автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Виброакустическая диагностика дефектов изготовления, ремонта и сборки тяговых двигателей электровозов

Г2 0 2 9

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ СССР

РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи КОЛЕСНИЧЕНКО Александр Николаевич

УДК 621.333: 629.423.1.004.67

ВИБРОАКУСТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ДЕФЕКТОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. РЕМОНТА И СБОРКИ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

Специальность 05.22.07 — подвижной состав железных дорог и тяга поездов.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискаиие ученой степени кандидата технических наук

. / )

Йостов-на-Дону — 1989—

Работа выполнена в Ростовском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров железнодорожного транспорта на кафедре «Управление производством».

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор Н. А. Малоземов.

Научный консультант — кандидат технических паук, доцент 3. Г. Гноев.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент И. Ф- Пушкарев;

кандидат технических паук, доцент В. Г. Шил ср.

Ведущее предприятие — Всесоюзный паучно-исследова-тельскнй, проектно-коиструкторскпй и технологический институт электровозостроения (ВЭлНИИ, г. Новочеркасск).

Защита состоится « 16 » . 1990 г. в час.

О.О. мин. на заседании специализированного совета К. 114.08 01 при Ростовском институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 344017, г. Ростов-на-Дону, пл. Народного

Ополчения, 2, ауд. . 111& \ .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского института инженеров железнодорожного транспорта.

Автореферат разослан «

1990 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета института.

Ученый секретарь специализированного совета

канд- техн. наук, доцент М. Л. ЛИВШИЦ

■; - s - •

zé™ '4 ' C®1^ ХАРЛШРИСЗШЛ РАБОТЫ

Актуальности проблем;;» В мировой практика создания машинных: згрегатов остаетоя актуальной проблема обеспечения надежности пх заботы 'и безразборного контроля технического состояния. Основным •тедостатком промышленных пзделпй в страна бкяо в пока остается 1ИЗК09 качество. Повнвенио качества ,• сегодня одна' яз ваянёйппх •• галптичеоких и народнохозяйственных задач.

Тяговые электродвигатели (ТЗЦ) локомотивов в условиях янтевси-Ьпкации перевозочного процесса работают пэдоотаточно. надежно. Повысить эксплуатационную надежность двигателей мсйшо усовершенствованием конструкции. Однако до настоящего времэнп эффективных кон-гтрукгпвпвх решений не? Ресурви современник ТЭЦ в широком сн&о-19 становятся исчерпанными.-Поэтому возникает-кизнспно необходимая потребность комплексного подхода к роавняэ згуатл, вредусма-грявавдаго не только опгпмпзащыэ структуры п- параметров, улучгпе-:ГИ9 качества материалов и совершенствование технология изготовления и ремонта, tío я разработку унийицяроваитшх катодов ncmramiift анпускаекнх машин, создание индустрии технической диагностик:! дяя того, чтобы контроль <$шг нос(5ьзшемоВ частью технологии на кадяоя рабочем месте.

Принятое в 1906 г. иостаповяешт ЦК. КПСЗ п Совета Министров ЗССР "0 мерах по коренное повшешо качества продукция" п&явтп-10 программу KoiiupoTHiix действий в. отраслях народного хозяйства по создали» испытательного, диагностического оборудования п ск-зтем контроля качества технологических, процессов. В локомотивном хозяйстве долина бить реализована система мор по гювшенкю качества изготовления л ремонта тягового подвижного состава.

Вахную рель в создании-наде;:-;н;;,х, экономичных конструкций локг-'лотебов для дачьнейшего развития железнодорожного транспорта иг-

- ч -

рамт исследования узлов к агрегатов при стендовых испытаниях в в эксплуатационных условиях.

До последнего времени в ТЭД контролировались главным образом электрические в твидовые величины, а механическим, характеризующим вибрационное в прочностное состояние машин, уделяется недоот. точное внимание. В то те вреда параметры вибрация являются комплексным показателем уровня их качества и совершенства технологии

Среди-современных методой и сродстз диагностирования в эксплуатации широкое развитие получили виброакустические метеды, а для оценка качества выпускаемой продукции, определения погрешностей изготовления и монтааа рлов машин они разработаны недостаточно. Но наибольший эЗ-фэкт от диагностирования достигается тогда, когд! оно охватывает все. этапы активного существования изделий: от про. вотирования а изготовления до -испытаний й .эксплуатации.

Исходя из вишеизлозешшго, сформулировала цель настоящего пс~ •следования.

Цель работы заключается в -повышении качес-гва изготовления и ремонта тяговых двигателей электровозов путем оперативного вибро-диагностнрования дефектов в собранной машине на этапе приемо-сдаточных испытаний.

