автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Моделирование и алгоритмизация управления технологическими операциями виброакустической диагностики подшипниковых узлов промышленного оборудования

На правах рукописи

ШУРЫГИН Владислав Олегович

МОДЕЛИРОВАНИЕ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОПЕРАЦИЯМИ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность: 05.13.06 - Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003453В53

Воронеж - 2008

003453653

Работа выполнена в ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, доцент

Разинкин Константин Александрович

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Петровский Владислав Сергеевич;

кандидат технических наук Сысоев Дмитрий Валерьевич

Ведущая организация ГОУВПО «Воронежский государственный

архитектурно-строительный университет»

Защита состоится «12» декабря 2008 г. в 1 530 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.03 ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет».

Автореферат разослан « 12 » ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

О.В. Родионов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных социально-экономических условиях основным источником повышения рентабельности предприятий с непрерывным производственным циклом является снижение эксплуатационных затрат и потерь от аварий и простоев производства, связанных с внезапным выходом из строя технологического оборудования.

Эксплуатационные потери можно сократить до минимума, проводя своевременное и целенаправленное техническое обслуживание па основе мониторинга технического состояния оборудования в реальном времени, используя в полной мере заложенный в оборудовании ресурс и исключив его внеплановую (фактически аварийную) остановку и замену.

Фундаментальной причиной существующих на предприятиях проблем обеспечения надежного функционирования оборудования является низкая степень объективизации оценок его состояния в условиях реальных технологических процессах, что является предпосылкой к формированию автоматизированных систем поддержки принятия решений о состоянии оборудования и сроках его текущего ремонта на основе комплексирования критериев технической диагностики.

По мнению ряда авторов, в общей структуре неразрушающего многопараметрического контроля особое внимание уделяется диагностированию состояния машин и оценке степени опасности повреждения на основе данных контроля вибраций как одному из наиболее эффективных методов повышения надежности оборудования.

При описании подходов к реализации стратегии анализа и синтеза математического обеспечения систем вибродиагностического мониторинга и управления в современной литературе отмечается существенная сложность в автоматизации процессов идентификации частот вибрации подшипниковых узлов машин и механизмов. Поэтому в настоящее время различные диагностические системы содержат огромную базу данных по типоразмерам подшипников, чтобы расчетным путем определять их информативные частоты вибрации. Однако в реальных условиях оператору диагностической системы не всегда удается иметь информацию о типоразмере подшипников, которые установлены на том или ином механизме.

С другой стороны внедрение автоматизированных вибродиагностичсских систем мониторингового контроля технического состояния промышленного оборудования сдерживается, главным образом, отсутствием соответствующего программного обеспечения. Отсутствие программ, в свою очередь, объясняется не столько сложностью программной реализации определенных методик и алгоритмов вибродиагностирования, сколько их несовершенством и обязательным участием оператора в анализе диагностической информации.

Одним из перспективных направлений реализации методов и оптимального выбора средств виброакустической диагностики с точки зрения их практической реализации с учетом социально-экономической эффективности внедрения является мониторинг технического состояния колесно-редукторных пар подвижного состава железнодорожного транспорта.

Таким образом, тема диссертации связанная с повышением эффективности управления технологическими операциями виброакустической диагностики подшипниковых узлов промышленного оборудования на основе методов моделирования состояния оборудования и алгоритмизации принятия решений, является актуальной.

Работа выполнена в рамках НИР ГБ 2007.44. «Повышение эффективности технологических процессов и оборудования в производстве изделий электронной техники на основе инновационных технологий» в соответствии с основным научным направлением ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» «Вычислительные системы и программно-аппаратные электротехнические комплексы».

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка моделей и алгоритмов автоматизации управления технологическими операциями виброакустического неразрушающего контроля подшипниковых узлов промышленного оборудования на примере диагностики буксовых узлов колесных пар железнодорожного подвижного состава.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать пути повышения эффективности управления технологическими процессами на основе совершенствования методов и средств технической диагностики с выделением места и роли виброакустической диагностики в общей структуре многопараметрического неразрушающего контроля промышленного оборудования;

- провести структуризацию диагностических критериев технологических операций виброа'л)стического контроля с учетом эксплуатационных характеристик промышленного оборудования;

- формализовать методы идентификации виброакустических сигналов по результатам анализа экспериментальных данных:

- разработать компоненты математического обеспечения анализа результатов виброакустической диагностики в рамках алгоритма распознавания состояния подшипников буксовых узлов промышленного оборудования;

- провести интеграцию моделей и алгоритмов управления технологическими операциями виброакустической диагностики в рамках программно-алгоритмического комплекса поддержки принятия решений.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались: основные положения теории вероятностей и математической статистики, теории автоматического управления, теория цифровой обработки сигналов, методы математического моделирования.

Научная новизна работы. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

- структура процесса проектирования комплекса средств виброакустической диагностики колесных пар подвижного состава, обеспечивающая учет как совокупности эксплуатационных характеристик в режиме нормального функционирования объекта исследования, так и дефектов роликовой буксы колесных пар возникающих в процессе влияния внешних воздействий;

- метод идентификации виброакустических сигналов по результатам анализа экспериментальных данных, учитывающий особенности виброакустических сигналов от различных типов дефектов, а также влияние на параметры виброакустического сигнала таких специфических факторов, как радиальная нагрузка подшипника, радиальные зазоры, консистентность смазки и т.д.;

- компоненты математического обеспечения анализа проектных решений по идентификации дефектов роликовой буксы колесных пар, позволяющие использовать различные алгоритмы распознавания дефектов буксовых узлов колесных пар железнодорожного состава;

- алгоритм определения характеристик погрешностей результатов измерений основных параметров виброакустических сигналов, отличающийся совместным использованием расчетов по результатам имитационного моделирования и метрологического эксперимента;

- программно-алгоритмический комплекс, интегрирующий модели и алгоритмы управления технологическими операциями виброакустической диагностики колесных пар железнодорожного подвижного состава, обеспечивающий оперативность принятия решений о наличии зарождающихся дефектов и планировании ремонтно-восстановительных работ.

Практическая значимость и результаты внедрения

В результате проведенного исследования предложен комплекс моделей и алгоритмов, предназначенных для создания комплекса средств виброакустической диагностики подшипниковых узлов промышленного оборудования на основе выбора оптимальной структуры процесса проектирования комплекса средств виброакустической диагностики колесных пар подвижного состава, эксплуатационные характеристики автоматизированной системы идентификации дефектов роликовой буксы колесной пары, а также формализации методов идентификации виброакустических сигналов по результатам анализа экспериментальных данных.

Результаты проведенных исследований апробированы и внедрены в производство 7 вагонных депо Юго-Восточной железной дороги, а также на Московской, Горьковской и Свердловской железных дорогах.

Теоретические и практические результаты работы, реализованные автором в рамках информационного и программного обеспечения автоматизированной системы вибродиагностики колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта, внедрены в учебный процесс кафедр систем автоматизированного проектирования и информационных систем и технологических и

автоматизированных систем электронного машиностроения ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет».

