Меню Рубрики

Установки для вибродиагностики колесных пар

Установки для вибродиагностики колесных пар

До середины девяностых годов специалисты по виброакустическому контролю состояния ходовой части эксплуатируемых локомотивов не имели аппаратуры для глубокого анализа шума и вибрации и полагались, в основном, на результаты простейших измерений и свой опыт. Контроль воздушного шума и вибрации проводился при вращении колесной пары в составе тележки с двумя КМБ (КРБ), поднимаемой на домкраты вместе с локомотивом при проведении текущего обслуживания ТО-3 или текущего ремонта ТР-1, проводимых через каждые 10 -50 тыс.км. пробега. Колесная пара вращалась от приводного электродвигателя собственного КМБ, низкочастотная вибрация подшипниковых узлов контролировалась с помощью стетоскопа, а среднечастотная – по шуму работающего узла. В некоторых локомотивных депо использовались и приборы для измерения (с преобразованием в среднечастотные звуковые колебания) ультразвуковой вибрации подшипников качения. Все это позволяло специалистам с большим практическим опытом достаточно эффективно обнаруживать подшипниковые узлы с подозрением на наличие дефектов, которые затем разбирались и проходили визуальную дефектацию, а при необходимости – контролировались методами магнитной и акустической дефектоскопии.

В конце прошлого столетия во многих локомотивных депо появилась применяемая в ряде отраслей аппаратура для вибрационной диагностики вращающегося оборудования по вибрации, которую стали использовать для контроля состояния и диагностики подшипниковых узлов КМБ (КРБ). Однако получаемые результаты оказались менее существенными, чем на предприятиях, диагностирующих постоянно работающее технологическое оборудование. Разбираться в причинах недостаточной эффективности диагностических систем поручили разработчикам средств диагностики. Им же предложили рассмотреть возможности создания бортовых систем вибрационной диагностики оборудования локомотивов.

Одним из основных поставщиков систем вибродиагностики в локомотивные депо ОАО «РЖД» является Ассоциация «ВАСТ», предприятия которой специализируются на вопросах глубокой диагностики и долгосрочного прогноза состояния роторного оборудования. Ее специалисты провели исследования по анализу имеющихся ограничений на эффективность эксплуатируемых в локомотивных депо комплексов диагностики подшипников качения. В программу этих исследований вошли следующие работы:

  • определение основных особенностей развития дефектов в подшипниках транспортных средств,
  • влияние особенностей работы стендов и приводов, используемых для вращения машин, на вибрацию объектов диагностики,
  • влияние нестандартных режимов работы машин на диагностические признаки дефектов их подшипниковых узлов,
  • оптимизация методов диагностики подшипников транспортных средств на разных стадиях развития дефектов.

Результаты этих исследований оказались в значительной степени неожиданными и стали причиной существенных изменений в разрабатываемых технических средствах и программном обеспечении для диагностики подвижного состава.

Так, к основным особенностям развития дефектов, требующим внесения изменений в используемые технологии диагностики, относятся:

  • невозможность контроля наработки элементов подшипника, так как в поступаемых на замену подшипниках часто используются элементы, уже выработавшие неизвестную часть своего ресурса,
  • наличие при эксплуатации колесных пар частых ударных нагрузок на колесную пару и подшипники КМБ (КРБ) из-за неровностей поверхности колеса и рельсовых путей, иногда приводящих к локальным изменениям механических свойств поверхностей качения подшипника,
  • частые пусковые режимы работы КМБ (КРБ), способствующие быстрому развитию ряда дефектов, прежде всего дефектов посадки подшипников в посадочных местах.
  • резкие перепады температур и как следствие обводнение смазки с потерей ее механических и смазывающих свойств.
  • электроожоги подшипников вследствие нарушения технологии сварочных работ или выходе из строя токоотводящих элементов.
  • воздействие на подшипники длительной статической нагрузки вследствие нарушения технологии нахождения локомотивов в запасе ОАО РЖД.

Таким образом, скорость развития дефектов в подшипниках КМБ (КРБ) может быть существенно выше, той, которая заложена в технологию долгосрочного прогноза состояния подшипников в оборудовании других отраслей промышленности, а также кузовного оборудования локомотивов. Кроме того, в жизненных циклах подшипников качения КМБ (КРБ) из-за большого разброса наработки элементов может отсутствовать цикл бездефектной эксплуатации, следующий за циклом приработки. Но в цикле бездефектной эксплуатации обнаруживаемые признаки дефектов в типовых программах прогноза состояния обычно относятся к группе признаков зарождающихся дефектов и не учитываются при определении гарантированной длительности бездефектной работы подшипника. Поэтому длительность долгосрочного прогноза безаварийной работы КМБ и КРБ по результатам вибрационной диагностики должна быть снижена по сравнению с типовой длительностью прогноза состояния роторного оборудования, работающего в стационарных условиях.

К стендам, на которых при наличии средств измерения и анализа вибрации может производиться диагностика узлов КМБ (КРБ) можно отнести:

  • стенд, включающий устройства подъема колесной пары (тележки с двумя блоками или локомотива в целом) и источник (источники) питания тягового двигателя (двигателей) на время проведения диагностических измерений,
  • роликовый (катковый) стенд, в котором колесная пара (тележка или локомотив в целом) устанавливается на ролики, имеющие собственный привод для их вращения вместе со статически нагруженными колесными парами,
  • стенд для вращения колесной пары локомотива в собственных подшипниках, с передачей крутящего момента от привода стенда на колесную пару через большую шестерню,
  • стенд для вращения тягового электродвигателя в собственных опорах с устройством, обеспечивающим нагрузку на двигатель или без нее.

Первые два стенда позволяют проводить диагностику КМБ (КРБ) во время проведения ТО без разборки, третий и четвертый, обычно находящиеся в ремонтных цехах, — во время выполнения ремонтных работ. Диагностику подшипников до их установки в КМБ (КРБ) проводят на специальных стендах прокрутки отдельных подшипников. Диагностика подшипников на каждом из стендов имеет свою специфику, которая должна учитываться в методике диагностики и, при необходимости, в диагностическом программном обеспечении. Наибольшие изменения необходимо вносить в технологию диагностики подшипников качения КМБ и КРБ под локомотивом.

