Техническое обслуживание и ремонт переднего моста МТЗ-80/82

Размещено на http://www.allbest.ru

1.Введение

Назначение и содержание системы. Передний ведущий мост трактора МТЗ-82 состоит из главной передачи, дифференциала, валов ведущих колес и колесных редукторов. Шарнирами равных угловых скоростей (т.е. каждый шарнир вращается синхронно), передающими вращательное движение от валов ведущих колес к самим колесам, служат конические шестерни колесных редукторов. Благодаря этому углы поворота колес шарнирами не ограничиваются.

Самоблокируемый дифференциал переднего ведущего моста МТЗ-82 состоит из корпуса, представляющий собой две половины, в котором размещены конические шестерни полуосей, торцовые поверхности которых опираются на торцы нажимных чашек. Шестерни входят в зацепление с сателлитами , свободно посаженными на пальцы двух крестообразно расположенных плавающих осей. Оси имеют концевые скосы и свободно установлены в фигурных отверстиях (окнах) корпуса дифференциала. Благодаря этому они могут смещаться одна относительно другой в боковом направлении на величину д и д. В удлинённых ступиц половин корпуса размещены фрикционные пакеты трения с ведомыми 6 и ведущими дисками. Внутренние зубья ведомых дисков соединены со шлицами ступиц полуосевых шестерен, а наружные зубья ведущих дисков - со шлицами ступиц корпуса дифференциала.

При одинаковых сопротивлениях качению и частотах вращения колес трактора сателлиты неподвижны относительно пальцев и вращающий момент равномерно распределяется между полуосевыми шестернями.

При разном сопротивлении качению колес сателлиты начинают вращаться на своей оси. В зубчатом зацеплении возникают осевые силы и концевые скосы осей сдвигаются по фигурным вырезам окон корпуса дифференциала. Усилие, передаваемое цилиндрическими поверхностями сателлитов через чашки на фрикционные диски, увеличивается для

"отстающей" шестерни полуоси и уменьшается для "обгоняющей". Таким образом, конические шестерни полуосей блокируются с корпусом дифференциала через фрикционные диски. Сила блокировки пропорциональна разности сопротивлений качению ведущих колес переднего моста.

Конечная передача представляет собой колесный редуктор, который служит для увеличения крутящего момента, передав веемого от главной передачи к передним ведущим колесам и для осуществления их поворота. Колесный редуктор состоит из двух пар конических шестерен: верхних, нижних.

Ведущая шестерня нижней конической пары вращается на двух шариковых подшипниках. Подвижное соединение ведущей шестерни с вертикальным валом позволяет подрессоривать передний мост при помощи пружины и телескопических труб.

Ведомая шестерня нижней конической пары расположена на шлицевом конце ведомою вала 1% к фланцу которая крепится, диск колеса. Ведомый вал вращается на двух роликовых конических подшипниках, зазор в которых регулируется прокладками.

К корпусу редуктора прикреплен поворотный рычаг. При передаче усилия от рулевой трапеции на поворотный рычаг корпус редуктора и колеса поворачивается относительно неподвижной шкворневой трубы, при этом происходит обкат шестерен нижней и верхней пар. Смазка шестерен и подшипников переднего моста осуществляется разбрызгиванием трансмиссионного масла ТМ-3-9, заливаемого в корпус переднего моста и колесных редукторов.

Ведущий мост работоспособен, если при движении шум и нагрев не превышают определенных уровней, нет утечек масла через уплотнения наружу и к тормозам. В колесных тракторах важный дополнительный признак работоспособности- надежное автоматическое блокирование дифференциала, а в пропашных с передним ведущим мостом- ещё и своевременное автоматическое включение и выключение его. Работоспособность ведущих мостов гусеничних тракторов характеризуется также устойчивостью прямолинейного движения и возможностью совершать повороты, прилагая к рычагвм и педалям усилия, не превышающие установленные нормы. Поддержание работоспособного состояния обеспечивается соблюдения правил использования и технического обслуживания. При движении надо следить, чтобы в мостах не появлялся посторонний шум, не было утечек масла, и переодически на ощупь проверять температуру деталей. Блокировать дифференциал принудительно следует лишь при необходимости и обязательно выключать блокировку на поворотах. При ТО-2 в тракторах проверяют и при необходимости регулируют тормоза, проверяют уровень масла в картерах и, если нужно, доливают. Делают это не раньше чем через 30 минут после остановки. В ведущих мостах автомобилей уровень масла проверяют при ТО-1 и одновременно подтягивают гайки крепления полуосей. При ТИО-3 проверяют и, если нужно, промывают фрикционные накладки тормозов, руководствуясь инструкцией завода-изготовителя. Если наблюдается интенсивное замасливание накладок, проверяют состояние уплотнений, прочищают вентиляционные отверстия или промывают сапуны. При сезонных технических обслуживаниях тракторов и через одно ТО-2 автомобилей заменяют масло в картерах. Отработонное масло сливают сразу после остановки, пока оно не остыло. Затем заливают в картер дизельное томливо и промывают детали при движении вперед и назад в течение 5-7 мин. После этого сливают промывочную жидкость, очищают магниты пробок и, завинтив их, наливают свежее масло до нормального уровня. Во избежание загрязнения окружающей среды ни в коем случае не допускается выливать отработанное масло и промывочную жидкость на землю, в канавы и канализацию. Их следует собирать: топливо - для повторного использования после отстаивания и фильтрации, а масло - для восстановления. В сроки, установленные заводом-изготовителем, проверяют регулировку конических роликовых подшипников с одновременным контролем зацепления конических шестерен.

Во время работы трактора многие детали его постепенно изнашиваются, засоряются фильтры топлива, смазочной системы, воздухоочистители; происходит разрегулировка механизмов газораспределения и других; возникают внезапные поломки. В результате снижается работоспособность и экономичность трактора, т е ухудшаются его технико-экономические показатели использования. Поэтому через определенное время при помощи специальных приборов и приспособлений контролируют работоспособность составных частей трактора. При необходимости заменяют износившиеся детали, очищают и заменяют фильтры, регулируют топливную систему, механизмы газораспределения н др.