Результаты внедрения подтверждаются соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Международной научно-технической конференции «Системные проблемы обеспечения надежности, качества, математического моделирования, информационных технологий в инновационных проектах» (Москва-Сочи, 2006); научно-технической конференции «Интеллектуализации управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2008); научно-методических семинарах кафедры систем автоматизированного проектирования и информационных систем и кафедры технологических и автоматизированных систем электронного машиностроения ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» (2006 - 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [1] - автоматизация проектирования комплекса средств виброакустической диагностики колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта; [2] - математическое моделирование виброакустического сигнала по экспериментальным характеристикам роликовой буксы колесной пары; [3] - процесс интеллектуализации средств измерения параметров вибродиагностики колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта; [4] - теоретические принципы применения вейвлет-анализа к исследованию параметров виброакустической диагностики машин; [5] - подходы автоматизации проектирования комплекса средств виброакустической диагностики; [6] - принципы и методики выявления дефектов подшипников качения; [7] - проведена оценка характеристик погрешностей результатов измерений с помощью имитационного моделирования.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы из 125 наименований. Основная часть изложена на 135 страницах, содержит 30 рисунков, 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цель и задачи работы, методы решения сформулированных задач, отмечены основные результаты исследований, выносимые на защиту; определена их научна новизна и практическая значимость; приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

Первая глава посвящена пути повышения эффективности управления технологическими процессами на основе совершенствования подходов к технической диагностике промышленного оборудования. Проведен анализ методов и средств управления технологическими процессами по результатам технической диаг ностики промышленного оборудования. Представлены группы физических параметров, подлежащих измерению при диагностическом контроле оборудования различного промышленного назначения, на основе которых реализуются различные методы контроля и технической диагностики, среди которых наиболее перспективными являются методы неразрушающего контроля, позволяющие анализировать и адекватно оценивать состояние сложных технических объектов без непосредственного вмешательства в их физико-химическую структуру. Представлены также классификационные признаки этих методов, в основу которых положены физические процессы взаимодействия физического поля или вещества с объектом контроля. Проведена классификация систем диагностирования систем управления и соответствующих им моделей объектов диагностирования.

Обоснована также ведущая роль виброакустической диагностики в общей структуре многопараметрического неразрушающего контроля промышленного оборудования.

Систематизированы подходы к выбору методов виброакустической диагностики в рамках автоматизации проектирования технологических процессов.

Во второй главе проведена алгоритмизация управления технологическими операциями виброакустической диагностики подшипниковых узлов промышленного оборудования, проведен анализ общей структуры технологического процесса производства промышленного виброизмерительного оборудования, определены и сформированы оптимальные пространства диагностических признаков по результатам виброакустического мониторинга подшипниковых узлов.

Задачу диагностирования можно рассматривать как двойственную задачу: с одной стороны, построение характеристики класса состояний, которому принадлежит совокупный виброакустический образ, и, с другой стороны, принятие решения о принадлежности к одному из классов состояний испытуемого виброакустического образа. Решение такой задачи обеспечивается правильным выбором ряда структурных параметров (диагностических признаков), в частности параметров вибрации.

= }г['>,М'>, (1)

Совокупность параметров определяет состояние объекта XV (0 в момент времени I.

Множество возможных состояний \У объекта бесконечно вследствие непрерывности их изменения в пространстве и времени. Его можно разделить по крайней мере на два подмножества. Одно из них, включает все состояния, позволяющие объекту выполнять возложенные на него функции. Другое под-

множество, включает все состояния, соответствующие появлению отказов в работе объекта.

Для постановки диагноза все возможные состояния разбивают на некото-рос конечное число г классов ^Л^, ¡= 1,2, ...,г, подлежащих распознаванию. Число классов в подмножестве неработоспособных состояний определяется числом возможных отказов.

Анализ состояний объекта в подмножестве позволяет установить характер изменения степени его работоспособности и в ряде случаев предсказать момент перехода в подмножество следовательно, осуществить прогнозирование состояния объекта. Далее определяют, в каком из состояний подмножества находится диагностический объект. Этот этап может быть назван обнаружением возникшей неисправности.

Разбиение состояний на классы должно удовлетворять условиям:

которые означают, что множество XV не содержит состояний, не охваченных классификацией и что одно и то же состояние одновременно не принадлежит разным классам.

Синтез диагностических признаков технического состояния непрерывно функционирующих объектов — одна из важнейших операций. От способа ее построения и конкретизации перечня этих признаков существенно зависит успех последующей классификации технических состояний объекта.

В каждый момент времени I состояние механизма можно охарактеризовать набором диагностических признаков и,"'(параметров виброакустического сигнала) для удобства представленных в виде вектора

Эти векторы удобно рассматривать в качестве точек п-мерного евклидова пространства.

Функционирующий механизм можно рассматривать как некоторый преобразователь А параметров его технического состояния г, в параметры виброакустического сигнала и, и=А2. Задачей виброакустнческой диагностики фактически является получение обратной зависимости Ъ=КХЪ. А"1 - оператор, обратный А, когда на основании имеющихся данных об измеряемом сигнале необходимо сделать заключение о параметрах технического состояния объекта.

При соблюдении условий (2) и (3), а также при постоянстве внешних воздействий на объект и условий проведения диагностических испытаний связь между параметрами технических состояний и параметрами виброакустического сигнала в простейшем случае может быть представлена в виде функциональных зависимостей:

(2)

и 1Гг пЩ = 0 для всех г ф 1. (3)

(4)

2,=Р,(иьи2,...,ип), 1=1,2,...,т; (5) и,=0/2Ьг2,...,2т), ]=1,2,...,п, (6)

конкретный вид которых устанавливается в период обучения, предшествующий этапу постановки диагноза.

Математически, если функции G^ в (6) непрерывно дифференцируемы в некоторой области п-мерного пространства и функциональный определитель (якобиан) огличен в ней ог нуля, то уравнения (5) и (6) обеспечивают

с'О] сО^ (5(7,

требуемое локальное взаимно-однозначное отображение.

Элемент —- функционального определителя определяет чувствительность диагностического признака и, к изменению параметра технического состояния г,.

Чтобы избежать затруднений при решений уравнения (5), прибегают к расчленению агрегата на блоки и узлы, для каждого из которых составляют уравнения вида (5). Наибольшие упрощения достигаются в том случае, когда каждому параметру состояния 2, удается поставить в соответствие только один, характерный диагностический признак и,:

(8)

В эгом случае система (6) распадается на п независимых соотношений вида (8). При этом диагностические признаки выбирают из физических соображений на основе математического моделирования динамики механизма.

Как для описания классов состояний, так и для описания классов диагностических признаков, удовлетворяющих условиям, аналогичным (2), (3). используют вероятностные меры, отображающие свойства целого класса. Характеристикой центра области существования класса служит усредненный образ данного класса, или эталон.

Степень близости вектора диагностических признаков (4) к одному из эталонных оценивают с помощью классифицирующих функций. Совокупность последовательных действий при постановке диагноза называется алгоритмом распознавания. Алгоритмы распознавания частично основываются на диагностических моделях, устанавливающих связь между состояниями механизма и их отображениями в пространстве диагностических признаков. В ряде случаев диагностическая модель процессов возбуждения и распространения колебаний в механизме помогает сформировать систему характерных диагностических признаков.

Как и любая другая система распознавания образов, система виброакустической диагностики технического состояния машин и механизмов состоит из объекта исследования с набором технических состояний, подлежащих распо-

7

0(0,,Ог. ,,0„) А*",.г,- ,г„)

знаванию, блоков формирования диагностических признаков и решающих правил и блока принятия решения.

Рис.1. Функциональная схема системы виброакустической диагностики

В соответствии с выбранной структурой вибродиагностического комплекса осуществлена формализация методов идентификации виброакустических сигналов по результатам предварительного анализа структуры объекта исследования на примере буксового узла колесной пары подвижного железнодорожного состава.

Построение модели виброакустического сигнала роликового подшипника предлагается начинать с геометрического подхода к формированию сигнала. На рис. 2 представлен эскиз сечения роликового подшипника, состоящего из внутреннего кольца и наружной обоймы, между которыми расположены тела качения - ролики, заключённые в сепаратор.

Рассчитаны периоды следования импульсов Тдефр, Тдефв и ТдСфН, вызванных дефектами рабочих поверхностей ролика, кольца и обоймы соответственно. Будем полагать, что обойма неподвижна, вращается кольцо подшипника вокруг оси О, проскальзывание звеньев отсутствует.

Дефект на поверхности ролика обозначен точкой Р. Пусть кольцо вращается против часовой стрелки с угловой скоростью озв. Угловая скорость перемещения осей роликов оос совпадёт с угловой скоростью вращения сепаратора подшипника вокруг неподвижной оси О. При соприкосновении дефекта Р с рабочей поверхностью обоймы или кольца будет формироваться виброакустический сигнал, вызывающий электрический импульс на выходе пьезодатчика.

