Способ дистанционной автоматизированной диагностики технического состояния коробки переключения передач военной автомобильной техники
METHOD FOR REMOTE AUTOMATED DIAGNOSTICS OF TECHNICAL CONDITION OF GEARBOX OF MILITARY AUTOMOTIVE EQUIPMENT

Изобретение относится к способу диагностики неисправностей и контроля технического состояния одного из важнейших агрегатов трансмиссии, влияющих на надежность военной автомобильной техники.
Известны метод и система диагностики мобильного объекта (Патент ЕР №1156316 А1 «Метод и система диагностики мобильного объекта») [1], позволяющие предоставлять от автомобиля в диагностический комплекс сигналы, отображающие регистрационные данные и эксплуатационные характеристики автомобиля и его функциональных узлов.
Известен способ (Патент РФ RU 2 616 543 С2 «Модуль для дистанционной диагностики, адаптации и базовых настроек электронных систем автомототранспорта и спецтехники») [2]. Способ подразумевает передачу от транспортного средства в сервисный центр данных, позволяющих провести диагностику автомобиля, обработкой которых в сервисном центре выявляют: возможные неисправности функциональных узлов транспортного средства; отслеживают уровень снижения эксплуатационных характеристик и передают данные на транспортное средство. При этом обмен данными между автомобилем и сервисным центром осуществляют посредством телекоммуникационных средств связи.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ дистанционной диагностики автомобиля (Патент РФ №2252882 «Способ дистанционной диагностики автомобиля из центра технического обслуживания, оснащенного диагностическим комплексом») [3], согласно которому от автомобиля в диагностический комплекс передаются сигналы, отображающие регистрационные данные и эксплуатационные характеристики автомобиля и его функциональных узлов. В диагностическом комплексе идентифицируются принятые данные, отслеживается уровень снижения эксплуатационных характеристик, выявляются возможные неисправности и передаются на автомобиль сигналы с оценкой состояния технического состояния автомобиля и его функциональных узлов, а также рекомендации по доводке эксплуатационных характеристик до оптимальных. Обмен информацией между автомобилем и диагностическим комплексом осуществляется посредством телекоммуникационных средств общего пользования или выделенных линий связи. При этом сигналы, отображающие эксплуатационные характеристики автомобиля и его функциональных узлов, поступают автоматически от контроллеров. Формирование сигналов, исходящих от контроллеров, и сигналов, входящих в диагностический комплекс, осуществляют с первичными схемами и протоколом, пригодными для обработки стандартными диагностическими устройствами. Передачу сигналов средствами связи в обоих направлениях осуществляют с вторичными формами и протоколом, пригодными для передачи средствами связи. Переход от первичных форм и протокола ко вторичным и обратно производится автоматически путем реализации процесса преобразования. В диагностическом комплексе уровень снижения эксплуатационных характеристик автомобиля и его функциональных узлов отслеживают периодически с одинаковым временным интервалом путем опроса накопителей неисправностей.
Всем перечисленным способам присущ существенный недостаток - за основные взяты параметры работы двигателя внутреннего сгорания, а все системы замкнуты на электронный блок управления автомобиля. Необходимо отметить, что на военной автомобильной технике (грузовых и специальных автомобилях) конструкцией не предусмотрена установка электронного блока управления. Также, в составе коробок переключения передач военной автомобильной техники отсутствует штатный комплекс диагностики и до сих пор не разработан способ мониторинга ее технического состояния в режиме реального времени непосредственно на автомобиле. Отсюда возникает необходимость разработки способа для мониторинга технического состояния военных автомобилей с задачей его интегрирования в состав агрегатов и механизмов вооружения, военной и специальной техники.
Технической задачей изобретения является создание комплекса дистанционной автоматизированной диагностики технического состояния коробки переключения передач военной автомобильной техники (подключенной к КПП), позволяющей в реальном времени непрерывно отслеживать динамику износа шестерен и в автоматическом режиме выдавать заключение о текущем техническом состоянии коробки передач.
Поставленная задача достигается способом снятия виброакустическим датчиком значений средней величины виброускорения с корпуса коробки переключения передач, определения значений крест-фактора путем обработки полученных спектрограмм вибросигнала и вычислении средней амплитуды огибающей сигнала виброускорения, анализа результатов статистической обработки полученных данных о текущем значении крест-фактора основных передач, сопоставления текущих значений крест-фактора со стандартными значениями, полученными экспериментальным путем, заложенными в базу хранения, вывода на жидкокристаллический дисплей электронного заключения о техническом состоянии коробки переключения передач и трансмиссионного масла с последующей отправкой этих данных посредством GSM-модуля на электронные серверы воинской части и завода-изготовителя для оперативного реагирования в случае возникновения неисправности (дефекта, отказа) коробки переключения передач и принятия незамедлительных мер к восстановлению поврежденного (неисправного) агрегата.
Способ поясняется на фиг. 1, 2, 3 и 4.
