автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Компьютерная система вибродиагностики тепловозов

Актуальность проблемы. Важнейшей задачей в процессе эксплуатации железнодорожного транспорта является обеспечение реальной экономии материалов и средств с помощью внедрения систем контроля объективного состояния подвижного состава и ресурсосберегающих технологий. Для решения этой задачи необходима разработка надежных методов диагностики состояния всех эксплуатируемых частей подвижного состава.

Горьковская железная дорога в течение последних лет проводит исследования методов подготовки и диагностики подвижного состава в депо и в пути следования с целью улучшения экономических показателей и безопасности движения. Так под руководством и непосредственным участием автора разработаны и запатентованы методы разогрева нефтепродуктов для разгрузки и очистки цистерн от их остатков. Однако наиболее сложными оказались вопросы диагностики с целью обнаружения неисправностей основных узлов локомотивов. Все эти вопросы до последнего времени не находили теоретического обоснования и практического решения, хотя их значение для деятельности железных дорог бесспорно высокое. Исследования показали, что наиболее эффективным является метод компьютерной вибродиагностики.

Методы компьютерной вибродиагностики уже в течении нескольких лет разрабатываются на Г орьковской железной дороге. Базовым, для апробации этих методов, было выбрано локомотивное депо Горький-Сортировочная. Первой такой была система вибродиагностики колесно-моторных блоков (КМ Б) электровозов BJI-80c во время проведения профилактического ремонта (ТР-1). Затем на том же принципе были разработаны и внедрены системы вибродиагностики тяговых электродвигателей на стенде после ремонта, КМ Б на стенде после ремонта, компрессоров на стенде после ремонта, подшипников различных типов после ремонта и вспомогательных электродвигателей: НБ-455А, АЭ92-402, П11М, ДМК-1/50 и ДМА ЧМЭ-3. Ранее проверка перечисленного оборудования сводилась к прослушиванию шумов и измерению частоты вращения электродвигателей. Такой контроль нельзя назвать точным и объективным, в отличие от метода компьютерной вибродиагностики, при котором в формировании заключения человек не участвует.

Вопросы надежности производственных сис- -тем рассматривались в работах известных ученых: Иванова М.И., Переселенкова Г.С., Гавриленкова А.В., Мастаченко В.Н., Спиридонова Э.С. и других. Проблемам диагностики исправности технических средств посвящены труды ряда крупных отечественных и зарубежных ученых: Васильева В.И., Загоруйко Н.Г., Ту Дж., Гонсалеса Р. и других.

Методы диагностики динамических систем разрабатывались Гельфандбейном Я.А., Мозгалевским А.П., Гаскаровым Д.В., Пархоменко П.П., Бирге-ром И.А. и другими. Несмотря на высокую актуальность вибродиагностики железнодорожного подвижного состава такие методы начали внедряться недавно. Настоящая работа является обоснованием методов низкочастотной вибродиагностики механических узлов тепловозов.

Цель работы заключается в создании и обосновании методов низкочастотной вибродиагностики механических узлов тепловозов на основе использования математических методов и компьютерных технологий, обеспечивающих снижение эксплуатационных расходов и нештатных ситуаций на железной дороге связанных с выходом из строя ко-лесно-моторных блоков тепловозов.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

• разработка метода низкочастотной вибродиагностики механических узлов тепловозов;

• разработка и осуществление методов определения допустимых пределов значений величин амплитуд в каждом из диапазонов частот, выбранных для контроля;

• разработка математической модели в виде алгоритма и программы для ЭВМ обработки вибропроцессов, записанных в одной точке контролируемого агрегата;

• анализ работы систем вибродиагностики для обоснования методов проверки агрегатов при ТР-1 как наиболее приемлемых для определения технического состояния подвижного состава в процессе эксплуатации; • контроль колесно-моторного блока тепловоза на стенде после ремонта, т.е. перед установкой под тепловоз.