Так на стенде с подъемом локомотива на домкратах необходимо выбирать оптимальную для диагностики частоту вращения колесной пары. Дело в том, что достоверная диагностика подшипников качения по вибрации возможна лишь в случае, когда при проведении диагностических измерений в подшипнике действует статическая нагрузка на те зоны поверхностей качения, на которых образуются эксплуатационные дефекты. Нагрузка на поверхности качения подвешенной колесной пары изменяет направление, из-за чего в измеряемом сигнале вибрации могут отсутствовать признаки дефектов наружного кольца подшипника. Для исключения такой ситуации частота вращения колесной пары должна быть достаточно большой, чтобы центробежные силы, действующие на тела качения подшипников, существенно превышали силу их тяжести и выполняли функции статической нагрузки. В то же время частота вращения колесной пары не должна быть слишком высокой, чтобы центробежные силы, действующие на неуравновешенную колесную пару, были существенно ниже ее силы тяжести. Тогда при вращении колесной пары в подшипниках с зазором не будут появляться дополнительные ударные нагрузки, искажающие вибродиагностические признаки ряда дефектов. Как показывают результаты практической диагностики буксовых подшипников на подобных стендах, оптимальная для диагностики скорость вращения колесной пары локомотива находится в диапазоне 240 – 300 об/мин.

На роликовых (катковых) стендах статическая нагрузка на подшипники КМБ (КРБ) оптимальна для их диагностики, но зато в большинстве случаев действуют периодические ударные нагрузки на колесную пару и, соответственно, на диагностируемые узлы КМБ (КРБ). Причинами их действия являются кинематические силы, действующие на контактируемые поверхности колеса и роликов стенда из-за их неравномерного износа. Ударные нагрузки из-за некруглости контактной поверхности эксплуатируемой колесной пары настолько велики, что возбуждаемая ими вибрация подшипников часто существенно превышает подшипниковую вибрацию и не позволяет обнаруживать их дефекты, по крайней мере, на начальной стадии развития. Что касается ударных нагрузок из-за износа роликов стенда, то частота их вращения существенно отличается от частоты вращения элементов подшипника, и при небольшом износе роликов диагностические признаки дефектов подшипников можно выделить на фоне вибрации, возбуждаемой ударными нагрузками с частотой вращения роликов стенда.

Аналогичная ситуация имеет место и при диагностике подшипников КМБ (КРБ) бортовыми системами диагностики, кода ударные нагрузки на подшипники возникают как из-за некруглости поверхности качения колесной пары, так и из-за неровностей рельсового пути, в том числе стыков рельс.

Наконец, похожая ситуация возникает и при диагностике элементов КМБ (КРБ) на стендах ремонтных подразделений, когда вибрация привода, обеспечивающего вращение диагностируемого узла, передается на объект вибрационной диагностики, затрудняя выделение диагностических признаков дефектов. Более того, при малейших нарушениях в проектировании, изготовлении и эксплуатации стенда через механические, электромагнитные или гидродинамические устройства передачи крутящего момента на объект или с объекта на нагрузочные устройства изменяются статические и динамические нагрузки на диагностируемый узел, резко затрудняющие процесс диагностирования. Именно поэтому наиболее удачным решением можно считать вибрационную диагностику подшипников КМБ и КРБ на локомотиве, вывешенном на домкратах и вращающемся от собственного двигателя. На стендах ремонтных подразделений диагностику подшипников колесной пары до сборки КМБ (КРБ) лучше всего проводить в режиме ее свободного выбега. Диагностику подшипников тяговых электродвигателей на стенде лучше всего проводить в режиме холостого хода, без механической связи ротора с колесной парой или нагрузочными устройствами. Следует учесть, что технология вибрационной диагностики должна адаптироваться ко всем перечисленным случаям.

Еще ряд важных особенностей диагностирования КМБ и КРБ под локомотивом был выявлен в процессе проводимых исследований. Первая заключается в необходимости исключить влияние вибрации одного КМБ (КРБ) на диагностические признаки другого, установленного на той же тележке. Простейшим способом решения проблемы является вращение во время проведения диагностических измерений только одного КМБ (КРБ), более сложным – поддержание частот вращения двух блоков в определенном соотношении, под которое адаптируется диагностическая программа. Вторая особенность – необходимость учета относительно низких технологических требований, предъявляемых к качеству функционирования зубчатых зацеплений в КМБ (КРБ) из-за случайного подбора шестерен в состав зубчатых пар и отсутствия требований по вибрации и шуму зацеплений. Поэтому во многих КМБ (КРБ) ударные нагрузки в зацеплении могут быть настолько большими, что возбуждаемая ими вибрация намного превышает вибрацию подшипникового происхождения. В результате без специальной адаптации технологии диагностики и диагностических программ под такую специфику работы КМБ (КРБ) классические решения по диагностике зубчатых передач с подшипниками качения часто оказываются неэффективными. Третья особенность – учет заметных изменений диагностических признаков дефектов подшипников при быстром изменении температуры подшипниковых узлов во время измерений. Такая ситуация возникает в двух основных случаях – когда температура окружающей среды в помещении стенда существенно отличается от температуры локомотива, и когда отсутствует временной интервал между пуском КМБ (КРБ) и началом диагностических измерений. Такой интервал, как показывает практика, должен быть не менее 3-5мин.

источник

Установки для вибродиагностики колесных пар

Модульный принцип построения оборудования позволяет модернизировать и адаптировать комплекс под конкретные условия и задачи, стоящие перед заказчиком.

В настоящее время выпускаются следующие варианты комплекса вибродиагностики механизмов:

  • вращения подшипников в пределах 700-730 об/мин.;
  • контроль скорости вращения оптическим датчиком;
  • нагружение наружного кольца подшипника в пределах 100-180 кг;
  • исключена вероятность появления неконтролируемых зон, за счёт установки 4-х пневмоцилиндров для нагрузки и 2-х измеряющих датчиков;
  • исключено влияние человеческого фактора;
  • промышленные датчики, обеспечивающие невосприимчивость системы к производственным помехам;
  • сбор и хранение диагностической информации; выдача результатов диагностики в формате ГОДЕН/БРАК;
  • получение сводных отчетов за установленный период и развернутых по выбранному объекту;
  • передачу информации о проведенных замерах по СПД.
  • программное обеспечение: ПКДМ (Программный комплекс диагностики механизмов).
Читайте также:  Установка алмазного бурения доктор шульце

  • разгон колёсной пары до частоты не менее 280 об/мин;
  • торможение и остановка в заданном режиме;
  • стабилизация скорости оборотов за время не более 3 минут;
  • уровни вибрации на стойках стенда не больше 0,02 g;
  • измерение частоты вращения с помощью оптического датчика;
  • постоянную погрешности измерения частоты вращения колесной пары не более 1 об/мин в диапазоне от 60 до 320 об/мин.;
  • программное обеспечение: ПКДМ (Программный комплекс диагностики механизмов).