На фиг. 1 представлены составные части и принцип работы способа дистанционной автоматизированной диагностики коробки переключения передач военной автомобильной техники, где обозначено: поз. 1 - коробка переключения передач; поз. 2 - виброакустический датчик; поз. 3 - комбинации блоков обработки снятого сигнала; поз. 4 - блок первичной обработки снятых виброакустических значений; поз. 5 - блок статистической обработки значений; поз. 6 - блок нейросетевой обработки; поз. 7 - база хранения эталонных значений крест-фактора основных передач коробки переключения передач в зависимости от срока наработки коробки передач; поз. 8 - блок принятия решения о текущем техническом состоянии коробки переключения передач; поз. 9 - жидкокристаллический дисплей оповещения о техническом состоянии коробки переключения передач; поз. 10 - GSM-модуль; поз. 11 - GPS-блок; поз. 12 - электронный сервер воинской части; поз. 13 - электронный сервер завода-изготовителя.
На фиг. 2 представлено расположение коробки переключения передач и элементов комплекса дистанционной автоматизированной диагностики на автомобиле, где обозначено: поз. 1 - коробка переключения передач; поз. 2 - виброакустический датчик; поз. 3 - комбинации блоков обработки снятого сигнала; поз. 9 - жидкокристаллический дисплей оповещения о техническом состоянии коробки переключения передач; поз. 10 - GSM-модуль; поз. 11 - GPS-блок; поз. 14 - электрокабель, соединяющий все составные части комплекса.
На фиг. 3 представлены интерьер кабины грузового автомобиля (на примере Урал-5323) и предполагаемые места установки составных частей комплекса дистанционной автоматизированной диагностики коробки переключения передач, где обозначено: поз. 3 - предполагаемое место установки комбинации блоков обработки снятого сигнала (под панелью приборов); поз. 9 - предполагаемое место установки жидкокристаллического дисплея оповещения о техническом состоянии коробки переключения передач; поз. 14 - предполагаемое место укладки электрокабеля, соединяющего все составные части комплекса.
На фиг. 4 представлен внешний вид грузового автомобиля (на примере Урал-5323), где обозначено: поз. 15 - автомобильное базовое шасси; поз. 16 - кабина грузового автомобиля; поз. 17 - место предполагаемой установки комбинации блоков обработки снятого сигнала (в кабине под панелью приборов); поз. 18 - место предполагаемой установки GSM-модуля и GPS-блока (в кабине под обшивкой потолка).
Изобретение состоит из:
- виброакустического датчика (2) позволяющего в реальном времени измерять величины виброакустического сигнала, снимаемого с корпуса коробки переключения передач (1) и передавать его последовательно на комбинацию обрабатывающих сигнал блоков изобретения;
- комбинации блоков обработки снятого сигнала (3) выполняющих функции: приема, записи и долговременного хранения и передачи полученных количественных значений; вычисления среднего значения крест-фактора на зубцовых частотах основных передач; получения матрицы распределения значений крест-фактора в зависимости от срока наработки коробки переключения передач и состояния трансмиссионного масла; нейросетевой обработки снятых значений; анализа результатов статистической обработки полученных данных о текущем значении крест-фактора основных передач; хранения стандартных виброхарактеристик основных передач коробки переключения передач, полученных в ходе экспериментальных исследований; оценки целесообразности дальнейшей эксплуатации коробки переключения передач и оповещения о техническом состоянии коробки переключения передач и трансмиссионного масла. Комбинация блоков включает в свой состав:
блок первичной обработки снятых значений (4), принимающий, записывающий и долговременно хранящий полученные данные о текущих значениях виброакустического сигнала, снимаемого датчиком с корпуса коробки переключения передач. Блок также обеспечивает вычисление средних значений крест-фактора на зубцовых частотах основных передач коробки переключения передач;
блок статистической обработки полученных значений (5), выполняющий статистический анализ данных о текущем значении крест-фактора основных передач коробки переключения передач и получения матрицы распределения значений крест-фактора в зависимости от срока наработки коробки переключения передач и состояния трансмиссионного масла;
блок нейросетевой обработки (6), осуществляющий нейросетевую обработку снятых значений, анализ результатов статистической обработки полученных данных о текущем значении крест-фактора основных передач и оценку технического состояния коробки переключения передач и трансмиссионного масла;
блок хранения эталонных значений крест-фактора основных передач (7) коробки переключения передач в зависимости от срока наработки агрегата для хранения стандартных виброхарактеристик основных передач коробки переключения передач, полученных в ходе экспериментальных исследований;
блок принятия решения о текущем техническом состоянии (8) коробки передач, выполняющий функцию экспертной системы по оценке целесообразности дальнейшей эксплуатации агрегата и трансмиссионного масла в нем;
- жидкокристаллического дисплея оповещения о техническом состоянии (9) коробки переключения передач и трансмиссионного масла, который выполняет функции наглядной аудиовизуальной индикации технического состояния контролируемого агрегата и результатов самодиагностики;
- GSM-модуля (10) передающего данные о техническом состоянии коробки переключения передач на электронные серверы воинской части и завода-изготовителя;
- GPS-блока (11), определяющего местоположение автомобиля;
- электронных серверов специалистов воинской части (12) и завода-изготовителя (13), предназначенных для приема, хранения, обработки и передачи данных, полученных в ходе самодиагностики технического состояния коробки переключения передач конкретного автомобиля.