Работы по замене деталей, очистке, регулировке и диагностированию выполняют специалисты, используя необходимые приспособления, инструмент, детали и материалы. С перечнем работ и порядком выполнения их можно подробно ознакомиться, прочитав Техническое описание и инструкцию по эксплуатации на трактор конкретной марки. Контроль и поддержание технико-экономических показателей использования тракторов на требуемом уровне принято называть управлением технического состояния машин.

Система технического обслуживания и ремонта машин в течение всего срока службы предусматривает: техническое обслуживание (ТО); текущий ремонт (TP); капитальный ремонт (КР).

Техническое обслуживание -- это комплекс работ (операций) по поддержанию работоспособности или исправности тракторов при их использовании, хранении и транспортировании. Этот комплекс включает в себя обкаточные, моечные, очистные, контрольные, диагностические, регулировочные, смазочные, заправочные, крепежные и монтажно-демонтажные работы и работы по консервации и расконсервации машин.

Техническое состояние различных механизмов и систем тракторов в течение срока службы изменяется неравномерно. В связи с этим периодичность и содержание выполняемых работ по поддержанию работоспособности и исправности тракторов на протяжении этого срока также различны. Некоторые работы проводят каждую смену (например, проверка уровня масла в двигателе, охлаждающей жидкости в радиаторе), другие -- один раз в год (например, замена масел в трансмиссии).

В этой связи операции технического обслуживания группируют по срокам выполнения. Виды технического обслуживания, периодичность и условия их проведения устанавливает предприятие-изготовитель трактора в соответствии с действующими стандартами.

При использовании тракторов предусматривают следующие виды технического обслуживания: ежесменное (ЕТО);

номерные (ТО-1. ТО-2, ТО-3); сезонные (ТО-ВЛ, ТО-ОЗ).

После получения хозяйством новой или капитально отремонтированной машины в начальный период ее используют по назначению, но с ограничением скорости и нагрузки для обеспечения нормальной приработки деталей и сопряжений. Такой постепенный ввод машины в работу называют обкаткой. Режим обкатки и объем работ по ТО при обкатке указываются в Техническом описании и инструкции по эксплуатации. К каждому трактору предприятие-изготовитель прикладывает такую инструкцию.

После начала эксплуатации трактора с полной нагрузкой и до капитального ремонта или списания его периодически и в обязательном порядке (планово) ставят на техническое обслуживание. Единицей периодичности обслуживания принимают наработку трактора в моточасах. Допускается периодичность ТО-1, ТО-2, ТО-3 измерять в других единицах наработки, эквивалентных указанным, например, в литрах израсходованного дизельного топлива. Использование трактора без очередного технического обслуживания не допускается. Только при условии своевременного и качественного технического обслуживания гарантируется его работоспособность и экономичность.

Виды технического обслуживания тракторов , периодичность их выполнения, а также основные требования к проведению указаны в ГОСТ 20793--86 «Тракторы и машины сельскохозяйственные. Техническое обслуживание».

Ежесменное техническое обслуживание (ЕТО) проводят через каждые 10 ч или каждую смену работы трактора.

Первое техническое обслуживание (ТО-1) проводят через каждые 125 мото-часов наработки трактора, ТО-2 -- 500 и ТО-3 -- 1000 мото часов наработки, В зависимости от условий использования трактора допуска ется ТО-1 и ТО-2 проводить раньше или позднее установленной наработки до 10 %, в ТО-3 до 5 % установленной наработки.

Обкатка трактора. Новые или отремонтированные тракторы подвергают эксплуатационной обкатке. Во время обкатки при постепенном увеличении нагрузки происходит приработка рабочих поверхностей деталей друг к другу.

Обкатка выполняется в три этапа:

1) на холостом ходу,

2) на холостом ходу по передачам;

3) под различными нагрузками.

Перед обкаткой смазывают все механизмы и узлы, проверяют их крепление, а также уровень масла во всех емкостях, давление в шинах, заправляют трактор топливом и водой, при необходимости регулируют натяжение ремней привода вентилятора, генератора и компрессора, механизмы управления. Обкатку двигателя на холостом ходу проводят в течение 15...20 минут, при этом первые 5 мин он должен работать на минимальных оборотах, затем их постепенно увеличивают до максимальных. Во время работы двигатель тщательно прослушивают, устанавливают отсутствие течи топлива , воды и масла, проверяют плотность соединения в трубопроводах и фланцах, следят за показаниями контрольно-измерительных приборов.

Обкатку трактора на холостом ходу начинают с обкатки раздельно-агрегатной гидросистемы. На трактор навешиваю» сельскохозяйственное орудие массой 100...200 кг (на тракторы тяговых классов 3, 4 и 5 - 400...600 кг). Включив насос гидросистемы, обкатыпают ее в течение 10 мин при средних оборотах двигателя, а затем 10...15 мин при максимальных. При этом периодически поднимают и опускают механизм навески, перемещая рукоятку распределителя в соответствующие положения.

Из положения "Подъем" и "Опускание" в конце рабочего хода рукоятки должна автоматически возвращаться в нейтральное положение, а подъем механизма навески должен происходить плавно, без дрожания.

Температура масла в гидросистеме при обкатке должна быть 40...50 С.

Сущность обкатки трактора под нагрузкой состоит в том, что нагрузка на крюке трактора постепенно увеличивается от минимальной до максимальной. При этом не рекомендуется обкатывать в условиях бездорожья, по глубокому снегу, так как в этих случаях трудно обеспечивать равномерность загрузки трактора, а также выявлять и устранять дефекты. Загружают трактор, как правило, с помощью сельскохозяйственных машин, начиная с малоэнергоемких операций (транспортирование, боронование) и заканчивая энергоемкими (лущение, культивация, пахота и др.). При этом для регулирования нагрузки изменяют ширину захвата агрегатируемых машин.