Пьезодагчих

Рис. 2. Эскиз механизма роликового подшипника

г„

Т С") _,(*)_

<1»|) (<) _ ' < 'л ~

Л _РВ(Р1+Р0)Т

2тс _ 2(Д, + 00)

=/Г-')0 =

-7"

' I >

(9) (10) (И)

Ы(еоА-сой) А^+200) 2л- _2(Р4+Оп), ЛЧ, Л®..

где Т, = 2л7«4 - период вращения кольца, N - число импульсов, к - номер момента времени появления импульса, вызванного дефектом ролика, -диаметры ролика, кольца и обоймы соответственно

Рассчитанные по выражениям (9), (10) и (11) периоды следования импульсов, вызванных дефектами подшипника с характеристиками, для периода вращения кольца Тв=0,25с представлены в табл. 1 вместе с экспериментальными.

Таблица 1

Расчетные и экспериментальные значения интервала между соседними

" ______ Интервал Значение -——____ ГоеФр, мс

Расчетное значение 43,21 30,57 42,92

Экспериментальное значение 43,9 29,5 41,4

Используя модель виброакустического сигнала, запишем выражения для моделей сигналов от дефектов ролика, кольца и обоймы:

(12)

¿д^^М'М-'1,(13)

5Д,)=лД1М<>)-1М<> + 4 (14)

где АР.АВ,АН - амплитуды сигналов от дефектов ролика, кольца и обоймы соответственно, г - постоянная времени пьезодатчика, а 1(к) - моменты появления импульсов от соответствующих дефектов. В дальнейшем показано, что комплексный характер модели виброакустического сигнала возможен на основе учета влияния радиальной нагрузки на формирование виброакустического сигнала. При этом экспериментальные сигналы состоят из периодически повторяющейся смеси импульсов с изменяющейся амплитудой. Такая модуляция амплитуды объясняется периодическим изменением нагрузки на дефектные элементы подшипника при вращении. Для математического моделирования этого эффекта было введено взвешивание сигналов по амплитуде. Весовая функция аппроксимировалась полиномом Баттерворга, широко применяемым при обработке сигналов. Было учтено, что в пределах одной реализации виб-роакустичесого сигнала положение внешнего кольца подшипника практически не изменяется. Можно считать, что Ац(1)=соп51 и определяется угловым смещением дефекта от нижней точки. Существенное различие реального сигнала от

дефекта обоймы и его модели объясняется влиянием смазки и радиальных зазоров подшипника.

Учитывая всё изложенное выше, выражения для определения времени прихода и амплитуды импульсов от различных дефектов подшипника можно записать в следующей форме:

^ОМсМ-¿ЛО-ЬМ'ММ'(0; (15)

(0; (16) ^ (1)=А,(1)-А1 (0фН<>)-1М'> + г)]+6-о (/). (17)

Выбирая коэффициенты в выражениях (15 - 17) теперь несложно получить модели виброакустических сигналов для самых разных комбинаций параметров подшипников. В общем случае, когда имеется некоторое количество дефектов разных типов,

М'У

+ 50(г), (18)

где слагаемые вида определяются выражениями (15-17).

В третьей главе представлены результаты реализации математического обеспечения анализа проектных решений при моделировании характеристик вибрационных сигналов на примере виброакустической диагностики колесных пар подвижного железнодорожного состава. Так,результатом диагностики каждой колёсной пары являются два значения уровней ударных импульсов и два значения энергии шумов (по одному для каждого буксового узла). Будем считать факт диагностирования каждого буксового узла независимым испытанием, результатом которого служат значения двух дискретных случайных величин: и - уровень ударных импульсов, принимающий значения от 0 до 5 В с шагом 0.33 и Е - средняя энергия шумов, принимающая значения от 0 до 999 В" с шагом 1.

Проверка статистической гипотезы о нормальном распределении величины и с помощью критерия Пирсона даёт отрицательный ответ, поскольку при количестве измерений около 6000 величина х1*™ >Ю4- Из этого следует, что среди подвергавшихся диагностике буксовых узлов можно выделить несколько групп с различными свойствами, каждая из которых имеет свои параметры распределения величины и.

Далее было осуществлено сопоставление результатов диагностики контрольной колёсной пары, в которой один буксовый узел собран из заведомо исправных подшипников с качественными поверхностями качения, а второй содержит дефектный ролик с пропилом по образующей цилиндра. Форма распределения величины и для рабочего буксового узла весьма близка к экспоненциальной, что хорошо согласуется с накопленным опытом выходного контроля качества готовой продукции в машиностроении.

Таким образом, можно заключить, что с увеличением размеров и количества дефектов на поверхностях качения подшипников растут как матожидание, так и дисперсия уровней ударных импульсов. Хорошей аппроксимацией такого распределения может служить распределение Вейбулла вида

М»)- — "ехР

м

(«-"о)"

м

где ш - параметр формы, и0- параметр положения, а М - параметр масштаба. Причём при т<1 распределение Вейбулла описывает фазу приработки нового оборудования, при ш=1 - фазу максимальной надёжности, а при дальнейшем увеличении ш - фазу старения или износа.

Положим, что все буксовые узлы можно условно разделить на четыре группы по состоянию подшипников: 1 - новые, 2 - слабо изношенные, 3 -сильно изношенные и 4 - дефектные. Тогда распределение величины и можно представить как сумму четырёх функций

/»(«) = а, • (и) + а2 ■ (и) + а, • М (") + а4 ■ (ы), (20)

где все слагаемые имеют вид выражения (20) и свой набор параметров т„ и0; и М,. Коэффициенты а, обозначают относительную долю каждой из четырёх групп в общем количестве буксовых узлов, прошедших диагностику.

Известные свойства распределения Вейбулла с учётом предложенного деления на группы накладывают на набор параметров следующие ограничения:

т,<т2<ш3<ш4, UC<U02<U03<U04, M1<M2<M3<M4- (21)

Кроме того, коэффициенты а, должны удовлетворять известному свойству

"г 1 15

плотности вероятности \£\>{и)с!и = \. По критерию £ =—£(/>„минимума

-да 16

среднеквадратической ошибки, оптимизируя параметры а;, гп„ и0, и М, для всех четырёх слагаемых в выражении (20), с учётом ограничений (21) получим результат, представленный в табл. 2.

Результат оптимизации в виде графиков плотностей вероятности для всех четырёх групп и для их суммы представлен на рис. 3.

Таблица 2

^"^^Группа Парам стр""--^ 1 2 3 4

а, 20% 36% 37% 7%

т, 1 2.2 2.35 2.4

»0, 0 0.2 0.95 2.7

М, 0.41 1.05 1.7 12

В результате применения методов статистической обработки данных ударного импульса можно получить качественную оценку текущего парка подшипников, дать оценку надежности и дальнейшего срока службы подшипника, а также дать оценку качества ремонта подшипников.

В нашем случае дополнительные затраты на ремонт можно определить следующим образом:

Рр/гь), (22)

где Сгь - стоимость полной ревизии буксового узла, Ср - стоимость нового подшипника, Рр/гЬ - условная вероятность замены подшипника при полной ревизии, а Рм-Рьй " изменение вероятности отбраковки при изменении порога. Последняя величина определяется интегрированием полученной выше плотности вероятности на интервале изменения порога

VI

Лг, -Рыг = ¡Ми)¿и. (23)

ш

Условная вероятность Рр/Гь при наличии подшипников на складе определяется вероятностью правильного обнаружения дефекта при заданном пороге Р1/ш, а при отсутствии новых подшипников равна нулю. При имеющемся сегодня дефиците новых подшипников второе условие становится определяющим и можно принять Рр/Л~0.1.

Удельное изменение эксплуатационных затрат по аналогии с (22) равно

геГ2е2=(РоГРод (С0+У0+СаРа/о), (24)

где с„ - средняя стоимость отказа буксового узла, включающая стоимость ремонта вагона и штрафные санкции за задержку движения, У0- средняя упущенная прибыль за время внепланового ремонта, С„ - средняя стоимость схода вагона, включая стоимость восстановления путевых сооружений и расходы, связанные с повреждением вагонов и несохранностью перевозимых грузов, Р^ -условная вероятность схода вагона при отказе буксового узла, а Р0гР02 - изменение вероятности отказа буксового узла при изменении порога разбраковки.