Предметом исследований и разработок явились следувдие задача:

- установление качественных и количественных связей между структурными параметрами тяговой машины в виброакустичеогазм сигналом;

- разработка методики вибродиагностики погрешностей изготовления и ремонта ТЭД;

- разработка устройства для диагностики дефектов якорных подшипниковых уалов:

- проверка акбяомической эффективности внедрения разработанно! методики диагностирования в производство;

- ввдача рекоыещаций по совершенствованию технологии изготовления п сборки узлов ТЭД.

Методы исследований. В работе попользованы совремешшр отечественные п зарубежные методы вибродиагноотярованпя, базирующиеся на применении основных полонекий теория случайных функций, корреляционного и спектрального анализа.

Методической основой разработки принципов диагностирования дефектов якорных'поддгапников в собранном ТЗД является вибрационный , метод неразрушанцего контроля. Для получения информации о наличии дефектов в подшипниках качения якоря применяется спектральный- ана~ лиз частотннх компонент собственной' корпусной вибрации ТЭД,-

. Исследования включает: выбор диагностических параметров вибро-сигпаяа; определение эталонного энергетического спектра вибрации' качественно язготоваешшх ТЭД; установление, влияния флуктуации частоты вращения якоря.ТЭД на спектр; определение пороговых значений диагностического параметра; разработку,диагностического "устройства и проверку 'его работоспособности.

Экспериментальные исследования яроводштоь иа'натурных образца}: в электромашиняои цехе ШВЗа п лабораторий вибропрочности электрооборудования ВЭлННИ.

заключается в следует,е?.5:

1, Предложена частотная подель дефектов изготовления и Монтана узлов ТЭД, связывающая кинематику элементов подшипников с уз-кополосншли частотными компонентами гидроакустического сигнала,

2, Исследовано иштше флуктуации частоты вращения якоря ТЗД на ширину дискретных составляющих в спектре вибрации.

3, Определено эталонное энергетические спектри н пороговые значения спектрально!! плотности вцброускореиий а полосах часто?, .характеризующих погрешности изготовления и иопта-га узлов ТЭД

iffi-4I8K6 и НБ-514. ■ ,. , -

4. Разработана методика 'оперативной безразборной вйбродиагно-етзц® Дефектов изготовления,- ремонта и-иоцяваа подащщшковых узлов ТЭД на стадии приемо-сдаточных испытаний.

Практическая ценность работы состоит'в: объективной оценке.технического;состояния'подшшпшковцх узлов Еэготощешшх к отремонтированных ТЭД после юс сборки;

- возможности распознавания технологических погрешностей изготовления и ионтага подшипниковых узлов ТЭД д своевременного-воз-дейсгвш .На прнчшк возникновения нйибаиее часто встречающихся' дефектов;

- повышений эдсвлуатациониой надежности ТЭД;

ь.сникении себестоимости за счет сокращения.нерациональных разборок производстве'и затрат, связанных с оплатой штрафных "санкций по актам рекламаций на электровозы гарантийного периода .■вкоплуажацай. . •

, В результате проведенных исследований:-

- определены диагностические параметры и тс.пороговые значения;

- разработано диагностической устройство для оценки качества нзго.товленая и {локталса гтзлов. ТЭД;

- даш рекомендации .по совершенствованию технологии сборки подшипниковых узлов для предупреждения появления neicoijopkx дефектов.

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по вибродиагностике тяговых..электродвигателей типов КБ-41ВК6 и НБ-514 ■ внедрены во Всесоюзном научно-исследовательском, проекттю-конструкхорском и технологическом институте электровозостроения (вЭлШО з виде .контрольна корм на .виброактивяссть в конструкторской документации. Методика внбродиагностики дефектов подшпшшковых узлов-ТЭД используется в электромашинок.производства Новочеркасского электровозе-

строительного завода (НЭВЗ).

Расчетшй экономический зффокт внедрения результатов исся'едо-ваннй в производство составляет 18,9 тно.руб. на годовур прогрзы-îту випуска тяговш: двигателей (днл ЮБЗа),

Дггробанип работ». Основшго полоаешш' диссертационной работы н ее отдйлышз разделы докяадываяиеь и обсуадалаоь на Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование средств и катодов диагностика при техническом сбслузиваша' н ремонте транспорт-пих средств" (i'.ooiœa, 1987 г.), Республиканской конференции "Техническая диагностика а ноешюнио надсгшоста средств транспорта" (Ташкент, IS88 г.), нау^шо-техтнескоЦ конференции iipoœeccopciço-яроподавательского состава FUIПТа (ростоз-на-Дону, 1989 г.),.Бое-союзной' научно-техннческой конаерешвш "¡.!етодц я средства диагностирования технических средств :"елознодоро::аюро транспорта" (Спок, 188Э г.), совместном заседашц; кафедр "Элоктроподвтгжон состав'1, "Лохокотявн н локог.отпвное хозяйство" ц "Управление производствам" РРШТа (Ростов-па-Дону, 1989 г.,).