Научная новизна. Применение методов анализа низкочастотных спектров виброускорений или виброперемещений с выделением диапазонов частот, соответствующих дефектам и их идентификации. Разработка методов определения допустимых значений амплитуд, входящих в частотный диапазон каждого из дефектов. Обоснование стационарных методов контроля в условиях депо для определения технического состояния подвижного состава во время эксплуатации.

Достоверность предлагаемых методов подтверждена многолетней эксплуатацией систем вибродиагностики в локомотивных депо Горьковской железной дороги, дающих существенную экономию средств и времени за счет снижения объемов ремонта подвижного состава.

Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в создании теоретически обоснованных, практически эффективных и простых в применении систем компьютерной вибродиагностики тепловозов. Разработана одно-канальная многофункциональная диагностическая система, которая позволила используя всего только один датчик, устанавливаемый на контролируемой буксе, проверять при проведении текущего ремонта следующие параметры колесно-моторных блоков (КМБ):

• биение колесной пары;

• разбег оси колесной пары;

• наружное кольцо подшипника буксы;

• внутреннее кольцо подшипника буксы;

• ролики подшипника буксы;

• биение якоря электродвигателя;

• разбег оси якоря электродвигателя;

• наружное кольцо подшипника электродвигателя;

• внутреннее кольцо подшипника электродвигатс ля;

• пересопряжение зубчатых колес тягового редук тора;

• повреждение зубьев шестерни тягового редукто ра;

• повреждение зубьев шестерни колеса.

В настоящее время система проходит сертификацию для ее широкого применения на сет! железных дорог Российской Федерации.

Апробация работы. Основные положения \ результаты работы докладывались и обсуждалиа на научно-технической конференции 'Проблемь железнодорожного транспорта и транспортногс строительства Сибири', Новосибирск, , ноябр! 1997г., научно-технических советах Горьковско! железной дороги в 1990-2000 г.г.

Публикации. По результатам исследований представленных в диссертационной работе, опуб ликовано 10 научных работ, в том числе одш патент на изобретение.

На защиту выносятся следующие результаты:

• методологические основы системы компьютер ной вибродиагностики колесно-моторных блоко! тепловозов на стенде и при проведении ТР-1 в условиях депо; концепция определения технического состояния колесно-моторных блоков тепловозов во время эксплуатации по результатам компьютерной вибродиагностики, проведенной во время ТР-1 в локомотивном депо; компьютерная многофункциональная система вибродиагностики колесно-моторных блоков и подшипников различных классов; принципы построения мониторинга технического состояния подвижного состава при движении поезда как основы предотвращения аварий и катастроф на железнодорожном транспорте.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ предпосылки к созданию систем контроля механических параметров км б тепловозов в условиях депо

Основной предпосылкой к созданию систем компьютерной диагностики колесно-моторных блоков тепловозов были участившиеся в последнее время аварии, выводившие из эксплуатации тепловозы на пассажирских линиях и при перевозке грузов.

Анализ работы парка тепловозов; Горьковской железной дороги показал, что количество внеплановых ремонтов тепловозов, связанных с повреждениями тяговых электродвигателей, букс колесной пары и моторно-осевых подшипников, составило 49%. Это те агрегаты, которые -могут проходить вибродиагностику и может определяться их фактическое состояние при проведении ТР-1, а их составляющие (подшипники) также с помощью вибродиагностики проходят контроль на стенде. Это позволяет не допускать установку^неисправных подшипников. Введение вибродиагностики колес-но-моторных блоков тепловозов ЧМЭЗ и подшипников, входящих во все перечисленные агрегаты, в локомотивном депр Горький-Сортировочная привело к тому, что процент неисправных тепловозов в этом депо снижен на 59% по сравнению со средним по дороге и является лучшим среди всех локомотивных депо дороги.

Количество иЬрч и неисправностей на 1 млн. км пробега этих" тепловозов составляет 46% от среднего по дороге и является наименьшим по сравнению с другими депо дороги. В результате пробег этих тепловозов по этому депо за 1999 год составил 4,24 млн; км, ближайший лучший показатель по локомотивному депо Лянгасово составил 2.45 млн. км. Эти факты показывают, что внедрение вибродиагностики приводит к улучшению показателей работы локомотивных депо по тепловозам.

