автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Методологические основы контроля подвижного состава для обеспечения безопасности движения

_ Международная Академия информатизации _

< 4 г.,1-,

. 4 ' УДК. 625.032.435.001.42:681.322-181.4

на правах рукописи

Зпбиров Хасян Шарифжановпч

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОЙТЮЛЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ

Специальность: 05.13.16 - Применение вычислительной

техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях

Диссертация

па соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

Работа выполнена и Управлении Горг.ковской железной дороги

Официальные оппоненты:

2. Академик, д.т.п., проф. Спиридонов Э.С.

3. Академик, д.т.п., проф. Персселепков Г.С. 1. Д.т.п., проф. Звягин Л.Д.

Защита состоится ____2000 г. на заседании

Диссертационного сонета Д 097.024.МАИ.032, 101475 ГСП, Москва, ул. Образцова, 15, ауд. 7518.

С диссертацией можно ознакомиться в ауд. 7515.

Ученый- секрета рг, диссертационного совета академик, доктор технических паук

М.Д. Рук

1. Общая характеристика работы

Актуальпость проблемы. Важнейшей задачей в процессе эксплуатации железнодорожного транспорта является обеспечение безопасности движения с помощью внедрения систем контроля объективного * состояния подвижного состава как в процессе ремонта, так и во время движения. Для решения этой задачи необходима разработка надежных методов диагностики состояния всех частей подвижного состава на всех этапах эксплуатации. ^ л .

Горысовская 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, методика вибродиагностики тепловозов во время ТР-1 и т.п. Однако для обеспечения безопасности движения всего подвижного состава требуется концепция-" или методология, охватывающие весь круг вопросов, связанных с безопасностью движения. Такой ^^тодолргии или концепции, имеющих теоретические обоснование или практическое решение, нет, хотя их значение для деятельности жртезных дорог бесспорно высокое. Контроль подвижного состава должен производится, с использованием наиболее передовых технологий,

исключающих субъективные оценки. Исследован показали, что в этом смысле, наиболее эффективны; являются методы компьютерной диагноста! исключающие вмешательство человека в оцен технического состояния подвижного состава.

На период 2001-2005 годов техническая полити Горьковской железной дороги по обеспечен* безопасности движения строится на • создан: интегральной системы безопасности, включающей в се три основных направления:

• приборы контроля технологически дисциплины линейного персонала;

• системы входного, межоперационного выходного контроля и дефектоскопии п техническом обслуживании и ремон подвижного состава;

• комплексы для мониторинга в реальнс масштабе времени технического состоян подвижного состава и пути.

Такая многоступенчатая система обеспечен безопасности движения позволяет на каждом эта производственного цикла минимизировать появлен причин, которые, в конечном счете, могут привести авариям и крушениям.

Так, например, методы компьютеры» вибродиагностики уже в течении нескольких л разрабатываются на Горьковской железной дорот Базовым, для апробации этих методов, было выбра] локомотивное депо Горький-Сортировочная. Перв<

такой была система вибродиагностики колесно-моторньгх: блоков (КМБ) электровозов ВЛ-80с во время проведения профилактического ремонта (ТР-1). Затем на том ■ же принципе были разработаны и внедрены системы * вибродиагностики тяговых электродвигателей на стенде! после ремонта, КМБ электровозов на стенде после ремонта, тепловозов ЧМЭЗ во время проведения ТР-1, компрессоров на стенде после ремонта, подшипников различных типов после ремонта на специальном стенде ;й вспомогательных электродвигателей: НБ-455А; АЭ92-402, П11М, ДМК-1/50 и ДМА ЧМЭ-3. Ранее проверка перечисленного оборудования сводилась ч к прослушиванию шумов и измерению частоты вращения электродвигателей. Такой контроль нельзя назвать точным и объективным, в отличие от метода компьютерной вибро диагностики, при - котором "в формировании заключения человек не участвует.

Вопросы надежности производственных систем рассматривались в работах известных ученых: Иванова М.И., Переселенкова Г.С., Гавриленкова A.B., 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., Гонра^еер Р. и других. Методы диагностики динамических систем разрабатывались Гельфандбейном Я. А. v Мозгалевским А.П., Гаскаровым Д.В., Пархоменко П.П., Биргером И.А. и другими. Несмотря на высокую актуальность методы компьютерной диагностики жслезнод^рожнЬс^

подвижного состава начали внедряться недавне Настоящая работа является обоснованием таких методо для обеспечения безопасности движения подвижног состава. Она не претендует на глобальное решение все вопросов, связанных с безопасностью движени железнодорожного транспорта, и направлена на решени задач, связанных с техническим состоянием подвижног состава во время эксплуатации, включая периоды ег ремонта.

Цель работы заключается в создании и обосновани] методологии контроля технического состояния основны; узлов подвижного состава с целью обеспечени безопасности движения, т.е. систем мониторинга эти: узлов с помощью компьютерных систем в процесс! ремонта и во время эксплуатации на основ« использования математических методов и компьютерны: технологий, обеспечивающих снижени»

эксплуатационных расходов и нештатных ситуаций н; железной дороге, связанных с выходом из строя колесно моторных блоков локомотивов и буксовых узлов вагонов.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

• разработка методов компьютерно! вибродиагностики механических узлов подвижногс состава;

• разработка и осуществление методов определение допустимых пределов значений величин выбранных для контроля;

• разработка математических моделей в виде алгоритмов и программ для обработки полученной с помощью различных датчиков информации на ЭВМ;

• 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 основных узлов подвижного состава во время движения.

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. Обоснование методов контроля буксовых узлов вагонов во время движения состава при прохождении специальных постов, оборудованных компьютерной системой

вибродиагностики, - с помощью датчиков,

устанавливаемых на рельс. Обоснование методов обнаружения подшипниковых узлов, имеющих тенденцию к нагреву, на специальных стендах во время или после ремонта.

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 и обеспечивающих безопасность движения электровозов и тепловозов.

Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в создании теоретически обоснованных, практически эффективных и простых в применении систем компьютерной диагностики подвижного состава, которые могут быть использованы в сети железных дорог Российской Федерации.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции 'Проблемы

железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири', Новосибирск, ноябрь 1997 г., научно- технических советах Горьковской железной дороги в 1990-2000 г.г.

Публикации. По результатам исследований, представленных в диссертационной работе, опубликовано 17 научных работ, в том числе один патент на изобретение.

