УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПРАВКИ БУКС МОТОРНО-ОСЕВЫХ ПОДШИПНИКОВ ЛОКОМОТИВОВ С ЭЛЕМЕНТАМИ ДИАГНОСТИКИ

Заявленное техническое решение относится к устройствам заправки. Объектом заправки являются буксы с постоянным уровнем смазки моторно-осевых подшипников (МОП) локомотивов серии ВЛ.
Для подшипников скольжения важным является уровень смазки в рабочей камере буксы. Не допускается заправка буксового узла смазкой выше и ниже заданного уровня, так как это может привести к повышенному нагреву подшипников, что снижает вязкость масла, увеличивает его расход и уменьшает толщину смазочной пленки. Понижение уровня масла в рабочей камере в процессе эксплуатации также негативно сказывается на качестве работы подшипника. Заданный уровень масла в рабочей камере определяется высотой установки ниппеля соединяющего запасную и рабочую камеру буксы.
Известен способ заправки букс моторно-осевого подшипника локомотива [1], заключающийся в подаче масла под давлением через заправочную трубку в рабочую и запасную камеры буксы посредством заправочного приспособления, при этом буксу заправляют до нижнего обреза заправочной трубки, о чем судят, фиксируя скачок давления в гидравлической магистрали, при этом подачу масла прекращают, а избыток масла в рабочей камере в объеме, ограниченном нижним обрезом ниппеля и нижним обрезом заправочной трубки, равный 1400-1600 г, из буксы откачивают.
К недостаткам описанного способа можно отнести:
- при заправке происходит кратковременное переполнение рабочей камеры, что может привести к течи смазки через порог буксы вдоль шейки оси колесной пары;
- в процессе заправки, нагнетаемая смазка смешивается с отработавшей смазкой внутри корпуса буксы, поэтому откачанная смазка может содержать воду и примеси препятствующие ее повторному использованию и экономия смазки практически не достигается.
Известен способ заправки маслом двухкамерной буксы моторно-осевого подшипника и устройство для его осуществления [2], включающий нагнетание масла в заправочную камеру через маслопроводную трубку, охваченную воздухопроводной трубкой с калиброванным отверстием, согласно изобретению указанное калиброванное отверстие в воздухопроводной трубке выполняют ниже заданного уровня масла в рабочей камере на величину допустимого превышения уровня масла над заданным, а контроль уровня масла осуществляют по показаниям индикатора уровня масла, сообщенного с другим калиброванным отверстием, выполненным в верхнем, расположенном вне корпуса буксы, конце воздухопроводной трубки, при этом перед началом заправки контролируют уровень масла в камерах буксы, при уровне масла, равном заданному, буксу считают исправной и осуществляют нагнетание масла в заправочную камеру с одновременным контролем уровня в рабочей камере, при достижении удвоенного относительно первоначального значения показания индикатора уровня масла процесс подачи масла прекращают.
Недостатками описанного изобретения являются:
- отсутствие контроля уровня смазки в запасной камере, описанная процедура позволяет зафиксировать лишь факт понижения уровня в запасной камере;
- индикатор уровня смазки в рабочей камере механический и требует предварительной настройки чувствительности при изготовлении устройства, при этом в процессе эксплуатации за счет загрязнения воздухопроводной трубки эта настройка может сбиться.
Наиболее близким научно-техническим решением является способ автоматической заправки букс МОП и устройство для его осуществления [3], предусматривающий установку пневмогидропульта устройства в заправочное отверстие буксы МОП; запуск операции автоматической подачи смазки в буксу МОП; автоматическое отключение заправки при заполнении буксы смазкой до требуемого уровня; после заправки буксы, на ПЭВМ прогнозируется зазор МОП, и заносится в СУБД; производится расчет текущего зазора МОП по результатам накопленной статистики, отражающей зависимость между количеством заправляемой смазки и величиной зазора МОП; прогнозирование величины зазора МОП на следующем ТО-2 используя динамику изменения прогнозируемого радиального зазора на предыдущих заправках; изъятие заправочного устройства из буксы МОП.
Недостатками описанного способа и устройства являются:
- диагностика технического состояния опирается на прогнозирование величины радиального зазора МОП по объему расхода масла, такой прогноз имеет большую погрешность, так как на расход влияет множество случайных факторов, что негативно сказывается на качестве прогнозирования;
- используемые методы диагностики требуют наличия ПЭВМ и развитой сетевой инфраструктуры для хранения данных по заправкам каждой буксы МОП в различных депо и ПТОЛ;
- расходомер смазочных композиций как отдельное устройство устанавливается на маслопроводе, что усложняет конструкцию и процесс сбора информации об объеме дозаправленной смазки.