После окончания обкатки проводят контрольный осмотр трактора и заменяют масло во всех картерах двигателя и трансмиссии согласно таблице смазки. Необходимость смены масла вызывается его сильным загрязнением частицами металла, появляющимися в результате приработки деталей. Кроме того, выполняют все операции первого технического обслуживания.

2.Устройство и работа механизма

Назначение механизма. Мост трактора - это агрегат, который опирается на колеса и воспринимает все виды усилий. Если в его состав входят механизмы, с помощью которых подводится крутящий момент к колесам, то такой мост называется ведущим.

Чертеж механизма.

1 - крышка редуктора; 2 - фланец диска колеса; 3 - регулировочные кольца; 4 - упорные ролики подшипники; 5 - защитный кожух; 6 - стакан подшипников; 7 - прокладки регулировочные; 8 диск колеса; 9 - шина; 10 - прокладки регулировочные; 11 - крышка; 12 - полуось; 13 - шкворневая труба; 14 - упорные роликоподшипники; 15 - гайка; 16 - манжета; 17 - крышка; 18 - червяк; 19 - корпус верхней конической пары; 20 - крышка переднего моста; 21 - полуосевая шестерня; 22 - прокладки регулировочные; 23 - манжеты; 24 - гайка; 25 - ведомая шестерня; 26 - регулировочные прокладки; 27, 31 - корпус и крышка дифференциала; 28, 36 - фрикционные диски; 29 - ось сателлитов; 30 - сателлит; 32 - упорный роликоподшипник; 33 - сапун; 34 - корпус переднего моста; 35 - чашка; 37 - шестерня ведущая; 38 - прокладки регулировочные; 39 - стакан ведущей шестерни; 40 - упорные роликоподшипники; 41 - фланец карданного вала; 42 - гайка; 43 - клин; 44 - корпус уплотнения; 45 - манжеты; 46 - вертикальный вал; 47 - гильза шкворня; 48 - штифт; 49 - пружина; 50 - радиальный роликоподшипник; 51 - упорный шарикоподшипник; 52 - ведомая шестерня; 53 - корпус колесного редуктора; 54 - ведущая шестерня; 55 - пробка сливная редуктора; 56 - сливная пробка корпуса переднего моста; 57 - контрольно-заливная пробка корпуса переднего моста; 58 - ось качания; 59 - стопорная планка.

Описание рабаты механизма. Передний ведущий мост приводится в действие от коробки передач через раздаточную коробку и карданную передачу с промежуточной опорой.

Механизм управления работой переднего ведущего моста позволяет задавать раздаточной коробке режимы автоматического и принудительного включения, а также полностью отключать передний мост (например, на транспортных работах для снижения расхода топлива и износа шин).

В привод переднего моста введена фрикционная предохранительная муфта, которая монтируется в промежуточной опоре карданной передачи. Она предотвращает поломки привода в случаях кратковременных перегрузок переднего моста.Места навески и креплений агрегатируемых машин и орудий у тракторов МТЗ-80 и МТЗ-82 одинаковые.Улучшенные тягово-сцепные качества и проходимость трактора МТЗ-82 повышают его эффективность, расширяют универсальность и увеличивают занятость, так как позволяют применять пропашной трактор в трудных почвенных и погодных условиях как на полевых, так и на транспортных работах.

Благодаря применению прогрессивных решений в конструкции узлов и механизмов на тракторах МТЗ-80 и МТЗ-82 значительно снижена трудоемкость технических обслуживаний, сокращено число точек смазки, увеличено большинство межрегулировочных сроков, часть регулировок упрощена и проводится только после выработки моторесурса (при ремонтах). Многие операции по обслуживанию и управлению облегчены и автоматизированы.

3. Техническое обслуживание

Операции ТО при каждом виде ТО. Для поддержания тракторов в исправном и работоспособном состоянии, повышении экономичности, безотказности и долговечности работы проводят систематическое обслуживание, носящее плановопредупредительный характер. Для тракторов установлена трехномерная система технических обслуживании, которая, кроме ежесменного, предусматривает три периодических (номерных) технических обслуживания - № 1, № 2 и № 3.

При переходах к осенне-зимнему и весенне-летнему периодам эксплуатации предусмотрены сезонные технические обслуживания, кроме того, предусмотрены обслуживания в особых условиях эксплуатации, которые резко отличаются от обычных типовых условий (в пустынях, горных районах и др.). Периодичность номерных технических обслуживаний такова: техническое обслуживание № 1 - через каждые 125 ч работы, техническое обслуживание № 2 -через каждые 500 ч и техническое обслуживание № 3 - через каждые 1000 ч работы.При проведении номерных технических обслуживаний выполняют не только регламентированные операции, но и устраняют обнаруженные неисправности.Ежесменное техническое обслуживание (ЕТО) проводят в перерыве между сменами (через каждые 10 ч работы). Оно предусматривает выполнение следующих операций:

проверяют, нет ли подтеканий топлива, масла, электролита и воды через соединения деталей; доливают отстоенное или профильтрованное топливо в баки дизеля и пускового двигателя; измеряют уровень масла в картере дизеля и при необходимости доливают масло. Уровень измеряют не раньше чем через 20 мин после остановки дизеля; проверяют уровень воды в радиаторе; сливают конденсат из ресивера пневматической системы; проверяют степень засоренности воздухоочистителя дизеля по индикатору на щитке приборов, работу контрольных приборов, звукового сигнала и освещения;

если трактор эксплуатировался в условиях повышенной запыленности воздуха, то осматривают и при необходимости очищают защитную сетку радиатора.Во время рабочей смены надо прислушиваться к работе дизеля, следить за показаниями контрольных приборов, обращать внимание на цвет выхлопных газов. Кроме того, следует периодически проверять состояние шин, степень нагрева корпусных узлов дизеля, трансмиссии, ходовой и гидравлической систем.