Таким образом, вибродиагностика позволяет выявлять неисправности и делать заключение о работоспособности 5 узлов КМ Б тепловозов, не задерживая локомотивы надолго в депо, и отказаться от примитивных методов контроля их исправности. ц

Выбор объектов для вибродиагностики при проведении ТР-1 тепловозов

Анализ вибрации с помощью виброана-лизирующей аппаратуры фирмы Брюль и Кьер (Дания) показал;, что при установке пьезометрического датчика вибрации на буксу тепловоза, спектр амплитуд смещений записанного впбропроцесса содержит необходимую информацию для суждения о состоянии узлов КМ Б, содержащих вращающиеся детали. Однако для расшифровки вручную этих записей и идентификации дефектов необходимо значительное время, большой опыт работы с аппаратурой и понимание процессов, происходящих в узлах КМ Б. На рис. 1 показан спектр амплитуд смещений, полученный с буксы тепловоза № 6681 с 0 до 130 Гц, а на рис. 2 со 110 до 285 Гц.

Рис. 1. Часть спектра колебаний буксы тепловоза (до 130 Гц) jnepecor |колес |ряжение. j. зубья шестерни !.

Г г ::: : еса 2-ая

J Q-j.Да-- № W

Рис.2. Часть спектра от 140 Гц до 285 Гц с буксы тепловоз,

Одновременно с записью велось измерение частоты вращения колесной пары с помощью стробоскопа типа 4913 фирмы Брюль и Къер. Видно, что в районе 15-16 Гц имеется пик амплитуды смещения, связанный с биением якоря, частота вращения, определенная по частоте биения, практически совпадает с измеренной с помощью стробоскопа, что явилось основанием для определения частоты вращения по частоте биения якоря уже в программе. На частоте около 21 Гц виден пик на частоте,, соответствующей дефекту ролика подшипника буксы. Подобные результаты получены и для второго спектра с буксы электровоза BJI-80c № 6412 (см. рис. 2). Для анализа механического состояния КМБ необходимо нанести на спектр диапазоны дефектов и в каждом из них измерить наибольшие пики. Как видно на ленте, смещения измеряются в дб, поэтому их надо переводить в мм. Затем сравнить их с допускаемыми и сделать квалифицированное заключение. Все это требует значительного времени и недоступно рабочей бригаде, обслуживающейТР-1.

Таким образом, возникла необходимость создания автоматизированной системы вибродиагностики на базе компьютерной технологии и виброизмерительной аппаратуры фирмы Брюль и Къер, которая исключала бы вмешательство человека в процесс анализа и выдачи заключения о состоянии основных узлов КМБ. Для этого необходимо было решить целый ряд методологических и теоретических вопросов. Во-первых, выбрать дефекты, влияющие на безопасную работу узлов КМ Б, во-вторых найти систему идентификации дефектов, т.е. поиск частот и амплитуд, соответствующих определенному дефекту, выбрать наиболее подходящий для поставленных целей алгоритм преобразования вибропроцесса в спектр, разработать систему определения допустимых значений выбранных для контроля параметров, допустимый разброс частот вращения колесной пары КМ Б при вывешивании тепловоза.

Расчет диапазонов частот дефектов контролируемых агрегатов КМ Б тепловоза Ч1У1ЭЗ

В буксовом узле тепловоза используются подшипники типа 3534, имеющие следующие расчетные данные:

• средний диаметр d0=245 мм,

• диаметр тел качения (роликов) dt=36 мм,

• число тел качения nt= 18,

• угол контакта тел качения с кольцом а=21 е.

Расчет частот дефектов этого подшипника по известным формулам приведен в таблице 1.

Таблица

NN Наименование 1 -а я 2-ая 3-ья Прим. п/и дефектов гарм. гарм. гарм.