Также в рамках реализации математического обеспечения анализа проектных решений при моделировании характеристик вибрационных сигналов отдельное внимание уделено интеллектуализации измерений в задачах мониторинга возникновения дефектов буксовых узлов колесных пары.

Показано, что для совместного использования расчетов на аналитической, основе и имитационного моделирования характерно обращение к априорной информации в виде математических моделей. Можно выделить два основных варианта комбинирования расчетов и имитационного моделирования: имитационное моделирование с использованием результатов расчетов промежуточных погрешностей и расчеты с использованием результатов определения характеристик промежуточных погрешностей с помощью имитационного моделирования.

Рис. 3. Результат аппроксимации суммой функций Вейбулла

В первом случае для промежуточной погрешности Д<р,,, вносимой i-м звеном измерительной цепи, на основе моделей входного воздействия ft¡, модели реализуемого i-ro преобразования R¡ и модели гипотетического i-ro преобразования R] устанавливается вид распределения плотности вероятности. В соответствии С Д<pt) = ЛR^ = Rlip,J - R'<p .

Полученные результаты используются при имитационном моделировании на основе метода Монте-Карло посредством формирования следующего входного воздействия для i+1 преобразования фМ1 = Я'ф^ +Афг Во втором случае характеристики промежуточных погрешностей, вносимых измерительными модулями, устанавливаются с помощью имитационного моделирования в соответствии с выражением

®'W,\=yNÍsK<¡>X (25)

S'i

где л'„ (рч =фцим-фч (Фцим- результат i-ro преобразования, формируемый с помощью имитационного моделирования). Совместное использование экспериментального метода с расчетами на аналитической основе производится по следующей схеме: экспериментально устанавливаются характеристики промежуточных погрешностей Дер,,, вносимых звеньями измерительной цепи, затем полученные данные используются при расчетном определении характеристик полной погрешности и ее компонент.

В четвертой главе проведена верификация результатов исследования на примере автоматизированной системы виброакустической диагностики колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта. Приведена структура установки виброакустической диагностики колесных пар подвижного состава. Установка обеспечивает оценку технического состояния и разбраковку буксовых узлов колесных пар вагонов по альтернативному принципу «Брак» или «Годен», количественную оценку амплитуды и энергии виброакустических сигналов подшипника. В установке применен стационарный съем виброакустических сигналов с пластин звукопроводов, на которые устанавливается диагностируемая букса. Электрические колебания с датчиков акселерометров поступают на устройство вибродиагностики колесных пар УДП-2001, осуществляя алгоритм первичной диагностики буксовых узлов. Структурная схема устройства УДП-2001 приведена на рис. 4.

Разъем для подключения к

ГП.С !ПДаТ'П[К.1М

ф Ф ф

ЖКП- Клавиатура ЗУ

дтссплсй

Рис 4. Структурная схема устройства сбора виброакустических сигналов УДП-2001

При построении програмно-алгоритмического комплекса была использована среда программирования Borland Delphi 7, позволившая реализовать рассмотренные модели и алгоритмы с учетом рекомендаций, приведенных в «Инструктивных указаниях по эксплуатации и ремонту вагонных букс с роликовыми подшипниками» 3-ЦВРК. Разработанное программное обеспечение (ПО) предназначено для оценки технического состояния и определения неисправностей осевых роликовых подшипников колесных пар грузовых, рефрижераторных и пассажирских вагонов. ПО состоит из пяти взаимосвязанных модулей. Структура ПО приведена на рис. 5.

ПО «Вибробаза» позволяет: хранить в базе данных результаты диагностики буксовых узлов колесных пар, прошедших промежуточную ревизию или выходной контроль; проводить статистический анализа состояния буксовых узлов колесных пар за выбранный промежуток времени по каждому виду контроля; обеспечивает передачу протоколов диагностики в службу вагонного хозяйства управления дороги. На рис. 6 показан внешний вид программы "Вибробаза". На рис. 7 показана вкладка "Сигнал". На данной вкладке отображается записанный в ходе испытания виброакустический сигнал и отображены его параметры вместе с результатами предварительной статистической обработки.

В заключении рассмотрены основные результаты работы.

В приложении приведены результаты отцепов, фрагменты листинга программного обеспечения и акты внедрения.

Подсчет* чд сборе данных

Подсистема нераачной обработки данных

Подсастж операттого нр/шпшя решения

.-J-

( Брак

J Модуль , | порогов разбраковки j

\ _

Да • „ Нет

Порог превышен?

Побеwiie.ua прогнозирования

, Мод) lb оценки | i текущего состояния , i сирка аа ниишников 1

Рис.5. Структура ПО обработки виброакустического сигнала

Рис. 6. Экранная форма программы "Вибробаза"

Рис. 7. Экранная форма предварительного просмотра сигнала

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проанализированы эксплуатационные характеристики, выявлены и структурированы наиболее значимые параметры, имеющие важность при построении автоматизированной системы виброакустической диагностики буксовых узлов колесных пар железнодорожного транспорта.

2. По результатам анализа экспериментальных данных предложен ряд проектных решений, направленных на повышение достоверности и надежности выявления дефектов буксовых узлов колесных пар железнодорожного транспорта.

3. Предложен алгоритм определения характеристик погрешностей результатов измерений основных параметров виброакустических сигналов, отличающийся совместным использованием расчетов по результатам имитационного моделирования и метрологического эксперимента.

4. Па основе сопоставления функций и полученных на их основе графиков функций распределения случайной величины - уровня ударных импульсов доказано, что среди подлежащих диагностике буксовых узлов можно выделить ряд групп с различными свойствами, каждая из которых имеет свои параметры распределения ударных импульсов.

5. Выделен ряд групп с различными физическими свойствами, каждая из которых имеет свои параметры распределения уровня ударных импульсов.

6. Установлена закономерность между степенью развития дефекта буксового узла и статистическими показателями (математическим ожиданием и дисперсией).

7. Предложен классификатор на основании распределения Вейбулла при аппроксимации распределения эмпирической и случайной величины, характеризующей уровень ударных импульсов.

8. Разработан алгоритм учета фаз надежности оборудования на основе предложенного классификатора.

9. Получена качественная оценка текущего парка подшипников, основанная на результатах исследования уровней ударных импульсов при эксплуатационных испытаниях с применением методов статистической обработки данных ударного импульса.

10. Разработано программное обеспечение, обеспечивающее обработку статистических данных виброакустических испытаний буксовых узлов колесных железнодорожного транспорта, реализующее алгоритмы выявления дефекта, алгоритм принятия решения «ГОДЕН»/«БРАК», алгоритм классификации текущего состояния подшипника.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Шурыгин В.О. К вопросу автоматизации проектирования комплекса средств виброакустической диагностики колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта / В.О. Шурыгин // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2008. -Т.4. № 10. -С. 28-31.

2. Шурыгин В.О. Математическое моделирование виброакустического сигнала по экспериментальным характеристикам роликовой буксы колесной пары / В.О. Шурыгин // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2008. -Т.4. №10.- С. 36-39.

Статьи и материалы конференций

3. Шурыгин В.О. Интеллектуализация средств измерения параметров вибродиагностики колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта / В.О. Шурыгин, К.А. Разинкин // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: межвуз. сб. науч. тр Воронеж: ВГТУ, 2006. С. 87-94.

4. Шурыгин В.О. Теоретические принципы применения вейвлет-анапиза к исследованию параметров виброакустической диагностики машин / В.О. Шурыгин, К.А. Разинкин. // Прогрессивные технологии и оборудование в электронике и машиностроении: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2006. С. 161167.

5. Подходы к автоматизации проектирования комплекса средств виброакустической диагностики I В.О. Шурыгин, К.А. Разинкин, А.Г. Рожнов и др.// Вестник ФТФ: сб. науч. тр. студентов и аспирантов физико-технического факультета. Воронеж: ВГТУ, 2007. С. 43-47.