Техническое обслуживание № 1 (ТО-1) проводят через каждые 125 ч работы.

Сначала выполняют все операции ЕТО. После этого проводят следующие операции: моют трактор; проверяют уровень масла в корпусе топливного насоса, натяжение ремня вентилятора дизеля, давление воздуха в шинах и их состояние, работу рулевого управления и тормозов; смазывают подшипники водяного насоса системы охлаждения и отводки сцепления; сливают отстой из топливного фильтра грубой очистки.

Через одно техническое обслуживание N 1 (после 120 ч работы) проверяют уровень и состояние масла в поддоне воздухоочистителя дизеля, очищают ротор центробежного масляного фильтра дизеля, смазывают подшипники шарниров карданных валов переднего ведущего моста.

Техническое обслуживание № 2 (ТО-2) проводят через каждые 500 ч работы. Сначала выполняют все операции технического обслуживания N8 1, затем делают следующее: заменяют масло в картере дизеля, поддоне воздухоочистителя и корпусе топливного насоса (при использовании масел М8Г2 и МЮГ2 по ГОСТ 8581-78 с содержанием серы не более 0,5% масло в картере дизеля заменяют через 480 ч работы);

сливают отстой из фильтра тонкой очистки топлива и топливных баков;

промывают фильтрующие элементы воздухоочистителя пускового дизеля, регулятора давления пневматической системы;

проверяют уровень масла в корпусах трансмиссии (сцепления, коробки передач, заднего моста, переднего ведущего моста, верхних и нижних пар колесных редукторов, промежуточной опоры карданной передачи), баке раздельно-агрегатной гидравлической системы, редукторе пускового двигателя, корпусе гидроусилителя рулевого управления; смазывают втулки поворотных цапф переднего моста, ступицу педали сцепления;

проверяют свободный ход педали сцепления и тормозов, падение давления воздуха в пневмосистеме при свободном положении педалей тормозов, свободный ход рулевого колеса, герметичность воздухоочистителя и впускного трубопровода двигателя, состояние клемм и вентиляционных отверстий аккумуляторных батарей, уровень и плотность электролита;

проводят обслуживание блока отопления и охлаждения воздуха в кабине;

проверяют крепление ступиц задних колес, лонжеронов к переднему брусу и корпусу сцепления, корпуса коробки передач, кронштейна промежуточной опоры карданной передачи, двигателя.

Через одно техническое обслуживание № 2 (после 480 ч работы) проверяют зазор между клапанами и коромыслами дизеля, очищают центральную трубу воздухоочистителя и промывают его корпус с фильтрующими элементами.

Техническое обслуживание № 3 (ТО-3) проводят через каждые 1000 ч работы. Сначала проводят все операции технического обслуживания № 2. После этого делают следующее. Проверяют топливный насос на безмоторном стенде на соответствие регулировочным параметрам, угол опережения подачи топлива на дизеле, форсунки дизеля на давление начала впрыска и распыл топлива, затяжку гаек крепления головки блока цилиндров дизеля с последующей регулировкой зазора между клапанами и коромыслами; проводят регулировку реле-регулятора, механизма включения сцепления редуктора пускового двигателя, зазора между контактами прерывателя магнето и электродами запальной свечи с подтяжкой всех винтов магнето; промывают сливные фильтры раздельно-агрегатной системы и гидроусилителя рулевого управления, фильтры грубой и тонкой очистки топлива с заменой фильтрующих элементов тонкой очистки, фильтрующий элемент воздухоочистителя пускового двигателя и топливопроводящий штуцер карбюратора; проверяют и при необходимости регулируют гайку червяка гидроусилителя рулевого управления, сходимость передних колес, осевой зазор подшипников ступиц передних колес неведущего моста, пополняя при этом смазку; смазывают подшипники шарниров привода рулевого управления, шестерни правого раскоса и втулки вала механизма задней навески; очищают сетку маслозаливной горловины и набивку сапуна дизеля, а также сапуна топливного насоса, сливают утечки масла из кожуха гидроаккумулятора. Через одно техническое обслуживание № 3 (после 1920 ч работы) проверяют состояние контактов реле, коллектора и щеток стартера пускового двигателя, регулировку реле-регулятора; проводят обслуживание пневмопереходника и компрессора пневмосистемы; разбирают и смазывают гибкий вал тахоспидометра. Через два технических обслуживания № 3 (примерно после 3000 ч работы) проверяют состояние коллектора и щеток стартера, зацеплений червяк - сектор и сектор -рейка гидроусилителя рулевого управления; промывают систему охлаждения дизеля; заменяют смазку в ступицах передних колес. Сезонное техническое обслуживание проводят при переходе от весенне-летнего к осенне-зимнему периоду эксплуатации и наоборот. При переходе к осенне-зимнему периоду эксплуатации выполняют следующее; заменяют масло и смазку летних сортов зимними сортами в дизеле, гидравлической системе, агрегатах и сборочных единицах трансмиссии и ходовой части; выполняют операции очередного технического обслуживания; промывают крышку и фильтр заливной горловины основного топливного бака; топливный бак; фильтр-отстойник и карбюратор пускового двигателя; доводят плотность электролита аккумуляторных батарей до зимней нормы и устанавливают винт посезонной регулировки напряжений на реле-регуляторе в положение 3 (зима); продувают паром или промывают горячей водой ресивер пневмосистемы, проверяют его герметичность; заполняют дизельным топливом зимних сортов систему питания дизеля; устанавливают предпусковой подогреватель и утеплительный чехол на дизель; заполняют систему охлаждения дизеля жидкостью, не замерзающей при низких температурах (антифризом); проводят сезонное обслуживание блока отопления кабины. В зимний период для прогрева дизеля при пуске заправляют его горячей водой и маслом, подогретым до температуры 70...80°С. При спуске воды из системы охлаждения дизеля одновременно сливают ее из котла подогревателя и из шлангов блока отопления кабины.