Публикации. Основное содоргхапаз" работи опубликовано в 7 дсчат-них. работах.

Структура п объем работы, диссертационная работа общин объокся| 190 страниц состоит нз введения,■четiroex глав, осноеишс выводов, списка литератур« -э наименований, приложения з содермпт 1X0 страниц маавнописного текста, 24 рвсушеа, ■ 14 таблиц.

Автор вьтеггает глубокую благодарность кандидату технических наук, доценту РИКТа З.Г.Гвосву за научные консультации в процессе выполнения работы, а тшссе кандидату технических паук, -ctapae-г.г/ научному сотруднику ВЗлНПН П.Е. Сергаенко й кандидату тохяапе-ских наук Ф.П.Удодояу.

СОДЕРЕАШШ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обосновывается еа.актуальность, формулируются цели, а такке основные научные и практические.результаты.

Первая глава поовящэна краткому анализу состояния вопроса, в ной перечислены задачи исследований. Создание методов и средств диагностики является частью общетехнической проблемы повышения надежности машин., Разработкой теоретических и практических методов технической диагдосглки машин ученые многих стран занимаются уке •давно« В 1881 г.-русский ишенер А.П.Бородин впервые предложил осуществить стационарные испытания паровозов на катковом стенде. Первые .понятия и гершны. "технической диагностики" были использованы и получили дальнейшее развитие в работах Б.В.Павлова, П.П.Пар-хомёцко, А.В.Моз,галевокого, П.В.Гаскарова, А.И.Бйргера.

¡Основные положения теории и практики виброакустической диагностики рассмотрены в работах И. И.Артоболевского, Ю.И.Бобровнйцкого, М.Д.Генкина, К.К.Глухарава. К.В.Фролова, Ф.М.Диментберга, А.К.Яв-. лбыского, К.Н.Явяенского, Р.А.Коллакота,.В.И.Попкова и др.

Вопрооы вибродиагностики автотранспортных систем исследованы в работах А.В.Гогайзеля, М.П.Кочева, И.Амини, В.В.Саморядова,' С.А.Морозова и обобщены в монографиях Н.Я.Говорущенко и Л.В. Мярошнико-ва. .

Методологическим основам технической диагностики тепловозов, тяговых .электродвигателей посвящены труды И.f.Пушкарева. Методика оценки технического состояния ТЭД и колесно-моторных блоков локомотивов по параметрам.виброакустического сигнала изложена в работах Н.А.Малоземова, З.Г.Гноева, А.Д.Глущенко, В.Ф.Вавилова, Е.К. . Рыбникова, В.С.Скуева, Л.Д.Беденького, А.Ф.Тагирова, В.С.руднева. я.др, Ш.К.Исмаилов, В.Г.Шилер, В.П.Беляев посвятили свои труды

рогнозпровалшз интенсивности отказов ТЭД на осново диагностп-ювания искрения щеток и диамагнитного зазора под дополпитель-:нмл полюсами. ;

Большая заслуга в разработка методов к средстз технической дп-гностяки локомотивов ирпиадлепнт ученш В.Л.Четвергову, Э.Д.Тар-анозсному, В.Д.Кузъмлту,' А.ИЛ'атвеевичеву, В.П.Феоктистову и др.

Приведен обзор, сугдествуших методов и средств вибродпагнссти-•ования,' получпгагах панбояшез распространение. Наиболее прием-бш: для длЯш-эрепцирогаиного выявления дефектов изготовления и онтока узлов ТЭД янялется кзтод узкопояоекого спектрального ана-кза вибрации.

Обзор лаучшх трудов как советских, так а зарубезгосс авторов сказал, что проблема Екброакустической дйагпрстшш динамических зонт не имеет нл в каком аспекте общего решения.

Обоснованно вкбора ебьокта исследований проведено па основе налзза технического состояппя о.я?.ктравозкого парка по сетп'хелез-:.'х дорог. Большой процент отказов (17,2%) приходится на до,® тя~ ов1«х двигателей. Неблагопалучнкм продолжает оставаться поло~ение состоянием якоршгх подпшпнаков. В 1987 г, по сравнению с 1906 г. оврадденпя якертогг падпппшяков у ТЭД ЙЕ-418К6 увеличились па 50%.

При изготовлении ТЭД на НЗВЗо бракуется, с первого предъявления в'гле 25% тяговпг кашли, причем наибольшая доля брака после деаак-св мвхашгтБСкоИ обработки' и лптья приходится на додшмгагп;'»оеь"е уя-н (.5,2%).

