СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ МЕХАНИЗМОВ ОМСД-01 ( 02)

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована для выявления дефектов (неисправностей) в колесно-моторных блоках локомотивов подвижного состава с помощью измерений виброаккустических сигналов и их анализа на основе использования компьютерных технологий.
Проблема создания технических средств диагностики подшипниковых узлов в эксплуатации и ремонте локомотивов и грузовых вагонов на железнодорожном транспорте всегда была достаточно актуальной. Напольными устройствами контроля нагрева буксовых узлов (ПОНАБ, Диск-2, КТСМ, Лозинский С.Н., Алексеев А.Г., Карпенко П.Н. Аппаратура автоматического обнаружения перегретых букс в поездах. - М.: Транспорт, 1978, с.16-19, 23-30) неисправности подшипников тягового подвижного состава достоверно не выявляются из-за сильного мешающего влияния штатного нагрева тяговых электродвигателей (ТЭД), влияния меняющихся внешних условий и т.д. По этой причине помощникам машинистов на стоянках вменено в обязанность касанием «тыльной стороны руки» проверять температуру нагрева крышек буксовых подшипников. В технологию ремонта локомотивов было введено прослушивание работы зубчатой передачи стетоскопом. Несложным медицинским прибором опытные слесари-ремонтники пытались выявить посторонние шумы при работе редукторного и подшипниковых узлов.
На фоне использования стетоскопа и руки помощника в качестве «диагностирующих» средств внедрение виброакустических приборов стало явно прогрессивным шагом. В настоящее время на железнодорожном транспорте используется более 15 различных типов приборов виброакустики как отечественных, так и иностранных производителей.
Наиболее распространены из них (известны) устройства для выявления дефектов подшипниковых и редукторных узлов локомотивов и грузовых вагонов подвижного состава «Прогноз-1» (ГУП Центр «Транспорт», г.Омск), «Вектор - 2000» и «КПА-1В» (АО ВАСТ, г.С-Петербург), Терешкин Л.В., Зеленин И.Г., Механизация и автоматизация производственных процессов при ремонте пассажирских вагонов, М., «Транспорт», 1974 с.163-165. При всех различиях указанных приборов они имеют много общего. Ранее они использовались в других отраслях промышленности, в т.ч. военно-промышленный комплекс (ВПК). Для расширения рынка были предприняты стихийные попытки их адаптации для подвижного состава. В них, как правило, используются стандартные методы обработки снимаемых с объектов спектров частот виброакустических сигналов и их идентификации с эталонными спектрами для конкретных видов неисправностей.
Кроме того, вышеперечисленные устройства используются для вибродиагностики отдельных узлов подвижного состава только на отдельных этапах технологического цикла ремонта. Например, при ремонтах локомотивов диагностирование производится только в составе локомотива, т.е. на конечной операции ремонта. Вышеперечисленные устройства вибродиагностики являются измерительными системами, не имеющими технологических приспособлений (стендов) для диагностики деталей, узлов в процессе всего технологического цикла ремонта подвижного состава.
Недостатки: Невозможность контролировать едиными методами и средствами (вибродиагностика) качество узлов, входящих в состав механизма, например колесно-моторного блока локомотива.
Как следствие, - недопустимо низкий уровень достоверности результатов - не более 40-60%, что соответствует обычной статистической выборке. Результаты диагностики полностью зависят от субъективных факторов - опыта и интуиции инженера-диагноста. В результате появляются «прогнозы» типа: «уровень развития дефекта 80% с вероятностью 60%», т.е. полная неопределенность. То же - и в сходимости результатов.
При создании системы диагностики механизмов ОМСД-01(02) (одноканальная многофункциональная система диагностики) требовалось решить следующие задачи:
- выявлять с достоверностью не менее 92% и однозначно (годен/брак) все недопустимые дефекты подшипниковых и редукторных узлов, исключив влияние человеческого фактора;
- обеспечить комплексность диагностирования по всей технологической цепочке от подшипника до колесно-моторного блока под локомотивом;
- минимизировать количество датчиков и время диагностирования;
- обеспечить возможность передачи по электронной связи диагностической информации в дорожные или региональные центры в реальном времени;
Созданная одноканальная многофункциональная система диагностики - ОМСД-01(02) полностью соответствует заявленным техническим требованиям.
Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении качества диагностики колесно-моторного блока локомотивов путем использования 4х стендов и единой системы вибродиагностики, что позволяет реализовать метод пооперационного контроля сборочных операций и диагностировать подшипники и узлы в которые они входят на всех этапах технологического процесса сборки колесно-моторных блоков (КМБ) локомотивов по всей технологической цепочке от подшипника до колесно-моторного блока под локомотивом при соблюдении единства методов и средств измерений, что повышает качество их изготовления и ремонта и повышает безопасность движения.
Поставленная техническая задача и достигаемый при ее решении технический результат реализуется за счет того, что:
Система диагностики механизмов содержит стенд диагностики буксовых подшипников, стенд диагностики тяговых двигателей, стенд диагностики колесно-моторного блока (КМБ), стенд диагностики КМБ под локомотивом для последовательной и комплексной диагностики упомянутых узлов.