При переходе к весенне-летнему периоду эксплуатации проводят следующие работы: с агрегатов трактора снимают предпусковой подогреватель, утеплительные чехлы и сдают на хранение; выполняют операции очередного технического обслуживания; заменяют масло и смазку зимних сортов летними сортами в дизеле, гидравлической системе, агрегатах трансмиссии и ходовой части; доводят плотность электролита аккумуляторных батарей до летней нормы и устанавливают винт посезонной регулировки напряжения на реле-регуляторе в положение Л (лето); заправляют систему питания дизеля топливом летних сортов, а систему охлаждения водой.

Используемые инструменты.

4.Диагнастика механизма

Общее понятие диагностики. Техническая диагностика является составной частью технического обслуживания. Основной задачей технического диагностирования является сокращение затрат на техническое обслуживание объектов, и на уменьшение потерь от простоя в результате отказов.

Для чего нужна диагностика. В современных условиях собственник с.-х. или промышленного трактора (особенно это касается собственников мощных, а значит и дорогостоящих, машин) рассматривает его как средство производства и стремится обеспечить приемлемый уровень его готовности, по возможности минимизируя эксплуатационные издержки. Многочисленные исследования показывают, что обеспечение минимальных затрат на ТО и ремонт тракторной техники (с учетом потерь от простоев или при заданной готовности) возможно при реализации планово-предупредительной стратегии ТО и ремонта, дополненной рациональным использованием средств диагностирования с целью выявления развивающихся пред отказных состояний, предотвращения отказов путем профилактических замен деталей, а также для оценки целесообразности и необходимого объема ремонтных воздействий в конкретный момент времени [1, 2].

В последнее время на тракторах ведущих западных фирм широко используются бортовые электронные средства (БЭС), выполняющие функции контроля, регулирования или автоматического управления различными системами и механизмами трактора, а также обеспечивающие оператора необходимой информацией. Эти функции логически увязаны с особенностями устройства и функционирования соответствующих систем и механизмов трактора и с режимами работы, как самого трактора, так и МТА в целом.

На выпускаемых в настоящее время отечественных (СНГ) тракторах подобные средства не применяются, однако большинство тракторных заводов рассматривают возможность установки БЭС на своих перспективных мощных моделях. В связи с этим целесообразно проанализировать технические возможности использования подобных средств для решения полного комплекса задач оценки технического состояния трактора.

Логическое содержание функции контроля технического состояния и режимов работы трактора в используемых за рубежом БЭС заключается в том, что на основе измерений текущих значений ряда параметров оценивается ситуация по признаку наличия (или отсутствия) отклонений, требующих немедленного (или отложенного) вмешательства в виде изменения режимов работы или проведения необходимых операций обслуживания и ремонта. Во втором случае уровень идентификации причин возникших отклонений довольно неглубок и, как правило, требует от обслуживающего персонала дополнительных действий для конкретизации возникшей неисправности.

Очевидно, что теоретических пределов для углубления этого уровня не существует. В частности, известно, что еще более 15 лет назад в отечественной практике обслуживания и ремонта с.-х. тракторов были разработаны специальные экспертные системы ("базы знаний"), не только помогавшие принимать решения на основе объективных данных из внешних электронных диагностических устройств, но и позволявшие оператору вводить информацию качественного характера в целях углубленной диагностики и выявления причины отказа.

Естественное ограничение возможного углубления контроля и идентификации причин неисправностей с использованием БЭС -- усложнение (а значит и удорожание) конструкции трактора из-за расширения номенклатуры установленных датчиков, так как стоимость собственно электронного блока сравнительно невелика. Кроме того, определенные ограничения накладывает и квалификация оператора, которая по понятным причинам оказывается существенно ниже, чем квалификация мастера-диагноста. Рациональная загрузка квалифицированного специалиста с учетом реальной частоты возникновения отказов возможна только при обслуживании достаточно большого парка тракторов.

Практика обслуживания и ремонта современной автомобильной техники, бурно оснащаемой за последние годы БЭС, показывает рациональность разделения функций бортовых технических средств, нацеленных на облегчение и информационное обеспечение оператора (водителя) и внешнего контрольно-диагностического оборудования (на станциях ТО), ориентированного на работу мастера-диагноста и позволяющего углубленно оценивать техническое состояние машины и ее составных частей. Представляется, что и в отношении тракторной техники, несмотря на особенности ее использования, на достаточно длительную перспективу сохранится целесообразность офаничения (в разумных пределах) функции контроля технического состояния, реализуемой БЭС. По нашему мнению, функции БЭС современных мощных тракторов в части контроля технического состояния (диагностирования) должны ограничиваться решением следующих основных задач:

непрерывный контроль критических параметров основных (наиболее сложных и дорогостоящих) агрегатов и узлов с индикацией выхода их за допустимые пределы и аварийная автоматическая остановка (с учетом обеспечения безопасности); примерами таких параметров может служить давление в главной масляной магистрали двигателя и в системе принудительной смазки трансмиссии, температура масла в гидросистеме и др.;

непрерывный контроль параметров (состояний), выход которых за оптимальные пределы (переход в недопустимые состояния) существенно снижает ресурс основных агрегатов и узлов (например, засоренность фильтрующих элементов) с индикацией необходимости изменения режимов работы и/или проведения внеочередного обслуживания "так скоро, как это возможно";

учет наработки трактора с момента последнего ТО с индикацией величины допустимой наработки до очередного планового ТО (для заданной периодичности ТО).

Наряду с этим должна быть обеспечена приспособленность конструкции трактора к проведению диагностирования с использованием внешних технических средств для углубленной оценки технического состояния и поиска неисправностей.