1 11 я юс сепаратора 0,6-1 0,8-1,4

2 1Кжржд. ролика 9-16 18-32 28

3 Повреждение наружи. кольца 11-18 21-37 32

4 1 Кжрежденпе внутрсн. кольца 14-24 28-49 43

5 Повреждение группы роликов 12-21 1 5-26 25

Аналогичные расчеты по подшипникам тягового электродвигателя 8N32424 и 81162318, имеющих coo I неI стненно следующие данные:

• средний диаме тр с!0=215 мм, d0=140 мм,

• диаметр тел качения tlt=45 мм, clt=25 мм,

• число тел качения nt=13,nl=14, приведены в таблицах 2 и 3:

Таблица

NN Наименование 1 -а я 2-ая 3-ья Прим. it/н дефектов гарм. гарм. гарм.

1 П'шое сепаратора 3-5 4-7

2 Повржд. ролика 32-55 64-110 96

3 1 кжрежденпе наружи. кольца 36-62 72

4 1 Кжрежденпе Biiyipen. кольца 55

5 1 Кжрежденпе группы роликов 43-74 59-102 91

Таблица

NN Наименование 1-ая 2-ая 3-ья Прим. п/п дефектов гарм. гарм. гарм.

1 Износ сепаратора 3-5 4-7

2 Повржд. ролика 38-65 76

3 Повреждение наружи. кольца 40-69 80

4 Повреждение внутрен. кольца 58

5 Повреждение группы роликов 62-106 47-81 98

Расчет частот дефектов редуктора приведен в таблице 4.

Таблица

NN п/п Наименование дефектов Диапазон частот, Гц Примечание

1 Пересопряжение колес редуктора 125

2 Повреждение колеса редуктора 105

3 Повреждение шестерни редуктора 532

Анализ результатов расчета диапазонов частот показал, что разделить частоты дефектов подшипников тягового двигателя практически невозможно, поэтому при наличии дефекта в том или ином подшипнике в программе не будет указываться какой это подшипник. Это можно определить, если это необходимо, после выкатки КМ Б или разборки электродвигателя.

Таким образом, для диагностики КМ Б тепловоза ЧМЭЗ назначаются диапазоны частот, приведенные в таблице 5.

Таблица

NN и/п Диапазон частот, Гц Наименование дефекта

1 1-3 Биение колесной пары

2 3-6 Разбег оси колесной пары

3 7-12 Биение якоря

4 13-15 Ролик подшипника буксы

5 16-18 Наружное кольцо подшипника буксы

6 19-21 Внутреннее кольцо подшипника буксы

7 14-24 Разбег оси якоря

8 54-60 Ролик подшипника электродвигателя

9 61-76 Наружное кольцо подшипника электродвиг.

10 77-98 Внутреннее кольцо подшипника электродвиг.

11 125-155 Пересопряжение колес редуктора

12 105-180 Износ зубьев колеса редуктора

13 210-360 Износ зубьев шестерни редуктора

Определение допускаемых значений амплитуд

Для назначения допускаемых значений ампли туд колебаний в каждом из диапазонов необходим» провести измерения на нескольких десятках тепло возов, таким образом, для каждого диапазон; накапливается достаточное для статистической об работки количество амплитуд.

Методы такой обработки описаны в работ "Обработка результатов наблюдений" авторо; В.Н. Касандровой и В.В. Лебедева. Обработка по лученных результатов измерений ведется помощью специально разработанной программы, i которой исключение выбросов происходит по еле дующим критериям: в каждом из диапазонов аСр- а,^,, или V = dS(n-l)/n dS(n-l)/n amax" наибольшее значение амплитуды, amin- наименьшее значение амплитуды, daj— acp-ai, n - число амплитуд, где dS = £

Если v будет больше vmax, взятого из таблиц, упомянутой работы, для надежности, равной 0,95, то такая амплитуда отбрасывается.

Допускаемое значение вычисляется по формуле:

Адоп= аср+ За, где а- стандарт.