6. Шурыгин В.О. Принципы выявление дефектов подшипников качения с помощью анализа вибрации / В.О. Шурыгин, К.А. Разинкин // Прогрессивные технологии и оборудование в электронике и машиностроении: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007. С. 98-105.

7. Шурыгин В.О. Оценка характеристик погрешностей результатов измерений с помощью имитационного эксперимента / В.О. Шурыгин, A.B. Разинь-ков, К.А. Разинкин // Прогрессивные технологии и оборудование в электронике и машиностроении: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГГУ, 2007. С. 110-115.

Подписано в печать 10.11.2008. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 90 экз.Заказ .

ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ

ВИБРОАККУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

1.1 Анализ методов и средств управления технологическими процессами по результатам технической диагностики промышленного оборудования.

1.2 Роль виброакустической диагностики в общей структуре многопараметрического неразрушающего контроля промышленного оборудования.

1.3 Подходы к выбору методов иброакустической диагностики в рамках автоматизации проектирования технологических процессов.

1,4.Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОПЕРАЦИЯМИ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ

ДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ

ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

2.1. Общая структура технологического процесса производства промышленного виброизмерительного оборудования.

2.2. Формирование оптимального пространства диагностических признаков по результатам виброакустического мониторинга подшипниковых узлов.

2.3. Формализация методов идентификации виброакустических сигналов по результатам анализа экспериментальных данных.

Выводы второй главы.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АНАЛИЗА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ.

3.1. Аналитическое моделирование виброакустических сигналов подшипниковых узлов промышленного оборудования.

3.2. Оптимизация планирования ремонтных работ подшипниковых узлов промышленного оборудования.

3.3. Интеграция имитационного моделирования и метрологического эксперимента в задачах принятия решения при диагностике подшипниковых узлов промышленного оборудования.

Выводы третьей главы.

ГЛАВА 4. ВЕРИФИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ КОЛЕСНЫХ ПАР

ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА.

4.1. Структура комплекса виброакустической диагностики колесных пар подвижного состава.

4.2. Статистическое оценивание результатов виброакустического контроля дефектов колесных пар подвижного состава.

4.3. Разработка информационного и программного обеспечения автоматизированной системы виброакустической контроля коленных пар.

Выводы четвертой главы.

Актуальность темы. В современных социально-экономических условиях основным источником повышения рентабельности предприятий с непрерывным производственным циклов является снижение эксплуатационных затрат и потерь от аварий и простоев производства, связанных с внезапным выходом из строя технологического оборудования.

Эксплуатационные потери можно сократить до минимума, проводя своевременное и целенаправленное техническое обслуживание на основе мониторинга технического состояния оборудования в реальном времени, используя в полной мере заложенный в оборудовании ресурс и исключив его внеплановую (фактически аварийную) остановку и замену.

Фундаментальной причиной существующих на предприятиях проблем обеспечения надежного функционирования оборудования является низкая степень объективизации оценок его состояния в условиях реальных технологических процессах, что является предпосылкой к формированию автоматизированных систем поддержки принятия решений о состоянии оборудования и сроках его текущего ремонта на основе комплексирования критериев технической диагностики.

По мнению ряда авторов в общей структуре неразрушающего многопараметрического контроля особое внимание уделяется диагностированию состоянию машин и оценке степени опасности повреждения на основе данных контроля вибраций как одному из наиболее эффективных методов повышения надежности оборудования [8, 16, 85, 117].

При описании подходов к реализации стратегии анализа и синтеза математического обеспечения систем вибродиагностического мониторинга и управления в современной литературе отмечается существенная сложность в автоматизации процессов идентификации частот вибрации подшипниковых узлов машин и механизмов. Поэтому, в настоящее время различные диагностические системы содержат огромную базу данных по типоразмерам подшипников, чтобы расчетным путем определять их информативные частоты вибрации. Однако в реальных условиях оператору диагностической системы не всегда удается иметь информацию о типоразмере подшипников, которые установлены на том или ином механизме.

С другой стороны внедрение автоматизированных вибродиагностических систем мониторингового контроля технического состояния промышленного оборудования сдерживается главным образом отсутствием соответствующего программного обеспечения. Отсутствие программ, в свою очередь, объясняется не столько сложностью программной реализации определенных методик и алгоритмов вибродиагностирования, сколько их несовершенством и обязательным участием оператора в анализе диагностической информации.

Одним из перспективных направлений реализации методов и оптимального выбора средств виброакустической диагностики с точки зрения их практической реализации с учетом социально-экономической эффективности внедрения является мониторинг технического состояния колесно-редукторных пар подвижного состава железнодорожного транспорта.

Таким образом, тема диссертации связанная с повышением эффективности управления технологическими операциями виброакустической диагностики подшипниковых узлов промышленного оборудования на основе методов моделирования состояния оборудования и алгоритмизации принятия решений является актуальной.

Работа выполнена в рамках НИР ГБ 2007.44. «Повышение эффективности технологических процессов и оборудования в производстве изделий электронной техники на основе инновационных технологий» в соответствии с основным научным направлением ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» «Вычислительные системы и программно-аппаратные электротехнические комплексы».

Целью работы является разработка моделей и алгоритмов автоматизации управления технологическими операциями виброакустического неразрушающего контроля подшипниковых узлов промышленного оборудования на примере диагностики буксовых узлов колесных пар железнодорожного подвижного состава.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать пути повышения эффективности управления технологическими процессами на основе совершенствования методов и средств технической диагностики с выделением места и роли виброакустической диагностики в общей структуре многопараметрического неразрушающего контроля промышленного оборудования; провести структуризацию диагностических критериев технологических операций виброакустического контроля с учетом эксплуатационных характеристик промышленного оборудования; ,

- формализовать методы идентификации виброакустических сигналов по результатам анализа экспериментальных данных;

- разработать компоненты математического обеспечения анализа результатов виброакустической диагностики в рамках подхода к распознаванию состояния подшипниковых узлов промышленного оборудования; провести интеграцию моделей и алгоритмов управления технологическими операциями виброакустической диагностики в рамках программного обеспечения поддержки принятия решений.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались: основные положения теории вероятностей и математической статистики, теории автоматического управления, теория цифровой обработки сигналов, методы математического моделирования.

Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

- структура показателей процесса управления функционированием средств виброакустической диагностики подшипниковых узлов промышленного оборудования, обеспечивающая учет совокупности эксплуатационных характеристик в режиме нормального функционирования и дефектов возникающих в процессе влияния внешних воздействий; модель подшипникового узла, учитывающая особенности виброакустических сигналов от различных типов дефектов, ориентированная на буксовый узел колесной пары подвижного железнодорожного состава;

- предложен подход к статистическому оцениванию, позволяющий на основе результатов виброакустической диагностики осуществлять автоматизированную классификацию технического состояния парка подшипников;

- программный комплекс, интегрирующий модели и алгоритмы управления технологическими операциями виброакустической диагностики колесных пар железнодорожного подвижного состава, обеспечивающий оперативность принятия решений о наличии дефектов и планировании ремонтно-восстановительных работ.

Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований предложены модели и алгоритмы, позволяющие создать автоматизированный комплекс виброакустической диагностики подшипниковых узлов промышленного оборудования на примере буксового узла колесной пары подвижного железнодорожного состава, а также проведена формализация методов идентификации виброакустических сигналов по результатам анализа экспериментальных данных.

Результаты проведенных исследований апробированы и внедрены в производство вагонного депо «Москва-3» филиала ОАО «Российские Железные Дороги».

Теоретические и практические результаты работы, реализованные автором в рамках информационного и программного обеспечения автоматизированной системы вибродиагностики колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта, внедрены в учебный процесс кафедр система автоматизированного проектирования и технологических и автоматизированных систем электронного машиностроения ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет».