Перед началом сезона с.-х. работ (или другого ответственного периода использования) рачительный хозяин стремится провести обслуживание и ремонт машины по потребности, с учетом ее фактического технического состояния, выявленного без разборки с помощью встроенных (или даже временно подключаемых) средств диагностирования. Немаловажно также получить ответ на вопрос: хватит ли оставшегося запаса работоспособности основных агрегатов и узлов для выполнения (без необходимости их капитального ремонта!) запланированного объема работ? (Между прочим, такая постановка имеет даже художественное воплощение в "Мертвых душах" Н. В. Гоголя, где персонажи обсуждают возможности колеса у коляски Чичикова) Ответ на этот вопрос должен иметь количественное выражение в любом устраивающем пользователя виде: например, в форме указания объема работы (в принятых единицах учета наработки), в течение которого вероятность ресурсного отказа агрегата или узла не превысит заданную, достаточно малую величину (например,10 %).

Рассмотрим подробнее новые возможности оценки остаточного ресурса основных агрегатов и узлов трактора, которые открываются при наличии БЭС (что не исключает применение и внешних диагностических средств).

Многочисленные исследования, выполненные в период отсутствия БЭС, показали возможность и целесообразность периодического проведения так называемого "ресурсного" диагностирования тракторов с оценкой остаточного ресурса. Наиболее точными получаются прогнозы остаточного ресурса на основе данных о динамике изменения по наработке (реализации) диагностического параметра для конкретного экземпляра машины. По такой реализации может быть получена аппроксимирующая функция, описывающая тенденцию изменения параметра по наработке трактора. При этом вид такой функции (как правило, степенной) выбирают исходя из результатов специальных исследований по совокупности наблюдений за партией однотипных машин, а коэффициенты рассчитывают (или уточняют) по данным о конкретной машине. Также на основе специальных исследований устанавливают взаимосвязь между диагностическим и соответствующим структурным параметром (например, величиной износа). С помощью технико-экономических расчетов обосновывают предельные и/или допустимые (исходя из заданной величины остаточного ресурса) значения диагностического параметра (с учетом его взаимосвязи со структурным параметром) [2, З].

Наиболее проработаны вопросы ресурсного диагностирования тракторных дизелей по износу деталей цилиндропоршневой группы (диагностические параметры: снижение герметичности -- компрессии, возрастание прорыва картерных газов и др.) и увеличению зазоров в подшипниках коленчатого вала (в простейшем варианте -- по снижению давления масла в главной масляной магистрали).

Некоторые из диагностических параметров, характеризующих динамику расходования ресурса основных агрегатов и узлов трактора, должны (в соответствии с изложенными требованиями) непрерывно контролироваться БЭС в целях предотвращения аварийных отказов (например, давление масла в главной масляной магистрали). Однако очевидно, что для решения задач ресурсного диагностирования принципиально важно получать данные о значениях такого параметра, во-первых, с некоторой разумной периодичностью, определяющейся динамикой его изменения по наработке (во всяком случае, не чаще, чем с интервалом в несколько десятков моточасов). Во-вторых, периодические измерения диагностического параметра (например, того же давления масла), используемого для целей ресурсного диагностирования, должны осуществляться при идентичных (или специальных тестовых) режимах работы трактора (в рассматриваемом примере -- на заданном скоростном и нагрузочном режиме работы двигателя при определенном его тепловом состоянии). Очевидно, что перспективные БЭС должны обеспечивать возможность периодической фиксации (или некоторого усреднения) непрерывно контролируемых параметров, используемых для ресурсного диагностирования. Следует также обеспечить возможность "перекачки" этой информации во внешнее диагностическое устройство с последующим использованием для прогноза остаточного ресурса наряду с данными, получаемыми присоединяемыми к соответствующим точкам внешними контрольно-диагностическими средствами.

Для оценки технической реализуемости изложенных требований при использовании БЭС необходимо определить структуру аппаратного обеспечения и главным образом номенклатуру измеряемых параметров (датчиков), способ организации и емкость памяти, а также средства обмена информацией с внешними устройствами. Нужны также алгоритмы, по которым текущие значения измеряемых параметров будут пересчитываться в один или несколько показателей, характеризующих величину израсходованного (или остаточного) ресурса.

Рассматривая вопрос о рациональной номенклатуре измеряемых параметров (и датчиков) для целей ресурсного диагностирования, отметим, что, по нашему мнению, вряд ли возникнет необходимость и возможность ее существенного расширения по сравнению с задачей контроля технического состояния и режимов работы. Однако не следует ожидать и какого-то сокращения номенклатуры по сравнению с той же задачей. Можно предположить, что номенклатуру потребуется дополнить параметрами, более полно отражающими условия работы машины. Отметим в связи с этим, что наиболее сложно оценить такой важный параметр, как нагрузка двигателя крутящим моментом.

Более сложен вопрос организации необходимой памяти. Совершенно очевидно, что по объему поступающей информации рассматриваемая система существенно превзойдет самолетные бортовые регистраторы ("черные ящики") хотя бы потому, что длительность наблюдения за работой трактора несоизмерима с длительностью самого дальнего полета. Кроме того, условия работы трактора отличаются от условий работы самолета гораздо более высокой динамичностью изменения (для трактора они могут иметь частотный состав с полосой до 5 Гц, в то время как в режиме установившегося полета самолета ширина полосы изменения условий не превышает долей 1 Гц). Поэтому для трактора квантование поступающей информации по времени в соответствии с теоремой Котельникова должно происходить не более, чем за 30--40 мс. Легко увидеть, что даже один параметр всего за одну восьмичасовую смену работы трактора при измерении с погрешностью порядка 3 % по пятиразрядному АЦП с учетом не менее чем трехразрядного кодирования даст почти целый мегабайт информации. Организовать запоминающее устройство такой емкости на борту трактора, где использование накопителей на гибких магнитных дисках или на компакт-дисках с лазерной записью в условиях обычной эксплуатации весьма проблематично, будет очень непросто. Некоторую надежду в этом направлении подают накопители на так называемых "флэш-дисках", однако и их возможности небезграничны.

