DIAGNOSTYKA’26 – ARTYKU Y G ÓWNE TYLICKI, SURÓWKA, Podatno diagnostyczna uk adów hydraulicznych maszyn roboczych

151

PODATNO DIAGNOSTYCZNA UK ADÓW HYDRAULICZNYCH MASZYN ROBOCZYCH

Henryk TYLICKI, Leszek SURÓWKA

Katedra Maszyn Roboczych i Pojazdów, Wydzia Mechaniczny, Akademia Techniczno – Rolnicza

ul. S.Kaliskiego 7, 85-763 Bydgoszcz, e-mail: tylicki@atr.bydgoszcz.pl

Streszczenie W opracowaniu przedstawiono problematyk wyznaczania podatno ci diagnostycznej urz dze

technicznych na przyk adzie uk adu hydraulicznego maszyn roboczych i pojazdów. Zaprezentowano tak e algorytm wyznaczania cech podatno ci diagnostycznej w postaci ankiety.

S owa kluczowe: ocena stanu, diagnozowanie uk adów hydraulicznych, podatno diagnostyczna,

badania ankietowe.

DIAGNOSTICAL SUSCEPTIBILITY OF HYDRAULIC SYSTEMS OF WORKING MACHINES

Summary In elaboration one represented problems of marking of gathering of diagnostics parameters for

needs creation programmes and tests of estimation of technical state machines. One presented also algorithm of marking of diagnostical susceptibility features in form of questionnaire.

Keywords: state estimation, diagnosing of hydraulic systems, diagnostic susceptibility, poll research

1. CHARAKTERYSTYKA ZAGADNIENIA

Wymagania stawiane wspó czesnym maszynom roboczym wymuszaj zastosowanie w ich wytwarzaniu osi gni wielu obszarów wiedzy. Dotyczy to wszystkich etapów istnienia maszyn - obejmuje zatem projektowanie i wytwarzanie maszyn, ich eksploatacj , a tak e zagadnienia utylizacji maszyn wycofanych z eksploatacji. Etap projektowania nowych obiektów uwzgl dnia powinien szereg zagadnie z obszaru ekonomii, ergonomii, potencja u obs ugowo - naprawczego i bezpiecze stwa. Istotn rol w kszta towaniu w procesie projektowania uk adów hydraulicznych maszyn, ich jako ci i niezawodno ci stanowi tak e zagadnienia podatno ci diagnostycznej

Wed ug [1,3,5] podatno diagnostyczna obiektu (uk adu hydraulicznego) charakteryzuje jego przystosowanie do prowadzenia dzia a zmierzaj cych do uzyskania informacji umo liwiaj cej wypracowanie decyzji diagnostycznej. Podatno diagnostyczna charakteryzuje wzajemne przystosowanie uk adu hydraulicznego z dost pnymi metodami i rodkami diagnozowania. Po ród wielu wska ników [1,3,5] opisuj cych podatno diagnostyczn uk adów hydraulicznych istotniejszymi, w aspekcie jako ci pracy u ytkowników (operatorami i pracownikami zaplecza obs ugowego), s wska niki

technologicznej podatno ci diagnostycznej. Wska niki te wp ywaj na wska niki ekonomiczne eksploatacji maszyn.

Technologiczne wska niki podatno ci diagnostycznej maj bezpo redni zwi zek z mo liwo ciami wykorzystania eksploatatora. Wynika to z jego dzia a wp ywaj cych na trwa o i niezawodno maszyny poprzez jej w a ciwe u ytkowanie, diagnozowanie i obs ugiwanie. Bie ca i wiarygodna ocena stanu technicznego pozwala na: a) reagowanie na wszelkiego rodzaju zak ócenia

w procesie u ytkowania maszyny; b) spe niania zalece wytwórcy maszyny

w zakresie u ytkowania i obowi zuj cych zakresów czynno ci diagnostyczno - obs ugowych;

c) analiz i wnioskowanie w zakresie mo liwo ci u ytkowania (w tym prognozowanie stanu technicznego maszyny z jednoczesnym wyznaczaniem terminów i zakresów jej kolejnego diagnozowania i obs ugiwania); zagadnienie to z wielu wzgl dów jest istotne dla kieruj cych eksploatacj maszyny [4].

