Диагностика колесно-моторного блока локомотивов КР

- точка А соответствует  наличию допустимых дефектов (без  исправления) по «Инструкции по техническому обслуживанию и ремонту узлов с подшипниками качения локомотивов и мотор вагонов подвижного состава» ЦТ 330/95г.;

- на участке А - С  кривой происходит наработка  дефектов износа допустимых к  эксплуатации с их исправлением или их развитие до допустимой величины по инструкции ЦТ 330, потерю смазки и наличие в ней допустимых количеств продуктов износа а также недопустимого обводнения;

- точка С кривой  и далее соответствует наличию  недопустимых для дальнейшей  эксплуатации дефектов подшипника по инструкции ЦТ 330, работу в режиме масляного голодания, недопустимого обводнения смазки или наличия недопустимого количества металлических продуктов износа в смазке.

Для подшипниковых узлов  колесно-моторных блоков локомотивов и подвижного состава рекомендуется замену подшипников производить при уровне сигнала (0,9-1,0) D_c (конец желтой зоны), имея резерв времени по остаточному ресурсу работы до точки D, при значениях сигнала более 1,0 D_с необходимо производить ремонт узла. Численные значения зон технического состояния подшипниковых узлов локомотивов ЧМЭ –3 приписного парка депо Мичуринск приведены в таблице

Конструктивно прибор ИРП-12 (рис.2.15) состоит из следующих узлов  и блоков:

 

Рис 2.15 Узлы и блоки прибора ИРП-12

 

1 – пьезокерамический датчик  с разъемом, прикладываемый торцом к  корпусу подшипникового узла и снимающий акустико - эмиссионный  сигнал от работающего подшипникового узла; 2 – соединительный кабель с разъемами; 3 – корпус, содержащий измерительный блок; 4 – гнездо подключения соединительного кабеля; 5 – кнопка включения – выключения прибора; 6 – кнопка «ПИК» при нажатии показывает максимальные значения числа; 7 - окно дисплея; 8 – аккумуляторный отсек.

Оценка спектра акустико - эмиссионного сигнала от диагностируемого подшипникового узла, позволяющая оценить его состояние, высвечивается на дисплее в цифровой форме.

Расчет значения конца зоны технического состояния «N» при частоте вращения колесной пары на момент диагностики «ш> от 200 до 300 об/lмин. производится по формуле

N = Т× К ,            (2.7.) 
где: N - определяемое значение конца зоны технического состояния, Т - табличное значение зоны технического состояния (табл. 2.1.), К - коэффициент пересчета определяемый как К= n /150, n - частота вращения колесной пары в об./мин. на момент диагностики

Практика использования  диагностического прибора ИРП-12 в  локомотивном депо Мичуринск показала, что индикатор остаточного ресурса подшипников с достаточной степенью достоверности выявляет дефекты и недостаточное количество смазки, дефекты монтажа подшипников. В то же время по ряду позиций (необходимость обработки результатов диагностирования производимых оператором вручную, более низкий коэффициент достоверности по сравнению с комплексом вибродиагностики «Вектор 2000») ИРП-12 уступает комплексу «Вектор 2000». В локомотивном депо Мичуринск индикатор ресурса подшипников ИРП-12 используется в основном для подтверждения результатов испытания методом вибродиагностики, например при недостаточном количестве или некачественной смазки в буксовом узле.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Методика диагностирования колесно-моторного блока тепловоза ЧМЭ3 диагностическим комплексом «Вектор-2000»

3.1. Технические средства  и вспомогательные устройства, применяемые при технической диагностики колесно-моторного блока (КМБ) тепловоза ЧМЭ 3.

 

Диагностика тепловоза  производится в два этапа:

Ι этап – снятие диагностических параметров КМБ тепловоза

Ι Ι этап – обработка данных на ПЭВМ с помощью пакета прикладных     программ «DREAM-DOS».

Для производства диагностики  КМБ тепловозов серии ЧМЭ-3 вибродиагностическим комплексом «Вектор-2000» применяются  следующие средства измерения и вспомогательные устройства:

Сборщик данных СД-11

Датчик АР-54

ПЭВМ

Пакет прикладных программ «DREAM-DOS»

Цифровой тахометр DT-2234B

Узлы колесно моторного  блока тепловозов серии ЧМЭ-3 подвергаемые диагностике вибродиагностическим комплексом «Вектор-2000»:

Букса левая (подшипник  качения вала)

Букса правая (подшипник  качения вала)

Моторно-якорный подшипник  коллекторный (подшипник качения вала)

 Моторно-якорный подшипник  противоколлекторный (подшипник  качения редуктора)

 

3.2  Порядок  диагностики КМБ тепловозов серии ЧМЭ-3 вибро-диагностическим комплексом «Вектор-2000»

 

 

3.2.1  Ι этап .Снятие диагностических параметров КМБ тепловозов серии ЧМЭ 3 вибродиагностическим комплексом «Вектор-2000».