Выход видится в том, что для долговременного хранения должны предназначаться не текущие значения измеряемых параметров, а некоторые приведенные или усредненные показатели, обладающие малой динамичностью изменения. Для хранения информации о динамике изменений каждого из таких параметров в течение всего срока службы трактора потребуется не сложнее пятиразрядного десятичного счетчика. Наличие подобной информации, очевидно, позволит более просто и эффективно применять разработанные методы прогнозирования остаточного ресурса (индивидуальный прогноз по реализации изменения параметра).

Однако, как будет показано ниже, наличие БЭС на мощных с.-х. и промышленных тракторах открывает и новые, весьма интересные возможности решения задачи прогнозирования остаточного ресурса. Как известно, для учета наработки трактора используются счетчики моточасов, по существу определяющие суммарное число оборотов коленчатого вала, а в современной электронной аппаратуре -- суммарное астрономическое время работы двигателя. Очевидно, что и в том и в другом случае показатель наработки (в том числе используемый в качестве аргумента в математических моделях прогнозирования остаточного ресурса) далеко не в полной мере отражает реальный процесс расходования ресурса основных агрегатов и узлов трактора. В качестве примера укажем, что разработанные методики ускоренных полигонных испытаний с.-х. тракторов на надежность обеспечивали коэффициент ускорения (по сравнению с реальной эксплуатацией) не менее 5 по трактору в целом. При этом для ряда агрегатов и узлов коэффициенты ускорения на принятых режимах ускоренных испытаний существенно превышали усредненный коэффициент ускорения по трактору в целом [4].

Поэтому весьма заманчива перспектива получения с помощью БЭС информации для расчета некоторой обобщенной характеристики, определяющей процесс расходования ресурса основных агрегатов и узлов конкретного трактора в зависимости от условий его эксплуатации. В первом приближении такая характеристика (назовем ее "приведенной" наработкой Ra агрегата, узла) может быть получена умножением числа астрономических или моточасов T, отработанных трактором, на некоторые корректирующие множители Kij, учитывающие условия использования:

Учитывая опыт разработки методик ускоренных испытаний тракторов и их основных агрегатов, можно предположить, что к числу таких факторов следует отнести:

нагрузочный и скоростной режимы работы двигателя, число циклов сброса и наброса его нагрузки и частоты вращения;

продолжительность работы двигателя при неоптимальном тепловом режиме (холодные пуски, перегревы);

повышенная запыленность воздуха (оцениваемая, например, по наработке до достижения заданной засоренности воздухоочистителя) и продолжительность работы трактора после индикации засоренности фильтрующих элементов;

отклонения от заданной периодичности ТО;

некоторая характеристика степени нагруженности ходовой и несущей систем вследствие неровностей почвы и неоптимального скоростного режима движения и др.

Технически определение "приведенной" наработки наиболее просто реализовать, например, путем употребления факторных коэффициентов, вводимых как множители к отсчету и запоминанию времени, отработанного машиной. Смысл и перечень таких коэффициентов могут быть различными для машины в целом и для ее важнейших узлов и систем. Тогда упомянутый показатель "приведенной" наработки Ra будет определяться добавлением в специальный счетчик дискретных приращений для суммирования с уже накопленным содержимым.

В качестве примера покажем возможность учета скоростного фактора в предположении, что скорость движения машины и частоты вращения в ее узлах заметно влияют на темп расходования ресурса. Для некоторого номинального скоростного режима v0 соответствующий факторный коэффициент K v может быть принят равным 1. В зависимости от величины и знака отклонения текущего режима от принятого номинала K v может корректироваться, например, в соответствии с выражением вида

K v = 1 + k v (v - v0) / v0 (3)

(здесь v -- текущая скорость (или частота вращения); k v -- коэффициент пропорциональности). Отметим, что при расчете всех факторных коэффициентов значения учитываемых факторов следует усреднять за принятый интервал (например, за астрономический час работы).

Для такого фактора, как нагрузка, факторный коэффициент для номинального крутящего момента нагрузки по двигателю или номинального тягового усилия по трактору M0 также может быть принят равным 1. Вводимые поправки будут связаны с величинами и знаками отклонений текущих (усредненных) значений от базового (т. е. структура выражения для расчета этого коэффициента Km, будет полностью аналогичной предыдущему выражению, в котором будет свой коэффициент пропорциональности km, и своя расчетная номинальная нагрузка M0).

Далее можно учесть фактор температурный (скорее всего -- для двигателя). Известно, что пуск холодного двигателя или работа его под нагрузкой без достаточного прогрева, а также эксплуатация при повышенных температурах ускоряют расходование ресурса. Поэтому здесь поправки могут быть увязаны с абсолютными значениями отклонений температуры t, но не от базовой или номинальной, а за пределы рекомендованного теплового режима. Расчетные выражения могут иметь примерно такой вид:

Kt = 1 при tmin < t < tmax

Kt = 1 + ktmax (t - tmax) при t > tmax (4)

Kt = 1 + ktmin (tmin - t) при t < tmin

(подчеркнем, что в случае перегрева и переохлаждения здесь приняты разные коэффициенты пропорциональности ktmax и ktmin).

Для двигателя может быть учтен также фактор ухудшения условий смазки. Его физический смысл будет заключаться в том, что по мере изнашивания увеличиваются зазоры в сопряжениях, в которые смазка подается под давлением, и ее давление в системе падает, что еще больше ухудшает условия работы этих сопряжении и ускоряет темпы изнашивания. Можно отметить, что и до появления БЭС опытные специалисты принимали во внимание этот параметр для принятия решений о ремонте. Поправочный коэффициент можно вводить только после того, как давление масла в системе смазки прогретого и исправного двигателя начнет снижаться ниже заданного заранее. Возможное выражение для вычисления Kp будет таким (с коэффициентом пропорциональности kp):

Kp = 1 при р > pmin

Kp = 1 + kp(pmin - p) при р < pmin (5)

Наконец, может быть учтен фактор накопившегося износа (для наглядности его можно назвать фактором старения). Его смысл видится в том, что чем больше выработан ресурс машины, тем интенсивнее на нее действуют все остальные факторы. Учитывать этот фактор можно путем введения коэффициента, монотонно возрастающего с увеличением либо наработки, либо показателя Ra. Во втором случае выражение может быть таким:

KR = 1 + (Ra / А)B (6)

(здесь А и В -- константы, отражающие рост интенсивности изнашивания по мере выработки ресурса). Можно рассматривать и другие факторы. Так, можно отдельно учитывать каждое трогание трактора с места и разгон до установившейся скорости, а для гидросистем отслеживать число циклов срабатывания и достигаемые давления и др.

