Способ виброакустической диагнос-тики узлов колесно- моторного блокалокомотива

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

11еслублик

Ф( (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 180679 (21) 2783691/27-11 (51)М. Кл

6 01 М 17/00 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открыти й

Опубликовано 300381..Ьюллетеиь Н9 12

Дата опубликования описания 050481 (53) УДК 620. 179 (088.8) /, Р":::

А. Д. Глущенко, В. Ф. Вавилов и В. Ф. Дры йК

"= х,,- -- --,„ / (72) Авторы изобретения

Ташкентский ордена Трудового Красного Зн инженеров железнодорожного тран (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ВИБРОАКУСТИЧЕСКО11 ДИАГНОСТИКИ УЗЛОВ

КОЛЕСНО-МОТОРНОГО БЛОКА ЛОКОМОТИВА

Изобретение относится к железнодорожному транспорту.

Известен способ виброакустической диагностики узлов колесно-моторного блока локомотива посредством замера параметров вибрации узлов при вращении колесной пары диагностируемого колесно-моторного блока, опирающейся на упругое основание l1).

Однако, известный способ сводится к обнаружению в акустическом сигнале периодической составляющей и выявлению дефектной кинематической пары. Если период повторения ударов в 15 какой-то паре отличен от периода соу-. дарения в других кинематических парах механизма, то локализация дефекта сводится к измерению периода следования импульсов. Их интенсивность 2О в то же время характеризует степень разрушения деталей пары. Кроме того, предполагается, что интенсивность ударов в дефектной паре значительно превосходит общий уровень шума меха- 25 низма, способ выявляет лишь значи-. тельные дефекты. Если интенсивность периодической составляющей меньше или равна интенсивности всех остальных составляющих сигнала, то задача QQ ее выделения становится черезвычайно сложной.

Цель изобретения — повышение точности диагноза. указанная цель достигается тем, что вал якоря тягового электродвигателя вращают с угловой скоростью, кратной частоте собственных резонансных колебаний колесной пары относительно якоря.

Пример практической реализации предлагаемого способа диагноза. представлен для колесно-моторного блока тепловоза 2ТЭ10Л.

Для тяговой передачи указанного колесно-моторного блока,.содержащей ведущую шестерню с 71 = 15 при модуле зацепления m = 11 мм, ведомое зуб- чатое колесо с Z = 63 при межцентровом расстоянии А 0,4688 м и расчетные параметры следущие:

Эк = 16,9 кг . м/c — массовый момент инерции колесной ..ары с напрессованными деталями относительно оси вращения;

m = 535 кг см /м — масса деталей колесно-моторного блока и диагностического стенда, совершающих при диагнозе совместные вертикальные колебания;

817506 зо „) Ц» » и 2 и и ведо

1, 2, 3 б,6„)— где Z< шестерн

I

ЗС числа зубьев ведущей мого колеса зубчатого; — — целые числа; приведенная к угловой скорости вращения колесной пары усреднен ная крутильная жесткость тяговой передачи якоря к колесной паре, зависящая от износа рабочих поверхФ ностей,ведущей шестерни бщ и ведомого колеса бк по их толщине; коэффициент жесткости податливого упругого основания диагностичес кого стенда к действию вертикальных нагрузок

or колесной пары, колесно-моторного блока (КМБ); межцентровое расстояние зубчатой передачи; коэффициент, зависящий от конструкции подвешивания тяговых электродвигателей на рамы тележек; массовый момент инерции колесной пары с напрессованными деталями относительно оси вращения; масса деталей КМБ и диагностического стенда, совершающих при диагнозе совместные вертикальные колебания;

В J к

В = (1 + ф) = 1,974 = 3,9 — коэффициент, зависящий от конструкции— подвешивания тяговых электродвигателей на рамы тележек, где а — расстояния от оси вращения якоря по плоскости, проходящей через блок пружин подвески сетатора тягового электродвигателя на раму тележки.

Величины С3с в зависимости от износа рабочих поверхностей зубьев шес терни 6ш и колеса б„оказываются следующими при 6»+ бш = 0 Сзс = 8,88 х х 10 кгс м/радг ь при б»+ 6И= 2 мм Сэс = 2 82 х х 10 кгс м/рад; при бк+ оw= 4 мм С с = 6,14 х х 10 кгс м/рад, при бк + 6ш — — б мм (предельно допустимый износ) С,= 4,63 10 кгс м/рад) используя эти данные и подставив их в формулу

<) круговая частота собственных крутильных колебаний масс колесной пары и тягового привода относительно

5 якоря.

Расчеты резонансных частот вращения якоря nq в об/мин приведены в табл. 1.