  • разгон КРБ не менее 250 об/мин;
  • время разгона и остановки колесной пары программируемое;
  • оснащен четырьмя вибропреобразователями со встроенным усилителем и датчиками температуры;
  • измерение частоты вращения с помощью оптического датчика;
  • потребляемая мощность 20 кВТ;
  • программное обеспечение: ПКДМ (Программный комплекс диагностики механизмов).

  • номинальная частота вращения 700об/мин;
  • измерение частоты вращения производится с помощью оптического датчика на штативе;
  • оснащен двумя вибропреобразователями и датчиками температуры;
  • программное обеспечение: ПКДМ (Программный комплекс диагностики механизмов).

  • портативный промышленный компьютер с платой АЦП, пассивным охлаждением и малым энергопотреблением;
  • система питания комплекса: портативный высокоемкостной аккумулятор с преобразователем напряжения и блок фильтрации;
  • беспроводной энергонезависимый планшетный компьютер с сенсорным экраном;
  • номинальная частота вращения не менее 150 об/мин;
  • измерение частоты вращения с помощью оптического датчика на гибком магнитном штативе;
  • программное обеспечение: ПКДМ (Программный комплекс диагностики механизмов).
  • Пределы допускаемой основной относительной погрешности системы при измерении общего уровня вибрации и для спектрального анализа не более ±5%.
  • Диапазон рабочих частот:
    — при измерении системой виброускорения — от 5 до 10000 Гц;
    — при измерении системой виброскорости — от 5 до 1000 Гц;
    — при измерении системой виброперемещения — от 5 до 200 Гц;
    — виброускорения (пик) — от 0,3 до 400 м/с2;
    — виброскорости (СКЗ) – от 0.3 до 100 мм/с;
    — виброперемещения (размах) – от 5.0 до 500 мкм.
  • Неравномерность амплитудно-частотной характеристики измерительного канала в диапазоне рабочих частот не более ± 10 %;
  • Собственные шумы не более:
    — виброускорения (пик) — 0.1 м/с2;
    — виброскорости (СКЗ) – 0.1 мм/с;
    — виброперемещения (размах) – 2.0 мкм.
  • Время установления рабочего режима системы не более 5 мин.;
  • Напряжение коммутации управляющего канала– 220 ±10% В;
  • Ток коммутации управляющего канала – не менее 0.5А.
  • сбор и хранение диагностической информации;
  • выдачу результатов диагностики в формате ГОДЕН/БРАК;
  • получение сводных отчетов за установленный период и развернутых по выбранному объекту;

Современное решение для любых отраслей промышленности, позволяющее объединить все данные от постов ремонта или диагностики предприятия на едином сервере, с выводом текущего состояния на монитор оператора в реальном времени.

Центр обеспечивает ведение базы данных по ремонту/диагностике, анализ данной базы по различным критериям с целью определения причин брака продукции, соблюдения технологии ремонта или производства продукции и внесения необходимых поправок в данную технологию.

источник

Вибрационное диагностирование узлов вагонов

Вибрационное диагностирование сборочных единиц подвижного состава – один из наиболее эффективных методов повышения их надежности.

Историю вибрационного контроля можно разбить на несколько этапов.

Первый этап относится ко времени создания первых машин, когда обслуживающий их персонал, ориентируясь на свои ощущения (слуховые, зрительные и др.) стал обнаруживать различного рода дефекты и отклонения в функционировании машин. Доля виброакустических измерений параметров не превышала 50 %, а качество диагностики определялось опытом и знаниями специалиста.

Второй этап развития диагностики начался после появления первых измерительных приборов, характеристики которых превышали возможности слуха. Этот этап характеризуется широкими исследованиями объектов как источников шума и вибрации. Пик исследований в России пришелся на 1970–1980-е гг. Именно этот период характеризуется интенсивным развитием средств измерений типовых параметров процессов, происходящих в машинах и оборудовании, и созданием мощных систем мониторинга, т.е. систем наблюдения за изменением измеряемых параметров во времени и сравнения этих величин с пороговыми значениями. Применение средств автоматизации и компьютерной техники позволило создать системы автоматического мониторинга. Эти системы стали включаться в состав средств аварийной защиты машин и оборудования в аварийных ситуациях.

В этот же период произошел переход к определению технического состояния машин на основе идентификации имеющихся дефектов и прогнозу их развития. Параллельно создавались экспертные программы, повышающие эффективность работы специалистов.

Именно этот период стал началом третьего этапа развития диагностики, который характеризуется активным развитием работ по созданию математического и программного обеспечения, заменяющего эксперта в задачах интеграции результатов, получаемых системами мониторинга. Отличительной чертой этого этапа будет создание единых компьютерных систем мониторинга без участия человека.

Все в жизни совершает колебания (сердце, смена дня и ночи, маятник часов, атомы в материалах, струна гитары, колебания плотности и давления воздуха при распространении звука, напряженности магнитных полей в волноводах и т.д.).

Для изучения колебаний механических частей (системы) на объекте выбирают несколько точек (реперные точки), по движению которых определяют колебания всего агрегата.

Процесс многократного возрастания и убывания параметра во времени – колебательный процесс.

Колебательные процессы делятся на типы:

— вынужденные колебания, вызываемые переменным внешним воздействием (например, дисбаланс карданного вала);

— случайные колебания, вызванные силами трения, качения и скольжения в подшипниках;

— гармонические колебания, вызванные воздействием гармонической силы.

Уравнение, описывающее гармоническую силу, имеет вид

A – амплитуда колебаний (максимальная сила);

φ – начальная фаза колебаний, рад;

Амплитуда – это максимальное отклонение колеблющегося параметра от среднего значения.

t + φ) определяет состояние колебательного процесса в момент времени t.

