Усовершенствованное устройство для технической диагностики коробок передач
IMPROVED APPARATUS FOR TECHNICAL DIAGNOSTICS OF GEARBOXES

Изобретение относится к вибродиагностированию технического состояния коробок передач вооружения, военной и специальной техники и может быть использовано для оценки технического состояния коробок передач по величине износа шестерен основных передач коробки.
Актуальность создания данного устройства обусловлена тем, что в составе коробок передач ЯМЗ-239-04 вооружения, военной и специальной техники отсутствует штатная система мониторинга в реальном времени её технического состояния.
Предлагаемое устройство позволит в реальном времени непрерывно отслеживать динамику износа шестерен основных передач коробки передач ЯМЗ-239-04 и в автоматическом режиме выдавать заключение о текущем техническом состоянии коробки передач, а также оценивать её оставшийся ресурс работы.
Известно устройство для диагностирования трансмиссий транспортных средств, включающее датчик углового положения коленчатого вала двигателя, формирователь импульсов, блок делителей частоты импульсов, выключатель, переключатели, триггеры, блоки совпадения, счетчики импульсов, блоки сравнения, датчики и генератор опорной частоты. [Патент РФ 93056134 от 20.10.1995 г. Устройство для диагностирования трансмиссий транспортных средств / Отставнов А.А.]
Известен стенд для диагностирования автоматической коробки переключения передач транспортного средства, содержащий датчики диагностируемых параметров, вычислительно-измерительный блок с интерфейсом на выходе, причем вычислительно-измерительный блок стенда выполнен в трехуровневой микропроцессорной архитектуре построения и содержит верхний, средний и нижний уровень, верхний уровень содержит промышленную ЭВМ, средний уровень содержит блок обработки информации группы автоматической коробки переключения передач, а нижний уровень устройство контроля параметров автоматической коробки переключения передач, причем средний уровень содержит до четырех подблоков обработки информации в зависимости от числа групп автоматической коробки переключения передач и включает в себя микроконтроллер, память энергонезависимую EEPROM, устройства согласующие, предназначенные для согласования сигналов датчиков тока и напряжения группы; высокоскоростной CAN-трансивер, который обеспечивает интерфейс между CAN-протоколом контроллера и физической шиной и предназначен для межуровнего обмена информацией и блок памяти, причем датчики, диагностируемых параметров, через соответствующие устройства согласующие соединены со входами микроконтроллера, к соответствующим входам которых подключены энергонезависимая память EEPROM, высокоскоростной CAN-трансивер, а нижний уровень включает до ста двадцати шести устройств контроля параметров автоматической коробки переключения передач в зависимости от числа автоматических коробок переключения передач, который содержит датчики, диагностируемых параметров, микроконтроллер, память энергонезависимую EEPROM, высокоскоростной CAN-трансивер, блок питания, устройства согласующие, причем датчики диагностируемых параметров через соответствующие устройства согласующие соединены со входами микроконтроллера, к соответствующим входам которых подключены энергонезависимая память EEPROM, а на выход высокоскоростной CAN-трансивер, подключенный к высокоскоростному CAN-трансиверу среднего уровня [Патент РФ 102999 Стенд для диагностирования автоматической коробки переключения передач транспортного средства / Алексеенко А.В., Булгаков А.Г.]
Недостатком данных устройств является конструкционная сложность и адаптивность применительно к механической коробке передач.
Задачей полезной модели и её техническим результатом является создание устройства для прогнозирования остаточного ресурса шестерен основных передач коробки передач ЯМЗ-239-04, позволяющего в реальном времени непрерывно отслеживать динамику износа шестерен и в автоматическом режиме выдавать заключение о текущем техническом состоянии коробки передач.
Поставленная цель достигается устройством для технической диагностики коробок передач, включающее датчик виброакустического сигнала, размещаемый в районе промежуточного вала коробки передач, датчик анализа загрязнённости трансмиссионного масла, размещённого в нижней части корпуса коробки передач, блок начальной обработки снятых значений, блок статистической обработки значений, нейропроцессор, блок заключения о текущем техническом состоянии коробки передач, базу эталонных крест-фактора основных передач коробки передач в зависимости от срока наработки коробки передач, цифровой индикатор технического состояния коробки передач.