Таблица

NN п/п Частоты диапаз. Допуск, значения ампл., мм Наименование причины дефекта

1 1-3 0,00340 Биение колесной пары

2 3-6 0,00312 Разбег оси колесной пары

3 7-12 0,00418 Биение якоря

4 13-15 0,00176 Ролик подшипника буксы

5 16-18 0,00187 Наружное кольцо подшипника буксы

6 19-21 0,00216 Внутреннее кольцо подшипника буксы

7 14-24 0,00532 Разбег оси якоря

8 54-60 0,00118 Ролик подшипника электродвиг.

9 61-76 0,00168 Наружное кольцо подшипника электродвигателя

10 77-98 0,00168 Внутреннее кольцо подшипника электродвигателя.

11 125-155 0,00195 Пересопряжение колес редуктора

12 105-180 0,00125 Износ зубьев колеса редуктора

13 210-360 0,00041 Износ зубьев шестерни редуктора

Состав системы и функциональная схема вибродиагностики тепловозов

В состав системы вибродиагностики входит следующая аппаратура:

• акселерометр (пъезодатчик);

• усилитель заряда типа 2635 фирмы Брюль и Къер (Дания);

• аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в виде платы;

• компьютер;

• принтер.

На рис. 3 показана схема системы вибродиагностики. Следует отметить, что от места установки компьютера до места измерений 300 м, но существенного уменьшения сигнала не происходит. Это подтверждается проверкой линии измерения с помощью миниатюрного калибровочного вибростенда типа 4294 фирмы Брюль и Къер, дающего калибровочный сигнал, соответствующий амплитуде колебаний 0,394 мм на частоте 159,2 Гц.

1-датчик вибрации,

2-усилитель,

3-АЦП,

4-компьютер,

5-принтер.

Рис. 3. Схема системы вибродиагностики

Обработка калибровочного сигнала с целью установления величины коэффициента соот-ветствия обработанных программой диагностики записей принятой системе единиц (мм) производится этой же программой.

Принципиальная схема программы вибродиагностики

Порядок проведения вибродиагностики колес-но-моторных блоков тепловозов при проведении ТР-1 предусматривает минимальное время на эту операцию. Последовательность операций следующая: производится последовательная прокрутка, всех шести КМ Б при которой в течении 10 сек. с одной из букс записываются амплитуды колебаний, т.е. время записи менее 10 мин. С каждого КМБ запись в компьютер делается в отдельный файл. После чего, вызывается программа вибродиагностики для последовательной непрерывной обработки всех шести файлов. По результатам диагностики мастеру выдается справка с указанием возможных повреждений и дается заключение о том, надо ли выкатывать какой-либо КМБ. Обработка записей программой построена по следующему принципу: последовательно для каждого КМБ посекундно вычисляется спектр Фурье с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). Затем в каждом из диапазонов спектров находятся максимальные значения амплитуд колебаний (10 значений) и обрабатываются вероятностными методами с использованием коэффициента Стью-дента. В результате получается максимально-возможная амплитуда колебаний, которая сравнивается с допускаемой. На основании этого сравнения и делается заключение. Принципиальная схема программы приведена на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема программы.

На рис. 5 приведен спектр, полученный с буксы 3-его КМБ тепловоза №1234, имеющего, как видно, повреждение ролика подшипника электродвигателя. Этот КМБ был выкачен, обнаруженный дефект подтвердился.

Система вибродиагностики, работающая в локомотивном депо Горький-Сортировочный, в настоящее время распространяется в других депо

60 100 Гц

Рис. б. Результаты диагностики КМБ тепловоза 1234 (3-ья букса)

Вибродиагностика подшипников на стенде

Как упоминалось выше, очень эффективным средством предотвращения аварий тепловозов является контроль подшипников, устанавливаемых на тепловозы. В роликовом отделении локомотивного депо Горький-Сортировочный установлен стенд, на котором проверяются подшипники после мойки, поступившие на ремонт (если отклонений ог нормы не обнаружено, то их не разбирают, тем самым уменьшая объем ремонта) и качество ремонта подшипников, устанавливаемых на электровозы и тепловозы.