φ характеризует состояние колеблющейся системы в момент времени t = 0.

Период колебаний Т – это промежуток времени, через который колеблющаяся система возвращается к исходному состоянию.

Частота f – число колебаний в 1 с.

. (1.2)

Угловая частота ω – число колебаний за 2π с. (одно полное колебание синусоида совершает за 2π с).

Кинематические характеристики колебательных процессов:

— амплитуда смещения (несколько десятков микрон), являющаяся единицей измерения вибраций в смещении, мкм;

— ускорение в метрах в секунду за секунду, м/с 2 .

Обычно пользуются несколькими представлениями единиц измерений (размах колебаний 2А (мкм или мм), энергия (мм/с), сила (м/с 2 ).

Основными измеряемыми параметрами вибрационных процессов являются виброперемещения, виброскорость, виброускорение, размах колебаний, звуковое давление, ударный спектр, длительность удара и др.

Вибрационное диагностирование объектов проводится в три этапа:

– первичное описание вибрационного состояния объекта;

Для измерения информационных вибросигналов с меньшим уровнем помех применяются индукционные, индуктивные, пьезоэлектрические вибропреобразователи (ВИП), которые могут использоваться для диагностики вагонов, как в эксплуатации, так и на стадии ремонта в депо и на заводах. Наиболее широко используются пьезоэлектрические ВИП, которые по своим техническим характеристикам превосходят другие типы ВИП, так как они имеют достаточно высокий коэффициент преобразования, широкий частотный и динамический диапазон измерений, достаточно простую и надёжную конструкцию, небольшие размеры и массу [4, 5, 6, 7, 8].

Известны две основные конструктивные разновидности пьезоэлектрических ВИП: с предварительным поджатием и клееные.

На рис. 1.1 представлена первая разновидность пьезоэлектрических преобразователей с предварительным поджатием. В этой конструкции М1 – масса инерционного тела, М2 – масса детали, через которую передаётся усилие поджатия. Модель содержит три упругих элемента: пьезоэлемент С2, пружину С3 и деталь, передающую усилие поджатия С1. Деформация упругого элемента С2, преобразованная в электрический заряд при заданном ускорении, зависит не только от массы М1, но также от массы М2 и соотношения жёсткостей.

Преобразователи абсолютной вибрации в электрический сигнал делят на два класса:

– генераторные, преобразующие энергию механических колебаний в электрическую;

– параметрические, преобразующие механические колебания в изменение параметров электрических полей (индуктивности, ёмкости, активного сопротивления, частоты или сдвига фаз и т.д).

Простейший преобразователь (пьезоакселерометр) приведен на рис. 1.2. Пьезоэлемент 2 прикрепляют к воспринимающему внешние колебания объекту контроля 6. На поверхность пьезопластины наносят электрод. Сверху на пьезопластине располагают инерционную массу 3, на которой размещается пружина 4.

Собственная частота сейсмической системы такого преобразователя

, (1.4)

где С1 – коэффициент упругости пьезоэлемента в направлении приложения силы инерции груза массой m.

6. Ухудшение свойств смазки.

Практически все из указанных групп дефектов обнаруживаются на начальной стадии развития по следующим основным диагностическим признакам:

– изменению свойств сил трения и возбуждаемой ими высокочастотной случайной вибрации в виде роста уровня вибрации и (или) появления ее амплитудной модуляции;

– появлению ударных импульсов при контакте дефектных участков поверхностей качения и возбуждаемой ими высокочастотной вибрации ударного вида;

– росту колебаний вала (ротора) в подшипниках на частотах, определяемых параметрами подшипника.

Изменение сил трения является основным признаком для обнаружения зарождающихся дефектов первой, второй и четвертой из указанных групп. Появление ударных импульсов является основным признаком для обнаружения зарождающихся дефектов третьей и шестой групп. Рост колебаний ротора на подшипниковых частотах, особенно в области низких и средних частот, является признаком наличия развитых дефектов не только из указанных групп, но и дефектов изготовления как собственно подшипников, так и других узлов машины. Отдельно следует рассматривать дефекты пятой группы, а именно проскальзывание колец, так как этот вид дефекта проявляет себя не постоянно, а только в момент проскальзывания, поэтому может быть надежно обнаружен только при непрерывном контроле вибрации подшипника.

В процессе эксплуатации вагонов наиболее интенсивно изнашиваются и повреждаются подшипники буксовых узлов и колеса. Дефекты и неисправности тележек ускоряют процессы изнашивания и повреждения подшипников. С ними связаны также геометрия и профиль колес с подрезом гребня, усталостные дефекты на поверхности катания.

Дефекты подшипников, как правило, завершаются отказами и перегревом, приводящими часто к сходу с рельсов подвижного состава. Отцепки вагонов по неисправностям буксовых узлов составляют более 60 % от общего числа браков. Причем основное количество отказов буксовых узлов происходит под гружеными вагонами.

Поэтому при плановых ремонтах вагонов особое внимание уделяется техническому состоянию подшипников и буксового узла в целом после их ремонта. Одним из используемых технических средств для диагностирования подшипников является микропроцессорный пульт для анализа акустических шумов МПП-93.

Микропроцессорный пульт (в дальнейшем «пульт МПП-93») используется в комплекте с установками УДП-85/90 и УДП-2001 ОАО «ВНИИЖТ» (рис. 1.3) и предназначен для выявления неисправностей роликовых подшипников без демонтажа буксовых узлов при промежуточной ревизии в соответствии с Инструктивными указаниями 3-ЦВРК. Пульт МПП-93 повышает достоверность и информативность диагностирования. Он устойчиво работает при температуре от плюс 10 до плюс 35 ºС, влажности до 80 % при температуре 20 ºС и не требует специальной защиты от магнитных и электрических полей в условиях колесных цехов (участков).

Технические данные пульта МПП-93:

Габариты, мм:
– пульта без монитора 40×500×120
– монитора 300×300×350
Напряжение питания, В 220±5 %
Род тока Переменный однофазный
Мощность, кВт 0,35

Пульт МПП-93 имеет следующую структуру:

– зажим с пьезоакселерометром.

