ПЗ ВКР (1220008), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Таким образом, средняя наработка на отказ рассмотренного токоприемника составляет 10000 часов при вероятности безотказной работы токоприемника 90 %, что соответствует техническим требованиям, предъявляемым к разрабатываемому токоприемнику. Элементами, имеющими наименьшее время наработки на отказ при вероятности безотказной работы

90 %, являются: резинокордный элемент – 3800 часов, цепная передача – 15728 часов и пневморегулятор – 16289 часов.

1.3 Математическая модель работы токоприемника

Для токоприемника как для модели диагностики в настоящее время существует несколько расчетных схем взаимодействия токоприемника с контактной сетью, позволяющих составить математические модели и определить влияние параметров, входящих в качестве коэффициентов в систему дифференциальных уравнений, описывающих состояние токоприемника.

Однако использование определенных таким способом диагностических параметров не дает полной картины процесса диагностирования, так как анализируются только установившиеся режимы работы токосъемных устройств (их взаимодействие), а переходные режимы (подъем и опускание токоприемника, вынос контактного провода на рог полоза, наезд на препятствия и др.) не принимаются во внимание.

1.4 Выбор диагностических параметров токоприемника

Выбор диагностических параметров в установившемся режиме основан на анализе математической модели токоприемника. Основными диагностическими параметрами, которые необходимо контролировать с помощью встроенных устройств диагностики, являются контактное нажатие токоприемника на контактный провод, перекос полоза и износ контактных вставок (пластин).

выбираются следующие диагностические показатели токоприемника:

а) для встроенных устройств диагностики:

- контактное нажатие токоприемника на контактный провод;

- перекос полоза токоприемника при движении;

- износ контактных вставок (пластин) полоза.

б) для внешних устройств диагностики:

- статическое нажатие на контактный провод в диапазоне рабочей высоты (активное и пассивное);

- разница между наибольшим и наименьшим нажатиями при одностороннем движении токоприемника в диапазоне рабочей высоты;

- двойная величина трения в шарнирах, приведенная к контактной поверхности полозов;

- опускающая сила в диапазоне рабочей высоты;

- время подъема токоприемника от сложенного положения до максимальной рабочей высоты при номинальном давлении сжатого воздуха;

- время опускания токоприемника от максимальной рабочей высоты до сложенного положения при номинальном давлении сжатого воздуха;

- скорость и ускорение при подъеме токоприемника в момент касания контактного провода;

- скорость и ускорение при опускании в момент касания амортизаторов основания токоприемника;

- износ контактных пластин и геометрические параметры полоза.

1.4.1 Разработка алгоритма диагностирования токоприемников

Структура алгоритма (программы) диагностирования токоприемника определяется специфичностью его конструкции и условиями его диагностирования. Чтобы построить программу диагностики, необходимо учесть:

- условия выполнения диагностики (место и время, отводимое на решение диагностических задач);

- перечень диагностических задач;

- структуру, характер связей и конструктивное исполнение токоприемника;

- состояние токоприемника в период выполнения диагностики, т.е. его способность выполнять свои функции при выполнении диагностики;

- наличие технических средств и предполагаемую степень автоматизации процесса диагностики.

Условия выполнения диагностирования токоприемников обуславливаются местом его размещения (на крыше электроподвижного состава в депо или на линии, на пантографном балконе и т.д.), что в первую очередь сказывается на объеме и характере используемой диагностической аппаратуры.

Время, необходимое на выполнение диагностики токоприемника, может оказать решающее влияние на определение степени автоматизации диагностических процедур, быстродействия и возможности совмещения отдельных проверок.

Ограниченные возможности восстановления токоприемников на линии в большинстве случаев сводят программу диагностики к решению задач определения работоспособности (например, при осмотре токоприемников на станциях). Более разветвленную программу необходимо разрабатывать для диагностики токоприемников в депо (ТО-1, ТО-2, ТО-3, ТР).

Анализ структуры и характера связей в токоприемнике показывает, какие технические параметры и характеристики, оценивающие состояние токоприемника в процессе эксплуатации, целесообразно контролировать.

Разработку алгоритма (программы) диагностирования токоприемника необходимо начинать с составления его функциональной и структурной модели. Введем определенную идеализацию в исследование токоприемника как объекта диагностики, при которой выделим существенные (для технической диагностики) черты реальных токоприемников и отбросим второстепенные, т.е. заменим реальный аппарат некоторой моделью, применимой к любому типу токоприемников. Представим его, как объект контроля, функциональной моделью. Она отличается от обычной схемы, прежде всего выбором первичных элементов, которые при технической диагностике токоприемника определяются заданной точностью локализации неисправностей, зависит от способа ремонта и определена с учетом конструктивных и экономических соображений, а ее функциональный элемент имеет только один выходной сигнал.

При составлении модели токоприемника примем следующие допущения:

- в каждом ее элементе известны номинальные (допустимые) значения входных и выходных сигналов, их функциональная зависимость, способ контроля;

- элемент модели неисправен, если при номинальных входных сигналах он выдает выходной сигнал, находящийся за пределами допустимых значений и, следовательно, отличающийся от номинального значения;

- выход за пределы допустимых значений хотя бы одного из входных сигналов приводит к появлению выходного, отличающегося от номинального;

- в процессе контроля внешние входные сигналы всегда принимают только номинальные значения;

- если выходной сигнал k-го функционального элемента является входным для j-го, то номинальные значения их совпадают;

- цепи связи между элементами абсолютно надежны.

В процессе разработки функциональной модели учтены:

- возможные комбинации одновременно отказавших элементов – 21 комбинация;

- заданы комбинации допустимых воздействий, которые необходимо приложить к каждому элементу для получения допустимой реакции;

- составлена схема токоприемника с указанием всех функциональных элементов и связей между ними причем для любой пары связанных элементов выполняется условие: допустимая реакция первого из них является допустимым воздействием для второго и наоборот.