На защиту выносятся следующие результаты: - методологические основы системы компьютерной вибродиагностики механических узлов подвижного состава (локомотивы и вагоны) на стендах и при проведении ТР-1 в условиях депо;

- концепция определения технического состояния колесно-моторных блоков локомотивов во время эксплуатации по результатам компьютерной вибродиагностйки, проведенной во время ТР-1 в локомотивном депо;

- методы контроля технического состояния колесно-моторных блоков электровозов и тепловозов во время движения;

- методы контроля буксовых узлов вагонов ПрН прохождения лоста с помощью измереййй через рельс;

стратегические принципы построения мониторинга технического состояния подвижного состава.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2. СТРАТЕГИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Анализ нештатных ситуаций, происшедших 1 Горьковской железной дороге и связанных техническими неисправностями подвижного состав показал, что в основном они связаны с повреждениям колесных пар вагонов и колесно-могорных блоков (КМ1 локомотивов. Именно эти агрегаты и явились объектам диагностики на различных этапах эксплуатаци подвижного состава, включая ремонт в депо.

Одной из важнейших задач железной дороги и сегодня является вывод локомотивов из эксплуатации л фактическому состоянию. Решение этой задачи связано применением точной диагностики технического состояли локомотива. Как это было показано в предыдущей работ< такой диагностикой является 1 компьютерна вибродиагностика, при которой в оценке технич^&ог состояния и определении неисправностей человек н принимает участия. Именно этот метод положен в обнов определения технического состояния агрегатов КМ локомотивов и буксового узла колесной пары вагонов.

Таким образом, общая стратегия обеспечени исправности перечисленных выше агрегатов, следовательно и безопасности движения, распадается н два направления:

• контроль за исправностью агрегатов и их составляющих в ходе ремонта с целью не допустить к установке на локомотив агрегаты, имеющие дефект;

• контроль исправности агрегатов во время движения.

С первым направлением связан контроль КМБ электровозов и тепловозов и их составляющих в депо во время ТР-1 и других видах ремонта. Во время прохождения ТР-1 у электровозов и тепловозов проводится вибродиагностика КМБ, все КМБ, имеющие дефекты заменяются исправными, что в значительной мере снижает вероятность их аварии при дальнейшей эксплуатации. На КМБ, идущие на замену, установлены прошедшие контроль с помощью вибродиагностики буксовые подшипники и тяговые электродвигатели, у которых прошли вибродиагностику моторно-якорные подшипники. После сборки КМБ проходит вибродиагностику на стенде. Все это дает определенную гарантию безаварийной работы КМБ. :

Возможности периодически проверять в условиях депо буксовые узлы всех вагонов не существует, поэтому подход к обеспечению безаварийной работы буксовых узлов колесной пары, ее оси и колес должен быть иным.

3. СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ АГРЕГАТОВ НА СТЕНДАХ

3.1. Система контроля подшипников на стенде Анализ аварий показал, что почти в 50% случа< неисправности подвижного состава связаны с отказе подшипников. Поэтому очень эффективным средстве предотвращения аварий локомотивов и вагонов являет* контроль устанавливаемых на них подшипников. Д] того, чтобы он был объективным, необходимо перс установкой подшипника на поверочный стенд тщателы его очистить. Для очистки подшипников используете установка ультразвуковой очистки, созданная НПО ОК «Кристалл» (Иощкар-Ола) и Службой техническс политики ГЖД (см. Приложение).

Так, например, в роликовом отделении локомотивнот депо Горький-Сортировочный установлен стенд, г котором проверяются подшипники буксовых узло тяговых и вспомогательных электродвигателе электровозов и тепловозов, поступившие на ремонт. И стенд их устанавливают после мойки. Если отклонений с нормы не обнаружено, то их не разбирают, тем самы уменьшая объем ремонта. Подшипники, имеющи дефекты, ремонтируют, а затем вновь проверяю-оценивая одновременно и качество их ремонта.

Проверяются подшипники, которые устанавливаются буксовые узлы и подшипниковые щиты тяговых вспомогательных электродвигателей и генераторе

тепловозов ЧМЭЗ, буксовые узлы и подшипниковые щиты тяговых и вспомогательных электродвигателей электровозов. Это подшипники типов 3534 (сферические, двухрядные), 8Н32424, 8Н62318, 3052536ЛМ, 3042536ЛМ, 80-42330ЛМ1 и др. В таблице 1 приведены расчетные данные подшипников для тепловозов ЧМЭЗ, а в таблице 2 для электровозов ВЛ80с.

Таблица 1

NN пп Данные для расчета частот Дефектов 3534 32424 62318

1 Средний диаметр, БО, мм 240 215 140

2 Диаметр тела качения, с!, 36 45 25

мм

3 Число тел качения, ъ, шт. 18 13 14

4 Угол контакта, а, град 11 - -

Таблица 2

NN пп Данные для расчета частот Дефектов 3052536 ЛМ 80-42330 ЛМ1

1 Средний диаметр, 00, мм 250 235

2 Диаметр тела качения, 34 42

мм

3 Число тел качения, г, шт. 18 14

4 Угол контакта, а, град - -

Для расчета частот, соответствующих тем или иным дефектам подшипника, можно воспользоваться формулами из книги Шубова И.Р. "Шум и вибрация электрических машин".

При повреждении сепаратора частота:

fc=l/2*(l-d/D0)*n/60 (1

при повреждении ролика (по формуле "Брюль и Къер";

fp=D0/d*n/60*(l-(d/D0*cosb)**2) (2

при повреждении роликов (овальность и гранность):

fTK=D0/d*z/2*n/60*( 1 -(d/D)**2)*k (3;

при повреждении группы роликов (по формулам А/( "В ACT"): ^ .,

л _frplj(n/i50-fc)*(z+l) (4;

...г^г- > • Ггр2--Гнк I п/60 (5)

ГгрЗ-1'ик-11вк (6)

при повреждении наружного кольца:

fHK=z/2*n/60*(l-d/D0)*k (7)

при повреждении внутреннего кольца:

fBK=z/2*n/60*( l+d/D0)*k (8)

при волнистости наружного кольца:

Гвнк=к/2*п/60*(1-сШ0)

(9),

при волнистости внутреннего кольца:

Гввк=к/2*п/60*(1+(Ш0)

(Ю), ^

где п - частота вращения в об/мин, ъ - число тел качения, ё - диаметр тел качения (роликов),мм, расчетный средний диаметр,мм,

к=1,2,3,...

Число оборотов стенда п=850-870 об/мин. Расчеты ; частот дефектов подшипников велись по программе, составленной на основе формул (1)~(10).

Результаты расчетов сведены в таблицы 3 и 4.

По результатам расчетов были выбраны диапазоны ■ частот, в каждом из которых на основании статистики,; полученной По испытаниям многих подшипников, из спектров ускорений были вычислены их допускаемые значения.

Таблица

NN и/п Наименование дефектов Диапазон ча 1.2.3 гаш ст от л.