Принцип действия пульта МПП-93 основан на измерении, обработке и анализе акустических сигналов, возникающих при диагностировании нагруженных буксовых узлов с роликовыми подшипниками. Неисправности на рабочих поверхностях деталей нагруженного подшипника возбуждают упругие механические колебания буксового узла, параметры которых, содержащие информацию о техническом состоянии подшипника, измеряются с помощью пьезоакселерометра, преобразующего энергию колебаний в электрические сигналы, пропорциональные ускорениям.

Читайте также:  Установка вру на стройплощадке

Полученные значения сигналов поступают в аналого-цифровой преобразователь /АЦП/ и в виде числового двоичного кода заносятся в память процессора, где обрабатываются по алгоритму, построенному с учетом теории математической статистики.

Параметры сигналов, поступающих в процессор от пьезоакселерометра, установленного на диагностируемый буксовый узел, выводятся на экран монитора и сравниваются с параметрами сигналов образцовой буксы, хранящимися в памяти процессора.

Если амплитуда ускорений диагностируемого буксового узла превышает допустимое (пороговое) значение амплитуд ускорений образцовой буксы (рис. 1.4, б), то на экране монитора индицируются данные о необходимости полной ревизии буксы: «Выявлен брак. Букса подлежит ремонту». Если амплитуда ускорений буксового узла не превышает порогового значения, то на экране монитора индицируется «Годен» (рис. 1.4, а).

В процессе диагностирования подшипники должны быть нагружены, а колесная пара – вращаться по инерции с определенной скоростью. Время диагностирования составляет две секунды после отключения электродвигателей, разгоняющих колесную пару (в УДП-85/90 время диагностирования составляет 100 оборотов сепаратора, что при скорости вращения колёсной пары около 25 об/мин равно примерно 4 минутам). Пульт МПП-93 может применяться для колесных пар с любым типом букс. Зажим пьезоакселерометра устанавливается на нижнюю головку болта М24 крепительной крышки, предварительно очищенную от масла и грязи стальной щеткой и ветошью.

В настоящее время на вагоноремонтных предприятиях для оценки технического состояния подшипников чаще всего используются комплексы вибродиагностики.

В состав комплексов вибродиагностики входят следующие технические средства:

– системы вибродиагностики ОМСД-02, ОМСД-03;

– система вибродиагностики подшипников качения в составе стендов СВП-01, СВП-01В, СВП-01ПМ и размещенного в них программно-аппаратного модуля;

– система для вибродиагностики буксовых узлов колесных пар грузовых вагонов в составе стендов СВП-01ПМ, УДП-2001 и программно-аппаратного модуля в шкафу управления;

– программное обеспечение «Вариант 2» и «ПКДМ».

Системы вибродиагностики предназначены для виброускорений при диагностике узлов и деталей подвижного состава во время ремонта.

Стенды предназначены для диагностики подшипников качения и буксовых узлов колесных пар после их монтажа.

Пакеты программ «Вариант 2» предназначены для регистрации, обработки, хранения и анализа вибрационных сигналов с целью выявления дефектов и неисправностей деталей и узлов подвижного состава во время плановых ремонтов на предприятиях железнодорожного транспорта.

В программное обеспечение входят модули:

– Client EDDC.exe – программа для регистрации, обработки, анализа и хранения вибросигналов, формирования отчётов о техническом состоянии объектов диагностики;

– Synce.exe – программа синхронизации данных локального рабочего места и сервера диагностического центра;

– EDDCreg.exe – программа настройки подключений к базам данных.

На стенде СВП-01 диагностируются подшипники типа 30-32726Е1М, 30-2726Л1М, 30-42726Л, 30-42726Е1М, 30-232726Л1М с внутренним диаметром 130 мм, наружным – 250 мм и диаметром роликов 32 мм.

Стенд СВП-1В (далее «Стенд») предназначен для диагностики технического состояния подшипников в роликовых отделениях вагоноремонтных предприятий при температуре окружающего воздуха от плюс 10 ºС до плюс 35 ºС, относительной влажности воздуха до 80 % при температуре 25 ºС и атмосферном давлении от 630 до 800 мм рт. ст.

Технические характеристики стенда:

Масса, кг
Габаритные размеры, мм 900×600×1120
Частота вращения внутреннего кольца подшипника, об/мин 700…730
Радиальная нагрузка на подшипник, Н 100…2500
Время контроля одного подшипника, с
Потребляемая мощность, кВт 1,5
Напряжение питания, В
Давление воздуха в сети, атм

Устройство и работа СВП-1В

Стенд (рис. 1.5) состоит из следующих деталей и узлов:

– стол специальный 1 с двигателем 12 и защитным кожухом 13;

– шпиндель 9 с защитным кожухом 8;

Стол 1 представляет собой сварной каркас из стального профиля квадратного и прямоугольного сечения, облицованный панелями, на верхней плоскости которого установлена плита 22, где крепятся корпус 10 со шпинделем 9 и запрессованной на нём оправкой 7 и двигатель 12 на виброопорах 15. Под оправкой снизу плиты установлен узел нагружения 3. На лицевой стороне стола крепятся панель пневматики 18 и пускатель 17. Под ними, на каркасе, установлен воздушный фильтр 2. В конструкции стола предусмотрены две сдвижные боковые стенки 16 и полки для размещения комплекта измерительной аппаратуры.

На конус шпинделя 9 запрессована оправка 7. Вал шпинделя вращается в подшипниках скольжения 24, выполненных из бронзы БрАЖ-9-4, в шпиндель залито масло «Индустриальное-20».

Двигатель 12 установлен на виброопорах и соединен со шпинделем через упругую муфту 11, что позволяет исключить влияние вибрации двигателя на результаты измерений. Несоосность валов шпинделя и двигателя не должна превышать 0,2мм. Она регулируется за счет сжатия амортизаторов 15 гайками 14 в вертикальной плоскости и перемещения корпуса 10 шпинделя в горизонтальной плоскости.

Узел нагружения 3 служит для создания радиальной нагрузки на испытуемый подшипник в процессе измерения вибрации. Нагружение производят два зажимных цилиндра 4, воздух в которые поступает от распределителя 19 панели пневматики 18.

Панель пневматики включает в себя регулятор давления 21, распределитель с рукояткой 19 и манометр 20. Сжатый воздух подается от фильтра 2 на регулятор давления 21, на котором устанавливается выходное давление 3. 5 атм., и далее поступает в распределитель 19 и манометр 20.