Среди ОСНОЕШ2Х причин отказов электровозов яз-за повреждений ЗД отмечаются: неудовлетворительное качество текущего ремонта з ехнлческсго обслу-пвзлзя (50,3/0, ттзное качество' ремонта ТЭД па вводах ЦТБР з' сх. изготовления на завода:? прсмняяеготсстл -(24,3*). .о., около 75>Г цоврекде-нпй ТЗД вызвало кекачествегошм ремонтом изготовлением.

, - ю -

- Учитывая еш.гаизло;гсекно0г в качестве объест а исследований вц-браны серийно"валускаемаэ ТЭД НБ-418К6.злекуровозов,Е1-80с й НБ-514 электровозов Ж-85. . -.:

, Сфорглулировапы основнЕз каИравденш иссдедоЕШшя, .результати теоретической и' практической реализации которых излс&енн в после--дунда. главах' дессзэтзщш., - '■ ' -.

Во 'втотюй главе- > шбокотрэны причина и источники -вибрации тя--. гоеых рдектрическах машин,. По чвизичеокой ^природе 'возникновения вп~ , бровннугэдащах овд-историки вибрации тяговых"двит'бдей •разделяют на Цехалачес^д^ -ёлемрокагш^ше и'аэродияашческре,.

йацио.таряш"йбр'овйнуйДагздио сщщ внгзздшша дефектами иот&е■ <$ип>,рредотавлёнв с^зс-вой-^юцр^ по' свойства« к гар.!ога1час1&;.: ссот&тр^эдг.:.-::. - ' ■".'. ;;...' '•"'/ -

гД.\ (х) где. азыбкавдихся во вре-

мени; Д'до; - ородшш- частота . ссс-гаа^ящих. -

Среднее значение составлящих связало с' йнергвтическими

>аракх-зристшса;.1и-в!2^чих;их снл'з полосе частот (к-</£)ш < Ц; ¿¿отношением ' • •

Шг-ЩА^ьи)]1^ (2)

где 3(кш)-спектральная, плотность модности или'энергетический

спектр случайной винуддал;ой сит /(6) ка частота /(АСО .

' Вибрация ТЭД,. вшиваемая сшшш меглкическЬг'о .происхождения, . так или.иначе связана с.вращением якоря. Одной из основных'причин низкочастотной вибрации.двигателя яячяется неуравновешенность яко-~ ря, которая характеризуется статическим Мшг-О) л ди-

намическим (Реиг^О, Мш/~~Ф ® ) дисбалансом.

К основным источникам вибрации'ТЭД относятся иодиишшки качения. Все гармонические состаьлящие внбраци /причиной которых' яв

п - :

длится подшипники качения, кмзют частоты, связанные с частотой вращения тюря . &V я сепаратора Ые :

' Ve -J w^O- ^cosf), ' , (з)

где Di: - дианетр рмпков; DO - диаметр^ сепаратора; fi - угол контакта рояпков п дорояек.каченжч Баяьзая группа разнообразны;: составляющих вибрации мехаппча--скоро происхокдения вызывается технологическими дефектами-изго-тотения' узлов машины и raí сборки: овальностью п ограпкор цапф, носоосностью вала п. внутреннего кольца яода&гапша, перекосом внутреннего и парусного колец, раз.кораёкерностья роликов, коитакны-; ш -метками' (задирада) на роликах и кольцах. ,

Работа щеточно-коллокторного узла приводит к-появлению вибрации-механического пройохондения • в- широком диапазоне частот, кратных числу-'пластин' ZK у, частоте вращапия СО>- :..'■'.

Ын kZrCúr ' (4)

' Процессы трейая в подештппювкх узлах и щеточно-коллекторном-■ аппарате приводят к. цоявлешга случайных вибровынувдавщях'сил н широкополосной случайной вибрации. .'

'. В, ТЭД существует два вида ■ вибровынуэдающих спя электромагнитной'природы: радиальные, обусловленные врекекпына'п-прострапствен-.нкми изменениями магнитного'поля в. воздушном зазоре между'якорем и остовом, и тангенциальные, обусловленные-взаимодействием-поля с линейной токовой' нагрузкой' машины.

- Знакопеременная радиальная сила, действующая на покос, определяется выражением п2//±\ '

-■ 0О

где В индукция.в воздуишом зазоре..:':

Радиальные силы А- соседних, полюсов будут' находиться в противогазе, а поэтому вызовут колебания изгиба с числом.волн по окружности f=p ip г- количество полюсов). ■'•

Кроме радиальных сил возникают знакопеременные изгибаащие моменты Мг , величина которых может быть рассчитана интегрировала

ииеы выражения: • щ. г

где Я)йн - внутренний диаметр статора.