3534 32424 62318

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

2 Повреждение ролика 94-110 189-220 283-329 66-77 132-154 198-230 78-91 157-18: 235-27^

3 Повреждение наружного кольца 111-129 222-258 333-388 74-86 149-173 223-259 83-97 166-194 250-290

4 Повреждение внутреннего кольца 149-174 299-348 449-521 113-132 227-264 341-397 119-138 239-278 358-417

5 Повреждение группы роликов 125-146 158-183 261-303 89-103 123-142 188-219 98-114 128-149 203-236

___ Таблица 4

NN п/п Наименование дефектов Диапазон частот 1.2.3 гапм.. Ги

3052536ЛМ 80-42330ЛМ1

1 Повреждение сепаратора 6,2-6,3 8,1-8,3 5,9-6,0 8,4-8,6

2 Повреждение ролика 103-106 207-212 310-318 78-79 155-159 233-238

3 Повреждение наружного кольца 111-114 223-228 334-342 82-84 165-167 247-253

4 Повреждение внутреннего кольца 140-150 293-300 440-450 118-121 236-242 355-363

5 Повреждение группы роликов 126-129 155-158 258-264 97-99 127-130 201-205

Методы такой обработки описаны в работе "Обработка результатов наблюдений" авторов В.Н. Касандровой и В.В. Лебедева. Обработка полученных результатов измерений ведется с помощью специально разработанной программы, в которой исключение выбросов происходит по следующим критериям: Ящпх — 9ср аср- ат|п v —------------- или у =----------— (11)

Этах" наибольшее значение амплитуды, а,п|,г наименьшее значение амплитуды, с!а1= аср-а;>

п - число амплитуд, ск;2

гдес!8 = Е-----. (12)

п - 1

Если v будет больше утах, взятого из таблиг упомянутой работы, для надежности, равной 0,95, то така амплитуда отбрасывается.

Допускаемое значение вычисляется по формуле:

Ад0!г= аср+ За, (13)

где о- стапдарг.

На рис. 1 показана схема стенда для испытанш подшипников, установленного в локомотивном деп< Горький-Сортировочный.

На стенд устанавливается подшипник (1), ег< наружное кольцо стопорится зажимом (2), вал установленный в подшипниках скольжения, приводите; во вращения с помощью ременной передачи (3 электродвигателем (4), установленном на отдельном о-стенда фундаменте, чтобы исключить влиянш подшипников качения электродвигателя на запись.

1-испытываемый подшипник,

2-зажим для наружного кольца подшипника,

3-ременпая передача,

4-приводлой электродвигатель.

Рис. 1. Стенд для вибродиагностики подшипника.

На рис. 2 показан фрагмент спектра подшипника 8Н62318, имеющего, как показал анализ (программа вибродиагпостики) на частоте 88 Гц амплитуда ускорения превышает допускаемый уровень (увеличение амплитуды 2-ой гармоники также хорошо видно на спектре).; Эта частота находится в диапазоне частот дефекта ролика, поэтому подшипник был забракован и направлен в ремонт.

Многолетнее использование этого стенда показало его высокую эффективность. Оснащение подобными стендами депо железных дорог России приведет к снижению аварийности, т.е. повышению безопасности движения.

м/с'с

0.30

0.15

200 Ги

Рис. 2. Спектр подшипника 8Н62318, полученный на

стенде

3.2. Система контроля электродвигателей на стенде

Для контроля качества ремонта тяговых и вспомогательных электродвигателей на стенде была разработана система вибродиагностики, основанная на анализе спектра виброускорений. Измерение вибрации электродвигателей производится в точке над подшипниковыми узлами, В случае контроля тяговых электродвигателей запись процесса виброускорений производится в одной точке над подшипниковым узлом со стороны коллектора. Запись ведется в течение 10 сек., и в компьютер значения виброускорений поступают с шагом

по Бремени, равным 488 мксек (2048 амплитуд за одну сек.). Контролю подлежат следующие параметры:

• биение якоря,

• перекос оси якоря (разбег оси якоря),

• повреждение ролика подшипника якоря,

• повреждение наружного кольца подшипника якоря,

• повреждение внутреннего кольца подшипника якоря,

• повреждение группы роликов подшипника якоря,

• волнистость колец подшипника якоря.

Спектры виброускорений тяговых двигателей имеют характерный вид и амплитуды ускорений на частотах, соответствующих дефектам, имеют большие по сравнению с окружающими амплитуды ускорений. На рис. 3 показан спектр виброускорений одного из тяговых электродвигателей. Следует отметить то обстоятельство, что амплитуды ускорений, соответствующие определенным дефектам имеют разные значения при вращениях якоря двигателя в разные стороны. Это было учтено при назначении допускаемых значений амплитуд ускорений, приведенных в таблице 5.

Таблица 5

N Частота, * Допускаемые ускорения,м/с

диап. Гц Правое вращ. Левое вращ.

1 15-17 0,144 0,191

2 30-34 0,150 0,156

3 68-80 0,129 0,122

4 80-94 0,675 0,538

5 120-140 1,495 1,447

6 195-230 0,365 0,501

7 600-800 0,715 0,543

1-ый диапазон соответствует биению якоря,

2-ой диапазон соответствует разбегу оси якоря,

3-ий диапазон соответствует повреждению ролика подшипника якоря,

4-ый диапазон соответствует дефекту наружного кольца подшипника якоря,

5-ый диапазон соответствует дефекту внутреннего кольца подшипника якоря,

6-ой диапазон соответствует повреждению группы роликов подшипника якоря,

7-ой диапазон соответствует волнистости колец подшипника якоря.

: : : ! 1 ! ¡биени? 1 ¡лкорл | ! |:::::;:::.:::т:::::г:::: •: : : ! \ : валннгстрст^ нар. кольца, .......:::::±:::±::± •::::::-:::.:!::: г::± : : : ■ ! : ! • ! ! ! ; ; ; М \ : ! | | ! ! ! : : : — . -

.........!......1..... ; ; ; 1—..........!......;...... .............1......1......1 ! ! 1 ..........:......■......•......:.............1................... 1 ! \ \ \ \ ......;.............—-.....

3 .........-1.4......■■].........!.....4-.....>-......1.............!......<......Д--..........

11 30 200 300 Гц

Рис. 3. Спектр амплитуд виброускорений э/дв № 1405.

Аналогичная система была разработана для контроля вспомогательных электродвигателей, но к перечисленным для тягового двигателя параметрам добавлен дефект -'повреждение сепаратора'. Если частоты дефектов для подшипников с разных сторон разделяются или подшипники одинаковые, то измерения можно производить с одной стороны, в противном случае измерения надо делать с двух сторон. С помощью вибродиагностики на стенде производится контроль следующих вспомогательных электродвигателей:

• АЭ92-4, имеющего подшипники типа 70315 и 2315,

• ДМК-1/50, имеющего подшипники типа 0304 и 0305,

• НБ-455А, имеющего подшипники типа 76317,

• П11М, имеющего подшипники типа 6-302 и 6-304. Якорь электродвигателя АЭ-92-4 опирается на два разных подшипника, частоты дефектов которых не совпадают, поэтому измерение виброускорений может производиться в одной точке. Для контроля дефектов установлены 12 диапазонов:

8 - 10 Гц - повреждение сепаратора, 23 - 25 Гц - биение якоря,

46 - 49 Гц - перекос оси якоря (разбег оси якоря), 69 - 72 Гц - повреждение наружного кольца подшипника 70315, 85 - 88 Гц - повреждение тела качения подшипника 70315,

109 - 114 Гц - повреждение тела качения подшипника 2315,

117 - 122 Гц - повреждение внутреннего кольца подшипника 70315,

130 - 135 Гц - повреждение наружного кольца подшипника 2315,

170 - 193 Гц - повреждение группы тел качения подшипника 70315,

197 - 204 Гц - повреждение внутреннего кольца подшипника 2315,

326 - 340 Гц - повреждение группы тел качения " < подшипника 2315,

390 - 410 Гц - волнистость колец обоих подшипников.