Указанные технические признаки являются существенными для достижения цели и получения технического результата от предполагаемого изобретения.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:
виброакустический датчик (2), закрепленный на корпусе коробки переключения передач (1) шпилькой в районе промежуточного вала, который снимает характеристики средней величины виброускорения и посредством электрокабеля передает полученный сигнал на комбинацию блоков обработки снятого сигнала (3);
блок первичной обработки (4) измеряет снятые датчиком (2) виброакустические величины, значения которых передаются в блок статистической обработки (5);
блок статистической обработки (5) просчитывает значение крест-фактора путем обработки полученных спектрограмм вибросигнала и вычисления средней амплитуды огибающей сигнала виброускорения и передает данные в блок нейросетевой обработки (6);
блок нейросетевой обработки (6) путем сопоставления текущего значения крест-фактора со стандартными значениями, полученными экспериментальным путем и заложенными в базу хранения эталонных значений крест-фактора основных передач (7) производит анализ результатов статистической обработки полученных данных о текущем значении крест-фактора основных передач и оценка технического состояния коробки переключения передач и трансмиссионного масла. После чего осуществляется их передача в блок принятия решения (8);
блок принятия решения (8) завершает электронную обработку данных. Итогом нейросетевой обработки является электронный вариант заключения о техническом состоянии коробки переключения передач, выданный блоком принятия решения (8), который выполняет функцию экспертной системы по оценке целесообразности дальнейшей эксплуатации коробки переключения передач;
жидкокристаллический дисплей (9) визуализирует обработанную информацию. Результаты самодиагностики и дальнейшие рекомендации выводятся на жидкокристаллический дисплей (9), на котором отображается наглядная визуализированная информация о техническом состоянии контролируемой коробки переключения передач и практические рекомендации по результатам самодиагностики, например, «Износ зубьев шестерни третьей передачи, необходима замена шестерни третьей передачи»;
GSM-модуль передает информацию, отображенную на дисплее (9), на электронные серверы воинской части (12) и завода-изготовителя (13) для оперативного реагирования в случае возникновения неисправности (дефекта, отказа) коробки переключения передач и принятия незамедлительных мер к восстановлению поврежденного (неисправного) агрегата. Наличие GPS-блока (11) позволяет определить точное местоположение автомобиля.
С инженерной точки зрения предлагаемый способ дистанционной автоматизированной диагностики технического состояния коробки переключения передач может быть реализован в виде специализированной бортовой ЭВМ, оснащенной энергонезависимой памятью и размещаемой непосредственно на автомобиле с выводом интерфейса (9) в кабину водителя.
К тому же, предлагаемый способ диагностики, в отличие от известных, позволяет не только осуществить диагностику технического состояния коробки переключения передач, но и оценить оставшийся ресурс работы трансмиссионного масла до его замены.
Новым в предложенном способе диагностики является то, что:
впервые осуществляется непрерывная автоматизированная диагностика технического состояния одного из важнейших агрегатов трансмиссии, влияющего на надежность военной автомобильной техники - коробки переключения передач;
отпадает необходимость в наличии стационарного специализированного диагностического комплекса в воинской части (заводе-изготовителе) и не приходится прибегать к разборке коробки переключения передач для установления характера и причины возникшей неисправности;
появляется возможность оценить оставшийся ресурс работы основных составных частей коробки переключения передач и трансмиссионного масла до его замены.
В таких условиях даже водительский состав с минимальным опытом работы сможет по данным предлагаемого способа диагностики установить характер и оперативно оценить сложность неисправности, возникшей в коробке переключения передач.
Таким образом, предложенный способ позволяет в реальном времени непрерывно отслеживать динамику износа шестерен и в автоматическом режиме выдавать заключение о текущем техническом состоянии коробки передач, не прибегая к заезду в ремонтный орган (сервисный центр), снятию и разборке агрегата и может быть использован для совершенствования системы технического обслуживания и ремонта военной автомобильной техники.
Список использованной литературы
1. Патент ЕР №1156316 А1 «Метод и система диагностики мобильного объекта».
2. Патент РФ RU 2 616 543 С2 «Модуль для дистанционной диагностики, адаптации и базовых настроек электронных систем автомототранспорта и спецтехники».
3. Патент РФ RU 2252882 С1 «Способ дистанционной диагностики автомобиля из центра технического обслуживания, оснащенного диагностическим комплексом».