Zespo y uk adów hydraulicznych w eksploatacji ulegaj zu yciu wymuszaj c procesy ich naprawy. Wskazuje na to analiza dokumentacji eksploatatorów i zak adów naprawczych uk adów hydraulicznych. Wynika z nich, e procentowy

DIAGNOSTYKA’26 – ARTYKU Y G ÓWNE TYLICKI, SURÓWKA, Podatno diagnostyczna uk adów hydraulicznych maszyn roboczych

152

udzia uszkodze w uk adach hydraulicznych jest nast puj cy: - si owniki ~ 35%; - pompy ~ 20%; - przewody elastyczne ~ 20%; - rozdzielacze ~ 15%; - pozosta e elementy ~ 10%.Charakter uszkodze w poszczególnych zespo ach jest zró nicowany i stanowi o tym wyniki oddzielnych analiz [4]. Wyniki te wskazuj na szerokie spektrum uszkodze uk adów hydraulicznych. Ich pe na identyfikacja w procesie eksploatacji maszyn mo liwa jest przy wykorzystaniu szerokiego zestawu, w tym znanych ju narz dzi diagnostycznych. Pe na i wiarygodna diagnoza uk adu hydraulicznego nie jest mo liwa przy zastosowaniu tylko metod organoleptycznych. Pozwala to na unikni cie szeregu zagro e obejmuj cych bezpiecze stwo i wzgl dy ekonomiczne.

Niestety, jedn z podstawowych i najcz ciej stosowanych metod oceny stanu technicznego uk adów hydraulicznych jest organoleptyczna ocena procesów roboczych i stanów objawiaj cych si np. wyciekiem cieczy roboczej. Uj cie takie nie pozwala na lokalizacj zaistnia ych wewn trznych uszkodze maszyny. W wi kszo ci nie pozwalaj na to te instalowane w maszynach roboczych pok adowe systemy diagnostyczne, bowiem zapewniaj w zasadzie tylko pomiar warto ci niektórych parametrów diagnostycznych, na podstawie których wiarygodno ustalonej diagnozy jest niewystarczaj ca. Bywa i tak, e skomplikowane uk ady hydrauliczne w istocie nie posiadaj adnego systemu diagnostycznego.

Reasumuj c mo na stwierdzi , e jako bie cej oceny stanu technicznego uk adu hydraulicznego jest funkcj jego podatno ci diagnostycznej. Podatno t , jak ju wspomniano, charakteryzuj mi dzy innymi technologiczne wska niki podatno ci diagnostycznej.

Przedstawione i zdefiniowane w literaturze [1,2,4] grupy wska ników zawieraj szereg formu umo liwiaj cych ilo ciowe uj cie podatno ci diagnostycznej uk adów hydraulicznych. Mo liwe jest to jednak przy zastosowaniu odpowiednich narz dzi aparatu matematycznego wspomaganych odpowiednimi implementacjami. Badania takie mog by realizowane tylko poprzez wysoko wykwalifikowan kadr specjalistów. St d te podj to prób oszacowania podatno ci diagnostycznej uk adów hydraulicznych poprzez realizacj stosownych bada ankietowych. Uznano, i obszar bada stanowi b d uk ady hydrauliczne powszechnie stosowanych maszyn roboczych i niektórych pojazdów. Uznano, e badania dotyczy b d technologicznych wska ników podatno ci diagnostycznej

2. BADANIE PODATNO CI DIAGNOSTYCZNEJ UK ADÓW HYDRAULICZNYCH Podstaw do wyznaczenia cech podatno ci

diagnostycznej stanowi y: a) model diagnostyczny uk adów hydraulicz-

nych; b) algorytmy kontroli stanu technicznego i lokalizacji uszkodze .

Model diagnostyczny uk adów hydraulicznych dla wspomnianych potrzeb powinien wiarygodnie odzwierciedla stan techniczny uk adu hydraulicz-nego maszyny roboczej, opisany przez zmieniaj ce si parametry diagnostyczne.

Uwzgl dniaj c powy sze przyj to, e modelem diagnostycznym dla potrzeb podj tego badania b dzie macierz diagnostyczna MDUH [2,4]: MDUH: Y = f(X)

MDUH(i,j) [MDUH(i,j)]kxm (1) gdzie: Y – zbior parametrów diagnostycznych, X – zbiór stanów uk adu hydraulicznego maszyny roboczej, MDUH(i,j) – element macierzy diagnostycznej MDUH. Przyk adem powy szej macierzy jest macierz diag-nostyczna uk adu hydraulicznego koparki 1611BRAWAL – UNIKOP (tab.1).