Задачи, на решение которых направлено заявленное устройство:
- контроль уровня смазки в запасной камере буксы;
- сопутствующая заправке диагностика технического состояния буксы МОП;
- повышение безопасности движения поездов.
Предлагается устройство заправки букс МОП смазкой, включающее возможность проведения сопутствующей диагностики технического состояния МОП локомотивов по уровню смазки в запасной камере буксы, в процессе проведения заправки буксы. Устройство включает в себя блок управления, состоящий из электронных элементов, маслопровод, пневмогидропульт, компрессор для нагнетания воздуха низкого давления к сигнальному отверстию пневмогидропульта, шаговый двигатель в качестве привода для маслянного насоса. При этом, вместо устанавливаемого на маслопровод расходомера, в блок управления устройства введен программируемый контроллер, который получает данные с драйвера шагового двигателя для расчета объема, израсходованного в процессе эксплуатации моторно-осевого подшипника масла, на основе чего определяет уровень масла в запасной камере буксы на момент перед заправкой и соответствующее этому уровню техническое состояние буксы, после чего передает полученные результаты в блок контроля, состоящий из индикатора объема заправленной смазки и диодов сигнализации технического состояния.
В процессе анализа геометрии буксы (фиг.1) и способа ее установки, выделены критические уровни 1-6 осевого масла в запасной камере 7 буксы и соответствующие им объемы расхода смазки (таблица 1): уровень 1 - полностью заправленные рабочая 8 и запасная 7 камеры буксы; уровень 2 - граница минимального расхода масла в условиях нормального смазывания МОП при пробеге между ТО-2; уровень 3 - израсходовано осевого масла столько же, сколько осталось до понижения уровня в рабочей камере 8: уровень масла в запасной камере 7 между 2 и 3 определяет безопасную работу моторно-осевого подшипника; уровень 4 - израсходована ровно половина рабочего объема масла в буксе; уровень 5 - уровень в запасной камере 7, равный требуемому уровню масла в рабочей камере 8 по нижнему обрезу ниппеля 9 связывающего рабочую 8 и запасную 7 камеры, дальнейшее понижение уровня происходит одновременно в рабочей и запасной камерах: уровень в запасной камере между уровнями 4 и 5 - определяет ситуацию, когда в буксе осталось меньше осевого масла чем было израсходовано в предшествующий период; уровень 6 -практически пустая букса, в запасной камере масло не опускается ниже уровня 6, при условии ее герметичности. Ниже уровня 6 находится нерабочий объем масла равный приблизительно 0,9 л. (0,5 л. в запасной камере и 0,4 л. в рабочей камере), который не обеспечивает должного режима смазывания оси колесной пары.
Предлагаемое устройство, состоит из следующих частей (фиг.2):
- пневмогидропульт, включающий заправочный гусак 10, пульт управления 11, маслопровод 12, пневмопровод 13;
- пневматический блок, состоящий из компрессора 14 и датчика избыточного давления 15.
- нагнетающий блок, включающий шаговый двигатель 16, шестеренчатый маслянный насос 17 и нагнетательный рукав 18;
- блок управления, включающий программируемый контроллер 19 и драйвер шагового двигателя 20;
- блок контроля, включающий индикатор объема заправленной смазки 21 и диоды сигнализации технического состояния 22;
На гусаке 10 сделано сигнальное отверстие 23, которое располагается непосредственно над уровнем 5 соответствующим нижнему обрезу ниппеля 9, связанное через пневмопровод 13 с датчиком давления 15 и компрессором 14. На пульте 11 находятся кнопки включения «пуск» и отключения «стоп» устройства.
Работа устройства осуществляется следующим образом: От компрессора 14 по пневмопроводу 13 воздух давлением 0,1 МПа поступает к сигнальному отверстию 23, при нажатии кнопки «пуск» пульта 11, блок управления подает питание на шаговый двигатель 16, который приводит в действие шестеренчатый масляный насос 17, масло поступает в нагнетательный рукав 18 и далее через маслопровод 12 и гусак 10 в запасную камеру 7. После заполнения запасной камеры 7 масло по ниппелю 9 начинает поступать в рабочую камеру. При перекрытии маслом сигнального отверстия 23, давление воздуха в пневмопроводе 13 изменится, при этом срабатывает датчик избыточного давления 15 и контроллер 19 блока управления перерывает через драйвер 20 работу шагового двигателя 16, подача смазки в буксу прекращается. Контроллер 19 блока управления в соответствии с внутренней программой на основе данных с драйвера шагового двигателя 20 производит пересчет числа оборотов шагового двигателя 16 и, следовательно, крыльчатки шестеренчатого насоса 17, в объем заправленного осевого масла в буксу и на основе этих данных определяет положение уровня масла в запасной камере буксы на момент постановки локомотива на ТО-2 (до заправки) относительно заданного уровня 5 в рабочей камере по формуле
где ν - объем дозаправленного масла в буксу, л.;
U(ν) - отклонение уровня в запасной камере от заданного уровня 5, мм;
раб
U - уровень масла в рабочей камере измеряемый щупом по технологии заправки букс МОП вычисление не требуется.