Основной причиной вибрации аэродинамического происхождения является переменное давление охлаздшощего Еоздуха. В спектре зтого . шума .набдэдаатсл как гармонические' составляющие, так' и случайные.-Уровни..аэродинамической 'вибрации корпуса ТЭД сравнительно низки, т.к. масса его на .единицу поверхности■во иного раз превышает плот нооть воздуха, .поэтому аэродинамичасшю составляющие не упитывали Т.о., среднеквадратическоз значение общего уровня корпусной ни брации ТЭД 'Определяется выражением: ;

V п * ж - ' -

. В третьей главе излажены теоретические ¡предпосылки ¡виброакустической датюстиыь дефектов изготовления, • ремонта '¡и сборки .ТЭД, Разработка методов вибродиагностики ТЭД, :как и .зшйых -механизмов, зклшчает группу -последовательных .задач: ¡описание .объекта диагностики :М15!Шг.шлыюё -совокупностью ¡параметров 'состояния, уотанов ленив кшшчаствзнной -.связи ышэду ¡параметрами состояния ¡и .диагностическими даранетраш, .выявление -наиболее -чувствительных ж распространенным .дефектам .¡дкагногашческих ¡параметров, ¡определение продолов .изменения параметров состояния ш.шшшаяа.

■Предмоняанио ТЭД .графой ¡ТОЕ'шнно-шшдстванннх ссвнзиИ тюзваяя-ст .в -обдам виде установить .их ¡наличие ;и характер. ЩршзздашШЙ з диссертации граф .показывает, что -.сигнал ¡вибрации отражает ©остоя-пие ЭОЛ .всех его .алементов. .Поэтому з 1сдчостВе 'диагностического .принят виброакуетическн!: сигнал, ¡который ¡представлен ¡в ¡виде:

Ш) = Щ ■<- М, (?)

где $(Ь) - составляющая, обусловленная появлением дефекта (полезный сигнал); ЩЬ) - помеха,

Практичемш все дефекты изготовления и монтажа .подшипниковых узлов, в т.ч. отклонения - от заданпих геометрических форм колец подшипников, взаимный их перекос, несоосность опор, эксцентриситет якоря, приводят к пояпяешпо в спсктре вибрации ТЭД низкочас-тотннх детерминированных составляющих. Поэтому задача обнаружения и различения дефектов сводится к спектральному анализу вдбросиг-нала ТЭД.

В качестве диагностического параметра признана спектральная плотность виброускоренлй 'ТЭД, которая по основному определению выпатается формулой I ,, и

■5т-М; (8)

Спектр &(ш) случайного процесса есть среднее по штеству от мгновенного 'Спектра мощности

/ Т1 ■

Исследуемый :процесс представлен-как фупкция о ограшггашци спектром. В соответствии с теоремой Котелышкова о представлении непрерывно!! реализации последовательностью равноотстоящих выборочных значений бед существенной потери информации'определены временные .интерваш тзду'двугга отсчетами глгновепннх значений функции:

где /с — максимальная предельна! частота С Л - 10000 Гц),

Иогрзашости изготовления и топтала деталей, температурные изменения геометрических параметров деталей п зазороз в сочленениях, с1гауктуация 'частоты вращения якоря, вызванная нестабильностью сетевого напряжения и множество других причин приводят к "рззмяь тия" дискретных линий спектра полпгар.\:о1тчэс1ШХ колебаний, которое связано с присутствием в формировании кслебпталыпо: иреноесо» фактора случайности. Реальной является модель квазляалпгзпко'Ш-

ческого процесса,; являющегося суперпозицией узЬополоршх случай» яых процессов с *1фаз!ншя средии&ш .Частотами:

■ яШ^ГАШ)со*ГкЫ. .. (II) : где ксо0 'т средняя частота узкополосиого процесса; АкШ.- олу'--чайная,; медленно изменяющаяся'огибадаая узкополосного, процесса; , кРкЦ) случайная, ме^ешю !иа1.тшсгдаяся.фаза-.'

Проведено исследование ииринн дискретных сЬставяйощлх, в спектра Еибрация ТЗД.. частоты вращения якоря, спектр которой является; узкой-.полОС£>2 слэКтршхьных ,лв1Шй'о шириной ' ■, т&е @ дисперсий девиации частоты, .'составляет для внбрашого рекима даагност*фовШ1ца.(^«':2Г;6.0"1)- б- Гц, что соответствует.; бИ^ среднего значения .узловой скорости-якоря-' двигателей.