 

3.2.1.1. Работник цеха  электроники создает на ПЭВМ  с помощью пакета прикладных программ «DREAM-DOS» карту измерений на диагностируемый тепловоз и производит загрузку карты измерений в сборщик данных СД-11, подготавливая тем самым прибор СД-11 к работе.

3.2.1.2. Перед началом диагностирования  КМБ тепловоза прекращаются все работы на локомотиве. Удаляются с тепловоза и из смотровой канавы люди.

3.2.1.3. Соблюдая правила техники безопасности, правила использования технологического оборудования (гидравлические домкраты, специальные подставки, источник питания 110 В ) вывешивается диагностируемый КМБ тепловоза и подключается питание 110 В к тяговым двигателям.

Не вывешенные КМБ  диагностируемого тепловоза забашмачиваются с обоих сторон на случай аварийной ситуации.

3.2.1.4. Выбор точек контроля вибрации. Контрольные точки для измерения  вибрации выбираются  исходя из следующих условий:

• путь прохождения сигнала от неподвижной обоймы подшипника до точки измерения должен быть как можно более прямым и коротким;
• путь прохождения сигнала не должен пересекать прокладки и стыки деталей;
• место измерения  выбрать в наиболее нагруженной зоне подшипника.

3.2.1.5. На бандажи колесных пар диагностируемого тепловоза наносятся мелом метки для измерения частоты вращения цифровым тахометром. Подготавливаются места для установки датчика, методом зачистки специальным скребком и нанесения смазка типа ЖРО для увеличения площади прилегания.

3.2.1.6. В базу данных комплекса вносится тип проверяемых подшипников, максимальная   и минимальная   частоты вращения оси колёсной пары, число зубьев  шестерён редуктора, допустимая  погрешность частоты вращения, пороги вибрации и её огибающей для сильных дефектов, количество усреднений спектров вибрации (не менее 6 и  не менее  8 для спектров огибающей).

3.2.1.7 Производится установка датчиков вибрации (датчик АР-54  устанавливается на приливе нижней части корпуса буксы, на подшипниковых щитах  ТЭД и на редукторе в местах непосредственного контакта с неподвижным кольцом подшипника, площадь контакта датчика с поверхностью не менее 0,5 см²).

3.2.1.8.  Подается  питание от источника пониженного напряжения на тяговый двигатель (ТЭД). Обязательным условием является измерение вибрации в контрольных точках колесно-редукторного блока в установившемся режиме его работы. Питание КРБ осуществляется от автономного стабилизатора напряжения. Требования по нагрузке к КРБ не предъявляются, но частота вращения колесной пары должна быть выше 250 об/мин. В этом случае время диагностических измерений вибрации минимально, а достоверность получаемых результатов приближается к предельно достижимой.

3.2.1.9. Измерение частоты вращения и параметры вибрации.  Измерения вибрации подшипникового узла  выполняются в установленном режиме работы механизма с частотой вращения 2,5-4 Гц (150-260 об/мин). При периодическом диагностировании эта частота должна быть с точностью не хуже 20%. Во время измерений спектра вибрации частота должна быть стабильной с точностью не хуже 1%. При измерении не должно быть посторонних шумов от трения колодок и других деталей об вращающиеся детали. Частоту вращения измеряем для каждой точки измерения, направив луч фототахометра на светоотражающую полосу.

Измерение спектров вибрации производится по следующим характеристикам:

Спектр огибающей (СО):

Ширина полосы 100 Гц,

количество  линий 400,

количество усреднений 8.

  Прямой спектр (ПС):

Ширина полосы 800 Гц,

количество линий –1600,

количество усреднений -4.

3.2.10. После проведения диагностики одного КМБ производится его остановка, снятие с подставок и поочередное диагностирование остальных КМБ тепловоза.

3.2.11.Отключение тепловоза от источника питания 110В и снятие КМБ с подставок.

3.2.2  IΙ этап  - Обработка данных диагностики тепловоза на ПЭВМ с помощью пакета прикладных программ «DREAM-DOS».

3.2.2.1. Данные диагностики тепловоза переносятся из сборщика данных СД-11 на ПЭВМ для обработки данных и получения прогноза состояния тепловоза.

3.2.2.2. Ввод данных диагностики в базу данных и их последующая обработка состоит из этапов:

1. Корректировка частоты вращения диагностируемых узлов.
2. Установка порогов вибрации.
3. Анализ спектров вибраций.
4. Просмотр и корректировка Lst-файлов.
5. Печать заключения по результатам измерений
6. Результаты диагностики тепловоза вибро-диагностическим комплексом «Вектор-2000» заносятся в журнал специальной формы и в экран состояния.