Возможные положения уровня U(ν) в зависимости от объема дозаправленной смазки в запасной камере 7 относительно заданного уровня 5 с указанием возможных причин:
1. При U(ν)≈135 подача масла в буксу не осуществляется. Возможные причины: перегиб шлангов 12, 13 пневмомасло провода; повышенный уровень масла в рабочей камере вследствие трещин в верхней части корпуса буксы либо завышенной установки ниппеля 9 по высоте.
2. При 108≤U(ν)<135 низкий расход масла, недостаточная подача смазки к трущимся поверхностям МОП во время эксплуатации. Возможные причины: увлажнение и загрязнение подбивки 24 (потеря пряжей свойств всасывания и подъема масла); нарушена плотность прилегания подбивки 24 оси колесной пары; длительный простой локомотива; засорение маслопровода 12 либо сливного отверстия гусака 10.
3. При 81≤U(ν)<108 узел МОП работает в нормальном режиме с гарантированным поддержанием уровня 5 осевого масла в рабочей камере 8.
4. При 45≤U(ν)<81 корректная работа узла МОП обеспечивается лишь при условии постоянной дозаправки буксы в рамках проведения ТО-2, без дозаправки возможно незначительное понижение уровня в рабочей камере.
5. При 0≤U(ν)<45 повышенный расход осевого масла, без понижения уровня 5 в рабочей камере 11 - израсходовано более половины рабочего объема масла. Корректная работа узла МОП возможна лишь при постоянной дозаправке, в противном случае возможно опустошение буксы в эксплуатации и выход из строя МОП. Возможные причины:
увеличенный радиальный зазор моторно-осевого подшипника; наличие трещин в верхней части корпуса буксы.
6. При U(ν)<0 повышенный расход осевого масла, с постоянным понижением уровня масла 5 в рабочей камере 8 - недостаточная подача смазки к трущимся поверхностям МОП. Возможные причины: превышен технологический максимум радиального зазора;
завышенная установка ниппеля 9 по высоте; наличие трещин в корпусе буксы; течь смазки из технологических отверстий.
7. При объеме заправки ν>4 л. рабочая камера 8 практически пуста, запасная камера 7 не доставляет осевое масло в рабочую камеру, МОП работает в режиме сухого трения. Возможные причины: превышен технологический максимум радиального зазора;
нарушена герметичность буксы; завышенная установка ниппеля по высоте; излом ниппеля.
В соответствии с полученным значением уровня U(ν) по формуле (1), объемом заправленной смазки, контроллером 22 по предложенной классификации делается вывод о техническом состоянии буксы МОП и данные об объеме заправленной смазки и состоянии буксы отправляются на блок контроля технического состояния буксы 21, 22 для отображения.
По окончании заправки, производится запись в «Журнале учета заправки» и «Журнале технического состояния электровоза» формы ТУ-152 (бортовом журнале) об объеме дозаправленного масла, техническом состоянии буксы и рекомендации на следующее ТО-2.
При использовании предлагаемого устройства снижается трудоемкость процесса заправки букс МОП. Данные об уровне масла в запасной камере до заправки обрабатываются непосредственно контроллером блока управления, что позволяет отказаться от использования ПЭВМ для обработки результатов заправки, не требует наличия развитой сетевой инфраструктуры для хранения данных о результатах предшествующих заправок.
Таким образом, устройство заправки букс МОП с сопутствующей диагностикой позволит производить оперативную заправку букс, контролировать расход осевого масла в рамках ремонтного локомотивного депо или ПТОЛ, исключить человеческий фактор в определении уровня смазки в рабочей камере, обеспечить определение уровня в запасной камере, заблаговременно получать информацию о проблемах в работе моторно-осевого подшипника со стороны буксы МОП, связанных с расходом осевого масла, и своевременно принимать меры к устранению неисправностей. Список использованной литературы:
1) Патент РФ №2 370 389 от 25.03.2008. Опубликовано 20.10.2009 Бюл. №29.
2) Патент РФ №2 372 229 от 23.01.2008. Опубликовано 10.11.2009 Бюл. №31.
3) Патент РФ №2 378 142 от 27.11.2007. Опубликовано 10.01.2010 Бюл. №1
Таблица 1
2
108
0,5
3
81
1,2
4
45
2,0
5
0
2,4
6
-38
4,0