Система диагностирования узла подвижного состава

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Система диагностирования узла подвижного состава



Содержание

Введение

1. Основные виды технической диагностики

2. Конструкция объекта диагностирования и его неисправности

3. Технологический процесс диагностики буксового узла с кассетными

подшипниками

4. Технологическая диагностика

5. Постановка задачи и статистический метод Байеса

Список литературы



Введение

Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы и основной задачей является распознавание в условиях ограниченной информации.

Техническая диагностика - область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов по ГОСТ 20911-89. буксовый узел байес

Область технической диагностики включает:

- исследование технического состояния объекта диагностирования;

- разработку методов определения видов технического состояния;

- разработку принципов построения видов технического состояния;

- разработку принципов построения и организацию использования системы технического диагностирования.

Техническое диагностирование - процесс установления технического состояния объекта с указанием места, вида и причин возникновения дефектов и повреждений.

Объект диагностирования - изделие и его составные части, техническое состояние которых подлежит определению.

Техническая диагностика изучает методы получения и оценки диагностической информации, диагностические модели и алгоритмы принятия решений. Благодаря раннему обнаружению дефектов и неисправностей позволяет устранить подобные отказы в процессе технического обслуживания, что повышает надежность и эффективность эксплуатации.

Целью технической диагностики является повышение надежности и ресурса эксплуатации технических средств.

Система технического диагностирования (СТД) - представляет собой совокупность объектов, методов и средств, а так же исполнителей, осуществляющие диагностирование по правилам, установленным соответствующей нормативно технической документацией.

Система диагностирования разделяется по назначению на системы: проверка работоспособности (исправен или неисправен вагон, локомотив или сборочная единица), правильность функционирования (соответствуют ли параметры его работы исправному техническому состоянию), наличия дефекта (определение места, типа и вида дефекта, причин его возникновения). А также они разделяются на методы: общие (для оценки технического состояния сборочных единиц и деталей), функциональные в процессе эксплуатации ПС, тестовые (когда на ПС или сборочную единицу воздействуют СТД) и комбинированные (сочетание функционального и тестового методов диагностирования).

Как известно, наиболее важным показателем надежности является отсутствие отказов во время работы технических средств.



1. Основные виды технической диагностики

Техническое диагностирование изделия должно проводится в процессе эксплуатации и ремонта. В соответствии с ГОСТ 18353-79 существует 9 видов неразрушающего контроля:

1) акустический;

2) магнитный;

3) вихретоковый;

4) оптический;

5) тепловой;

6) электрический;

7) радиационный;

8) радиоволновой;

9) контроль проникающими веществами.

При оценке технического состояния деталей подвижного состава наиболее

часто применяются от 1 до 5 видов неразрушающего контроля. Распределение объемов исследований неразрушающего контроля на подвижном составе по методам контроля находятся в процентном соотношении:

- магнитопорошковый - 40%;

- ультразвуковой (в том числе метод акустической эмиссии) - 20…25%;

- магнитоферрозондовый - 15%;

- вихретоковый - 25%.

Магнитный вид неразрушающего контроля (НК) основан на анализе взаимодействия магнитного поля и объекта контроля (ОК). По характеру взаимодействия физического поля с объектом контроля используют во всех случаях намагничивание ОК и измеряют первичные параметры магнитного происхождения.

По способу получения первичной информации магнитный вид НК основан

на регистрации магнитных полей рассеивания над дефектами, но разными способами: в магнитопорошковом методе в качестве индикатора используют сухой или мокрый порошок; в феррозондовом методе производится измерение напряженности или градиента магнитного поля рассеивания.

Магнитный вид применим лишь к деталям из металлов и сплавов, способных к намагничиванию - ферромагнетикам.

1) Магнитопорошковый метод.

На ремонтных предприятиях подвижного состава применяются магнитопорошковые дефектоскопы на базе соленоидов типа МД-12ПШ; МД-12ПЭ; МД-13ПР, они предназначены для обнаружения поверхностных поперечных трещин на ОК, и использование их проводится в соответствии с ГОСТ 21105-87, руководящим документом РД 32.159-2000.

По надежности выявления поверхностных дефектов МПК является лидером среди других методов НК: чувствительность магнитопорошкового метода настолько высока, что могут быть обнаружены трещины с шириной раскрытия, составляющей доли микрона и длиной менее миллиметра. Это справедливо для деталей любой формы, если каждый участок их поверхности можно намагнитить до необходимого уровня и осмотреть. Наиболее оптимальными для МПК являются условия, когда деталь имеет поверхностную обработку и имеет светлую качественную поверхность с шероховатостью Ra не выше 10 мкм, тогда притяжения частиц магнитного порошка не затруднительно, силами неоднородных магнитных полей рассеивания возникающих в местах над дефектами в намагниченной детали. На поверхности детали, в районе дефекта создаются локальные магнитные полюсы из концентрации частиц магнитного порошка, в результате чего происходит быстрое образование индикаторного следа, который визуально регистрируется.