 

3.3  Обработка результатов диагностики подшипников качения.

 

3.3.1 Типовые диагностические признаки дефектов.

В таблице 3.1. приведен перечень типовых диагностических признаков дефектов, обнаруживаемых и идентифицируемых при диагностике подшипников качения по однократным измерениям спектра огибающей вибрации. Эти признаки можно использовать для распознавания дефекта в случае, если этот дефект единичен, т.е., при условии отсутствия в данное время развитых дефектов в других узлах диагностируемого объекта, например дефектов вала соединительной муфты, зубчатой передачи и т.д.

Перечень типовых диагностических  признаков дефектов, обнаруживаемых и идентифицируемых при диагностике подшипников качения

 

 

Таблица 3.1.

 

Вид дефекта	Частоты основных признаков	Частоты дополнительных признаков
Обкатывание наружного кольца	fвр	Нет роста ВЧ
Неоднородный радиальный натяг	2 k fвр	Нет роста ВЧ
Перекос наружного кольца	2 fн	–
Износ наружного кольца	fн	Рост ВЧ
Раковины, трещины на наружном кольце	k fн	Рост ВЧ
Износ внутреннего кольца	k fвр	Рост ВЧ
Раковины, трещины на внутреннем кольце	k fв	kfвр, k1fв±k2fвр  Рост ВЧ
Износ тел качения и сепаратора	k fc	k(fвр-fc)  Рост ВЧ
Раковины, сколы на телах качения	2kfтк	2kfтк±k2fc  Рост ВЧ
Сложный (составной) дефект	или kfн + k1fc,  или fн+k1fвр,  или kfн + k1fв,  или kfн + fвр/k2.	Рост ВЧ
Проскальзывание кольца	kfвр, k>10,  Рост ВЧ	Нет других  составляющих
Дефект смазки	Рост ВЧ	Нет сильных дефектов поверхности качения
Неидентифицированный дефект	Рост других гармонических составляющих

 

Где: f_вр -частота вращения вала;

f_в -частота перекатывания тел качения по внутреннему кольцу;

f_н -частота перекатывания тел качения по наружному кольцу;

f_тк -частота вращения тел качения;

f_с -частота вращения сепаратора;

ВЧ -высокочастотная область спектра вибрации;

k=1,2,3,4,...; k₁=1,2,3,4,...; k₂=1,2,3,4,... (коэффициент кратности).

 

Бой вала или  обкатывание наружного (неподвижного) кольца подшипника не является дефектом собственно подшипника, а свидетельствует лишь о режиме его работы с повышенной вращающейся нагрузкой на подшипник, снижающем его ресурс. В машинах с горизонтальным валом этот дефект указывает либо на сильную неуравновешенность ротора, либо на бой вала. В машинах с вертикальным валом обкатывание является естественным режимом работы подшипника, не снижающим его ресурс. Признаком этого режима работы подшипника является появление в спектре огибающей вибрации небольшого (до трех-четырех) числа гармонических составляющих вибрации с частотами kf_вр, из которых максимальные амплитуды приходятся на 1-3 гармонику.

Неоднородный  радиальный натяг подшипника является обычно дефектом его сборки, в частности, следствием посадки подшипника на вал, диаметр которого больше допустимого, перекоса вращающегося кольца, повышенной осевой нагрузки на подшипник. Признаком этого дефекта является рост гармонических составляющих в спектре огибающей вибрации на четных и, прежде всего, на второй гармонике частоты вращения вала, (рис.3.1.). Проявляется этот дефект обычно сразу после установки нового подшипника, сопровождается ростом вращающейся нагрузки в двух противоположных точках внутреннего кольца подшипника и приводит к ускоренному износу из-за перегрузок, действующих на поверхности качения. По мере износа эти перегрузки снижаются, и признаки неоднородного натяга могут исчезнуть, однако ускоренный износ подшипника продолжится.

 

 

 

 

Рис. 3.1. Спектр огибающей вибрации при обкатывании наружного 
(неподвижного) кольца подшипника

Рис 3.2. Спектр огибающей вибрации при неоднородном  
радиальном натяге подшипника.

 

Перекос наружного кольца подшипника возникает обычно при монтаже подшипника из-за дефектов посадочного места. Он проявляется сразу после монтажа и признаком его является рост составляющих спектра огибающей на частотах kf_н, преимущественно при четных k и, особенно, на второй гармонике 2f_н,  рис. 3.3. Причиной этого роста является повышенная статическая нагрузка на поверхности трения в двух противоположных точках наружного кольца. В результате ускоренного износа признаки перекоса могут исчезнуть, однако ускоренный износ наружного кольца продолжится.