Algorytmy kontroli stanu i lokalizacji uszkodze uk adów hydraulicznych obejmuj ró ne zakresy oddzia ywa i poziomy szczegó owo ci. S to: a) algorytmy KS I LU obejmuj ce ca y UH

(wykorzystuje si metody organoleptyczne); b) algorytmy KS i LU obejmuj ce okre lone bloki

(wykorzystuje si metody organoleptyczne); c) algorytmy KS i LU obejmuj okre lone bloki,

zespo y (wykorzystuje si przyrz dowe techniki pomiarowe).

Wst pnie uznano, e respondentami b d bezpo redni eksploatatorzy uk adów hydraulicznych. Uwzgl dniaj c powy sze oraz mo liwo ci percepcji wi kszo ci bezpo rednich eksploatatorów uk adów hydraulicznych opracowano ankiet i sformu owano warunki realizacji bada sonda owych. Pytania w ankiecie odnosi y si do diagnostycznej podatno ci technologicznej. W ankiecie zamieszczono stosowne wskazówki u atwiaj ce prac bior cym udzia w sonda u. Wskazówki te w ró ny, ale przyst pny, sposób zwraca y uwag respondentów na najistotniejsze zagadnienia zwi zane z ocenianymi wska nikami podatno ci diagnostycznej. Problemy sporne i niejasne dla respondentów wyja nia a osoba prowadz ca badania. Respondentom zagwarantowano pe n swobod i wymagan anonimowo wypowiedzi.

DIAGNOSTYKA’26 – ARTYKU Y G ÓWNE TYLICKI, SURÓWKA, Podatno diagnostyczna uk adów hydraulicznych maszyn roboczych

153

Tabela 1. Macierz diagnostyczna uk adu hydraulicznego koparki 1611 Brawal - Unikop

PA

RA

ME

TR

DIA

GN

OS

TY

CZ

NY

Pr

dko

ruc

hu e

lem

entó

w r

oboc

zych

Cza

s ru

chu

elem

entó

w r

oboc

zych

Dug

o r

uchu

ele

men

tów

rob

oczy

ch

Opó

nien

ia r

uchu

ele

men

tów

Ci

nien

ie o

leju

Mia

r sy

gna

u w

ibro

akus

tycz

nego

Par

amet

ry k

szta

tu e

lem

entó

w (

dug

o, s

zero

ko it

d.)

Ilo

ole

ju w

uk

adzi

e

Ilo

(mas

a) z

anie

czys

zcze

w f

iltr

ze o

leju

Ilo

zan

iecz

yszc

ze w

obs

zarz

e d

wig

ni s

tero

wan

ia

Tem

pera

tura

ole

ju

Opó

r pr

zep

ywu

w f

iltr

ze o

leju

STAN Lp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nieszczelno z czy bloku wykonawczego 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0

Nieszczelno z czy bloku sterowania 2 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0

Nieszczelno rozdzielaczy 3 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0

Nieszczelno zbiornika oleju 4 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0

Zanieczyszczenie filtru oleju 5 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1

Niew a ciwe t umienie t oczysk si owników 6 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0

Uszkodzenie nap du narz dzia roboczego koparki

7 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0

Uszkodzenie zespo u blokowania po o enia narz dzia

8 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

Uszkodzenie nap du uk adu jezdnego koparki 9 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0

Uszkodzenie uk adu nap dowego wózka roboczego koparki

10 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0

Uszkodzenie przewodów elastycznych 11 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

Uszkodzenie po cze mechanicznych zespo ów sterowania i wykonawczych

12 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

Zanieczyszczenie pulpitu d wigni sterowania 13 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0

Badania prowadzono w ród

wyselekcjonowanych respondentów wed ug za o onych kryteriów: a) respondentami byli operatorzy i pracownicy

zaplecza technicznego bezpo rednio obs uguj cy uk ady hydrauliczne;

b) respondenci mieli opini pracowników solidnych, zrównowa onych, dobrze znaj cych opiniowane uk ady hydrauliczne oraz przejrzy cie i logicznie wyra aj cego swoje pogl dy ;

c) sta pracy respondentów wynosi co najmniej trzy lata;

d) warunki pracy respondentów (i sprz tu) nie odbiega y od ogólnie przyj tych za przeci tnie normalne w warunkach krajowych.