Таблица 1

1 194 189 184 178

2 97 94,5 92 39

3 64,7 63 61,3 59,3

5,2

0 3,9 4,53

40 1 4,54 5,29

2 3,83 4,97 5,8

3 3,95 5,13 5,96

4 4,33 5,62 б,бб

6,05

6,64

6,85

7,5

Теоретически возможен диагноз при

К 1-3 (табл. 1). Однако, как покаэы5О вает эксперимент, лучше воспользоваться режимом при К = 3, при котором существенно снижается влияние вибраций, создаваемых динамическими явленияьаю в якорных подшипниках тягового электродвигателя, на полезный сигнал

55 диагноза тяговой передачи.

На основании статистических исследований для анализируемой тяговой передачи в процессе эксплуатации характерен неравномерный износ зубьев

4О ведущей шестерни и ведомого зубчатого колеса, приводящий к появлению колебаний окружйого шага nS и к возникновению импульсных виброускорений

hW, величины которых определены расчетом, приведенным в табл. 3.

Для исследуемой тяговой передачи в процессе длительной эксплуатации характерно увеличение межцентрового расстояния на величину 0-4 мм, свя-. з5 ванную с износом моторно-осевых подшипников колесно-моторного блока тепловоза, что приводит к изменению амплитуд виброускорений статора в режи-. мах резонансных колебаний. Расчеты

З этих амплитуд приведены в табл. 2.

Таблица 2

817506

Таблица 3

AS 10 5

15 20

О, 715 1,43

2,15

1,68

1,27

2,46

2,24 .1,7

0,56

0,425

1,12

0,85

Формула изобретения

0,81 1,62 2,43 3,24

Ва чертеже изображена принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Пульт 1 регистрирующей аппаратуры состоит из прибора измерителя шума и виброускорений ИШВ-1 с пьезоэлектрическйм датчиком 2 измерения ускорений, установленным на статоре 3 тягового электродвигателя 4.

Для тягового привода пр

64,7-59,3 об/мин при як= + - Z = зо — (102-93) рад/с устанавливают фильтр в диапазоне частот

Г,о = = 16,3-14,8 Гц, 102 †

Регистрация усиленных сигналов пьезоэлектрическим датчиком осущест- вляется с помощью самописца Н338.

Для диагноза колесную пару диагностируемого колесно-моторчого, блока устанавливают на упругое основание 5.

Перед записью виброграмм ускорений статора предварительно на 15-20 мин включают питание электрическим током приборов ИШВ-1 и самописца Н338. Поо ле этого к тяговому электродвигателю. диагностируемого колесно-моторного блока подключают источник постоянного тока с плавно регулируемым напряжением и увеличивают плавно обороты якоря б в диапазоне 56-66 об/мин. При этом наблюдают за амплитудами отклонений рамки самописца Н338 и фиксируют режим максимума таких амплитуд.

Ка этом режиме записывают виброграмму ускорений статора в течение интервала времени, большего 2-3 периодов времени одного оборота ведомого зубчатого колеса. На виброграмме дополнительно записывают опорный сигнал в виде отметок либо одного оборота вала якоря, либо зубчатого колеса на угол — (или - - 1= для ведущей шестерни). 2 Е1

2Do виброграмме определяют точное значение резонансной частоты пэр вращения якоря, затем по nye и данным

6 табл. 1 - усредненный износ зубьев шестерни -бщ и колеса б к.

В результате разработки виброграмм определяют среднеарифметическое значение амплитуды виброускорения W s

5 максимальные отклонения <М от среднеарифметического.

При известном ш+ бк и величине

Ы по данным табл. 2 определяют приращение межцентрового расстояния д А, характеризующего износ моторно-осевых подшипников. сопоста.вляя ь и из обработки виброграмм и из табл. 3 нри известном ба+ бкеопределяют отклонения окружного шага AS от среднего значения S.

15 При наличии трещин или сколов в зубьях шестерни и колеса на виброграммах фиксируются b, значительно больше,.чем в табл. 3.

В случае диагноза тяговой передачи

Щ с опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей, например тепловоза ТЭП-60, определяют состояние резинометаллических шарниров и шарнирной муфты, о разрушении или ненормальной работе которых свидетельствуют амплитуды вибрОускорений, следующие с удвоенной угловой частотой вращения колесной пары.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет выполнять точЗ() ный анализ технического состояния колесно-моторного блока, в частности тяговой передачи локомотивов на режимах медленного вращения якоря, что упрощает и облегчает конструкции ди35 агностических стендов и их фундаментов, а также значительно повышает точность диагноза.

Способ виброакустической диагностики узлов колесно-моторного блока локомотива посредством замера параметров вибрации узлов при вращении колесной пары диагностируемого колесно-моторного блока, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности диагноза, вал якоря тягового электродвигателя вращают с о угловой скоростью, кратной частоте собственных резонансяых колебаний колесной пары относительно якоря.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

55 1. Павлов Б. B. Акустическая диагностика механизмов. М., "Машиностроение", 1971, с. 207 (прототип).

837506

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская -наб., д. 4/5

Заказ 1318/55

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Честной

Редактор T. Мермелштайн Техред- М.Лоя Корректор О. Билак