Кроме того:
Указанные стенды содержат датчики виброускорений, каждый из которых связан с усилителем, сигналы с которых поступают на многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и далее на компьютер.
Сущность заявленной полезной модели поясняется представленными графическими материалами, где на фиг.1 показана структурная блок-схема заявленной полезной модели - «Система диагностики механизмов ОМСД-01(02)», где указано следующее:
1 - стенд диагностики буксовых подшипников;
2 - стенд диагностики тяговых двигателей;
3 - стенд диагностики колесно-моторного блока (КМБ);
4 - стенд диагностики КМБ под локомотивом;
5 - многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
6 - компьютер;
1
2
3
4
а а, а, а - датчики виброускорений;
1
2
3
4
b, b, b, b - усилители.
Заявленная система работает следующим образом.
Буксовый подшипник диагностируется с целью выявления механических дефектов входящих в него деталей, для чего подшипник
1
1
приводится во вращение на стенде 1. Возникающие при этом вибрации преобразовываются с помощью датчика виброускорений а в электрический сигнал. Сигнал с датчика поступает на вход усилителя b. С выхода усилителя сигнал поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5, где преобразуется в цифровую форму. С выхода аналого-цифрового преобразователя (АЦП) сигнал поступает в компьютер 6, где обрабатывается и анализируется для выявления дефектов подшипника.
2
2
Годные подшипники монтируются в тяговый электродвигатель (ТЭД), который приводится во вращение на стенде 2. Возникающие при этом вибрации преобразовываются с помощью датчика виброускорений а в электрический сигнал. Сигнал с датчика поступает на вход усилителя b. С выхода усилителя сигнал поступает на второй вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5, где преобразуется в цифровую форму. С выхода аналого-цифрового преобразователя (АЦП) сигнал поступает в компьютер 6, где обрабатывается и анализируется для выявления дефектов тягового электродвигателя.
3
3
Годные подшипники и тяговый двигатель монтируются в колесно-моторный блок (КМБ) который диагностируется на выявление дефектов сборки и смазки на стационарном стенде 3. Возникающие при этом вибрации преобразовываются с помощью датчика виброускорений а в электрический сигнал. Сигнал с датчика поступает на вход усилителя b. С выхода усилителя сигнал поступает на третий вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5, где преобразуется в цифровую форму. С выхода аналого-цифрового преобразователя (АЦП) сигнал поступает в компьютер 6, где обрабатывается и анализируется для выявления дефектов сборки и смазки колесно-моторного блока (КМБ).
4
Исправный колесно-моторный блок (КМБ) монтируется под локомотив, который диагностируется на выявление дефектов сборки и смазки на стенде 4. Возникающие при этом вибрации преобразовываются с помощью датчика виброускорений а в электрический сигнал. Сигнал с
4
датчика поступает на вход усилителя b. С выхода усилителя сигнал поступает на четвертый вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5, где преобразуется в цифровую форму. С выхода аналого-цифрового преобразователя (АЦП) сигнал поступает в компьютер 6, где обрабатывается и анализируется для выявления дефектов сборки и смазки.
Сравнение потребительских свойств известных систем и предложенной отображено в таблице.
№ п/п
Наименование
комплекс Прогноз-1
комплекс Вектор-2000
система ОМСД-01(02)
1
2
3
4
5
1
Выдача диагноза(годен/брак) без участия человеческого фактора.
Нет, дает рекомендации на комиссионное решение
Нет, дает рекомендации на комиссионное решение
Выдает однозначно годен/брак
2
Передача по каналам связи«Интернет» информации в единый диагностический центр (узла, дороги, РЖД) для накопления и выработки прогноза остаточного ресурса.
Нет
Нет
Да
3
Количество датчиков для диагностики КМБ, ед.
6
6
2
4
Время диагностирования электровоза, минут.
118
72
20
5
Допустимые отклонения частоты вращения объекта от номинальной, %.
1
1
10
6
Квалификация специалистов для работы с системами.
инженер
инженер
оператор
7
Достоверность выявления дефектов по фактическим данным многолетних измерений, %.
65
62
не менее 92
8
Вероятность ложного срабатывания
до 65%
до 65%
не более 3%
9
Вероятность пропуска дефекта
32% (по отдельным депо до 70%)
32% (по отдельным депо до 70%)
не более 2%
Ключевым звеном системы ОМСД-01(02) является достоверное определение порогового значения для каждого дефекта. Достижение и тем более превышение этого параметра является необходимым и достаточным условием для однозначной браковки узла с указанием причины.
Сравнивая полученные при диагностировании значения диагностических параметров с пороговыми для каждой неисправности, в депо не только делают прогноз относительно дальнейшей работы каждого узла, но и планируют объемы ремонта локомотивов с учетом прогнозного ресурса.
За счет применения современных методов математической обработки снимаемой информации, интегральной комплексной оценки пороговых значений для каждого дефекта, новейшего программного обеспечения удалось одним датчиком (второй - контрольный) обеспечить достоверную (не менее 92%) и однозначную (годен/брак) диагностику подшипниковых и редукторных узлов локомотивов подвижного состава.
Таким образом, контролируется вся технологическая цепочка ремонта колесно-моторных блоков локомотивов.