Снятие шумовых характеристик производится с помощью виброакустического датчика, устанавливаемого на верхней плите узла нагружения 3.

Стенд работает следующим образом:

– испытуемый подшипник 23 устанавливается на оправку 7, закрепленную на валу шпинделя 9 и фиксируется посредством крышки 6 и болтом 5;

– поворотом рукоятки распределителя 19 сжатый воздух подается в зажимные цилиндры 4 и производится нагружение подшипника 23 до требуемой величины

80. 200 кгс, контролируемой манометром 20;

– нажатием кнопки «Вперед» («Назад») на пускателе 17 включается вращение шпинделя 9, и с виброакустического датчика производится запись уровней вибрации на компьютер.

Диагностирование позволяет выявлять следующие дефекты подшипников:

– коррозия, шелушение поверхностей качения;

– дефекты наружного и внутреннего кольца;

Техническое состояние подшипника определяется при частоте вращения вала стенда 750±10 об/мин. в четырех положениях подшипника (при поворотах подшипника на 90º), при вращении в противоположных направлениях.

B случае, если хотя бы в одном из четырех замеров амплитуды ускорений по одному подшипнику Система показала дефект типа «Дефект наружного кольца», то необходимо повторить все пункты технологии для данного подшипника. Если хотя бы в одном из замеров подтвердится диагноз, связанный с дефектом наружного кольца, считать этот подшипник дефектным.

Результаты контроля дефектного подшипника заносятся в поле «Результаты выкатки» с соответствующей записью.

Диагностирование подшипников буксовых узлов после их монтажа проводится на стенде СВП-01, СВП-01ПМ или УДП-2001.

Диагностирование позволяет выявить следующие дефекты:

– повышенные биения колесной пары (дисбаланс колесной пары);

– коррозия, шелушение поверхностей качения;

– дефекты внутреннего кольца;

– недостаток смазки или плохое ее качество.

Перед диагностикой подшипников буксовых узлов должна быть проведена проверка правильности монтажа букс согласно п.п. 5.3.4.1 и 5.3.4.2.

Стенд вибродиагностики СВ-01 ПМ (рис. 1.6) предназначен совместно с системой диагностики механизмов ОМСД-03 для определения технического состояния и выявления неисправностей буксовых узлов колесных пар грузовых вагонов в условиях депо, при температуре окружающего воздуха (20±10) °C, относительной влажности воздуха от 30 до 80 %, и атмосферном давлении от 84 до 106,7 кПа.

Технические характеристики стенда:

Тип контролируемой колесной пары для грузовых вагонов РУ1-950 (РУ1Ш-950)
Вес контролируемой колесной пары, кг 440,4
Номинальная частота вращения, об/мин 320 (регулир)
Время разгона и остановки колесной пары, мин 1…1,5
Привод вращения колесной пары: два электродвигателя А 90 L4
– мощность электродвигателей, кВт 2×2
– частота вращения, об/мин
Высота подъема рамы с колесной пары, мм
Давление в пневмосети, не менее, МПа 0,5
Габариты стенда, L×B×H, мм 750×2420×870
Габариты шкафа управления, L×B×H, мм 700×700×1850
Масса стенда, кг
Масса шкафа управления, кг

Стенд состоит из двух стоек 1 и 2, связанных внизу рамой 3, подвижной (верхней) рамы 4, на которую устанавливается контролируемая колесная пара. Подвижная рама 4 перемещается на роликах 5, которые движутся по направляющим 6, пневмоцилиндра подъема 7, закрепленного на раме. Для ограничения высоты подъема рамы с колесной парой на стойках смонтированы упоры 8. На стойках имеются отверстия для установки упоров, позволяющих стопорить подвижную раму в верхнем положении. На стойках, через амортизаторы 11, установлены опорные площадки 12, на которые устанавливается колесная пара своими буксами. Снизу опорных площадок крепятся датчики измерения вибрации 13. Прижатие роликов 14 к колесной паре и ее разгон осуществляется электродвигателями 15. Для измерения частоты вращения колесной пары на одной из стоек монтируется бесконтактный оптический датчик 17. Подключение электродвигателей осуществляется через тепловые реле, расположенные в распределительной коробке 18. Торможение колесной пары осуществляется двумя тормозными колодками 19, подводимыми к колесной паре пневмоцилиндпами 20.

Пневмооборудование установлено в стойке 1 и включает в себя входной штутцер 9, фильтр 10 и блок клапанов 11, (на рисунке не показаны),

Шкаф управления 21 служит для размещения: панели управления, приборной части системы вибродиагностики ОМСД-03, преобразователя частоты, дросселя и других элементов управления стендом.

Принцип работы стенда заключается в установке колесной пары на подвижную раму накатом вручную и опусканию колесной пары опорными плоскостями букс на опорные площадки стоек стенда.

Далее колесную пару разгоняют механизмами разгона до частоты вращения 320 об/мин (частота вращения считывается оптическим бесконтактным датчиком), после чего механизмы разгона отводятся и тормозятся. Производится снятие вибрационных характеристик с помощью датчиков измерения вибрации, расположенных снизу опорных площадок, значения которых отображаются на пульте шкафа управления. По полученным значениям делаются выводы о состоянии подшипников буксовых узлов. Торможение колесной пары осуществляется тормозными колодками механизмов торможения.

Буксовый узел считается забракованным, если из трех измерений два из них покажут на какой-либо дефект. В случае обнаружения дефекта следует снять колесную пару со стенда, произвести демонтаж буксы и произвести осмотр подшипников согласно п.п. 5.1 и 5.2.2.1. Занести результаты контроля в поле «Результаты выкатки» с соответствующей записью. Распечатать результаты диагностирования.

1.1.2. Диагностирование редукторов приводов вагонных

генераторов от средней части оси колесной пары

Диагностирование редукторов осуществляется на катковой станции испытания редукторов (КСИ-Р), разработанной ООО «Дизель-тест-комплект» [7]. Объектами диагностирования в автоматическом и ручном режимах являются редукторы:

Диагностирование редукторов в сборе с колесной парой проводится в соответствии с требованиями руководства по ремонту редукторно-карданных приводов вагонных генераторов пассажирских вагонов Л2.003/12-4694 РВ, включая редукторы, установленные на колесные пары с тормозными дисками.