Для облегчения работы дефектоскопистов, вместо порошков часто используют суспензии (мокрый метод), когда частицы взвешены в жидкости и силы трения значительно уменьшаются.

Таким образом, магнитный порошок в МПК выполняет одновременно несколько функций: первичного чувствительного преобразователя и усилителя и индикатора.

2) Феррозондовый метод.

Феррозондовый контроль основан на обнаружении феррозондовым преобразователем (ФЗП) магнитного поля рассеяния в намагниченной детали. ФЗК включает в себя намагничивание ОК, сканирование его поверхности и обнаружение дефектов.

В настоящее время на предприятиях подвижного состава в соответствии с ГОСТ 21104-75 и руководящими документами РД 32-174 - 2001 и РД 32-149 -

2000 в процессе контроля применяются цифровые феррозондовые дефектоскопы ДФ-201, ДФ-201.1 и ДФ-201.1А. Они предназначены для измерения градиента напряжённости постоянного магнитного поля, выявления полей рассеяния, вызванных дефектами в деталях из ферромагнитных материалов при операциях НК феррозондовым методом по ГОСТ 21104. Модификация ДФ-201.1А дополнительно может измерять значение напряжённости постоянного магнитного поля.

Намагничивание проводят специализированными стационарными электромагнитными или приставными устройствами с постоянными магнитами. В связи с малыми в ФЗК, по сравнению с МПК, уровнями напряженности намагничивающих полей размагничивание деталей не производят. Зоны контроля деталей сканируют по заданным траекториям феррозондовыми преобразователями вручную или с помощью сканеров. При этом ФЗП устанавливают на поверхность ОК и плавно перемещают так, чтобы его нормальная ось была перпендикулярна поверхности контроля, а продольная была направлена вдоль линии сканирования.

Перемещение ФЗП осуществляют без перекосов, наклонов и отрывов от поверхности ОК с требуемым шагом сканирования и скоростью, например, 8 см/с.

Принцип действия дефектоскопов основан на преобразовании градиента напряжённости постоянного магнитного поля, в точке измерения, с помощью феррозондового преобразователя в электрический сигнал, пропорциональный значению измеряемого градиента или напряжённости поля ,который затем усиливается и обрабатывается электронным блоком.

Магнитные преобразователи по первичной информации разделяют на полемерные Р2/3Тп (МДФ 9405.30-02) и градиентометрические Р2/7Нг (МПФ 207).

Полемерные преобразователи позволяют измерять напряженность поля независимо от ориентации последнего в пространстве, градиентометрические - оценивать неоднородность магнитных полей по значению соответствующей производной.

Феррозонд конструктивно состоит из двух идентичных полузондов, каждый из которых содержит цилиндрический сердечник из магнитомягкого материала с размещенными на нем двумя катушками. Одна катушка - возбуждающая - подключается к источнику переменного тока, другая - измерительная. В зависимости от способа соединения обмоток друг с другом различают феррозонды-полемеры и феррозонды-градиентометры.

Феррозондом-полемером измеряют абсолютное значение напряженности поля, в котором обмотки возбуждения соединены встречно, измерительные - согласно. Для оценки неоднородности постоянного во времени магнитного поля,

т.е. приращение (градиент) напряженности поля от одной точки к другой, используется феррозонд-градиентометр, который по устройству аналогичен феррозондуполемеру и отличается от него соединением обмоток. Обмотки возбуждения соединены последовательно-согласно.

Во всех случаях применения феррозондов необходимо выделять вторую гармонику выходного сигнала, так как именно она несет информацию о напряженности измеряемого поля. При этом первая гармоника должна подавляться.

Преимуществами ФЗК являются:

возможность дефектоскопировать детали с большой шероховатостью поверхности, соответствующей литым необработанным деталям с

Rz = 300 - 400мкм , и при этом выявлять под поверхностные дефекты, например, на глубине 5 - 6 мм для условного уровня чувствительности Д;

дефектоскопировать детали с загрязненными (до 2 мм) поверхностями;

реализовывать автоматический контроль;

обеспечивать достаточно высокую чувствительность.

