Применение программно-аппаратного комплекса «Виброметр» для мониторинга и анализа вибрационных параметров сельскохозяйственной техники

Введение. Эксплуатация сельскохозяйственной техники связана с постоянным воздействием значительных динамических нагрузок, возникающих при работе двигателя, трансмиссии, ходовой системы и рабочих органов. Результирующая вибрация является ключевым фактором, ускоряющим усталостное разрушение металла, ослабление резьбовых соединений и выход из строя критических узлов, что ведет к росту затрат на ремонт и простоям в периоды уборочной кампании [1]. Традиционные методы диагностики, основанные на субъективной оценке или визуальном осмотре, часто не позволяют выявить зарождающиеся дефекты на ранней стадии.

Внедрение объективных инструментальных методов мониторинга технического состояния становится стратегической задачей для повышения надежности и ресурса сельскохозяйственной техники. Одним из эффективных решений является программноаппаратный комплекс «Виброметр» компании Zetlab, специально разработанный для измерения и комплексного анализа параметров вибрации (амплитуды, частоты, фазы). Его функционал позволяет не только фиксировать мгновенные значения виброскорости, виброперемещения и виброускорения, но и проводить их углубленный анализ благодаря мощным средствам визуализации данных в виде графиков и диаграмм [8].

Основная часть. Вибрация является неотъемлемым и одним из наиболее разрушающих факторов, воздействующих на узлы и агрегаты сельскохозяйственных машин. Если в стационарном промышленном оборудовании источником колебаний часто является сам механизм, то в агротехнике вибрационный фон формируется комплексно: работой ДВС, взаимодействием ходовой системы (особенно колесных тракторов и комбайнов) с неоднородным рельефом поля, ударными нагрузками от рабочих органов (ножей, мол отило к, Агротехника и энергообеспечение. – 2025. – № 4 (49)                        213

копателей), а также динамическими силами в трансмиссии. Такая полигармоническая и нестационарная вибрация приводит к ряду специфических проблем:

• 1.    Ускоренная усталость металла в сварных швах, рамах и кронштейнах [4].

• 2.    Самоотвинчивание резьбовых соединений (крепеж кабин, навесного оборудования, колесных дисков).

• 3.    Износ и разрушение подшипниковых узлов в опорах валов отбойных барабанов, вентиляторов, насосов гидросистем.

• 4.    Снижение герметичности соединений топливной и гидравлической систем.

Контроль вибрационной нагрузки на сельхозтехнику важен не только для сохранения ее ресурса, но и для обеспечения безопасности оператора, чье рабочее место подвержено длительному воздействию колебаний. Нормирование этого воздействия осуществляется на основании ГОСТ 12.1.012-2004 «Вибрационная безопасность. Общие требования» [8]. Однако для целей предиктивной диагностики и оценки технического состояния самой машины, измерения должны выходить за рамки санитарных норм и проводиться непосредственно на контролируемых узлах (подшипниках, редукторах, рамах) в характерных режимах эксплуатации. Это требует применения специализированных виброизмерительных приборов, способных работать в полевых условиях [6].

Программно-аппаратный комплекс «Виброметр» отвечает этим требованиям, позволяя проводить измерения на движущейся технике, анализировать данные в реальном времени и выявлять аномалии, сигнализирующие о развивающихся дефектах задолго до их критического проявления [7].

Рассмотрим принцип работы программы «Виброметр» для оценки вибрации, возникающей при работе сельскохозяйственной техники (рис. 1).

Рисунок 1. Лабораторный комплекс для измерения вибрации на примере комбайна

Terrion 2010

С помощью акселерометров (пьезодатчиков), подключенных к входным каналам анализаторов сигнала (рис. 2) измеряются среднеквадратические и пиковые значения виброускорения, виброскорости и виброперемещения [1].

Рисунок 2. Среднеквадратические и пиковые значения виброускорения, виброскорости и виброперемещения

Программа создает виртуальные каналы мгновенных значений виброскорости, виброперемещения, виброускорения (рис. 3-5).

Рисунок 3. График зависимости виброперемещения от времени (t)

Рисунок 4. График зависимости виброскорости от времени (t)

Рис 5. График зависимости виброускорения от времени (t)

Назначение данной программы заключается в измерении и анализе вибрации или колебаний объекта [1, 3, 5]. Она используется для контроля состояния объектов и обнаружения возможных проблем или неисправностей:

• 1.    Измерение вибрации: программа позволяет измерять уровень вибрации объекта с высокой точностью и надежностью. Она предоставляет данные о частоте, амплитуде и других параметрах колебаний.

• 2.    Анализ вибрации: программа обрабатывает полученные данные и проводит анализ вибрации объекта. Она может определить наличие аномалий, несоответствий или неисправностей, которые могут привести к повреждению или поломке объекта.

• 3.    Контроль состояния объектов: программа позволяет постоянно контролировать состояние объектов и отслеживать любые изменения в их вибрации. Это позволяет оперативно реагировать на возможные проблемы и принимать меры по их устранению.

• 4.    Обнаружение проблем и неисправностей: благодаря программе можно обнаружить возможные проблемы или неисправности объекта на ранних стадиях. Это помогает предотвратить серьезные повреждения и снижает риски аварий или поломок.

• 5.    Предотвращение повреждений: программа помогает предотвратить возможные повреждения объектов, определяя и устраняя причины вибрации. Она позволяет принять необходимые меры по исправлению или предотвращению проблем, что способствует продлению срока службы объектов.

• 6.    Многообластное применение: программа может быть использована в различных областях, таких как инженерия, машиностроение, электроника, технический сервис, медицина. Она является важным инструментом для контроля и обслуживания различных типов объектов, включая механизмы, технические системы, строительные конструкции и медицинское оборудование [2].

Принцип работы программы состоит в следующем:

• 1.    Сбор данных: программа считывает данные с датчика, который может быть установлен на объекте или рядом с ним. Датчик может быть акселерометром, гироскопом или другим устройством, способным измерять вибрацию.

• 2.    Обработка данных: программа анализирует данные, полученные с датчика. Она может использовать различные алгоритмы и методы обработки сигналов для выявления основных характеристик вибрации, таких как амплитуда, частота и форма вибрации.

• 3.    Визуализация результатов: программа отображает результаты анализа в виде графиков или числовых значений. Это позволяет пользователям легко интерпретировать данные и определить наличие каких-либо проблем или неисправностей.

• 4.    Дополнительные функции: некоторые программы могут предлагать дополнительные функции, такие как определение частотных характеристик объекта, диагностика неисправностей или предсказание возможных отказов [2].

Выводы. Интеграция программно-аппаратного комплекса «Виброметр» в систему обслуживания агротехники способствует значительному повышению ее надежности и готовности к работе в напряженные периоды, сокращению затрат на внеплановые ремонты и увеличению межремонтных интервалов за счет планирования ТО по фактическому состоянию. Кроме того, система предоставляет инструментальные данные для проверки соответствия условий труда оператора требованиям вибрационной безопасности согласно ГОСТ 12.1.012-2004.

Следовательно, программный комплекс «Виброметр» является не просто измерительным прибором, а ключевым элементом современной цифровой системы управления жизненным циклом и эксплуатационной готовностью сельскохозяйственной техники.