процессов и работавшего масла, тепловые и оптические.

Кинематический способ диагностирования основан на измерении относительного перемещения деталей в пределах зазоров соединений неработающего агрегата. Изменение зазоров в трущихся парах при работе агрегата согласуется с классической кривой изнашивания, состоящей из участка приработки, эксплуатационного и аварийного изнашивания.

Устройство КИ-13933 ГосНИТИ (рис. 2.109) служит для определения зазоров в кривошипно-шатунном механизме двигателя внутреннего сгорания. Предел и погрешность измерения соответственно 8 и 0,02 мм.

Динамический способ диагностирования двигателей внутреннего сгорания основан на использовании зависимости между мощностью двигателя и угловым ускорением коленчатого вала при полном открытии дросселя или полной подаче топлива.

Рис. 2.109. Прибор КН-13933 ГосНИТИ:

1 — индикатор; 2 — крепежная скоба; 3 — механизм подачи стержня; 4 — винт; 5 — пластина для крепления прибора; 6 — направляющая; 7 — стержень

Непосредственно угловое ускорение вращающейся детали определяют приборами ИМД-2М, ИМД-Ц, КИ-11331, КИ-13009, КИ-13940 (Россия), JK-1 (Чехия), DS-205 (Германия) и др. Индуктивный датчик частоты вращения коленчатого вала вырабатывает электрические импульсы от зубьев венца маховика.

Виброакустический способ диагностирования основан на измерении параметров упругих колебаний корпусной детали, возникающих при соударении с ней вращающихся деталей. Способ применяют для оценки подшипников качения и скольжения, зубчатых передач, шлицевых соединений, кривошипно-шатунных и газораспределительных механизмов, форсунок двигателей и др.

Энергия удара и, соответственно, амплитуда колебания зависят от зазора в соединении. Эти колебания фиксируются пьезоэлектрическими датчиками, преобразующими механические колебания в электрические. Значение зазора в отдельном соединении косвенно определяют по амплитуде сигнала, моменту (фазе) его появления и частоте. Датчик воспринимает колебания, поступающие от всех соединений одновременно. Сигналы от различных источников разделяют частотным, временным и амплитудным способами.

На рис. 2.110 представлен переносной виброакустический анализатор Vibxpert II. На мониторе прибора (рис. 2.110, а) отображен спектр огибающей подшипника качения, имеющего дефект наружного кольца. Результаты диагностирования анализируются при помощи программного обеспечения Omnitrend (рис. 2.110, б).

Рис. 2.110. Общий вид виброакустического анализатора Vibxpert II (а) и интерфейс программы Omnitrend (б) для обработки данных виброакустического контроля

На рис. 2.111 представлены примеры диагностирования агрегатов с помощью переносных виброакустических анализаторов.

Техническое состояние работающего двигателя определяют на испытательном стенде, который имеет упругие опоры для агрегата. Скоростной и нагрузочный режимы работы двигателя таковы, что в спектрах шума и вибрации проявляются практически все источники шума. Обычно это средние частоты вращения и нагрузки. Датчик крепится на двигателе жестко для уменьшения погрешности измерений, его масса должна быть минимальной. Место

Рис. 2.111. Примеры проведения виброакустического диагностирования агрегатов (датчики приборов установлены на их корпусах)

установки датчика определяют экспериментально, чтобы контролируемый источник шума проявлялся в наибольшей степени.

Частотные полосы и уровни вибрации, характеризующие неисправности бензинового двигателя с рабочим объемом 4,8 л, определены экспериментально (табл. 2.28).

Параметры виброакустического диагностирования бензинового двигателя

Пневматический способ диагностирования основан на оценке герметичности замкнутых полостей (топливных баков, радиаторов, камеры сгорания двигателей, уплотнительных устройств агрегатов трансмиссий).

В качестве диагностических параметров чаще используют время снижения давления воздуха при заданных пределах его изменения или расход среды через течь.

Точную оценку герметичности, особенно при малых утечках, обеспечивает пневмокалибратор (рис. 2.112). Воздух под установленным давлением, которое поддерживается регулятором давления, поступает в магистраль 6. Давление подаваемого воздуха контролируется манометром 1. В пневматическую сеть установлено

Рис. 2.112. Схема пневмокалибратора:

• 1,2 — манометры; 3 — диагностируемый объект; 4 — трубопровод;
• 5 — калиброванное отверстие; 6 — воздушная магистраль

калиброванное отверстие 5. Трубопровод 4 соединяет пневмокалибратор с проверяемым объектом (например, с цилиндром двигателя). Давление в трубопроводе 4 измеряется манометром 2. Это давление зависит от величины утечек из проверяемого объекта. Общий вид устройства приведен па рис. 2.113.