Przestrzegano te nast puj cych warunków: a) o celu i zakresie bada z odpowiednim

wyprzedzeniem powiadomiony by w a ciciel i bezpo redni eksploatator maszyny (respon-dent: operator, pracownik zaplecza technicz-nego);

b) w a ciciel i respondent wyra ali swoj wol w uczestniczeniu w badaniu przed ich realizacj ;

c) czas prowadzenia badania ustalono tak, aby nie kolidowa z interesami w a ciciela i respondenta;

d) na yczenie bior cych udzia w badaniu zachowane zosta y w wyznaczonym przez nich zakresie warunki tajemnicy obejmuj cej nazwy

DIAGNOSTYKA’26 – ARTYKU Y G ÓWNE TYLICKI, SURÓWKA, Podatno diagnostyczna uk adów hydraulicznych maszyn roboczych

154

sprz tu i inne informacje dotycz ce w a cicieli, dane personalne uczestników badania itp.

Badania dotyczy y ró nego rodzaju maszyn, w których uk ady hydrauliczne maj istotny wp yw na mo liwo ci ich wykorzystania. By y to ci gniki i maszyny rolnicze, maszyny drogowe, maszyny budowlane, samochody i g sienicowe wozy bojowe.

Badania sonda owe, w ród 45 respondentów, przeprowadzili autorzy i wspó pracownicy autorów referatu. Respondenci komentowane przez

wskazówki zawarte w ankietach kryteria podatno ci diagnostycznej oceniali poprzez nadanie odpowiednich warto ci wska ników, odpowiadaj cych tym kryteriom, u ywaj c liczb w przedziale warto ci: 0 – 10, przy czym liczba 10 oznacza a ocen najwy sz .

Wyniki sonda u w postaci odpowiednich kryteriów i odpowiadaj cych im rednim warto ciom wska ników wj przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2. Warto ci wska ników podatno ci diagnostycznej uk adów hydraulicznych.

Lp.

Kryterium podatno ci diagnostycznej

wj

1 Dost p do miejsc diagnozowania 5.85

2 Diagnozowanie bez demonta u 5,90

3 Pracoch onno diagnozowania 4,45

4 atwo pod czania rodków diagnozy 5,30

5 Dost p do uszkodzonych elementów 4,30

6 Kompleksowo diagnozowania 5,35

7 Skuteczno (pewno ) diagnozowania 5,70

8 Dog bno diagnozowania 5,75

9 Komfort (dogodno , ergonomiczno ) pracy 4,65

10 Oczujnikowanie UH na etapie wytwarzania 3,75

11 Unifikacja punktów pomiarowych (gniazd diagnostycznych) 5,45

12 Ilo punktów pomiarowych i ich usytuowanie 5,10

13 Bezpiecze stwo operatora i otoczenia 5,77

Przedstawiony wyniki wskazuj , e pomi dzy wymaganiami stawianymi konstrukcjom uk adów hydraulicznych a wymaganiami okre lanymi przez bezpo rednich eksploatatorów tych maszyn istnieje rozbie no . Powodowane jest to wieloma czynnikami, do których prawdopodobnie mo na zaliczy mo liwo ci producentów uk adów hydraulicznych. Mo liwo ci te to prawdopodobnie stan wiedzy generowanej przez bezpo rednich eksploatatorów maszyn, mentalno konstruktorów oraz warunki ekonomiczne dyktowane w znacznej mierze przez potencjalnych nabywców maszyn. W efekcie produkowany sprz t ze wzgl du na swoj jako okre lan równie podatno ci diagnostyczn w znacznej mierze odbiega od wymaga coraz powszechniej uznawanych za oczywiste.

3. PODSUMOWANIE

Przegl d problematyki podatno ci diagnostycznej uk adów hydraulicznych maszyn roboczych oraz wyniki przeprowadzonych bada ankietowych pozwalaj na sformu owanie nast puj cych wniosków: 1. Stosowane obecnie procedury diagnozowania uk adów hydraulicznych, z uwagi na nisk podatno diagnostyczn uk adów, nie wykorzystuj prawie ca kowicie informacji generowanych przez zachodz ce w uk adach procesy fizyko – chemiczne, np. zmiany warto ci ci nie cieczy roboczej, zmiany warto ci temperatury cieczy roboczej, zmiany warto ci rezystancji cieczy roboczej i inne. 2. Konieczno zwi kszenia podatno ci diagnostycznej uk adów hydraulicznych, wyra onej, np. poprzez wzrost poziomu oczujnikowania i zastosowanie pok adowego systemu diagnostycznego powinno zwi kszy efektywno i bezpiecze stwo eksploatacji maszyn roboczych.