Рассчитаны частоты 6ен6внж':еост^Я1ощцх;.вкбра1шк'ТЭД, "харак-теризукдих дефоктк изгбтовдёння р. сборки узлов',:';для .трех первых , ./гармопйк .с учетом флуктуахфи'-частоты вращения- якоря.; Приведены ' су-йдония о стацкопарностз! н ■ эргодичности исаледуемого процбСса,'. ., Сформулирована принципа построения диагностического устройства..' Четвертая 'глава 'посвящена результата!«-экспериментальных исследований. Методика Щ50шденш исследований включает -выбор способа и места установки'двигателя и вибролреобразователой, режимов регистрации .вибрссаишлов, аппаратурных средств, алгоритм обработки и' формирования. диагностических' признаков сигнала, 'определение пороговых значений диаглостичвскоз?р.;параметра.. ■ .

.'С целью -дифференцирования частотных составлящих'исследуемшс сигналов во время ок.сиоримечтов их .регистрация осуществлялась в слёдуетздх режимах: ';•;■' ........ ....

'.- запись собственник-шумов регистрирующей аппаратуры,- .проводится при неработающем тая и.включенной аппаратуре; .'

" - запись.вкброакусткческвх сигналов, 'возбуждаемых ТЭД в установившемся режиме-(удостой "ход) при' нйфякении питающего гекера-

тора 150'тЗ В и частоте вращения .'якоря !Ъ 1140-1500 ;

- запись сигналов, генерируемых двигателем в первый; момент, поело' снятия яапряаеййя.

.. При записи и-обработке оигнада вибрации ТЗД попользовались: . вибропреобразователи. типа КО -35., Еиброязмерзиеяь' трэхяадалышй 5 М-231, магнитограф КГ?-207Е,- цифровой коррелятор .'и' спектроана-лнзатор' ОНО 5ОКИ, координатный с&р;:описец Г. -33) .»Ситная регистрировался одновременно в вертшсздьном, продольном а поперечном направлениях и снимался- с 6 контрольных точек, расположенных на под-шиппиковюс щитах с коллекторной и цротиЕокбллехсторной сторон. ■

Исследовались', энергетически© спектры Епброускорецнй бездсфзкт-ша 'двига!геябЯ,' ''а' тадко забракованных "ОТК по по^звяетвЪрвтельноЗ работе педшппрпковых узлов и подлежащих переборке;'Напри- ■ ведены спектральные плотности шброускорений .качественно' собранного' ТЭД и, с' перекосом (О,18 глмУдаружяого • кольца-подазпища, Для грущк бездефектных доигаталёй аосвроени- ррёддаеффэ'сдедаргг' ва~ • броускорёшй", "по' которым определены пороговые значения' спектральной Плотности в.полосах частот .проявления' дефектов. :0ни рассчи^а* ни с учетсм ксофТхпцжгта .: т "

получйнного усреднением..по всем контрошгкм'точкам. Результат!/ Приведены .в' таблице,•

Дана'оценка погрешности измерений,. ОбДая статистическая•.'погреш-г ность.измерений комплекта аппаратурных:, средств составляет 14,5$. Срэднеквадратпческш'т случайная ошибка ■ характерная для:оценок спектратышх плотпостей '-'. '7,Э^. Г.

Теоретические и зкспериментачышо- исследований по-,виброднягно-' стгле дефектов изготовления' и монтажа узлов ТЭД позволили разра-' ботать малогабаритное диагностическое устройство для эклрссс-ана-лиза погрешностей сборки. Структурная схема, устройства представ-

Техническое состояний ТЭД №969

ropaíúüR бигхие\ра0и/хльный за-паЗшит-шкой, ■ hop 6 педшипни- ИН ■ МИ осебой. prüdes S!KCpftMM

■ КС 1ПКС i КС i пке.

0,07 i 0,10 -1 0,1с I 0,17 • • 7,0

Техническое состояние ТЭЛ-л'£9ЭО

тор^гбаа cue,we посшЪаникоб, A-tM раЗааямУй Jсс-Jср S подшипника i 'ми - ' осебой. peadez якоря, '

КС f пко . КС у ПКС

0,1В I 0,1 s О, IS i 0,Í3 1 7,1

I Гц

100 ' 200 ' 300 400 :, ШО - 600

Ряс. ij. Спектральная плотность виброускореняй бездефектного ТЭД H&-4I8KS йЭ6Э,- а) п ТЭД НБ-418К6 JÍS90 с перекосом наружного• кольца аодтавнпва --б), в).