Принятые в большинстве предложенных соотношений линейные зависимости для расчета факторных коэффициентов -- не более чем первичные представления о путях решения задачи прогнозирования остаточного ресурса на основе предлагаемого подхода. Не исключено, что в последующем удастся найти более точные (скорее всего, степенные) зависимости.

Знание "приведенной" наработки в динамике (по мере увеличения календарной наработки) может позволить по-новому подойти к вопросам прогнозирования остаточного ресурса и выработки рекомендуемых мер для восстановления (продления) ресурса. Как известно, в условиях реальной эксплуатации для каждой модели (марки) трактора наблюдаются отличающиеся распределения вероятности работы основных агрегатов без ресурсных отказов (т. е. вероятности неисчерпания их ресурса) в зависимости от наработки (календарной!) Т. Эти распределения вероятности, как правило, описываются статистическим распределением Вейбулла, параметры которого могут быть использованы для оценки остаточного ресурса. В простейших моделях остаточный ресурс при наработке Т находят как разность между средним ресурсом и текущей наработкой Т. Предложенный способ учета наработки по приведенному показателю Ra позволяет учесть индивидуальные особенности загрузки и, следовательно, процесса расходования ресурса данной конкретной машины, что, по-видимому, даст возможность повысить точность прогноза остаточного ресурса ее основных агрегатов и узлов. Первым возможным шагом в этом направлении может быть использование в качестве аргумента в функции распределения вероятности безотказной работы "приведенной" наработки вместо календарной.

Очевидно, что для реализации предложенного подхода к оценке остаточного ресурса сначала придется разработать и изготовить образцы аппаратуры (БЭС) переходного назначения, обеспечивающей возможность сбора и последующего анализа всей первичной информации. В ней должна быть предусмотрена регистрация и накопление текущих значений параметров технического состояния и режимов работы, которые в результате априорной оценки будут признаны значимыми для целей текущего диагностирования и оценки остаточного ресурса. Напомнив приведенные выше оценки необходимого объема памяти, укажем, что в такой аппаратуре придется предусмотреть возможность перезаписи во внешний компьютер информации, накопленной за смену или за сутки работы машины. Одновременно с этим за машинами, оборудованными такой аппаратурой, должно вестись тщательное наблюдение с фиксацией всех отказов. На этом этапе машина должна эксплуатироваться в строгом соответствии с правилами завода-изготовителя. По-видимому, наиболее реально выполнить эти требования можно при проведении предварительных и/или приемочных испытаний новых машин, хотя число образцов, подвергаемых таким испытаниям, как правило, невелико.

Накопление данных должно происходить до тех пор, пока не станет возможным установление тех самых зависимостей, которые позволят сформулировать алгоритмы для расчета показателя "приведенной" наработки и установления связи между ним и прогнозируемым остаточным ресурсом. Понятно, что здесь должны приниматься во внимание все известные правила обеспечения статистической достоверности, а организация работы должна быть направлена на ее скорейшее выполнение.

Успешная реализация этого этапа даст возможность перехода к этапу создания опытной аппаратуры, в которую уже можно будет заложить найденные алгоритмы. Этот этап, вероятно, может проходить в ходе подконтрольной эксплуатации партии новых машин. При эксплуатации машин с такой аппаратурой можно будет решать задачи уточнения заложенных алгоритмов, а также отыскивать возможности корректировки показателя "приведенной" наработки при обслуживании или ремонте по потребности (очевидно, что в зависимости от содержания этих действий остаточный ресурс должен возрастать, однако должен быть структурирован интерактивный процесс ввода в аппаратуру необходимой информации, отражающей содержание и характер выполненных работ). Очевидно, что зафиксированное скачкообразное улучшение диагностических параметров после проведенного обслуживания или ремонта будет служить подтверждением их эффективности и может быть использовано для корректировки величины Ra (или остаточного ресурса).

Представляется, что соотношение "приведенной" и традиционно определяемой наработок может служить некоторой обобщенной характеристикой условий эксплуатации трактора (и его основных агрегатов). Такая характеристика может оказаться полезной для оценки как рациональной загрузки трактора и его агрегатирования с различными машинами или использования на тех или иных видах работ, так и квалификации и добросовестности работы оператора и решения других задач. Для разработчика трактора такая обобщенная, а тем более дифференцированная, оценка условий реальной эксплуатации также представит несомненный интерес, так как позволит выбирать наиболее рациональные решения в ходе проектирования и доводки новых машин.

В заключение отметим, что изложенный подход к прогнозированию остаточного ресурса по своей технической сущности достаточно близок к традиционному методу прогнозирования остаточного ресурса конкретной машины по динамике изменения диагностических параметров. Действительно, эта динамика отражает в обобщенном виде индивидуальный процесс расходования ресурса под воздействием комплекса факторов, характеризующих условия работы конкретной машины. В то же время оснащение тракторов БЭС открывает дополнительные возможности индивидуального учета специфических условий работы каждой машины и получения на этой основе более точных прогнозов относительно ее дальнейшей работоспособности. Это позволяет считать целесообразным, чтобы при разработке БЭС предусматривались возможности решения не только упомянутых типовых задач контроля технического состояния машины и информирования оператора, но и более сложных перспективных задач прогнозирования остаточного ресурса и оценки условий эксплуатации.