Организация ремонта и испытания колесных пар ЖДСМ на ДВЖД (1224680), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

- средние (необратимые ) дефекты могут стать источником такой

колебательной энергии, которая достаточна для заметного изменения вибра­ции узла не только на высоких, но и на средних частотах, от 0,5 - 1,0 кГц до 3 - 5 кГц;

- сильные (аварийно-опасные) дефекты могут привести к росту

вибрации не только узла, но и всей машины, в том числе и на низких частотах до 500 - 1000 Гц;

- только сложные системы анализа сигналов позволяют извлечь

из вибрации в звуковом диапазоне частот больше диагностической информа­ции, чем дают органы слуха человека;

- вибрация узлов роторных машин анализируется проще, чем воздушный шум, в котором смешиваются компоненты от разных узлов мно­гих машин, находящихся в одном помещении.

Назначением систем вибрационного мониторинга (и вибрационных каналов в системах общего мониторинга) стали контроль и прогноз вибраци­онного состояния оборудования в процессе эксплуатации. В эти же системы иногда стали включаться и подсистемы диагностики, назначением которых стало выявление причин изменений вибрационного состояния оборудования. Назначением индикаторов состояния оборудования, и прежде всего подшип­ников качения по сигналу вибрации, стало обнаружение определенного вида дефектов этого оборудования в процессе эксплуатации. При этом делается допущение, что эти дефекты рано или поздно, но неизбежно появятся в обо­рудовании до того, как произойдет его аварийный отказ.

Наиболее сложными являются системы профилактической (глубокой) диагностики вращающегося оборудования. Их назначением стало обнаруже­ние всех основных дефектов на этапе зарождения, наблюдение за развитием обнаруженных дефекте в и долгосрочный прогноз технического состояния уз­лов этого оборудования. Такие системы, как правило, использоваться совме­стно с системами мониторинга оборудования по вибрации.

4.4 Используемые методы вибрационной диагностики

В механических системах на разной стадии развития дефектов, исполь­зуются разные методы вибрационной диагностики, в первую очередь это ка­сается частотных диапазонов контролируемой вибрации, в которых наиболее отчетливо выявляются зарождающиеся, развитые и аварийно-опасные дефек­ты. Жизненный цикл любого элемента (узла) в механическом оборудовании можно разделить на четыре основных этапа: приработки, бездефектной эксплуатации, развития одиночных дефектов и деградации (ускоренного разви­тия цепочки дефектов)

На первом этапе идет приработка элементов в составе машины и выяв­ляются только скрытые дефекты изготовления. Снизить их количество можно, повышая качество по операционной и выходного контроля. На втором этапе в условиях бездефектной эксплуатации машины происходит только естествен­ный износ ее элементов. На третьем этапе появляются отдельные дефекты, многие из которых в процессе дальнейшей работы уменьшаться и даже исче­зать. В качестве примера можно вести наклеп или выкрашивание металла с поверхности качения, которые впоследствии в результате «холодной накатки» загладиться, а поверхностный прочный слой металла - восстановиться. Но именно на третьем этапе, если требуется долгосрочный прогноз состояния уз­ла, необходимо обнаруживать зарождающиеся дефекты. И, наконец, четвер­тый этап характеризуется быстрым развитием цепочки дефектов, порождаю­щих друг друга в конце этого этапа, происходит отказ узла и машины в целом.

Обнаружить последний этап жизненного цикла узла (машины) и пре­дупредить его отказ - это задача систем защитного мониторинга (системы аварийной защиты) машины.

Существует несколько правил, позволяющих оптимальным образом создавать и использовать системы мониторинга и диагностики технических систем. Первые три правила - общие для всех видов технической диагностики, а последние два относятся ко всем системам вибрационной диагностики.

- Система защитного мониторинга (аварийной защиты) должна ис­пользовать каналы непрерывного измерения всех контролируемых величин и принимать решение об остановке машины в считанные доли секунды.

- Система глубокой диагностики и долгосрочного прогноза состояния должна обеспечивать обнаружение всех потенциально опасных дефектов на стадии зарождения и идентифицировать вид каждого дефекта, так как разные дефекты имеют разную скорость развития.

- При невозможности обнаружения каких-либо видов дефектов задол­го до аварийной остановки машины особо важные объекты диагностики сле­дует комплектовать обоими видами систем.