• . Таблица Пороговые значения диагностического параметра погрешностей изготовления и монтажа узлов ТЭД

Наименование дефекта Полоса частот,.. ГЦ' Спектральная плотность виброускорений. на контрольных точках, ; ■ • ■ Л-3 -

I. 2 3 4 5 6

I 2 з 4' 5 6 7 8

Несоосность вала и внутреннего кольца 19-25 0,32 0,26 0,28 0,18 0,22 0,20

Овальность внутреннего кольца 38-50 .0,34 0,26 .0,22 0,24 0,16 0,22

Гранность внутреннего кольца 19-25 38-50' 57-75 ; 0,32 0,34 0,34 .0,26 0,26 0,20 0,28 0,22 0,34 0,18 0,24 0,18 0,22 0,16 0,24 0,20 0,22 0,24

Перекос наруж- . ного кольца ■ 220-280 .0.68 0,56 0,30 0,38 0,70 0,28

Перекоо внутреннего кольца 320-416 0,40 0,68 о.зё .0,34 0,30 0,22

Большая неуравновешенность якоря 91-117 129-167 .0.40 0,82 0,28 0,36 0,32. 0,28 0^24 0,16 0,22 0,28 0,24 0,32

Разноразмер-ность тел, качения 8-10 .16-20 24-30 ' 0,38 0,32 0,26 0,18 0,24 .0,16 0,46 0,30 0,18 0,32 0,20 0,18 0,26 0,20 0,22 0.28 0,16 0,20

102-132 '204-264 306-394 0,53 1,00 0,34 0,28 1,48 0,54 0,32 0,26 0,32 0,24 . 0,38 0,34 0,22 0,70 0,20 0,32 0,28 0,22

118-152 226-304 354455 0,82 0,56 0,50. 0,34 .0,55 0,68 0,32 0.30 0,30 0,24 0,25 0,34 0,22 0,28 0,30 0,32 0,28 0,30

лена на рис.2. Оно состоит из вибропреобразователя типа 1Ш -35, усилителя сигнала У, нескольких блоков (по количеству различаемых дефектов).

Уоилешшй алектричеокий сигнал от вибропреобразователя проходит через полосовыэ фильтры ГШ? с высокой добротностью"и селективностью.' Каждый из фильтров вэделяет полосу частот, в которой проявляется определенны!; дефект.. Количество длшьтров ПФ в блоке, включенных параллельно, определяется моделью дефекта.

Компаратор К сравнивает величин сигнала в выделенной полосе частот с сигналом, поступающим к'з блока формирования опорного сигнала БОС. Счетчик импульсов СИ позволяет вг-зстп в устройство вероятностные харшегфретяки •• появления дефекта. Шесте с логической, схемой ЛС1 задается коэффициент пересчета счетчика, определяемый вероятностью превышения уровня сигнала в-заданной полосе частот. Такоз построение пхуш позволяет исключить случа&шэ помехи.

Логическая схещ ЛС2 является схемой совпадения. Дри наличии сигналов во всох параллельных ветвях блока схема ЛС2 переводит в активное состояние пороговый элемент- ПЗ. При этом элемент индикации 'ЭК сигнализирует о наличии дефекта определенного класса. ■

Предложенное диагностическое устройство позволяет благодаря па рздлеяьиоЁ схеме ьключения блоков обнаруживать несколько одновременно присутствующих в одном н том ие двигателе' дефектов.

Теоретически рассчиташмй частотны!! спектр проявления возмаи-ных дефектов при сопосташеиии с экспериментально подученным дал хорошую сходимость (отклонения не более 3,5$).

Разработаны рекомендации по совершенствованию технологии ыонта ка узлов ТЭД, позволяющие предотвратить пояшение некоторых дефек топ. Выполнена проверка экономической эффективности внедрения в иромзьодство результатов проведенных исследований.

Рпс.2. Структурная схема диагностического устройства

ОСНОВНЫЕ выводы

, Основные результаты диссертационной работы, определяющие еэ научную новизну и полезность для народного хозяйства, следующие:

1. Предложена частотная .модель дефектов изготовяения и монтажа узлов ТЭД, связывающая кинематику элементов подшипников с уз-коподоснши компонентами виброакустического сигнала и учитывазо-■цая флуктуацию частоты вращения якоря.

2. Установлены качоствспныо к количественные связи мекду структурным параметрами ТЭД а виброакуотическим сигналом. Определен диагностический вар. -'летр - опактрадьная плотность виброускорения

и полосах частот |гроявдения дефектов. Получены пороговые значения диагностического параметра 8. дефектов изготовления и монгааа иод-'' ишшиковых узлов доя 6 контрольных точек ТЭД НБ-4ЩФ и НБ-514, которые находятся в диапазоне-0,16 - 1,48 го ■•

3. Разработана методика оперативного вибродиахчюсфировшшя погрешностей изготовдоняя и'монтаэд узлов ТЗД, значительно упрощающая условия проведения диагностики. -

'4,'Предлозенная методика диагностирования дефектов позволяет объективно оценивать качеотво изготовяешшх или отремонтированных ТЭД. Исключается возможность выпуска, в эксплуатацию двигателей с исследованными погрешностями изготовления и сборки,' что повышает их надежность.