Проверяются подшипники, которые устанавливаются в буксовые узлы и якорные щиты тепловозов ЧМЭЗ. Это подшипники типов 3534 (сферические, двухрядные), 8Н32424 и 8Н62318. В таблице 7 приведены расчетные данные перечисленных подшипников.

Таблица

NN Г1П Данные для расчета частот Дефектов

1 Средний диаметр, DO, мм

2 Диаметр тела качения, d, мм

3 Число тел качения, z, шт.

4 Угол контакта, а, град 11 -

Число оборотов стенда п=850-870 об/мин. Расчеты частот дефектов подшипников велись по программе, составленной на основе следующих формул: при повреждении сепаратора 0,5(1 -d/Do)n fc=., при повреждении ролика Don(l- (dcosp/Do)2) повреждении роликов (овальность и гранность) i Doznk(l- (d/Do)2) flK---------------------------, повреждении группы роликов (по А/О f,p|=(n/60-fc)(Z+l), frp2=fnK+n/60,

S- fi рЗ—fiiK+fBK, при повреждении наружного кольца г' znk(l-d/D0) при повреждении внутреннего кольца znk(l+d/Do) при волнистости наружного кольца i nk(l-d/Do)

Гвпк--------------------, при волнистости внутреннего кольца kn(l+d/Do) при повреждении зубьев колеса редуктора fk= zmk, где п - частота вращения в об/мин, z - число тел качения, d - диаметр тел качения (роликов), мм, Do- расчетный средний диаметр, мм, zi - число зубьев колеса редуктора, к= 1,2,3,.- номер гармоники.

Результаты расчетов сведены в таблицу 8.

Таблица

NN п/п Наименование дефектов Диапазон частот 1,2,3 гарм.

1 Повреждение сепаратора 6-7,8-10 5-7,8-10 6-7,8

2 Повреждение ролика 94-110 189-220 283-329 66-77 132-154 198-230 78-91 157-182 235

3 Повреждение нар. кольца 111-129 222-258 333-388 74-86 149-173 223-259 83-97 166-194 250

4 Повреждение внутр. кольца 149-174 299-348 449-521 113-132 227-264 341-397 119-138 239-278 358

5 Повреждение группы роликов 125-146 158-183 261-303 89-103 123-142 188-219 98-114 128-149 203

По результатам расчетов были выбраны диапазоны частот, в которых из спектров ускорений были получены их значения и обработаны, также как указывалось выше.

На рис. 6 показана схема стенда для испытаний подшипников, установленного в локомотивном депо Горький-Сортировочный.

На стенд устанавливается подшипник (1), его наружное кольцо стопорится зажимом (2), вал, установленный в подшипниках скольжения, приводится во вращения с помощью ременной передачи (3) электродвигателем (4), установленном на отдельном от стенда фундаменте, чтобы исключить влияние подшипников качения электродвигателя на запись.

1 -испытываемый подшипник,

2-зажим для наружного кольца подшипника,

3-ременная передача,

4-приводной электродвигатель.

Рис. 6. Стенд для вибродиагностики подшипника.

На рис. 7 показан фрагмент спектра подшипника 8Н62318, имеющего, как показал анализ (программа вибродиагностики), повреждение роликов. На частоте 88 Гц амплитуда ускорения превышает допускаемый уровень (увеличение амплитуды 2-ой гармоники также хорошо видно на спектре) и подшипник был забракован и направлен в ремонт. м/с"с п.f.i.\.\.;.|.! ; поврежд. ролика 1-ая j гармоника

•-ПОВрЖД.рОЛИК

Г 2-ая гармони!'

Рис. 7. Спектр подшипника 62318. полученный на стенде.

Стратегические направления мониторинга тепловозов

Полностью неисправности проявляются только под нагрузкой, которая создается при движении тепловоза. Так, например, нагрев подшипников выявляется только на ходу. Возможно, что и другие изъяны проявляются только во время движения. Система контроля КМБ локомотива на ходу в настоящее время разрабатывается. Многие вопросы, связанные с этой системой, уже проверены. На рис. 8 показана принципиальная схема такой системы, которая состоит из акселерометров, устанавливаемых на одну из букс каждого КМБ, коммутационного устройства, последовательно, подключающего к усилителю датчики, вычислительного устройства, преобразующего процесс в спектр Фурье, с возможностями его анализа, сигнализатора, срабатывающего в том случае, если сигнал в каком-либо диапазоне спектра устойчиво превосходит установленные допустимые пределы.

