Способ дистанционной автоматизированной диагностики технического состояния коробки переключения передач военной автомобильной техники

Изобретение относится к диагностике автотранспорта. В способе дистанционной автоматизированной диагностики технического состояния коробок переключения передач военной автомобильной техники снимают виброакустическим датчиком значений средней величины виброускорения с корпуса коробки передач, определяют значения крест-фактора путем обработки полученных спектрограмм вибросигнала и вычислением средней амплитуды огибающей сигнала виброускорения, анализируют результаты статистической обработки полученных данных о текущем значении крест-фактора основных передач сопоставлением текущих значений крест-фактора со стандартными значениями, полученными экспериментальным путем, заложенными в базу хранения. Выводят на дисплей заключение о техническом состоянии коробки передач и трансмиссионного масла с последующей отправкой этих данных посредством GSM-модуля на электронные серверы воинской части и завода-изготовителя. Диагностика производится в режиме реального времени. 4 ил.

 

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».

Способ дистанционной автоматизированной диагностики технического состояния коробок переключения передач военной автомобильной техники, характеризующийся снятием виброакустическим датчиком значений средней величины виброускорения с корпуса коробки переключения передач, определением значений крест-фактора путем обработки полученных спектрограмм вибросигнала и вычислением средней амплитуды огибающей сигнала виброускорения, анализом результатов статистической обработки полученных данных о текущем значении крест-фактора основных передач, сопоставлением текущих значений крест-фактора со стандартными значениями, полученными экспериментальным путем, заложенными в базу хранения, выводом 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.