Введение к работе
Актуальность проблемы. Важнейшей задачей в процессе эксплуатации железнодорожного транспорта является обеспечение реальной экономии материалов и средств с помощью внедрения систем контроля объективного состояния подвижного состава и ресурсосберегающих технологий. Для решения этой задачи необходима разработка надежных методов диагностики состояния всех эксплуатируемых частей подвижного состава.
Горьковская железная дорога в течение последних лет проводит исследования методов подготовки и диагностики подвижного состава в депо и в пути следования с целью улучшения экономических показателей и безопасности движения. Так под руководством и непосредственным участием автора разработаны и запатентованы методы разогрева нефтепродуктов для разгрузки и очистки цистерн от их остатков. Однако наиболее сложными оказались вопросы диагностики с целью обнаружения неисправностей основных узлов локомотивов. Все эти вопросы до последнего времени не находили теоретического обоснования и практического решения, хотя их значение для деятельности железных дорог бесспорно высокое. Исследования показали, что наиболее эффективным является метод компьютерной вибродиагностики.
Методы компьютерной вибродиагностики уже в течении нескольких лет разрабатываются на Г орьковской железной дороге. Базовым, для апробации этих методов, было выбрано локомотивное депо Горький-Сортировочная. Первой такой была система вибродиапюстики колесно-моторных блоков (КМ Б) электровозов ВЛ-80с во время проведения профилактического ремонта (ТР-1). Затем на том же принципе были разработаны и внедрены системы вибродиагностики тяговых электродвигателей на стенде после ремонта, КМ Б на стенде после ремонта, компрессоров на стенде после ремонта, подшипников различных типов после ремонта и вспомогательных электродвигателей: НБ-455А, АЭ92-402, П11М, ДМК-1/50 и ДМА ЧМЭ-3. Ранее проверка перечисленного оборудования сводилась к прослушиванию шумов и измерению частоты вращения электродвигателей. Такой контроль нельзя назвать точным и объективным, в отличие от метода компьютерной вибродиагностики, при котором в формировании заключения человек не участвует.
Вопросы надежности производственных систем рассматривались в работах известных ученых: Иванова М.И., Переселенкова Г.С., Гавриленкова А.В., Мастаченко В.Н., Спиридонова Э.С. и других. Проблемам диагностики исправности технических средств посвящены труды ряда крупных отечественных и зарубежных ученых: Васильева В.И., Загоруйко Н.Г., Ту Дж., Гонсалеса Р. и других. Методы диагностики динамических систем разрабатывались Гельфандбейном Я.А., Мозгалевским А.П., Гаскаровым Д.В., Пархоменко П.П., Бирге-ром И.А. и другими. Несмотря на высокую актуальность вибродиагностики железнодорожного подвижного состава такие методы начали внедряться недавно. Настоящая работа является обоснованием методов низкочастотной вибродиагностики механических узлов тепловозов.
Цель работы заключается в создании и обосновании методов низкочастотной вибродиагностики механических узлов тепловозов на основе использования математических методов и компьютерных технологий, обеспечивающих снижение эксплуатационных расходов и нештатных ситуаций на железной дороге связанных с выходом из строя ко-лесно-моторных блоков тепловозов.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
• разработка метода низкочастотной вибродиагностики механических узлов тепловозов;
• разработка и осуществление методов определения допустимых пределов значений величин амплитуд в каждом из диапазонов частот, выбранных для контроля;
• разработка математической модели в виде алгоритма и программы для ЭВМ обработки вибропроцессов, записанных в одной точке контролируемого агрегата;
• анализ работы систем вибродиагностики для обоснования методов проверки агрегатов при ТР-1 как наиболее приемлемых для определения технического состояния подвижного состава в процессе эксплуатации; • контроль колесно-моторного блока тепловоза на стенде после ремонта, т.е. перед установкой под тепловоз.
Научная новизна. Применение методов анализа низкочастотных спектров виброускорений или виброперемещений с выделением диапазонов частот, соответствующих дефектам и их идентификации. Разработка методов определения допустимых значений амплитуд, входящих в частотный диапазон каждого из дефектов. Обоснование стационарных методов контроля в условиях депо для определения технического состояния подвижного состава во время эксплуатации.
Достоверность предлагаемых методов подтверждена многолетней эксплуатацией систем вибродиагностики в локомотивных депо Горьковской железной дороги, дающих существенную экономию средств и времени за счет снижения объемов ремонта подвижного состава.
Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в создании теоретически обоснованных, практически эффективных и простых в применении систем компьютерной вибродиагностики тепловозов. Разработана одно-канальная многофункциональная диагностическая система, которая позволила используя всего только один датчик, устанавливаемый на контролируемой буксе, проверять при проведении текущего ремонта следующие параметры колесно-моторных блоков (КМБ):
• биение колесной пары;
• разбег оси колесной пары;
• наружное кольцо подшипника буксы;
• внутреннее кольцо подшипника буксы;
• ролики подшипника буксы;
• биение якоря электродвигателя;
• разбег оси якоря электродвигателя;
• наружное кольцо подшипника электродвигателя;
• внутреннее кольцо подшипника электродвигатс ля;
• пересопряжение зубчатых колес тягового редук тора;
• повреждение зубьев шестерни тягового редукто ра;
• повреждение зубьев шестерни колеса.
В настоящее время система проходит сертификацию для ее широкого применения на сеті железных дорог Российской Федерации.
Апробация работы. Основные положения \ результаты работы докладывались и обсуждалисі на научно-технической конференции Проблемь железнодорожного транспорта и транспортногс строительства Сибири , Новосибирск, , ноябрі 1997г., научно-технических советах Горьковскої железной дороги в 1990-2000 г.г.
Публикации. По результатам исследований представленных в диссертационной работе, опуб ликовано 10 научных работ, в том числе одиі патент на изобретение. На защиту выносятся следующие результаты:
• методологические основы системы компьютерной вибродиагностики колесно-моторных блоко тепловозов на стенде и при проведении ТР-1 в условиях депо;
• концепция определения технического состояния колесно-моторных блоков тепловозов во время эксплуатации по результатам компьютерной вибродиагностики, проведенной во время ТР-1 в локомотивном депо;
• компьютерная многофункциональная система вибродиагностики колесно-моторных блоков и подшипников различных классов;
• принципы построения мониторинга технического состояния подвижного состава при движении поезда как основы предотвращения аварий и катастроф на железнодорожном транспорте.