У электродвигателя ДМК-1/50. частоты дефектов подшипников.совпадают, поэтому измерения необходимо производить в двух точках: над подшипниковым узлом со стороны коллектора и с противоположной стороны. Для контроля установлены 8 диапазонов частот: 8 - 9 Гц - повреждение сепаратора, 22 - 25 Гц - биение якоря,

45 - 49 Гц - перекос оси як оря (разбег оси якоря), 58 - 63 Гц - повреждение наружного кольца подшипника,

79 - 85 Гц - повреждение тела качения подшипника,

99-107 Гц - повреждение внутреннего кольца подшипника,

158 - 169 Гц - повреждение группы тел качения, 174 - 214 Гц - волнистость колец подшипника.

Те же диапазоны, что и для электродвигателя ДМК-1/50 установлены для электродвигателя НБ-455А. Измерения для него также надо производить с двух сторон.

Для электродвигателя П11М 6 диапазонов, хотя подшипники у него разные, частоты дефектов у них близки, и измерения надо производить с двух сторон. Вибродиагностика всех вспомогательных двигателей производится по одной программе, в которой нужно только указать вид двигателя.

3.3. Системы контроля КМБ электровозов и тепловозов на стенде

Для контроля качества ремонта колесно-моторных блоков после ремонта была разработана система - < их вибродиагностики на стенде. В качестве параметров контроля были выбраны следующие параметры:

• биение колесной пары,

• разбег оси колесной пары,

• повреждение ролика подшипника буксы,

• повреждение наружного кольца подшипника буксы,

• повреждение внутреннего кольца подшипника буксы,

• биение якощ электродвигателя,

• разбег оСи рсоря электродвигателя,

• неравномерность магнитного поля электродвигателя.

« повреждение сепаратора подшипника

электродвигателя,

• повреждение ролика подшипиика электродвигателя,

• повреждение наружного кольца подшипника электродвигателя,

• повреждение внутреннего кольца подшипника электродвигателя,

• повреждение колеса редуктора,

• повреждение шестерни редуктора.

В качестве образа дефекта были выбраны ускорения. Таким образом, система контроля на стенде построена на анализе спектра виброускорений. В таблице 6 приведены значения допускаемых значений ускорений для КМБ электровозов и тепловозов на стенде.

Спектры для выборки максимальных амплитуд в указанных диапазонах получены с помощью статистики, т.е. на основе обработки данных, полученных с 40 КМБ. Учитывая важность выходного контроля КМБ перед установкой его под электровоз, выбраковка проводилась довольно строго. Это позволяло выявлять недостатки ремонта КМБ и конкретно указывать на имевшие место недоделки. Так за год было проверено 92 КМБ и был выявлен 1 неисправный. Это показывает, что качество ремонта КМБ в локомотивном депо Горький-Сортировочная достаточно высокое.

Таблица 6

КМБ КМБ теплов., Наименование

электр., м/с2 Дефекта

м/с

0,031 0,00213 Биение колес. Пары

0,050 0,00305 Разбег оси пары

0,091 0,00327 Биение якоря э/дв

0,216 0,00357 Нар. кол. подш. бук.

0,206 0,00382 Ролик подш. Буксы

0,259 0,00217 Внутр. кол. подш.

0,347 0,00343 Разбег оси якоря э/д

0,700 0,00148 Ролик подш. э/дв

0,762 0,00124 Нар. кол. подш. э/дв

0,834 0,00140 Неравн. магн. Поля

0,647 0,00104 Внутр. кол. подш. э/дв

3,543 0,00021 Повреждение редук.

5,513 0,00005 Повр. колеса редук.

2,119 0,00002 Повр. шест, редукт.

3.4. Система контроля буксового узла колесной пары вагона

Задачей в и броди а гностики колесных пар является оценка технического состояния подшипниковых узлов, выявление дефектов после ремонта в вагонном депо. Установке подшипников в буксовый узел вагона должен предшествовать контроль их на стенде, чтобы не допустить к установке на колесную пару дефектных подшипников. После сборки колесной пары она

проверяется на стенде. При проверке буксовых узлов датчики вибрации устанавливаются на обе буксы. Во вращение колесная приводится резиновым роликом, кинематически связанным с электродвигателем. Колесная пара раскручивается до -260 об/мин, после чего ролик от буксы отводится и она вращается свободно опираясь на буксы. После отвода ролика сигнал, идущий с датчиков, усиливается, и через АЦП производится запись ускорений на жесткий диск компьютера в два различных файла.

Обработка измерений производится отдельно для каждой буксы по специальной программе. Допускаемые значения параметров получены на основе статистики и проверены с помощью эталонной пары, имеющей определенный дефект роликов.

На рис. 4 показан спектр 1-ой эталонной пары, в котором на частоте ролика видно увеличение амплитуды ускорения (на частоте Гц), а на рис. 5 показан спектр 2-ой эталонной пары, также имеющей дефект роликов. Разница в частотах дефектов роликов объясняется отличием оборотов, при которых были проведены измерения.

В таблице 7 приведены значения диапазонов частот, которых следует искать увеличение амплитуды ускорении при наличии дефекта.

~u, Donr&iij ; so »!<• ••■ .. - ico Mi .. -

Рис. 4. Спектр буксы вагонной пары с дефектом ролика.

Рис. 5. Спектр буксы колесной пары с дефектами ролика и внутреннего кольца.

Таблица 7

NN п/п Наименование дефекта Диапазоны частот, Гц

14 роликов 15 роликов

1 Сепаратор 1,5-1,7 2,2-2,6 1,5-1,8 2,2-2,6

2 Ролик 19,3-22,8 38,5-45,5 57,8-68,3 19,3-22,8 38,5-45,5 57,8-68,3

3 Наружное кольцо 21,0-24,8 41,9-49,5 62,8-74,3 22,4-26,5 44,9-53,0 67,3-79,6

4 Внутреннее кольцо 30,4-35,9 60,8-71,8 91,2-107,7 32.6-38,5 65,1-77,0 97.7-115,4

5 Группа роликов 24,6-29,1 32,6-38,5 51,3-60,7 26,1-30,9 34,7-41,1 55,0-65,0

На приведенных спектрах увеличение амплитуд происходит: в первом случае в диапазоне частот третьей и шестой гармоники ролика, а во втором в диапазонах частот первой гармоники внутреннего кольца, третьей и шестой гармоники ролика.