– установку колесной пары с редуктором на станине и креплением по штатным местам буксовых узлов;

– фрикционную подачу крутящего момента на колеса колесной пары от двух катков с полиуретановым покрытием;

– плавное управление разгоном и торможением при вращении в обе стороны в диапазоне эквивалентных скоростей движения вагона от 0 до 160 км/ч (скорость вращения оси от 0 до 900 об./мин);

Читайте также:  Установка завершена с состоянием 1603 java

– управление процессами разгона и торможения, а также обеспечение возможности аварийного останова испытаний с пульта управления;

– поддержание требуемой частоты вращения колесной пары с точностью ±10 об/мин;

– электрическую нагрузку на нагрузочном генераторе 32 кВт ±10 % (механическая мощность на редукторе 40 кВт ±10 %);

– контроль температуры корпуса и подшипников редуктора во время обкатки;

– отображение в удобном для оператора виде основных режимов работы стенда, информации об измеряемых физических величинах и параметрах на индикаторах шкафа управления, а также на средствах отображения информационно-измерительного комплекса;

– регистрацию измеряемых параметров в моменты времени, определяемые методикой испытаний;

– ввод снятых данных в информационно-измерительный комплекс и протоколирование.

Программное обеспечение и аппаратные средства станции обеспечивают возможность перепрограммирования предельных установок, временных и скоростных параметров в алгоритмах испытаний.

– температура нагрева поддона корпуса редуктора и подшипниковых узлов, предел допускаемой основной погрешности ±1,0 ºС;

– температура окружающего воздуха, предел допускаемой основной погрешности ±1,0 ºС;

– частота вращения колесной пары, предел допускаемой основной погрешности ±10 об/мин;

– напряжение нагрузочного генератора (после выпрямителя), предел допускаемой основной приведенной погрешности 1,5 %;

– ток нагрузочного генератора (после выпрямителя), предел допускаемой основной погрешности 1,5 %;

– мощность, рассеиваемая нагрузкой;

Состав управляющих команд:

– включение привода колесной пары;

– выключение привода колесной пары;

– управление разгоном, торможением и изменением направления вращения приводного двигателя;

– ступенчатое изменение мощности нагрузки;

– аварийный останов испытаний;

– команда на регистрацию контролируемых параметров;

– команда на распечатку протокола испытаний;

– команды переключения режимов работы.

Система аварийной защиты станции обеспечивает сброс нагрузки и остановку привода колесной пары, вывод сообщения на монитор о предполагаемой причине аварийного останова при:

– превышении напряжения нагрузочного генератора значения Umax;

– превышении тока нагрузочного генератора значения Iмах;

– превышении скорости вращения вала приводного двигателя значения Nmax;

– превышении температуры нагрева корпуса редуктора и в любой из контролируемых точек значения Тmax.

Предельные значения параметров выставляются при настройке станции.

Система отображения информации станции обеспечивает индикацию на мнемосхеме, выводимой на экран монитора всех контролируемых параметров. Индикация напряжения и тока нагрузочного генератора после выпрямителя дублируется на цифровых щитовых приборах, размещенных на генераторном шкафу. На пульте оператора также отображаются состояние силовых коммутационных элементов, выводится световая аварийная сигнализация.

В состав станции входят следующие устройства:

– пульт оператора – информационно-измерительный комплекс, включающий: ЭВМ, печатающее устройство, устройство отображения информации, стендовую аппаратуру измерения, контроля и управления;

– шкаф управления приводом и нагрузкой ШпиН;

– карданный вал для генератора;

– катковое устройство в сборе;

– узел крепления колесной пары с редуктором (ставлюга);

– станины под оборудование стенда;

– гаситель колебаний вагонный;

– генератор синхронный типа ЭГВ 08.У1;

Устройство и работа станции

Станция включает в себя следующие основные структурные элементы:

– механические конструктивы, обеспечивающие крепление приводного двигателя и испытываемых редукторов и передачу вращающего момента на колесную ось, вал нагрузочного генератора;

– схему ввода силового трехфазного напряжения 380 В, 50 Гц и управления приводным двигателем;

– систему регулирования напряжения и защиты нагрузочного генератора;

– стендовую аппаратуру измерения, контроля и управления;

В автоматическом режиме формирование управляющих команд, измерение параметров и отображение информации выполняется в реальном времени под управлением программного обеспечения станции.

В ручном режиме управление испытаниями ведется с помощью органов управления, расположенных на пульте оператора и на мнемосхеме.

Механическая часть станции включает в себя станину под приводной двигатель, станину под нагрузочный генератор, ставлюги под испытываемый редуктор в количестве 2 шт, узел крепления мертвой точки редуктора. На станинах размещены элементы крепления, два электродвигателя мощностью по 22 кВт каждый с номинальной частотой 3000 об/мин со встроенными вентиляторами, карданный вал.

Система ввода силового трехфазного напряжения 380 В, 50 Гц и управления приводом включает в себя:

– ручной силовой трехфазный выключатель, предназначенный для подключения привода к сети;

– автоматические выключатели для защиты цепей питания инверторов, аппаратуры питания станции, вентиляторов шкафа нагрузки, пускатель;

– кнопки сброса инверторов в начальное состояние;

– светодиоды отображения состояния инвертора и двигателя;

– блок питания ±24 В; преобразователь интерфейса RS485/Ethernet NP 5150 (M5).

Схема управления двигателем работает в режиме программного управления.

Запуск системы управления двигателем и его выключение производится командой, поступающей с пульта оператора. Управление двигателем и анализ состояния инвертора и двигателя производится по последовательному каналу передачи данных типа RS485/ Ethernet через преобразователь М5.

Независимо от используемого режима управления при срабатывания тепловой защиты пускателя происходит его обесточивание. Информация об изменении состояния пускателя передается через блок-контакты на пульт оператора. При необходимости аварийного останова нажимается соответствующая кнопка на пульте оператора, и за счет этого происходит обесточивание реле, что вызывает выключение пускателя.

Схема электрическая общая системы регулирования напряжения и защиты нагрузочного генератора содержит: силовой выпрямитель, схему управления цепью возбуждения генератора (регулятор мощности, цифровые указатели тока генератора и тока возбуждения, стрелочные индикаторы величины напряжения и тока возбуждения, используемые при наладке), предохранители, преобразователи интерфейса RS485/Ethernet NP 5150, модуль дискретного ввода/вывода и коммутационный).