5. Флуктуация угловой скорости вращения якоря в выбранном ре-жиле диагностирования составляет 6,4$ от среднего значения.

6. Ширина спектральных линий (полос) от флуктуации частоты вращения якоря для рассмотренных дефектов хорошо сходится с расчетной, отклонения не превышают -

7. Общая статистическая погрешность измерительной аппаратуры (14,5$) и оценка спектральной плотности • виброускорони!! (7,9$) счи-

- 2i - ;

тается удовлетворительной.

8. Установлено, что диагностирование дефэк-тон электромагнитной системы ТЭД рационально проводить под.нагрузкой. .

9. Разработано и'изготовлено диагностическое устройство для определения дефектов подшипниковых узлов собранных двигателей : несооснссти вала и внутреннего кольца, овальности внутреннего кольца, гранности внутреннего кольца, перекоса Енутреш.'зго кольца, перекоса наружного кольца, неуравновешенности якоря. '.

10. Даны рекомендации по совершенствованию технологии нонта-яа узлов. ТЭД, направленные ыа предупрездение- появления указанных дефектов. - ,

11. Расчетный экономический эффект внедрения результатов неследований составляет 18,9 тыс.руб. на годовую программу выпуска ТЭД (для НЭВЗа) и может быть многократно увеличен при использовании разработанной методики для оценки .качества капитального ремонта .двигателей на локомотиворемонтных заводах и текущего ремонта ТР-3 в локомотивных депо,

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: ■

1, Экспериментальное, исследование гидроакустических характеристик тяговых электрических мааин по общим уровнял собственной корпусной вибрации для целей диагностики /. Г.Д.Косенко, 3.Г. Гноев, А.Н.Колесниченко, А.М.Хальчснко // Тез. докл. на Есссоюз. науч.-тех.конф. "Совершенствование средств и методов диагностики при техническое ойсяухивании и ремонте транспортных средств", Москва, .14-18 апреля 1987 г, - H., 1987. - С.32-34.:

2. Некоторые результаты исследования- зи^роакустичсской-надаз-ности агрзгатов лококотивоз / Г.Д.Косенко,-З.Г.Гиетэ, Н.М.Крийна,

А.К.Белухзш, А.П.Борисов, А.Н.Колеснпчзнко // -Меквуз.сб.науч,тр./ РШЕТ. - Вш.187:'"Надояность.й эффективность експлуатации электрооборудования подвижного состава.. - 1987. - С.7-12.

3. Гноев З.Г., Колесниченко А.Н., Малоземов H.A. Обоснование выбора объекта виброякустичйской диагностики // Рук.деп, "ВИНИТИ 08.07.1988, ÍI 4552. Реф.опубл. в Указ. ВИНИТИ "Деп.науч.раб.. 1988,,JSII. - G.I25.

4. Гиоев З.Г., Колесниченко А.И., Малоземов H.A. Еяброакуоти-ческий метод контрам технического состояния тяговых двигателей локомотивов // Рук.деп. ВИНИТИ 08.07.1988, Га 4553, Реф.опубл. в Указ. ВИНИТИ "Дел.иауч.раб.", 1988,.Ш. - C.I25.

5. Экспериментальные исследования вийроакусткческих характеристик тяговых двигателей ЭДТ-200Б / H.A.Малоземов, З.Г.Гиоев, В.А. Пивоваров, А.Н.Колесниченко, М.К.Перфилов // Медвуз.сб.науч.тр.: Повышение падезности и долговечности подшипников качения и тягот зых- зубчатых передач подвижного состава/ ШШ.- 1988.- С.31-35.

6.- Кояесшпенко А.Н. Контроль качества изготовления и сбор и тяговых двигателей локомотивов методами вяброаиуствческой диагностики // Межвуз.сб.науч.тр.: Повышение эффективности оксгогуатацпп локомотивов и совершенствование их конструкции / РЖЕТ. - 1988. -C.I5S-I59.

7. Кодесничзяко Л.Н., Малоземов H.A. Вийроакустичабкая диагностика дефектов, изготовления, сборки.и ремонта тяг&вих двигателей электровозов Е1-80 // Тез.докл. на Вазаоюз. науч.-тех. конТ>. "Ма-тодн и средства диагностирования технических средстэ жолезнсдо-. родного транспорта", Омск,:7-9 июня 1983 г, - ОмШГГ, 1983. -

С.129-130.■ '

ПК 56353. 20.I2.I9S9 г. Формат 60x84/16. Объем Г п.л.

Тираж I0B-. Заказ }? 25, Бесплатно.

Типография'РШЯа. 344017, Ростов н/Д, пл.им,Народного

Ополчения, 2.