Энергетический способ диагностирования основан на оценке состояния агрегатов путем измерения вырабатываемой, передаваемой или потребляемой ими энергии. Способ чаще применяют для определения технического состояния двигателей внутреннего сго-

Рис. 2.113. Общий вид пневмокалибратора:

1 — манометр контроля входного давления; 2 — манометр контроля утечек; 3 — быстросъемная муфта; 4 — корпус; 5 — регулятор давления; 6 — входной

рания в виде тормозных или бестормозных испытаний. В первом случае используют обкаточно-тормозные стенды. Во втором случае нагрузку создают отключением цилиндров с дросселированием отработавших газов. Установившаяся частота вращения коленчатого вала является оценкой мощности двигателя. После поочередного отключения цилиндров определяется средняя частота вращения коленчатого вала, которая является диагностическим параметром.

Способы диагностирования по параметрам рабочих процессов основаны на получении информации об изменении параметров то- пливоподачи, газообмена, сгорания, смазки, охлаждения и др. в зависимости от регулировок и износа составных частей агрегата.

Например, по индикаторной диаграмме зависимости давления газов в цилиндре двигателя от хода поршня определяют момент воспламенения рабочей смеси, плотность иадпоршневого пространства и др.

Способы диагностирования по параметрам работавшего масла основаны па анализе его физико-химических свойств, изменившихся при использовании. При нарушении правильности функционирования соединений деталей увеличивается содержание и размер частиц в масле и изменяется их морфология (рис. 2.114).

Подвижные соединения диагностируют по концентрации частиц изнашивания в масле (калориметрическим, спектральным и магнитным способами), размеру частиц изнашивания (методами аналитической феррографии и седимептометрическим), массовой доле, размеру и морфологии частиц изнашивания (микроскопическим способом).

Тепловой способ диагностирования основан па регистрации теплового излучения с длиной волны от 0,76 мкм до 1 мм термометрическими датчиками и преобразовании полученных параметров в электрический или другой сигнал с последующей индикацией.

Необходимым условием применения теплового способа является отличие локальной температуры частей объекта от температуры окружающей среды, которое создается с помощью внешнего источника (активный тепловой контроль) или при работе агрегата (пассивный тепловой контроль).

Активный тепловой контроль применяют для объектов, температура поверхности которых во всех точках одинакова. Такими объектами могут быть материалы и детали. При их нагреве внешним

Рис. 2.114. Изменение концентрации и размера частиц изнашивания в зависимости от состояния агрегата

источником (лампой накаливания, лазером, плазмотроном) тепловой поток, который распространяется в глубь объекта, испытывает дополнительное тепловое сопротивление в месте дефекта. В результате в этом месте наблюдается локальное повышение температуры. При механическом цикловом нагружении в области внутреннего дефекта выделяется тепловая энергия вследствие трения и пластического деформирования, что повышает температуру объекта в области дефекта. Таким образом, способом тепловой дсфсктомс- трии обнаруживаются трещины, поры, раковины и примеси.

Пассивный тепловой контроль применяют для объектов, у которых возможно аномальное выделение теплоты в месте потенциального дефекта.

При тепловом диагностировании используются контактные и бесконтактные способы измерения температуры. Для бесконтактного измерения температуры применяются тепловизоры (рис. 2.115). Для контактного измерения температуры применяются контактные термометры и термокарандаши (рис. 2.116). При контроле температуры термокарандашом материал его стержня наносят в виде штрихов на контролируемую поверхность. При достижении температуры, указанной на корпусе карандаша, происходит расплавление нанесенного материала.

Оптические способы диагностирования основаны на осмотре поверхностей деталей внутри агрегата с помощью эндоскопов (рис. 2.117), которые бывают жесткими или гибкими.

Эндоскоп ЭЖО 16.1600 (эндоскоп жесткий охлаждаемый) имеет диаметр цилиндрической части 22 мм, длину 1505 мм, обеспечивает угол зрения 40° в направлении бокового осмотра под углом 90° к оси эндоскопа.

Рис. 2.115. Тепловизионная камера FLIR В620-660 (слева) и тепловизионный снимок (справа)

Рис. 2.116. Термокарандаши Tempilstik

Цистоскопы диаметром 8 мм используются для осмотра полостей с глубиной погружения 200 мм при увеличении изображения до 2 раз.

Мини-эндоскопы имеют диаметр рабочей части менее 2 мм и передают изображение по волоконному световоду, который заканчивается линзовым окуляром.

С помощью оптических способов выявляют задиры, трещины, сколы, изломы, прогары, эрозию, обрывы и другие повреждения. Например, с помощью устройства с гибким волоконным световодом можно оценить состояние днищ поршней, тарелок клапанов, зубчатых передач и подшипников через отверстия, соответственно, под свечи, форсунки или для залива масла.

Диагностические средства могут быть в виде стационарных и передвижных стендов и комплектов переносных приборов. Получают развитие встроенные средства диагностирования.