Схема управления цепью возбуждения предназначена для размыкания цепи возбуждения генератора при несанкционированном увеличении напряжения генератора выше предельно допустимого значения и регулирования тока возбуждения в зависимости от требуемой мощности нагрузки при текущем значении частоты вращения генератора.

При увеличении напряжения генератора (после выпрямителя) выше установленного значения срабатывает реле максимального напряжения РСН50 6/250, и разрывается цепь возбуждения генератора. При этом напряжение генератора будет уменьшаться. При снижении напряжения ниже порога срабатывания реле максимального напряжения цепь возбуждения замыкаться не будет. Для приведения схемы в исходное состояние предусмотрена кнопка «Сброс».

Величина тока возбуждения задается блоком регулирования мощности в пределах от 0 до 4 А с интервалом 0,064 А в зависимости от требуемой мощности нагрузки на генератор и текущего значения частоты вращения генератора. Сопротивление нагрузки генератора при этом остается постоянным, а мощность при установившейся частоте вращения поддерживается регулированием напряжения генератора через изменение тока возбуждения.

Напряжение и ток генератора (после выпрямителя) измеряются приборами. Измеренные значения тока и напряжения через модули в цифровой форме передаются в ЭВМ и отображаются на мнемосхеме пульта оператора.

В качестве нагрузки генератора используется четыре последовательно включенных блока балластных резисторов РБ-306 У2. Требуемое сопротивление нагрузки набирается путем включения нужного количества ступеней РБ-306. При этом максимальный ток не должен быть выше 300 А, а ток через отдельные резистивные элементы не должен превышать максимальных паспортных значений.

Нагрузочные элементы размещены в шкафу. В нижней части шкафа расположены четыре вентилятора для охлаждения резисторов.

Стендовая аппаратура измерения, контроля и управления включает в себя: пульт оператора (ПО), датчики температуры и принтер.

ПО предназначен для размещения управляюще-вычислительного комплекса (УВК), органов управления станцией и отображения информации о текущем состоянии элементов станции. На ПО размещены:

– кнопка аварийного останова.

УВК является одним из основных элементов станции. Он обеспечивает формирование всех управляющих команд независимо от режима управления, анализ состояния нагрузочного генератора и аппаратуры станции, измерение и регистрацию параметров, отображение информации обо всех измеренных параметрах и состояниях, определение и обработку аварийных ситуаций, настройку станции на проведение испытаний.

УВК состоит из системных плат ЭВМ, дискового накопителя, электронных модулей цифрового ввода/вывода, модулей гальванической развязки, аналогичных элементам персонального компьютера.

Датчики температуры выполнены на основе пирометрических термометров «Кельвин ИКС», помещенных в алюминиевые корпуса с напрессованными постоянными магнитами. Корпуса термометров не имеют гальванической связи с корпусами датчиков и магнитами. Термометры данного типа имеют цифровой выход с интерфейса RS-232. Передача данных в УВК станции осуществляется через четырехпортовый преобразователь RS482×4/Ethernet. Измеренные значения температуры отображаются в цифровом виде на мнемосхеме пульта оператора. На мнемосхеме в цифровом виде отображается также значение мощности, отдаваемой генератором в нагрузку (по результатам прямых измерений напряжения и тока генератора).

Программное обеспечение предназначено для контроля параметров испытываемых редукторов, контроля электрических параметров нагрузочного генератора, управления частотой вращения двигателя, управления мощностью нагрузки, ведения протокола испытаний.

Программа управления станцией для испытания редукторов начинает работать сразу по включении компьютера без дополнительных команд и операций.

При включении компьютера после загрузки операционной системы и программы управления станцией на экране компьютера появляется главное окно программы.

Кнопки, расположенные в окне, позволяют пользователю:

– перейти к проведению испытаний;

– перейти к архиву проведенных ранее испытаний;

– перейти к просмотру документации.

При нажатии на кнопку «Испытание» открывается окно, в котором предлагается ввести номер и тип редуктора.

После ввода типа и номера редуктора на экране появляется окно, в котором необходимо ввести фамилию, имя и отчество оператора.

После ввода типа и номера редуктора, номера вагона, имени исполнителя и нажатия на кнопку «Ввод» на экране появляется мнемосхема (рис. 1.7), на которой отображаются основные элементы станции и их параметры.

В правой верхней части экрана размещается графа текущей даты и времени, имени исполнителя. Ниже в текстовой рамке индицируется режим работы станции (РУЧНОЙ, АВТОМАТИЧЕСКИЙ).

Далее, в рамке отображается продолжительность текущего испытания с точностью до секунды. Ниже – индикатор аварии, который подсвечивается красным цветом при возникновении аварийной ситуации. Причина возникновения аварийной ситуации фиксируется в виде текстового комментария. В самой нижней графе таблицы указан номер и тип редуктора. Измеренные и рассчитанные значения контролируемых параметров (Ur, Ir, Pмехан, Рэлектр, t1, t2, t3) отображаются в соответствующих местах мнемосхемы.

В левой верхней части экрана символически изображен силовой шкаф, двигатель и контактор включения двигателя. Ниже – шкала, отображающая частоту вращения двигателя.

В верхней части мнемосхемы между генератором и двигателем отображается направление вращения якоря.

Если двигатель остановлен, то отображается красная пиктограмма (картинка) с надписью STOP.

Если двигатель вращается, то отображается зеленая пиктограмма в виде направленной стрелки, по часовому, либо обратного часовому направлению.

Включение/выключение нагрузки генератора в ручном режиме производится с помощью кнопок на мнемосхеме.

В автоматических режимах нагрузкой управляет программа согласно заданному алгоритму.

1.2. Диагностирование нагрева букс пассажирских

Система контроля нагрева букс (СКНБ) пассажирских вагонов постройки ТВЗ и Германии предназначена для выдачи светового и звукового сигналов при превышении температуры хотя бы одного из буксовых узлов установленного порогового значения.

По типу применяемых термодатчиков СКНБ подразделяются на две группы:

– с термодатчиками на основе легкоплавкого сплава;

– с термодатчиками на основе полупроводниковых терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (позисторами).

Технические характеристики СКНБ указаны в табл. 1.1.

Дата добавления: 2017-12-05 ; просмотров: 1601 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

источник