DIAGNOSTYKA’26 – ARTYKU Y G ÓWNE TYLICKI, SURÓWKA, Podatno diagnostyczna uk adów hydraulicznych maszyn roboczych

155

3. Analiza wyników ankiety oceny podatno ci diagnostycznej pozwala stwierdzi , e wszystkie z ocenianych cech podatno ci diagnostycznej uk adów hydraulicznych mieszcz si w przedziale 3.5 – 6 punktów w skali 0 – 10, co jest poni ej wymaga stawianych przez eksploatatorów maszyn roboczych. 4. Uk ady hydrauliczne nowoczesnych maszyn roboczych charakteryzuj si wi ksz podatno ci diagnostyczn , np. poprzez stosowanie gniazd pomiarowych ci nienia cieczy roboczej. Jednak w dalszym ci gu analizowane uk ady hydrauliczne charakteryzuje trudny dost p do uszkodzonych elementów, co utrudnia ich diagnozowanie na poziomie lokalizacji uszkodze jak i równie ewentualn napraw . LITERATURA [1] wik Z.: Analiza wyznaczania wska ników

podatno ci diagnostycznej maszyn, Akademia Techniczno – Rolnicza, Bydgoszcz 1994.

[2] Chalamo ski M.: Diagnozowanie uk adów hydraulicznych maszyn roboczych, Akademia Techniczno - Rolnicza, Bydgoszcz 1999.

[3] Nizi ski S.: Elementy diagnostyki technicznej Leksykon diagnostyki technicznej, Wydawnictwo Uczelniane Uniwersytetu warmi sko – Mazurskiego, Olsztym 2000.

[4] Tylicki H., Surówka L.: Identyfikacja rozpoznawania stanu technicznego uk adów hydraulicznych. Materia y III Mi dzynarodowej Konferencji Naukowo – Technicznej ”MOTROL`2001. Na czów 2001.

[5] ó towski B., wik Z.: Leksykon diagnostyki technicznej, Wydawnictwo Uczelniane Akademii Techniczno – Rolniczej, Bydgoszcz 1996.

Mgr in . Leszek Surówka jest starszym wyk adowc – kierownikiem przedmiotu Pojazdy G sienicowe w Centrum Szkolenia Czo gowo – Samochodowego w Pile. Jest autorem 20 opracowa i publikacji z zakresu eksploatacji pojazdów mechanicznych. Stworzy wiele pomocy dydaktycznych maj cych zastosowanie w szkolnictwie wojskowym. Jest cz onkiem PTDT i SIMP. G ówne jego prace dotycz zagadnie diagnozowania i obs ugiwania uk adów hydraulicznych. W 2000r. wszcz przewód doktorski na Wydziale Mechanicznym Akademii Techniczno – Rolniczej w Bydgoszczy.

na temat „Badanie stanu technicznego uk adów hydraulicznych pojazdów”.

Dr hab. in . Henryk Tylicki – prof. nadzw. ATR jest kierownikiem Pracowni Diagnostyki Maszyn w Katedrze Maszyn Roboczych i Pojazdów Akademii Techniczno – Rolniczej w Bydgoszczy. Jest autorem wielu opracowa i publikacji z zakresu diagnostyki technicznej i eksploatacji maszyn. Jest cz onkiem PDTD, Zespo u Diagnostyki SPE KBM PAN oraz Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa PAN, Oddzia w Lublinie. Wspó pracuje z wieloma o rodkami naukowymi w kraju i zagranic . G ówne prace opublikowane: Optymalizacja procesu prognozowania stanu technicznego pojazdów mechanicznych (1998), Diagnostyka samochodów osobowych i ci arowych

(wspó autor) (1999), Osprz t elektryczny pojazdów mechanicznych (wspó autor) (2000). Jest organizatorem wielu seminariów i cyklicznych konferencji: „Forum M odych” i „Diagnostyka Maszyn Roboczych i Pojazdów”.