Цифровая система STS-HUB для непрерывной диагностики ступичного узла прицепов, полуприцепов, грузовиков и автобусов

Цифровая система непрерывной интеллектуальной диагностики ступиц.

Устройство раннего предупреждения отказа ступичного узла грузового автотранспорта.

Одна из основных причин аварий грузового транспорта на дороге - отказ тормозных систем, перегрев тормозов, подшипников и неисправность ступиц.

Разрушение ступичного узла может привести к потере жесткого закрепления колеса на оси и колесо может оторвется от ступицы Разбитый подшипник может заклинить, вместе с ним заклинит и колесо, что может привести к повреждению шаровой опоры рычага подвески и деформации полуоси. На высокой скорости машина может оказаться на обочине и даже перевернуться. Если вовремя не произвести замену подшипника ступицы - он может раскрошиться, внутренний обод колеса сломается, и колесный диск срежет болты. Все это приведет к потере колеса и на скорости может кончиться трагически.

Причины перегрева и разрушения подшипников:

• некачественная деталь
• выработка ресурса эксплуатации
• перегрузка в процессе работы
• частая езда по разбитым дорогам
• перегрев смежных с подшипником деталей
• попадание грязи, пыли или других инородных частичек
• недостаточное или чрезмерное количество смазки на детали
• неправильная установка

Как определить состояние подшипников и понять, что ступичный подшипник не выйдет из строя и не подведет вас в дороге?

Кажется все просто:

• появление посторонних шумов во время работы механизма. НО определить достоверно источник шума можно только на яме или подъемнике.
• нагревание при работе выше установленной нормы. НО потрогать узел в процессе движения невозможно, а заначить момент перегрева можно упустить.
• определить есть ли люфт. НО для точности проверки необходим помощник. Он должен нажать на педаль тормоза, и в этом положении еще раз проверить люфт колесного подшипника, качая колесо в вертикальной плоскости.

Цифровая система STS-HUB

Цифровая система STS-HUB представляет собой автономный беспроводной комплекс диагностических средств, устанавливаемый непосредственно на эксплуатируемый автомобиль. Данный комплекс работает в непрерывном режиме 24/365 непосредственно на автомобиле и состоит из следующих элементов:

• Датчики ступицы.
• Панель водителя.
• Блок сбора, первичного анализа и передачи данных на удаленный сервер.
• Серверы глубокой оценки состояния ступичных узлов с алгоритмами предиктивной аналитики и нейронных сетей.
• Android ПО для оповещения владельцев автотранспортных средств о состоянии ступичных узлов автотранспортного средства.

• Датчики ступичных узлов.

Датчики ступичных узлов представляют собой автономные модули, закрепляемые на торцевой части ступичного узла (на крышке ступицы) с помощью болта (рис. 1). Методы крепления - сверление отверстия 6.5 мм в крышке ступичного узла по центру, либо использование специализированного переходного элемента, закрепляемого с помощью стандартных болтов крепления крышки ступицы(на каждую ступицу). Соответственно, для полноценной диагностики 3х осевого прицепа необходимо использовать диагностический комплект STS-HUB в который входят 6 датчиков. Датчики имеют уплотнительные элементы крепежного болта, что предотвращает потерю смазки вследствие ее плавления и выдавливания во время движения.

Датчики ступицы имеют собственный элемент питания, микропроцессорную систему сбора данных состояния ступицы с набором датчиков (температуры, вибрации, акустики) и радиоканал.

Собираемые данные передаются по цифровому защищенному каналу на панель водителя и блок сбора-передачи данных для дальнейшего анализа.

Рисунок 1 - Датчик ступичного узла на крышке ступицы

• Панель водителя.

Панель водителя представляет собой устройство с сенсорным цветным экраном, на котором отображается состояние ступичных узлов. В качестве выводимой информации отображается температура ступицы, а также выводится прогноз об остаточном ресурсе ступичного узла в % (опция).

Эта информация, помогает водителю понимать в каком состоянии находятся ступичные узлы в данный момент и каков прогноз остаточного ресурса каждой ступицы (в случае нормальной эксплуатации системы: уплотнения ступицы в норме, смазка не уходит, нагрузка на колесо находится в зоне допустимых значений, отсутствуют попадания колеса в большие выбоины на дороге). В этом случае, водитель заблаговременно знает когда ему необходимо запланировать посещение СТО для замены деталей ступичного узла.

В случае возникновения нештатных эксплуатационных режимов (резкая потеря смазки, перегруз, удар в колесо) вероятность прогнозирования остаточного ресурса снижается, однако за счет анализа выхода измеряемых параметров за допустимые пределы или значительного отклонения рабочих параметров одной из диагностируемых ступиц, конкретная ступица(колесо) подсвечивается красным цветом параллельно с выводом данных и раздается звуковой сигнал, сообщающий о необходимости остановки и визуальной проверки состояния ступичного узла.

В этом случае, водитель должен принять меры по недопущению развития аварийной ситуации путем:

• визуальной оценки ступичного узла (например причиной перегрева ступицы может быть перекос тормозной колодки или “сухой ход” подшипника);
• снижения скорости движения с последующим посещением СТО;
• устранения причины перегрева ступичного узла своими силами (в случае незначительной поломки) с целью купирования развития аварийной ситуации.

Таким образом цифровая система STS-HUB может обеспечить как прогнозирование остаточного ресурса, так и заранее предупредить аварию в случае нештатных режимов эксплуатации.

• Блок сбора и передачи данных

Блок сбора и передачи данных осуществляет передачу собираемой со ступичных узлов информации на удаленные серверы обработки данных с целью их дальнейшего анализа методами нейросетей и предиктивной аналитики. Данный блок содержит в своем составе модуль GPS/GLONASS/BEIDOU, GPRS, WiFi, Bluetooth, LoraWAN, SD-card (или специализированную микросхему памяти в зависимости от комплектации), RTC.

Данные, получаемые с датчиков, накапливаются в блоке сбора. При наличии устойчивого интернет-соединения блок сбора и передачи данных выгружает данные на серверы, где они обрабатываются и формируется прогноз остаточного ресурса подшипника ступицы. В случае приближения остаточного уровня ресурса к допустимой границе, владелец автотранспортного средства будет осведомлен о необходимости посещения станции ТО заблаговременно. В случае возникновения нештатной ситуации (например разгерметизации ступичного узла и потеря смазки) информация также поступает владельцу и водителю автомобиля и указываются ближайшие доступные пункты ТО на которых может быть произведен внеплановый ремонт ступицы.

• Серверы

Удаленные гибридные серверные системы на базе CPU Xeon и GPU Nvidia, работающие на базе алгоритмов, базирующихся на языках Python и C++.

• Android ПО

Многоцелевой программное обеспечение позволяющее автовладельцу транспортного средства получать информацию о состоянии ступичных узлов, местоположения, скорости транспортного средства, а также обеспечивающее планирование закупки автозапчастей.

Комплект инженерно-технических средств, включающих в себя датчики ступичных узлов, панель водителя, блок сбора и передачи данных, Android ПО (взаимодействующий с серверами) позволяет практически полностью исключить возникновение внештатных ситуаций на дороге, связанных с выходом из строя ступичных узлов прицепов, полуприцепов, и тягачей.

С помощью цифровой системы STS-HUB значительно сократиться аварийность на дорогах, потеря автотранспортных средств и гибель людей при авариях.

Таким образом, внедрение системы STS-HUB на ВСЕ грузовые автомобили России позволит повысить показатели безаварийности в рамках Национального проекта «Безопасные качественные дороги»