- Системы глубокой диагностики должны обеспечивать обнаружение зарождающихся дефектов в первую очередь по высокочастотной вибрации, для возбуждения которой в ближней к дефекту зоне не нужны значительные колебательные силы.

- Системы защитного мониторинга должны строиться на базе дан­ных измерений низкочастотной вибрации машины для возбуждения которой нужны значительные колебательные силы, сопровождающие появление силь­ных дефектов.

4.5 Диагностируемые узлы и обнаруживаемые дефекты

Диагностическая часть системы "Вектор - 2000" рассчитана, прежде всего, на обнаружение и идентификацию дефектов, возникающих во вращаем­ся оборудовании на этапах сборки, монтажа и эксплуатации. Скрытые дефек­ты изготовления отдельных элементов, если они пропущены при поопераци­онном контроле во время изготовления, обнаруживаются, либо как отказ объ­екта по требованиям на вибрацию при выходном контроле на обкаточных стендах, либо, из-за ускоренного износа, как эксплуатационные дефекты в на­чальной стадии эксплуатации.

В настоящее время система "Вектор - 2000" используется для диагно­стики и долгосрочного прогноза состояния узлов колесно-моторных и колес­но-редукторных блоков локомотивов в процессе эксплуатации, при проведе­нии периодического технического обслуживания. Другие возможные области ее использования на предприятиях МПС - входной (выходной) контроль либо отдельных узлов, например подшипников качения, либо собранных машин, например колесно-редукторных блоков. Главной особенностью диагностики транспортных средств, в том числе локомотивов, является использование спе­циальных стендов прокрутки диагностируемых узлов во время проведения диагностических измерений. Режимы прокрутки значительно отличаются от нормальных режимов работы диагностируемых узлов, которых происходят образование и развитие дефектов, поэтому существует определенная вероят­ность того, что дефект проявит себя нестандартным способом, поэтому может быть пропущен при использовании типовых алгоритмов обнаружения. Чтобы минимизировать возможные ошибки в диагнозе и прогнозе приходится, во­-первых, предъявлять жесткие требования к техническим характеристикам этих стендов, а, во-вторых, адаптировать диагностическую систему не только к объекту диагностики, но и к стенду.

Как любая система функциональной (рабочей) диагностики по сигналу вибрации, система "Вектор 2000" с наибольшей достоверностью обнаружива­ет дефекты тех узлов оборудования, которые являются источниками колеба­тельных сил и в наибольшей степени подвержены износу и старению. К таким узлам относятся валы (роторы), подшипники качения и скольжения, соедини­тельные муфты, шестерни, а также обмотки и коллекторы электрических ма­шин.

С несколько меньшей достоверностью, но также успешно обнаружи­ваются дефекты тех узлов, которые влияют на параметры колебательных сил в узлах-источниках. К ним относятся узлы крепления опор вращения к корпу­су или объекта в целом к неподвижным конструкциям, магнитные цепи (ак­тивные сердечники и зазоры) электрических машин.

Сложнее решается вопрос обнаружения и идентификации дефектов тех узлов машины, по которым вибрация только распространяется, например кор­пусных или фундаментных конструкций. Если дефекты этих узлов влияют на вибрацию, то их присутствие обнаруживается по результатам мониторинга, а для определения вида дефекта приходится производить специальные работы, на пример применять тестовые методы диагностики машины, которые в соста­ве диагностической системы "Вектор -2000" не используются.

Именно из-за возможного появления достаточно редко встречающихся дефектов, закономерности, влияния которых на вибрацию машины известны

не полностью, без данных по мониторинговым измерениям вибрации оконча­тельный диагноз система "Вектор - 2000" не ставит, позволяя оператору при необходимости внести в свои действия по измерениям и постановке диагноза необходимые коррективы.

Большинство отказов эксплуатируемых машин связано с дефектами их подшипников. В подшипниках качения с учетом возможностей их вибраци­онной диагностики дефекты целесообразно разделить на следующие группы:

- износ поверхностей качения (наружных и внутренних колец, тел качения);

- износ поверхностей скольжения (сепаратора, защитных колец);

- раковины, сколы, трещины на поверхностях качения;

- дефекты сборки, увеличивающие нагрузку на поверхности качения

(увеличенный радиальный и осевой натяг, перекос колец или сепаратора);

-проскальзывание колец;

-ухудшение свойств смазки.

Практически все из указанных групп дефектов обнаруживаются системой "Вектор - 2000" на начальной стадии развития по следующим основным диагностическим признакам:

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

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

- рост колебаний ротора в подшипниках на частотах, определяемых параметрами подшипника.