4. СИСТЕМА ВИБРОДИАПТОСТИКИ КМБ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТР-1

Принципиальная схема системы вибродиагностики которая применяется для контроля КМБ и други? агрегатов, приведена на рис. б.

1-датчик вибрации,

2-усилитель,

3-АЦП,

4-компьютер,

5-принтер.

Рис. 6. Схема системы вибродиагностики

КМБ состоит из тягового электродвигателя* редуктора и колесной пары. Основные неисправности в процессе эксплуатации связаны с дефектами подшипников буксы, подшипников электродвигателе, износом, колеса или шестерни редуктора, а также люфтами в осях колесной пары и электродвигателя. Из анализа спектров следует также, что биение якоря электродвигателя может быть связано с неравномерностью магнитного поля. Частота в

этом случае определяется числом полюсов и пазов якоря вычисляется по следующей формуле: п 2р 1

*ми =-----*—*(к+—), (14)

120л q ц причем г 1

—=к + ~, 2р Я

где 2р - число полюсов,

г - число зубцов (пазов) якоря, ц и к - целые числа.

Анализ спектров ускорений, скоростей, смещений и частоты вращения колес, при которой они получены, показал, что наиболее приемлемыми для анализа являются смещения, имеющие заметные в спектре значения па низких частотах (до 20 Гц). На рис. 7 показан спектр вибросмещений, полученный с буксы КМБ электровоза 1556 при прохождении ТР-1, а на рис. 8 и 9 также спектры вибросмещений, полученные с буксы тепловоза, в локомотивном депо Горький-Сортировочный.

Анализ этих спектров показал, что пики амплитуд расположены в пределах расчетных значений частот, соответствующих тем или иным дефектам и имеют заметные значения в области низких частот. Так на рис. 7, на котором изображен спектр КМБ электровоза, полученный из записи вибрации верхней точки буксы, содержит пики амплитуд смещений, соответствующие вертикальным и угловым колебаниям колесной пары, биению якоря тягового электродвигателя (3-6 Гц), ролику

и кольцам подшипника буксы и т.д. Аналогичная картина наблюдается в спектрах колебаний букс тепловоза.

мм

Рис. 7. Спектр КМБ электровоза ВЛ-80с.

В отличие от спектров, полученных при прокрутке тяговых двигателей КМБ вывешенных электровозов с частотой вращения, лежащей в пределах 185-260 9б/мин, спектры тепловозов получены при частоте вращения 5080 об/мин, т.е. при еще более низких частотах. Поэтому пики тех же параметров лежат в области более низких частот.

Рис. 8. Часть спектра буксы тепловоза (до 130 Гц)

-з

Рис. 9. Часть спектра от 140 до 285 Гц с буксы тепловоза.

Поэтому для анализа дефектов КМБ электровозов и тепловозов при проведении ТР-1 были выбраны

смещения. Производится контроль следующих параметров: ¡'

• биение колесной пары,

• разбег оси колесной пары,

• повреждение ролика подшипника буксы,

• повреждение наружного кольца подшипника буксы,

• повреждение внутреннего кольца подшипника буксы,

• биение якоря электродвигателя,

• разбег оси якоря электродвигателя,

• неравномерность магнитного поля электродвигателя.

• повреждение сепаратора подшипника электродвигателя,

• повреждение ролика подшипника электродвигателя,

• повреждение наружного кольца подшипника электродвигателя,

• повреждение внутреннего кольца подшипника электродвигателя,

• повреждение колеса редуктора,

• повреждение шестерни редуктора.

Важнейшим компонентом КМБ являются подшипники. Для распета частот, соответствующих тем или иным дефектам подшипника, используется программа, составленная на основании формул (1)-(10).

Так, например, подшипники тягового двигателя электровоза ВЛ-80с 80-42330ЛМ имеют следующие расчетные размеры: 00=214 мм, с!= 42 мм,

г= 14.

Частота вращения п=850 - 1000 об/мин.

Расчеты по приведенным выше формулам сведены 1 таблицу 8.

Таблица £

NN Частоты и Наименование дефекта

п/п гармоники, Гц

1 .. 2 3

1 6-8 9-10 - Повреждение сепарат.

2 69-82 139-163 208-245 Повреждение ролика

3 79-94 159-188 239-281 Повреждение наружного кольца

4 118-140 237-274 556-419 Повреждение внутреннего кольца

5 94-110 127-3 50 148-233 Повреждение группы роликов

Так как все вычисленные частоты принадлежат возбудителям колебаний, то в спектре ви$росмещений следует ожидать увеличения их амплитуд на этих частотах.

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

• средний диаметр сЮ=245 мм,

• диаметр тел качения (роликов) <3(^36 мм,

• число тел качения 18,

• угол контакта тел качения с кольцом а=21°,

• расчетные числа оборотов 57-142 об/мин.

Расчет частот дефектов этого подшипника приведен в таблице 9.

____ Таблица 9

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

1 Износ сепаратора 0,6-1 0,8-1,4 -

2 Повржд. ролика 9-16 18-32 28-47

3 Повреждение наружн. кольца 11-18 21-37 32-55

4 Повреждение внутрен. кольца 14-24 28-49 43-73

5 Повреждение группы роликов 12-21 15-26 25-43

Аналогичные расчеты по подшипникам тягового электродвигателя КМБ тепловоза 8Н32424 и 8Н62318, имеющих соответственно следующие данные:

• средний диаметр с!0=215 мм, (10=140 мм,

• диаметр тел качения (11=45 мм, сИ?=25 мм,

• число тел качения п!=13, п1=14,

• числа оборотов п=420-720 об/мин, приведены в таблицах 10 и 11:

Таблица 10

NN Наименование 1-ая 2-ая 3-ья

п/п дефектов гарм. гарм. гарм.

1 Износ сепаратора 3-5 4-7 -

2 Повржд. ролика 32-55 64-110 96-164

3 Повреждение 36-62 72-123 108-165

наружн. кольца

4 Повреждение внутрен. кольца 55-94 110-189 165-283

5 Повреждение группы роликов 43-74 59-102 91-156

Таблица 11

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

1 Износ сепаратора 3-5 4-7 -

2 Повржд. ролика 38-65 76-130 114-195

3 Повреждение наружн. кольца 40-69 80-138 121-207

4 Повреждение внутрен. кольца 58-99 116-198 173-297

5 Повреждение группы роликов 62-106 47-81 98-168

Расчет частот дефектов редуктора приведен в таблице 12.