Рис. 2.117. Видеоэндоскопы jProbe РХ-2005 (слева) и Hawkeye Classic (справа)

С помощью стендов измеряют, например, тягово-скоростные показатели автомобилей (рис. 2.118), определяют техническое состояние цилиндропоршневых групп, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, топливной аппаратуры, трансмиссии, колесных и стояночных тормозов, рулевого управления, гидравлических систем, измеряют углы установки управляемых колес и др.

Стенд КИ-13944 для диагностирования гидравлических коробок передач определяет состояние их гидравлической системы.

Рис. 2.118. Стенд для измерения тягово-скоростных показателей автомобилей

На рис. 2.119 показаны приборы, применяемые для диагностирования узлов автомобиля. Ниже приведены примеры других диагностических средств, используемых в производстве.

Рис. 2.119. Приборы для диагностирования узлов автомобиля:

• 1 — универсальный комплекс для диагностирования систем двигателя FSA 750; 2 — тестер систем двигателя KTS 340; 3 — прибор с осциллографом FSA 450 для диагностирования систем двигателя; 4 — цифровой электрический мультиметр MMD 302; 5 — прибор Carman Scan Wi для диагностирования исполнительных механизмов ходовой части автомобиля; 6 — прибор Hi-scan Pro с осциллографом, мультиметром и импульсным генератором для диагностирования электронных систем и электрических цепей автомобиля; 7 — системный тестер (сканер) KTS 530 для диагностирования электронных систем управления автомобиля; 8 — портативный системный тестер KTS 200; 9 — прибор BSA 4211 для измерения усилия па педаль; 10 — прибор Autoboss V30 для диагностирования блоков управления автомобиля; 11 — прибор BFT 100 для диагностирования элементов тормозной системы
• 178

Контрольные средства. В производстве используют много универсальных средств для контроля параметров обрабатываемых заготовок и сборочных единиц. Среди них приборы для измерения и контроля зубчатых колес и точности кинематических систем, измерения шероховатости, формы и расположения поверхностей и др. Ряд средств, описание которых приведено ниже, централизованно изготавливают на ремонтных предприятиях.

При восстановлении деталей используют стенды 70-8735-1026 и 70-8735-1028 для комплексного контроля коленчатых валов, стенд КИ-3340 — для измерения биения торца и цилиндрических поясков относительно внутренней поверхности гильз цилиндров, стенд 70-8734-1015 для измерения радиуса кривошипа коленчатого вала.

Стенды КИ-13801 и КИ-12304 служат для гидравлических испытаний головок цилиндров двигателей с производительностью

• 15.. .20 ч^-1, а стенды КИ-5372 А и КИ-17908 — для гидравлических испытаний блоков цилиндров двигателей с производительностью
• 6.. . 10 ч^-1. На стенде КИ-8847М проверяют герметичность соединения клапан — седло. Стенд КИ-13658 необходим для контроля масляных каналов блоков цилиндров на герметичность под давлением 0,8 МПа.

Ряд средств предназначен для контроля сборочных единиц. Приборы 70-8019-1501 и 70-8019-1502 служат для измерения радиального зазора в подшипниках качения и измерения монтажной высоты конических подшипников. На устройстве КИ-13641 проверяют термостаты. Стенд КИ-13769 служит для контроля уплотнений коленчатого вала двигателя ЯМЗ-238 после его сборки. Угловой зазор в шарнире карданного вала измеряют на стенде

КИ-16307. Частоту вращения ротора центрифуги измеряют с помощью прибора КИ-1308В.

Прибор КИ-13901 предназначен для измерения прогиба карданных валов, устройство КИ-13918 необходимо для проверки натяжения ремней вспомогательных агрегатов (водяного насоса, компрессора, генератора и др.), а с помощью динамометрического устройства КИ-13923 измеряют усилия на рычагах управления автомобилем.

Обкаточно-испытательные средства. Обкатка готовит ремонтируемый агрегат или машину к предстоящей эксплуатации. Испытания необходимы для подтверждения соответствия отремонтированной техники установленным техническим и договорным требованиям. Автомобиль или агрегат испытывают после их обкатки.

Обкатывают и испытывают автомобили в сборе, тепловые и электрические двигатели, редукторы, гидравлические приводы агрегатов, масляные, водяные и топливные насосы, генераторы и многие другие агрегаты. Испытывают рулевые механизмы, инжекторы и форсунки.

Рис. 2.120. Схема стенда для обкатки и испытания двигателей:

1 — бак; 2 — двигатель; 3 — плита; 4, 13 — решетки; 5, 9, 29 — вентили; 6, 8, 12 — элементы крепления двигателя; 7 — кран; 10 — элементы крепления газоотводной трубы; 11 — стойка; 14 — электромашина; 15 — реостат; 16 — рукоятка управления реостатом; 17 — кнопки; 18 — шкала; 19 — сигнализатор; 20 — тахометр; 21,22 — термометры; 23 — манометр; 24 — корпус; 25 — рычаг коробки передач; 26 — тяга; 27 — рычаг ручного тормоза; 28 — педаль