Указанные отличительные признаки являются существенными для достижения цели и получения технического результата предполагаемой полезной модели.
Датчик виброакустического сигнала предназначен для измерения в реальном времени величины виброакустического сигнала, снимаемого с корпуса коробки передач и передачи вибросигнала обрабатывающим блокам устройства.
Датчик анализа загрязнённости трансмиссионного масла предназначен для осуществления контроля загрязнённости трансмиссионного масла продуктами износа металлических поверхностей и другими механическими примесями, которые частично характеризуют степень износа шестерён коробок передач.
Блок начальной обработки снятых значений предназначен для приёма, записи и долговременного хранения экспериментальных значений о текущем значении виброакустического сигнала, снимаемого с корпуса коробки передач, значений сигнала степени загрязнения трансмиссионного масла, а также вычисления среднего значения крест-фактора на зубцовых частотах основных передач коробки передач.
Блок статистической обработки снятых значений предназначен для выполнения статистического анализа полученных экспериментальных значений о текущем значении крест-фактора основных передач коробки передач и получения матрицы распределения значений крест-фактора в зависимости от срока наработки коробки передач и значений величины загрязнения трансмиссионных масел.
Нейропроцессор предназначен для нейросетевой обработки снятых значений, анализа результатов статистической обработки экспериментальных данных о текущем значении крест-фактора основных передач коробки передач и оценке технического состояния коробки передач и трансмиссионного масла.
Блок заключения о текущем техническом состоянии коробки передач выполняет функцию экспертной системы по оценке целесообразности дальнейшей эксплуатации коробки передач и трансмиссионного масла.
База эталонных значений крест-фактора основных передач коробки передач в зависимости от срока наработки коробки передач предназначена для хранения стандартных виброхарактеристик основных передач коробки передач, полученных в ходе настоящего исследования и применяемых при нейропроцессора.
Цифровой индикатор технического состояния коробки передач и смазочного масла выполняет функции наглядной аудиовизуальной индикации технического состояния контролируемой коробки передач и результатов самодиагностики.
Осуществление технического результата достигается устройством технической диагностики коробок передач (чертеж), включающее датчик виброакустического сигнала (1), размещаемый в районе промежуточного вала коробки передач (2), датчик анализа загрязнённости трансмиссионного масла (3), размещённого в нижней части корпуса коробки передач (2), блок начальной обработки снятых значений (4), блок статистической обработки значений (5), нейропроцессор (6), блок заключения о текущем техническом состоянии коробки передач (7), базу эталонных крест-фактора основных передач коробки передач (8) в зависимости от срока наработки коробки передач, цифровой индикатор (9) технического состояния коробки передач.
Работа устройства осуществляется следующим образом: при помощи прикрепленных датчика виброакустического сигнала, размещаемого в районе промежуточного вала коробки передач и датчика анализа загрязнённости трансмиссионного масла, размещённого в нижней части корпуса коробки передач снимаются характеристики средней величины виброускорения и степени загрязнённости трансмиссионного масла, в блоке начальной обработки снятых значений происходит измерение их величин, значения которых поступают в блок статистической обработки статистических значений, где выполняется статистический анализ полученных значений о текущем значении виброускорения и величины загрязнения трансмиссионных масел и путём обработки полученных спектрограмм вибросигнала и вычисления средней амплитуды огибающей сигнала виброускорения.
Далее, в нейропроцессоре производятся анализ результатов статистической обработки данных о текущем значении крест-фактора основных передач коробки передач и оценка технического состояния коробки передач и трансмиссионного масла. В блоке заключения о текущем техническом состоянии осуществляется оценка целесообразности дальнейшей эксплуатации коробки передач, затем в базе эталонных значений крест-фактора основных передач коробки передач в зависимости от срока наработки производится хранение стандартных виброхарактеристик основных передач коробки передач, полученных в ходе исследования и применяемых при работе нейропроцессора и в цифровом индикаторе технического состояния коробки передач и смазочного масла производится наглядная аудиовизуальная индикация технического состояния контролируемой коробки передач и результатов самодиагностики.
С инженерной точки зрения предлагаемое устройство может быть реализовано в виде специализированной бортовой ЭВМ, оснащенной энергонезависимой памятью и размещаемой непосредственно на автомобиле с выводом интерфейсов в кабину водителя.