Таблица 12

NN п/п Наименование дефектов Диапазон частот, Гц Примечание

1 ; Пересопряжение колес редуктора 125-155

2 Повреждение колеса , редуктора ... 105-180 * ■'* ' »

3 . Повреждение шестерни редуктора .532-912 ' ' ! i »

Для назначения допускаемых значений амплитуд колебаний в каждом из диапазонов необходимо провести измерения на нескольких десятках локомотивов, таким образом, для каждого диапазона накапливается достаточное для статистической обработки количество амплитуд. Расчеты производились по программе, составленной на основании формул (11)-(13).

В таблице 13 приведены допускаемые значения перечисленных параметров для электровозов ВЛ-80с. На первом этапе . создания системы вибродиагностики допускаемые. значения определялись на основе анализа большого количества спектров вибросмещений, полученных с помощью переносной аппаратуры фирмы Брюль и Къер. В дальнейшем, по мере накопления базы данных, допускаемые значения уточнялись.

Таблица 13

NN 1 Границы Доп. Наименование

диап. частот, Гц ампл., мм дефекта

1 3-5 0,0400 Биение кол. пары

2 6-9 0,0170 Разбег оси кол.пары

3 0,0050 Повреж. сепаратора

4 12-18 0,0100 Биение якоря э/дв

5 19-30 0,0175 Повр. ролика буксы

6 23-33 0,0135 Повр. нар. кольца

7 31-45 0,0040 Разбег оси якоря

8 46-65 0,0055 Повр. внутр. кольца

9 62-87 0,0030 Повр. рол. под. э/дв

10 70-97 0,0069 Повр. нар. кольца

11 90-130 0,0059 Неравн. магн. поля

12 105-147 0,0029 Повр. внутр. кольца

13 203-263 0,0017 Повр. редуктора

14 264-381 0,00062 Повр. колеса редук.

15 528-762 0,00028 Повр. шест, редукт.

Для тепловозов допускаемые значения амплитуд колебаний были получены в результате обработки 72 значений амплитуд в каждом из диапазонов, которые приведены в таблице 14.

Таблица 14

NN п/п Частоты диапаз. Гц 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 кольце подшипника буксы

6 19-21 0,00216 Внутреннее. кольце 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 подш. э л ектро дв и гате л я

10 77-98 0,00168 Внутреннее кольцо подш. 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

Fla рис. 10 приведена принципиальная схема программы вибродиагностики. В соответствии с показанной на схеме последовательностью происходит обработка записей, в которых находятся данные, полученные с датчика вибрации, установленного на буксу КМБ. Датчик может устанавливаться с одной или с двух сторон. В результатах обработки указываются дефекты, если они есть, и на какой стороне при этом стоял датчик.

Экспертиза, проведенная сотрудниками

конструкторско-технологического бюро, проведенная в 1995 г., показала, что эта система вибродиагностики не пропускает дефектов и дает ложные сигналы в 4,5% случаев.

Спектры

Диапазоны

Рис. 10. Принципиальная схема программы

Определенно частоты пращетш

Внедрение вибродиапюстических систем в локомотивных депо имеет социальный и существенный экономический эффект. Так, например, при проведении ТР-1 отпала необходимость вскрытия крышек кожухов редуктора, связанное, как правило, с выплескиванием масла, а, следовательно, загрязнением территории и одежды рабочих. Ее применение привело к сокращению простоев электровозов и внеплановых ремонтов. Перестали наблюдаться такие тяжелые поломки, как заклинивание якоря тягового электродвигателя. Она изменила отношение рабочих к проведению ремонта, так как заключение выдается без какого-либо участия человека и не может быть субъективным.

5. СИСТЕМА ВИБРОДИАГНОСТШСИ КМБ ЭЛЕКТРОВОЗОВ И ТЕПЛОВОЗОВ ВО ВРЕМЯ ДВИЖЕНИЯ

Полностью неисправности проявляются только под] нагрузкой, которая создается при движении локомотива. 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.

С помощью виброаппаратуры фирмы Брюль и Къер, включающей пьезодатчики вибрации, усилители и измерительный магнитофон, были сделаны записи с датчика вибрации, установленного на буксу электровоза, а в последствии и тепловоза. На рис. 11 показан спектр вибрации (ускорений) буксы электровоза ВЛ-80с на ходу при скорости движения 70 км/час, а на рис. 12 спектр вибрации (ускорений) буксы тепловоза ЧМЭЗ. Для сравнения на рис. 13 спектр-вибрации (перемещения) буксы тепловоза.

Рис. 11. Спектр виброускорений буксы электровоза 1279 на ходу.

Рис. 12. Спектр вибрации буксы тепловоза на ходу.

Рис. 13. Спектр вибрации буксы вывешенного тепловоза при прокрутке в депо.

Их сравнение показываст^гго они весьма похожи, есл] учесть, что нагружешюсц^ букс-на ходу существеши выше. В спектре это реализуется, в виде увеличени, амплитуд процесса. "

Пики амплитуд ускорений в спек^ приходятся н; частоты, соответствующие.частоте биения якоря/разбег; оси якоря, ролика подшипника буксы и т.д.^ т.е. пики ] спектре' легко" "идентифицируются, что позволяв применить программу вибродиагностики КМБ на ходу.

Учитывая, что Эта программа одновременно до лжи; быть и управляющей, т.е. управлять всем! составляющими системы, в которую должны входип датчики вибрации, усилитель и сигнализатор, от существенно отличается от обычной программь

вибродиагностики. Схема этой программы показана на рис. 14.

На рис. 15 показана принципиальная схема такой системы.. Она 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 производиться измерение температуры, значение которой также будет анализироваться вычислительным устройством, а сигнал, в случае недопустимого нагрева, также будет подаваться на сигнальное устройство.

Сигнал о неисправности КМБ должен по каналам связи передаваться диспетчеру, который должен указать машинисту, где электровоз или тепловоз будут заменены.

По нашему мнению подобные системы должны устанавливаться на каждом из вагонов скоростного поезда для контроля буксовых узлов. Сигнал о неисправности буксы должен поступать проводнику, машинисту и диспетчеру одновременно. Мониторинг букс вагонов скоростного поезда должен быть непрерывным, т.е. аппаратура для этого случая должна быть многоканальной.

Рис. 14. Схема управляющей программы вибродиагностики КМБ на ходу

Рис. 15. Схема системы контроля КМБ на ходу.

1 -акселерометр,

2-коммутатор,

3-вычислителъное устройство,

4-сигнализатор.

6. СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ БУКСОВЫХ УЗЛОВ ВАГОНОВ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ПОСТА

6.1. Система контроля температуры нагрева буксового узла

В настоящее время существует система контроля нагрева буксовых узлов вагонов ДИСК-Б. Ее эффективность проверена временем и менять в ней что-пибо нет необходимости, заменять нужно только /старевшее оборудование.