Одновременно с измерением вибрации будет производится измерение температуры, значение которой также будет анализироваться вычислительным устройством, а сигнал, в случае недопустимого нагрева, также будет подаваться на сигнальное устройство.

Рис 8 Схема установки системы контроля на ходу

1-акселерометр,

2-ком мутатор,

3-вычиелмтелыюе устройство,

4-сш"нал1патор.

Однако главной задачей является не допустить установку на КМБ подшипников, имеющих тенденцию к нагреву, хотя по результатам вибродиагностики видимых повреждений они не имеют. Для этого существующему стенду контроля подшипников будет добавлено устройство, прижимающее наружное кольцо подшипника с заданным усилием, контроль которого будет осуществляться через динамометр Токаря. На наружное кольцо подшипника будет установлена термопара, показания которой будут вводиться в компьютер также, как и при вибродиагностике (оба вида измерений будут вестись одновременно). По специальной программе будет анализироваться градиент скорости нагрева, по которому и будет делаться вывод о нагреве подшипника.

Вибродиагностика как один из основных элементов проекта Федеральной программы по обеспечению безопасности движения на 2001-2005 годы

Важнейшим условием обеспечения безопасности движения является создание комплекса технических средств для мониторинга технического состояния подвижного состава и пути при движении поезда. Мониторинг подвижного состава можно разделить на мониторинг локомотивов и мониторинг вагонов. Главной задачей мониторинга является предотвращение аварий подвижного состава на ходу.

Мониторинг локомотивов призван предотвратить аварии, основными причинами которых являются:

• нагрев буксовых и моторно-якорных подшипников (МЯП);

• заклинивание якоря тягового электродвигателя;

• разрушение колес редуктора колесно-моториого блока.

Для предотвращения перечисленных аварий в процессе текущих ремонтов локомотивов необходимы следующие меры контроля:

• комплексная вибродиагностика КМ Б, при которой контролируется механическое состояние подшипников буксы, моторно-якорных подшипников, биение и разбег оси колесной пары, биение и разбег оси тягового электродвигателя (ТЭД) во время ТР-1. Одновременно должен производится контроль за нагревом буксовых узлов при частичной нагрузке на буксу;

• вибродиагностика подшипников буксы и ТЭД после ремонта на стенде при вращении под нагрузкой с одновременным контролем температуры в роликовом отделении;

• вибродиагностика ТЭД после ремонта на стенде под нагрузкой с одновременным контролем нагрева МЯП;

• вибродиагностика КМ Б после ремонта на стенде под нагрузкой, при которой контролируются те же параметры, что и при ТР-1, включая нагрев буксы и МЯП.

Однако трещины и разрушения у проверенных во время ТР-1 подшипников и редукторов могут появляться во время движения локомотивов. Для контроля за состоянием КМ Б во время движения по гем же параметрам, исключая биение и разбег оси колесной пары, должна служить бортовая система вибродиагностики. Она призвана контролировать состояние подшипников буксы, МЯП и редуктора в процессе движения. Основы такой системы разработаны и в настоящее время идет подготовка по ее созданию. Анализ выполненного исследования показал, что вибродиагностика может явиться одной из базовых технологий для создания динамических систем обеспечения безопасности движения нового поколения.

Эти системы будут двух видов: бортовые и постовые.

Бортовые виброакустические системы позволяют определить дефекты колесно-моторных блоков локомотивов и дефекты геометрии пути.

Постовые виброакустические системы позволяют определить ползуны и навары у локомотивных и вагонных колес и дефекты подшипников буксового узла вагонов.

Вибродиагностика в сочетании с акустико-эмиссионными методами открывает возможности для определения наличия трещин в рельсах, у колесных пар локомотивов и вагонов.