Она содержит шесть элементов. Внешние воздействия обозначены символом z, а реакции – у, причем у₁ – у₆ являются воздействиями для соответствующих элементов. По этой схеме прослеживаются связи между ними и допустимые воздействия, которые необходимо приложить к работоспособному элементу для получения допустимой реакции.

Полученная модель является автоматизированной пневмомеханической системой, которая включает в себя ряд элементов (контактные вставки, полоз, каретки, управляющие устройства и т.д.), которые взаимодействуют друг с другом. В этом случае выполняется условие: допустимая реакция первого элемента является допустимым воздействием для второго и т.д. Она содержит шесть элементов. Таким образом, полученная модель является моделью последовательного, с точки зрения надежности, соединения элементов токоприемника, т.е. отказ любого из элементов приводит к отказу токоприемника (системы). При этом отказ какого-либо элемента приводит к отказу других элементов.

Функциональная модель позволяет определить проверки, которые необходимо выполнять для диагностирования состояния токоприемника, т.е. подачу допустимых воздействий на элементы и контроль ответных реакций. Каждая проверка устанавливает работоспособность или отказ группы из k элементов, а остальные (N – k) – при этом остаются непроверенными, т.е. происходит разделение множества элементов схемы на два подмножества. Всего для нее можно образовать 2^N – 1=63 различных проверок.

Учитывая конструктивные особенности токоприемника, т.е. то, что система не имеет обратной связи, составим математическую модель, заданную в табличной форме, так называемую таблицу функций неисправностей . В этом случае примем допущение, что множество допустимых проверок обладает свойствами обнаружения любых неисправностей.

Примем, что возможен отказ только одного элемента, а каждая проверка предполагает контроль ответной реакции элемента на приложенные допустимые внешние воздействия, причем алгоритм проверки должен быть приближен к реальным условиям работы токоприемников и учитывать требования действующих технических условий. При этом для рассматриваемого случая проверок будет шесть и каждая из них может иметь два исхода: положительный (1) – реакция допустима и отрицательный (0) – реакция недопустима. Если все элементы работоспособны, то исходы проверок положительны.

Исходя из выше сказанных требований, структурная схема диагностики токоприемников будет иметь следующий вид. Для получения внешнего воздействия на токоприемник применяются имитаторы эксплуатационных воздействий, при этом ответные реакции узлов регистрируются датчиками

Д1 – Д6, информация с которых, через элементы связи, передается на регистрирующие и анализирующие устройства.

Одной из возможностей сокращения времени и стоимости диагностирования, а также упрощения средств его реализации является оптимизация алгоритмов, т.е. использование в процессе диагностирования наилучшего состава воздействий и ответов, а также последовательности их подачи и измерения сигналов. Это позволяет выделить состояние, в котором фактически находится токоприемник в данный момент времени.

Система диагностики должна включать следующие функциональные устройства:

- источник сообщения – токоприемник;

- программное устройство – задает соответствующую программу проверки;

- кодирующее звено – датчик-преобразователь;

- устройства связи, предназначенные для передачи информации в анализатор сигнала;

- анализатор сигнала – сравнивает параметры сигнала с их значениями при нормальных (типовых) состояниях токоприемника;

- оперативно-сигнализирующее устройство – выдает результаты проверки для оперативного принятия решения;

- регистратор – фиксирует все отклонения измеряемых параметров от установленных норм, время и дату проверки.

Разработанный алгоритм диагностирования токоприемника с использованием внешних устройств диагностики заключается в следующем:

- проверяется работоспособность всех функциональных элементов ;

статическая, удерживающая и опускающая характеристики подвижных рам контролируется во всем рабочем диапазоне за счет внешнего воздействия на токоприемник программного устройства;

- временные характеристики контролируются за счет воздействия управляющих устройств токоприемника;

- определяется исправность контактирующих элементов (отсутствие предельного износа, глубоких трещин и сколов, геометрические параметры полоза).

Несоответствие хотя бы одного из перечисленных параметров заданным нормам фиксируется как отказ.

1.4.2 Виды испытаний токоприемников

Испытания, техническое обслуживание и текущий ремонт токоприемников электроподвижного состава регламентируется соответствующими инструкциями и руководствами, утвержденными управлением ОАО «Российские железные дороги».

Согласно токоприемники должны подвергать квалификационным, приемо-сдаточным и периодическим испытаниям.

Каждый токоприемник должен подвергаться предприятием – изготовителем приемо-сдаточным испытаниям, в объем которых входят:

- внешний осмотр токоприемника, проверка на соответствие чертежам и установочным размерам, проверка качества сборки и действия подвижных частей;

- проверка характеристик пружин;

- проверка пневматического привода повышенным давлением и герметичности уплотнений;

- определение статического нажатия;

- определение разницы между наибольшим и наименьшим нажатиями;

- определение двойной величины трения в шарнирах;

- определение времени подъема и опускания токоприемника;

- определение характеристики опускающей силы;

- снятие статической характеристики верхнего узла.

Проверку характеристик пружин производят до установки их на токоприемник. Результаты испытаний каждого токоприемника должны оформляется в виде протокола.

Типовые испытания проводят в объеме квалификационных. Им подвергается каждый токоприемник нового типа после освоения технологических процессов их производства и при изменении конструкции, материалов и технологических процессов, если эти изменения могли оказать влияние на характеристики токоприемника. В объем типовых испытаний токоприемника включают все приемо-сдаточные испытания и, кроме того:

Характеристики

Список файлов ВКР