Однако эта система одновременно может использоваться с предлагаемой ниже системой контроля подшипников буксового узла вагонов через рельс при прохождении составом поста. В системе ДИСК-Б

производится счет колесных пар для точного указам той, в которой зарегистрирована повышенна температура. Аналогичная система регистрация колесно пары или эта же должна быть и в системе контрол буксовых подшипников.

6.2. Система контроля подшипников букс вагонов

через рельс

В настоящее время контроль подшипников букс] вагона с помощью датчиков, которые устанавливались б] на каждую буксу, невозможен. Поэтому на Горьковско железной дороге были проведены исследовани возможности регистрации вибрации буксового узл колесной пары через рельс при прохождении; места, гд устанавливался датчик вибрации. ■.. .

На рис. 11 показана схема установки датчиков на рель при прохождении состава. Расстояние между' датчикам; равно развертке колеса вагона по рельсу.

1 2

4,25м

Ц---

Рис. 16. Схема установки датчиков на рельс. Записи показаний датчиков вибрации типа 4370 пр] прохождении состава с помощью усилителей 263.

производились на ленту измерительного магнитофона типа 7005 (вся аппаратура фирмы Брюль и Къер, Дания). На лепте магнитофона при прохождении каждого колеса над датчиком делались отметки с целью зафиксировать длину записи для каждого колеса. Скорость состава в момент прохода составляла 5,6 м/с. Затем записи с магнитофона вводились через АЦП в компьютер. С помощью БПФ были получены спектры процесса, записанного на ленте магнитофона. На рис. 17 приведены спектры двух моментов времени, соответствующие прохождению двух колесных пар вагона.

а)

0

Рис. 17. Спектры, полученные с датчика 2, при

прохождении двух разных колесных пар (а, б).

В полученных спектрах видны пики амплиту; ускорений на частотах:

• 7, 8 Гц-частоты 1-ой гармоники ролик; подшипника буксы;

• 9, 10 Гц-частота 1-ой гармоники наружной: кольца подшипника буксы;

• 12 Гц-частота 1-ой гармоники внутренней: кольца подшипника буксы;

• 13, 15 Гц-частоты 2-ой гармоники ролика;

• 15, 17 Гц-частоты 2-ой гармоники наружногс кольца;

• 20, 22 Гц-частоты 2-ой гарм. внутреннего кольца.

Хорошо видны и более высокие гармоники.

Для подшипников типа 42726, установленных в буксе вагонной пары частоты дефектов (три гармоники), при частоте вращения колеса 85 об/мин, соответствующей скорости движения 20 км/час, приведены в таблице 15.

Таблица 15

NN п/п Дефект Частота, Гц Примечание

1 Ролик подшипника 7,3-7,6 14,5-15,2 21,8-22,8 Число роликов в расчете 14

2 Наружное кольцо подшипника 7,9-8,3 15,8-16,6 21,8-22,8

3 Внутреннее кольцо поДшипника 11,5-12,0 22,9-24,0 34,4-36,0

Величины ускорений в спектре на сходных частотах при проходе разных колес, как это видно на рис. 17, существенно отличаются друг от друга, и это позволяет утверждать, что в этот момент доминируют процессы колебаний, генерируемые проходящей колесной парой.

Таким образом, если в подшипнике буксы имеется дефект, следует ожидать увеличение амплитуды ускорений на частоте дефекта. Для сообщений о неисправности необходимо сравнить полученные спектры с нормативными. Если компьютер отметит превышение норм, то он по сети сообщит об этом диспетчеру или дежурному поста контроля.

Для расчетов диапазонов частот дефекта подшипников буксы необходимо знать частоту вращени колеса, для ее определения нужна скорость движени вагона. Пост должен иметь систему счета осей, такую же как имеется в системе "Диск-6". По времени межд; импульсами, отмечающими оси, зная расстояние межд] ними, можно рассчитать скорость движения вагона, а п< ней и частоту вращения колесной пары. Более просто! решение-установка радара, аналогичного прибору используемого ГИБДД, оцифрованный сигнал с которой вводится в компьютер, и по нему определяется скоросп движения и соответственно угловая скорость вращени; колеса.

Соответствие частот дефектов, полученных расчетом 1 при проведении экспериментов, было проверено ] вагонном депо на стенде, па котором устанавливалаа колесная пара в сборе. Вращение колесной парь происходило с частотой 220-260 об/мин. Были полученъ записи с колесной пары с заведомо известным дефектов (спиленный ролик) и с произвольной, поступившей т ремонт в депо колесной пары. Расчеты частот дефекто! для этого случая приведены в таблице 16, там ж< приведены частоты дефектов, полученные со спектров рассчитанных с помощью БПФ. Частоты в таблице дань для амплитуд существенно больше окружающих. Один и: спектров приведен на рис. 5.

Таблица 16

NN N Частоты дефектов Наименование

п/п гарм. по расчету | по спектру дефекта

1 1 19-23 21 Поврежд. ролика

2 38-46 43

3 58-70 70

2 3 63-75 72 Повреж. нар. кольца

3 1 30-36 33 Повреж. вн. кольца '

2 61-72 62

Сравнение экспериментальных частот с расчетными показало, что они отличаются не более, чем на 5%. Это означает, что диапазоны частот для колесной; пары должны быть шириной 5% от расчетной в обе стороны.

Таким образом, работа системы постового контроля букс вагонов, схема которой представлена на рис. 18, должна происходить в следующей последовательности: на подходе к посту с помощью измерителя скорости определяется скорость движения состава и вычисляется угловая скорость колеса вагона, зная угловую скорость по формулам (2)-(10) вычисляются частота дефектов роликов и колСц подшипников буксы и назначаются диапазоны частот каждого из дефектов ±5% от вычисленной частоты. С помощью счетчика осей, установленного перед датчиком на расстоянии, равном половине развертки колеса, автоматически (с помощью программы) включается запись с очередного колеса и выключается запись с предыдущего.

Рис. 18. Схема системы контроля букс вагонов через

рельс.

Все записи ведутся в отдельные файлы, нумерации которых производится компьютером с помощью счетчик; осей. По окончании записи включается их обработка с помощью программы вибродиагностики, аналогично? той, что показана на рис. 10. В случае обнаруженш дефектной буксы она идентифицируется с номером присвоенным системой счета букс, и компьютер выдает сообщение диспетчеру о наличии неисправности I порядковый номер вагона в составе.

Эта же система, возможно, может быть использоваш для контроля нижнего габарита, если волочащиеся частр имеют большую массу, так как в этом случае при проходе

места установки датчиков они зафиксируют удар о шпалы в виде увеличения амплитуды ускорения.

Таким образом, пост превращается в систему комплексного контроля температуры и исправности подшипников букс вагонов и нижнего габарита состава.

7. ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ СОСТАВОВ

В одной работе невозможно охватить все проблем связанные с обеспечением безопасности движения железной дороге, даже связанные только с техничесю состоянием локомотивов и вагонов. Одной из прич схода вагонов является разрушение скатов и ос колесных пар. В настоящее время для предотвращен таких разрушений является недопущение установ

и V ТТ

колесной пары, имеющеи трещины на осях и скатах. Д контроля на наличие трещин в осях и скатах колес в ВК Горьковской железной дороги проходят испытания д метода, позволяющих достаточно быстро и надеж определить наличие трещин:

• метод акусто-эмиссии для выявления трещин осях колесной пары до ее сборки (фир "Диатон", Москва);

• метод собственных частот, позволяющ определить наличие трещин в скатах колес так: до сборки колесной пары (фирма "Инкоте! Н.Новгород).

Внедрение этих методов позволит во мног предотвратить установку дефектных осей и скатов колесные пары вагонов, что также повысит безопасное движения состава.

Одним из важных направлений дальнейшего совершенствования методов контроля подшипников, электродвигателей и КМБ на стендах является создание стендов с контролируемой нагрузкой на них в момент прокрутки, так как только под нагрузкой возможно установить имеет ли подшипник тенденцию к нагреву. Практика локомотивного депо Горький-Сортировочный показывает, что агрегат успешно прошедший вибродиагностику в течении короткого времени возвращается в депо, так подшипники недопустимо нагреваются. Эти случае во многом позволят исключить стенды с дозированной нагрузкой, кроме вибродиагностики на них будет измеряться температура нагрева подшипников. Возможным критерием по температуре может стать градиент температуры нагрева подшипника во времени.

Метод акусто-эмиссии может оказаться весьма эффективным для выявления трещин в рамах вагонов и цистернах после ремонта.

К сожалению, выявление трещин во время эксплуатации пока остается весьма проблематичным.

Однако внедрение предложенных работе мер уже во многом будет способствовать увеличению безопасности движения на железных дорогах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе разработана концепция обеепечент безопасности движения железнодорожных составов точки зрения их технического состояния, включающ; методы, брлыная часть которых либо внедрена, либ находится в состоянии внедрения и практически исследований.

В их числе:

• методы вибродиагностики в депо во вре?у профилактических ремонтов и на стендах;

• методы контроля локомотивов с помощь вибродиагностики во время движения;

• методы постового контроля буксовы подшипников вагонов с помощы вибродиагностики через рельс;

• методы испытаний агрегатов под нагрузко] обеспечивающие выявление подшипнико склонных к нагреву.

Применение вибродиагностики КМБ тепловозе и всех подшипников, входящих в них, локомотивном депо Горький-Сортировочны привело к снижению на 59% количеств неисправных тепловозов, по сравнению со средни по Горьковской железной дороге, а количество шур и неисправностей на 1 млн. км пробега составлж 46% от среднего по дороге и является наименыни

по сравнению с другими депо. Пробег тепловозов по этому депо составил за 1999 год 4,24 млн. км, в то время, как ближайший наилучший показатель по локомотивному депо Лянгасово составил 2,45 млн. км.

Систематическая вибродиагностика КМБ

электровозов В Л-80с в локомотивном депо Горький-Сортировочный позволила избавиться от таких тяжелых повреждений, как заклинивание якоря тягового

электродвигателя, улучшить экологию и культуру производства.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Устройство определения присутствия предмета в контролируемой зоне. Патент па изобретение № 2145559 от 20 февраля 2000 г. (совместно с Беагоном B.C., Зябловым Е.Е., Жестянниковым JI.3. и др.)

2. Система контроля габаритов подвижного состава. Тезисы доклада на научно-технической конференции, посвященной 65-летию Сибирского государственного университета путей сообщения (совместно с Казаковым В. В., Штейпбергом МИ., Фогелем A.J1 и др.), Новосибирск, 1997.

3. Программный' алгоритм сжатия при обработке значительных массивов информации (совместно со Славипским А.З., Шарадзе О.Х.), ДЦИР, Н. Новгород, 1997.

4. Автоматизация процесса обнаружения и регистрации расположения дефектов рельсового пути (совместно с Маловым Е.В., Славипским А.З., Шарадзе О.Х.), ДЦИР, Н. Новгород, 1997.

5. Визуализация дефектов при ультразвуковом контроле рельсового пути (совместно с Маловым Е.В., Славипским А.З., Шарадзе О.Х.), ДЦИР, Н. Новгород, 1997.

6. Серийный прибор для ультразвукового сканирования рельсов с визуализацией результата контроля (совместно с Маловым Е.В., Славипским А.З., Шарадзе О.Х.),ДЦИР, Н. Новгород, 1998.

7. Устройство измерения пройленного пути

ультразвуковой дефектоскопнои тележки (совместно с Маловым Е.В., Славинским А.З., Шарадзе О.Х.), ДЦИР, Н. Новгород, 1998.

8. Метод СВЧ-разогрева тяжелых нефтепродуктов в железнодорожных цистернах (совместно с Васильевым Э.Г., Вахромеевым A.A., Славинским А.З. и др.), ДЦИР, Н. Новгород, 1997.

9. Новые высокопроизводительные экологически чистые технологии на основе использования СВЧ-энергии (совместно с Васильевым Э.Г., Славинским А.З., Степановым C.B. и др.), ДЦИР, Н. Новгород, 1998.

10. Модуль автоматического распознавания идентификационных номеров железнодорожных вагонов и локомотивов (совместно с Трошкиной E.H., Шарадзе О.Х.), ДЦИР, Н. Новгород, 1998.

11. Система синхронизации для определения положения колесных пар подвижного состава (совместно с Трошкиной Е.И., Шарадзе О.Х.), ДЦИР, Н.Новгород, 1998.

12. Необходимость компьютерной вибродиагностики тепловозов в условиях депо. X.L1I. Зябиров, ДЦИР, Н. Новгород, 2000.

13. Объекты вибродиагностики при проведении ТР-1 тепловозов. Х.Ш. Зябиров, ДЦИР, Н. Новгород, 2000.

14.Определение допускаемых значений амплитуд при вибродиагиостике колссно-моторных блоков тепловозов. Х.Ш. Зябиров, ДЦИР, Н. Новгород, 2000.

15. Вибродиагностика подшипников качения тепловозов на стенде. Х.Ш. Зябиров, ДЦИР, Н. Новгород, 2000.

16.Зябиров Х.Ш. Программа Горьковской железной дороги по обеспечению безопасности движения на период 2001-2005 годы и основные научно-технические направления ее реализации. Труды второй научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». 28-29 сентября 2000 г, МНИТ, М.: 2000.

17. Мониторинг пути и подвижного состава в задачах безопасности движения. Труды инновационного форума "ТрансСибВуз-2000", Омск, 2000.

Подп. 05.11.00. Формат 60x84. 1/16. Бумага офсетная №1. Печать офсетная. Печ. л. л. 4. Уч.изд.л. 2. Тираж 50 экз. Заказ №41. Бесплатно.

Управление Горьковской железной дорога.