Изменение свойств сил трения является основным признаком для об­наружения зарождающихся дефектов первой, вторе и четвертой из указанных групп. Появление ударных импульсе является основным признаком для обна­ружения зарождающихся дефектов третьей и шестой групп. Рост колебаний

ротора 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. Отделы 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. К де­фектам (группам дефектов) ротора значительно изменяющим ресурс ротор­ных машин, следует отнести:

-неуравновешенность ротора;

- несимметричная жесткость вала;

-задевание вращающейся частью ротора за неподвижные узлы;

-дефекты узлов, закрепленных на роторе (рабочие колеса электриче­ские обмотки и т.п.);

- статическая не соосность соединяемых валов (излом линии вала);

- динамическая не соосность соединяемых валов, искривление вала (бой вала).

Дефекты роторов, как правило, обнаруживаются по росту низ­кочастотной вибрации ротора в подшипниках и, как следствие, вибрации ма­шины в целом. Но для обнаружения некоторых дефектов на ранней стадии развития системой "Вектор - 2000" часто используются результаты анализа высокочастотной вибрации и ее огибающей. В частности, по высокочастотной вибрации, возбуждаемой при касании вращающихся элементов о неподвиж­ные или при взаимодействии этих элементов с окружающей ротор средой (жидкой или газообразной), обнаруживается задевание вращающимися узла­ми за неподвижные части машины.

Ряд дефектов ротора, приводящих к росту динамических нагрузок на подшипники, обнаруживается на ранней стадии развития по свойствам сил трения в подшипниках и возбуждаемой ими высокочастотной вибрации.

Дефекты механических передач, в частности зубчатых колес и зацеп­лений, можно разделить на следующие основные группы:

- дефекты отдельных зубьев шестерни (сколы, трещины, отсутствие зуба);

- дефекты зацепления зубьев (увеличение или уменьшение зазора, бой шестерен, осевой сдвиг и т.п.);

- дефекты вала (бой вала с шестерней, радиальный сдвиг вала в опо­рах вращения и т.п.).

Практически все из указанных групп дефектов обнаруживаются на на­чальной стадии развития по высокочастотной вибрации подшипников зубча­той передачи. Основным признаком дефектов является появление динамиче­ских нагрузок, в том числе ударных, на подшипники передачи с частотами, характеризующими вид каждого из дефектов на каждой из шестерен зубчатой передачи. По изменению свойств сил трения в подшипниках передачи не только обнаруживается, но и конкретизируется вид дефекта. Величина разви­тых дефектов определяется по росту уровня и параметрам модуляции соот­ветствующих составляющих низкочастотной вибрации передачи в целом.

4.6 Диагностические параметры

Диагностические параметры, используемые для глубокой диагностики узлов колесно-редукторных блоков, подобраны исходя из возможности кон­троля высокочастотной вибрации всех диагностируемых узлов. Это означает, что обнаруживаются дефекты преимущественно по параметрам высокочас­тотной вибрации, а параметры среднечастотной и низкочастотной вибрации в этом случае используются в первую очередь для того, чтобы уточнить вели­чину развитых дефектов. Это особенно важно для принятия решения о ремон­те узла и для того, чтобы не допустить в эксплуатацию узлы с сильными де­фектами, которые ранее не диагностировались и не имеют своей "истории" диагностических измерений.

Диагностические модели узлов колесно-редукторных блоков имеют разную степень сложности, отличающуюся глубиной детальной диагностики и степенью учета влияния узлов друг на друга во время их функционирова­ния. Так, например, подшипник качения можно диагностировать по трем раз­ным диагностическим моделям.

Первая - диагностика собственно подшипника без учета влияния на его работу дефектов шестерен, не соосности двигателя и редуктора, неуравнове­шенности колесной пары и Т.п. В этом случае идентифицируется максималь­ное число дефектов подшипника, но лишь тогда, когда другие узлы КРБ не имеют никаких дефектов. Если же в других узлах есть дефекты. то они могут проявляться либо как дефекты подшипника, либо как не идентифицированные дефекты. Наиболее часто такие проблемы возникают в случае появления де­фектов шестерен, и, чтобы исключить неопределенность диагноза, оператору необходимо самостоятельно корректировать диагноз, поставленный в авто­матическом режиме.

Характеристики

Список файлов ВКР