Результаты внедрения подтверждаются соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: международной научно-технической конференции «Системные проблемы обеспечения надежности, качества, математического моделирования, информационных технологий в инновационных проектах» (Москва-Сочи, 2006); научно-технической конференции «Интеллектуализации управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2007); всероссийской научно-практической конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2008); научно-методических семинарах кафедры «Системы автоматизированного проектирования и информационные системы» и кафедры «Технологических и автоматизированных систем электронного машиностроения» Воронежского государственного технического университета (2006 - 2008 г.г).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения. Работа содержит 135 страниц, включая 30 рисунков, 6 таблиц, приложение и список литературы из 125 наименований.

Выводы четвертой главы

1. Осуществлено применение предложенных алгоритмических решений виброакустической диагностики подшипниковых узлов промышленного оборудования при диагностировании роликовых подшипников колёсных пар железнодорожных вагонов в условиях реального производства.

2. Проведена разработка информационного и программного обеспечения "Вибробаза" для автоматизированной системы виброакустического контроля коленных пар "УДП-2001СМ". Программное обеспечение объединило в себе предложенные алгоритмические и классификационные решения диагностики подшипниковых узлов промышленного оборудования применительно к диагностики роликовых подшипников буксового узла подвижного железнодорожного транспорта:

3. На основании результатов исследований полученных в ходе проведения эксплуатационных испытаний с применением методов статистической обработки, а так же используя материалы приведённые в документе «Анализ работы службы вагонного хозяйства за 2006 год»., была получена качественная оценка парка подшипников за 2006 год, так же была дана оценка качества ремонта и оценка надежности дальнейшего срока службы подшипников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование современных информационных технологий в области неразрушающего контроля и инструментальной диагностики способно обеспечить руководство технических служб дороги необходимой объективной информацией о текущем техническом состоянии подвижного состава и прогнозом изменений этого состояния в ближайшем будущем. Полученная информация способствует принятию своевременных, взвешенных и эффективных решений по управлению материальными ресурсами и техпроцессом в интересах скорейшего повышения безопасности движения.

Решение этой задачи потребует объединения всех имеющихся средств инструментального контроля и диагностики в единую систему для сбора и обработки данных о техническом состоянии деталей и узлов подвижного состава в соответствующих службах дороги. Эта задача может быть решена с помощью созданной на сети дорог России системы передачи данных, современных технических средств неразрушающего контроля и специализированного программного обеспечения, подобного разработанному в службе вагонного хозяйства Юго-Восточной железной дороги совместно с ООО «Промышленная экология и безопасность».

В ходе работы получены следующие результаты:

1. Проанализированы эксплуатационные характеристики, выявлены и структурированы наиболее значимые параметры, имеющие важность при построении автоматизированной системы виброакустической диагностики буксовых узлов колесных пар железнодорожного транспорта.

2. По результатам анализа экспериментальных данных предложен ряд проектных решений направленных на повышение достоверности и надежности выявления дефектов буксовых узлов колесных пар железнодорожного транспорта.

3. Предложен алгоритм определения характеристик погрешностей результатов измерений основных параметров виброакустических сигналов, отличающийся совместным использованием расчетов по результатам имитационного моделирования и метрологического эксперимента.

4. На основе сопоставления функций и полученных на их основе графиков функций распределения случайной величины — уровня ударных импульсов доказано, что среди подлежащих диагностике буксовых узлов можно выделить ряд групп с различными свойствами, каждая из которых имеет свои параметры распределения ударных импульсов.

5. Выделены рад групп с различными свойствами физическими, каждая из которых имеет свои параметры распределения уровня ударных импульсов.

6. Установлена закономерность между степенью развития дефекта буксового узла и статистическими показателями (математическим ожиданием и дисперсией).

7. Предложен классификатор, на основании распределения Вейбулла при аппроксимации распределения эмпирической и случайной величины, характеризующей уровень ударных импульсов.

8. Разработан алгоритм учета фаз надежности оборудования на основе предложенного классификатора.

9. Получена качественная оценка текущего парка подшипников, основанная на результатах исследования уровней ударных импульсов при эксплуатационных испытаниях с применением методов статистической обработки данных ударного импульса.

10. Разработано программное обеспечение, обеспечивающее обработку статистических данных виброакустических испытаний буксовых узлов колесных железнодорожного транспорта, реализующий алгоритмы выявления дефекта, алгоритм принятия решения «ГОДЕН»/«БРАК», алгоритм классификации текущего состояния подшипника.

1. Акимов В.М. Основы надежности газотурбинных двигателей.-М. ¡Машиностроение, 1981. 207с.

2. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Усанов А.И. Виброшумовая диагностика ВВЭР: М.:Энергоатомиздат, 2004 344 е.: ил.

3. Барков A.B. Диагностика и прогнозирование технического состояния подшипников качения по их виброакустическим характеристикам. //Судостроение.- 1985.-№ 3.-С.21-23.

4. Белоусов А.И., Баргер И.А. Прочностная надежность деталей турбо-машин,-Куйбышев: КУИИ, 1983.-75с.

5. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В. Подшипники качения. Справочник.-М. Машиностроение, 1975.-362с.

6. Бендат Д., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа.- М.: Мир, 1982.-362с.

7. Бидерман B.JI. Теория механических колебаний:- М.: Высшая школа, 1980.-408с.

8. Биргер И.А. Техническая диагностика.- М.: Машиностроение, 1978.-239с.

9. Биргер И.А., Шорр Б.Ф. Динамика авиационных газотурбинных двигателей.- М.: Машиностороение, 1981.-232с.

10. Ю.Болотин В.В. Прогнозирование ресурсов машин и конструкций.- М.: Машиностроение, 1984.-312с.

11. П.Браун, Датнер. Анализ вибраций роликовых и шариковых подшипников: Пер. с англ.- Конструирование и технология машиностроения.- М.: Мир, 1979.-т. 101, №1.-с.65-82.

12. Вагин ВН. Дедукция и обобщение в системах принятия решений.-М.: Наука, 1988 384 с.

13. Васильев Ю.Н., Христензен В.Л., Игуменцев Е.А. Причины поломок осевого компрессора газотурбинного ГПА//РИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа.- 1982.- №1.-с.21-26.

14. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах. Т. 1. Колебания линейных систем. /Под ред. Болотин В.В. М.: Машиностроение, 1978.-352с.

15. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах. Т. 2. Колебания нелинейных механических систем. /Под ред. Блехман И.И. М.: Машиностроение, 1979.-352с.

16. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах. Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов. / Под ред. Ф.М.Дименейберга и К.С.Колесникова.-М.: Машиностроение, 1980.-544с.

17. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах. Т. 4. Вибрационные процессы и машины./ Под ред. Лавендев Э.Э.- М.: Машиностроение, 1981.-510с.

18. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах. Т. 5. Измерения и испытания. / Под ред. Генкин М.Д.- М.: Машиностроение, 1981.-496с.

19. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах. Т. 6. Защита от вибрации и ударов. / Под ред. Фролов К.В.- М.: Машиностроение, 1981.- 456 с.

20. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов /Ф.Я.Балийкий, М.А.Иванова, А.Г.Соколова, Е.И.Хомяков.- М.: Наука, 1984.-120с.

21. Вибрация и вибродиагностика судового энергетического оборудования /А.А.Александров, А.В.Барков, Н.А.Баркова, В.А.Шаффинский. Л.: Судостроение.- 1986.-276с.

22. Вибрация энергетических машин. Справочное пособие./Под ред. Н.В.Григорьева.- Л.: Машиностроение, 1974.-464с.

23. Вильнер Л.Д. Виброскорость как критерий вибрационной напряжен-нос-ти упругих систем.- Проблемы прочности.- 1970.-№9.-с.42-45.

24. Галкин В.Г., Парамзин В.П., Четвергов В.А. Надежность тягового подвижного состава.-М.: Транспорт, 1981.-183с.

25. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов.- М.: Машиностроение, 1987.-288с.

26. Гольдин A.C. Вибрация роторных машин: 2-е изд. исправл. -М.Машиностроение, 2000 - 344 е.: ил.

27. Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания.- М.: Высшая школа, 1977.-22с.

28. Горский A.B. Надежность электроподвижного состава. М.: Маршрут, 2005. - 303с.

29. Гречинский Д. А., Ковальский В. И., Дудченко И. А. Современное состояние и тенденции совершенствования средств виброзащиты изделий и средств функциональной диагностики. Дефектоскопия и вибродиагностика. Сб. Трудов НИКИМП.-М., 1988. С. 102-106.

30. ГОСТ ИСО 10326-1-2002 ГОСТ Р ИСО 10326-1-99. Вибрация. Оценка вибрации сидений транспортных средств по результатам лабораторных испытаний. Часть 1. Общие требования.

31. ГОСТ ИСО 10816-1-97 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Общие требования.

32. ГОСТ ИСО 10816-3-2002 ГОСТ Р ИСО 10816-3-99. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 об/мин.

33. ГОСТ ИСО 10816-4-2002 ГОСТ Р ИСО 10816-4-99.Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 4. Газотурбинные установки.

34. ГОСТ ИСО 10817-1-2002 ГОСТ Р ИСО 10817-1-99. Вибрация. Системы измерений вибрации вращающихся валов. Часть 1. Устройство для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации.

35. ГОСТ ИСО 10819-2002 ГОСТ Р ИСО 10819-99.Вибрация и удар. Метод измерения и оценки передаточной функции перчаток в области ладони.

36. ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования.

37. ГОСТ 16819-71 Приборы виброизмерительные. Термины и определения.

38. ГОСТ ИСО 1940-2-99 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Учет погрешностей оценки остаточного дисбаланса

39. ГОСТ 24347-80 Вибрация. Обозначения и единицы.

40. ГОСТ 25051.3-83 Система государственных испытаний продукции. Установки испытательные вибрационные. Методика аттестации. Приборы для измерения вибрации вращающихся машин. Общие технические требования.

41. ГОСТ 26043-83 Вибрация. Динамические характеристики стационарных машин. Основные положения.

42. ГОСТ 26568-85 Вибрация. Методы и средства защиты. Классификация.

43. ГОСТ 30296-95 Аппаратура общего назначения для определения основных параметров вибрационных процессов. Общие технические требования.

44. ГОСТ 30652-99 (ИСО 5347-3:1993) Вибрация. Калибровка датчиков вибрации и удара. Часть 3. Вторичная вибрационная калибровка методом сличения.

45. ГОСТ 31185-2002 ГОСТ Р 51399-99 (ИСО 10815-96).Вибрация. Измерения вибрации внутри железнодорожных туннелей при прохождении поездов. Подшипники качения. Методы измерения вибрации. Часть 1. Основные положения

46. ГОСТ ИСО 5347-0-95 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 0. Общие положения.

47. ГОСТ ИСО 5347-1-95 Вибрация. Калибровка датчиков вибрации и удара. Часть 1. Первичная вибрационная калибровка методами лазерной интерферометрии.

48. ГОСТ ИСО 5347-2-97 Вибрация. Калибровка датчиков вибрации и удара. Часть 2. Первичная калибровка акселерометров ударом с использованием баллистического метода измерений.

49. ГОСТ ИСО 5348-2002 ГОСТ Р ИСО 5348-99.Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров.

50. ГОСТ ИСО 7626-1-94 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Основные положения.

51. ГОСТ ИСО 7626-2-94 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем.

52. ГОСТ ИСО 7626-5-99 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Измерения, использующие ударное возбуждение возбудителем, не прикрепляемым к конструкции.

53. ГОСТ ИСО 7919-1-2002 ГОСТ Р ИСО 7919-1-99.Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Общие требования.

54. ГОСТ ИСО 7919-3-2002 ГОСТ Р ИСО 7919-3-99.Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Промышленные машинные комплексы.

55. Дайерд, Стюарт Р. Обнаружение повреждений подшипников качения путем статистического анализа вибраций: Пер. с англ. Конструирование и технология машиностроения.- М.: Мир, 1978,-т. 100, №2.-с.23-31.

56. Дорошко С.М. Контроль и диагностирование технического состояния газотурбинных двигателей по вибрационным параметрам.- М.: Транспорт, 1984.-128с.

57. Елин A.B., Цема А.Д., Цема А.Д., «О необходимости разработки стандарта по нормированию вибрации центробежных насосов.»

58. Зацепина С.А., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Теория управления: Учеб. пособие. — Воронеж: изд-во ВГУ, 1989.

59. ИСО/ТК 108/ПК 1 ИСО 2017:1982 Вибрация и удар Изоляторы - Методы определения характеристик.

60. ИСО/ТК 108 ИСО 2017-1:2005 Вибрация и удар Опоры упругие -Часть 1: Технические данные для проектирования систем виброизоляции.

61. ИСО/ТК 108/ПК 3 ИСО/ТК 108/ПК 3 ИСО 5347-11:1993 Методы калибровки датчиков вибрации и удара Часть 11: Определение поперечного коэффицента преобразования датчиков вибрации.

62. ИСО/ТК 108/ПК 3 ИСО 5347-12:1993 Методы калибровки датчиков вибрации и удара Часть 12: Определение поперечного коэффициента преобразования датчиков удара.

63. ИСО/ТК 108/ПК 3 ИСО 5347-13:1993 Методы калибровки датчиков вибрации и удара Часть 13: Определение чувствительности к деформации основания

64. ИСО/ТК 108/ПК 3 ИСО 5347-22:1997 Методы калибровки датчиков вибрации и удара Часть 22: Определение резонансной частоты акселерометра - Общие методы.

65. ИСО/ТК 108/ПК 3 ИСО 5348:1998 Вибрация и удар Механическое крепление акселерометров.

66. Кануников И.П. Методика диагностирования вращающегося срыва в компрессорах ГТД на основе спектрального анализа виброакустических приборов //Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов.- Куйбышев: КУАИ 1984.-е. 155-158.

67. Карасев В.А., Максимов В.П., Сидоренко М.К. Вибрационная диагностика газотурбинных двигателей.- М.: Машиностроение, 1978.-132с.

68. Карасев В.А.,Ройтман А.Б. Доводка эксплуатируемых машин. Вибродиагностические методы.- М.: Машиностроение, 1986.-192с.

69. КельзонА.С., Циманский Ю.П., Яковлев В.И. Динамика роторов в упругих опорах.- М.: Наука, 1982.-280с.

70. Коллакот P.A. Диагностирование механического оборудования: Пер. с англ.- JL: Судостроение.- 1980.-296с.

71. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение: Пер. с англ.- М.: Мир, 1984.-624с.

72. Комардинкин В.П.,Радчик И.И. , Ровинский В.Д., Смирнов В.А. Вибрационная надежность газопереачивающих агрегатов с газо-турбинным приводом /ЮИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа.- 1982.- №3.-47с.

73. Костин В.И., Радчик И.И., Смирнов В.А. Нормирование вибрации ГПА //Газовая промышленность.- 1985.-№11 .-с.31-33.

74. Костин В.И. Сравнительная оценка интенсивности вибрации с переменной во времени амплитудой эквивалентным значениям виброскорости гармонических колебаний //Проблемы прочности.-1974.-№9.-с. 103-109.

75. Крейн А.З., Ровинский В.Д., Смирнов В.А. Вибрационная диагностика газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-6,3 //ОИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа.- 1984.-65с.

76. Крейн А.З., Ровинский В.Д., Смирнов В.А. Применение среднестати-сти-ческих спектров вибраций для оценки технического состояния ГПА-Ц-6,3 //ОИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа.- 1981.-№10.-с. 1-10.

77. Крючков Ю.С. Влияние зазора на вибрацию и шум подшипников качения //Вестник машиностроения.-1959.-№8.-с.30-39.

78. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. М: Машгиз, 1960 - 280с.

79. Лорьер Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта.-М.: Мир.-1991.-568с.

80. Львович Я.Е., Фролов В.Н. Системное проектирование технологических процессов. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1980.

81. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях: Пер. с фран.- М. Мир, 1983.-т. 1.-312с.

82. Машиностроение. Энциклопедия/Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др.—М.: Машиностроение. М 38 Измерения, контроль, испытания и диагностика. Т. Ш-7 / В,В Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. — 464 с.

83. Музальков О.М., Отзыв на статью «О необходимости разработки стандарта по нормированию вибрации центробежных насосов»

84. Мэтью Д., Альфредсон Р. Применение вибрационного анализа для контроля технического состояния подшипников качения:Пер. с англ.- Конструирование и технология машиностроения,- М.: Мир, 1984,-т. 106, №3.-с.100-108.

85. Основы балансировочной техники/под ред. В.А.Щепетильникова.- М.: Машиностроение, 1975 .-т. 1 .-528с.

86. Основы технической диагностики / Под ред. Пархоменко. П. П. М.: Энергия, 1976. - 463с.

87. Павлов Б.В. Акустическая диагностика механизмов.- М.: Машиностроение, 1971.-223с.

88. Приборы и системы для измерения вибрации шума и удара: справочник/ Под ред. В.Б.Клюева.- М.: Машиностроение, 1978.-т.1.-448с.: т.2.-500с.

89. Прогрессивные методы и приборы, обеспечивающие снижение расходов по техническому обслуживанию машин: Препринт фирмы Карл Шенк, 1986.-82с.

90. Рендол Р.Б. Новый метод моделирования зубчатых колес: Пер. с англ.-Конструирование и технология машиностроения.- М.: Мир, 1982.-т. 104, №2.~ с.1-11.

91. Рогачев В.М. Вибродиагностика подшипников скольжения//Изв. вузов.- М.: Машиностроение, 1980, №6.-с.23-26.

92. Рябыкин С.А., Кваснин В.В. Применение кепстрального анализа для вибродиагностики зубчатых передач//Приборостроение (Киев).-1985.-вып.37.-с.93-95.

93. Самойлович Г.С. Возбуждение колебаний лопаток турбомашин.- М.: Машиностроение, 1975.-288с.

94. Сидоренко М.К. Виброметрия газотурбинных двигателей.- М.: Машиностроение, 1973.-224с.

95. Сиохита К., Фудзисава Т., Саго К. Метод определения местоположения дисбалансов в роторных машинах: Пер. с англ.- Конструирование и технология машиностроения.- М.: Мир, 1982,-т. 104, №21.-с.26-31.

96. Сиротин Н.И. Коровкин Ю.М. Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей.- М.: Машиностроение, 1979.-277с.

97. Смирнов В.А., Крейн А.З. Моделирование вибрационных процессов газоперекачивающих агрегатов

98. Смирнов В.А. Определение технического состояния агрегатов ГПА-Ц-6,3 по параметрам вибрации//РИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа.- 1982.- №12.-с.34-45.

99. Смирнов H.H., Ицкович A.A. Методы обслуживания и ремонта машин по техническому состоянию.- М.: Знание, 1973. 56с.

100. Стандарт СЭВ 1368-78. Механические вибрации крупных роторных машин с рабочей частотой вращения от 10 до 200 с-1. Оценка интенсивности вибрации в рабочих условиях.- М:. Изд-во стандартов, 1978.-18с.

101. Тейлор Д.И. Идентификация дефектов подшипников с помощью спектрального анализа: Пер. с англ.- Конструирование и технология машиностроения.- М.: Мир, 1986.-Т. 102, №2.-с.1-8.

102. Христензен В.Л. Вибрационное диагностирование ГПА по изменению спектра роторных гармоник.- Автореферат дисс. к.т.н. 05.04.07.-М.,1985.-21с.

103. Цветков Э.И. Алгоритмические основы измерений.-СПб.: Энер-гоатомиздат -1992.-254 с.

104. Цветков Э.И. Процессорные измерительные средства.-Д.: Энер-гоатомиздат.-1989.-224 с.

105. Ширман А.Р., Соловьев А.Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования.:М. Библиогр. 1996.- 276 с.

106. Шурыгин В.О. Подходы к автоматизации проектирования комплекса средств вибродинамической диагностики / Сборник научных трудовстудентов ФТФ. // Шурыгин В.О., Разинкин К.А., Рожнов А.Г. и др. ВГТУ. -С. 43-47.

107. Шурыгин В.О. Принципы выявление дефектов подшипников качения с помощью анализа вибрации / Сборник научных трудов кафедры ТАСЭМ ВГТУ «Прогрессивные технологии в производстве оборудования» 2007 // Шурыгин В.О., Разинкин К.А.

108. Фролов В.Н. Моделирование и оптимизация сложных систем (избранные главы). — Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1997. — 151 с.

109. Фролов В.Н., Львович Я.Е., Подвальный С.Л. Проблемы оптимизации выбора в прикладных задачах. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 198 с.

110. Явленский К.Н., Явленский А.К. Вибродиагностика и прогнозирование качества механических систем.-Л.: Машиностроение, 1983.-239с. М.,

111. Aumala О., lhalainen Н., Jokinen Н., Heinola К. Automatic Multivariate signal Analysis // Proc. IMEKO TC7 Intern. Symp.on AIMaC'91, Kyoto, Japan: SICE, 1991, pp. 187-192.

112. Azen S., Van Guilder M. Conclusions regarding algorithms for handling incomplete data. // Proceedings of the Statistical Computing Section, American Statistical Association, 1981. — p. 53-56.

113. Carl Talbott, Prognosis of Remaining Machine Life Based on Condition. Journal of Sound and Vibration. - 1998. - Vol. 32, (6). P. 16-18.

114. George Fox Lang, S&V Geometry 101. Journal of Sound and Vibration. 1999. - Vol. 30, (5). - P. 16-26.

115. Grainger B.E., Tomasello M.L. An expert system interface to realtime , monitoring and control system / / Proceedings of the ISA/ 88 International Conferece and Exhibit, Houston, Texas, 1988.

116. Jammu V., Walter Th., Stand off Bearing Fault Detection Using Directional Microphones and Unsupervised Neural Networks. The Shock and Vibration Digest. - 1997. - Vol. 29, (6). P. 17-25.

117. Jaworski J. Matematyiczne podstawy metrologii.-Warszawa: WNT, 1979.

118. Kevin White, Henk van de Graaf, Rooting Out Vibration Problems at Pulp and Paper Mills. Journal of Sound and Vibration. - 1998. - Vol. 32, (6). P. 8-12.открытое акционерное общество «российские железные дороги» (оао «ржд»)1. УТВЕРЖДАЮ:

119. ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНАЯ ПАССАЖИРСКАЯ ДИРЕКЦИЯ

120. Настоящий акт составлен в том, что на основании исследований, проведенных автором, получены следующие результаты:

121. Предложен алгоритм определения характеристик погрешностей результатов измерений основных параметров виброакустических сигналов, отличающийся совместным использованием расчетов по результатам имитационного моделирования и метрологического эксперимента.

122. Разработки автора позволили создать методологию оценки технического состояния и разбраковки буксовых узлов колесных пар пассажирских, грузовых и рефрижераторных вагонов.

123. Экономический эффект от внедрения данных мероприятий составляет 25 тыс.1. АКТо внедрении результатов научной работы Шурыгина Владислава Олеговича1. А. Н. Зайцев1. M ■ï-v;.•"•••. ~ -Л• '.'УА* J i--Ш .

124. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ1. СЕРТИФИКАТоб утверждении типа средств измерений

125. PATTERN APPROVAL CERTIFICATE OF MEASURING INSTRUMENTS1. RU.C.28.004.A26709

126. Действителен to 01 „ марта 2012r.

127. Настоящий сертификат удостоверяет, что на основании положительных* устройств для измерения вибрации /ДГ-10Ирезультатов испытании утвержден тип ' . ^

128. J)'.M I1IT1II 'Г cpt-ДОМ ючгргияН

129. ООО "Промышленная экология и безопасность", г.Воронеж

130. HiHUciïiinariMr 'Li ' : ТОАПТ .и1. Ш