К недостаткам ФЗК можно отнести малую помехоустойчивость: появление ложных сигналов из-за неровностей, острых кромок и краев, структурных неоднородностей и пр.

3) Вихретоковый метод контроля.

Вихретоковый метод контроля основан на анализе взаимодействия внешнего

электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, возбуждаемых в объекте контроля (ОК) этим внешним полем.

В качестве источника электромагнитного поля чаще всего используется индуктивная катушка (одна или несколько), называемая вихретоковым преобразователем (ВТП). Синусоидальный (или импульсный) ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте контроля. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них вихревую ЭДС или изменяя их полное электрическое сопротивление. Складываясь, обе ЭДС формируют на катушке результирующее напряжение. Регистрируя напряжение на катушках или их сопротивление, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно его. Так как на дефектной и бездефектной поверхностях вихревые токи имеют разную величину, то, измеряя амплитуду или фазу результирующего напряжения, можно судить о наличии или отсутствии дефекта на поверхности ОК. Особенность вихретокового контроля в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их взаимодействие происходит на расстояниях, достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметров до нескольких миллиметров). Поэтому этими методами можно получать хорошие результаты контроля даже при высоких скоростях движения объектов.

Вихретоковый метод применяется в основном для контроля качества электропроводящих объектов: металлов, сплавов, графита, полупроводников и т. д.

Приборы и установки, реализующие вихретоковый метод, широко используются для обнаружения несплошностей материалов (дефектоскопия и дефектометрия), контроля размеров ОК и параметров вибраций (толщинометрия и виброметрия), определения физико-механических параметров и структурного состояния (структуроскопия), обнаружения электропроводящих объектов (металлоискатели) и для других целей. Объектами вихретокового контроля могут быть электропроводящие прутки, проволока, трубы, листы, пластины. Объекты сложной формы: такие как железнодорожные рельсы, ободья и диски колес, боковые рамы и надрессорные балки, наружные, внутренние кольца и ролики подшипников буксовых узлов, крепежные детали и многие другие промышленные изделия.

Дефектоскопы, реализующие вихретоковый метод, предназначены для обнаружения различных трещин, расслоений, закатов, раковин, неметаллических включений и т. д.

4) Ультразвуковой метод.

Акустический вид НК состоящий из множества методов, в основу которых

положено свойство акустических колебаний проникать в глубь материалов, он нашел широкое применение при контроле изделий из различных материалов пластмасс, бетона, металлов, и на железнодорожном транспорте (оси локомотивов и вагонов, бандажи и цельнокатаные колеса, коленчатые валы дизелей и компрессоров, детали тяговых передач локомотивов). Применение системы акустических методов НК наряду с другими позволяет обеспечить безопасность движения на железнодорожном транспорте.

Методы акустического неразрушающего контроля подразделяют на две

группы: активные и пассивные.

- активные методы основаны на излучении и приеме волн;

- пассивные только на приеме волн, источником которых служит сам объект контроля.

Ультразвуковой метод основан на поиске дефектов путем излучения и приема ультразвуковых колебаний преобразователем и дальнейшей регистрации параметров упругих волн возникающих в ОК дефектоскопом. Для его работы используются упругие волны ультразвукового диапазона.

Звуковые волны не меняют траектории движения в однородном материале.

Отражение направленных пучков звуковых волн происходит от границы раздела двух сред, резко отличающихся величиной волнового сопротивлениями. Чем больше различаются сопротивления сред, тем большая часть звуковых волн отразится от границ раздела и вернётся к приёмнику. Так как дефекты - пустотные образования в металле содержат воздух, который имеет на несколько порядков больше удельное волновое сопротивление, чем сам металл, то волны практически не проходят за дефект. Излучение ультразвука производится с помощью резонатора, который преобразует электрические колебания в звуковые с помощью пьезоэлектрического эффекта и вводит их в исследуемый материал. Отраженные сигналы попавшие на пьезопластину преобразуются в электрические, которые и регистрируются измерительными цепями.

Существует несколько методов проведения исследования:

- Эхо-импульсный метод наиболее распространенный: генератор возбуждает колебания пьезоэлектрической пластины, формируя звуковые импульсы. Упругие колебания распространяясь в ОК, достигают противоположной его стороны и отразившись от нее, возвращаются к пьезопластине, где электрический сигнал поступает через приемо-усилитель на экран. Выявления дефекта нарушение сплошности материала.

- Теневой используются два резонатора, которые находятся по разные стороны ОК на одной линии. В данном случае один из резонаторов генерирует колебания (генератор), а второй принимает их (приемник). Признаком наличия дефекта будет являться значительное уменьшение амплитуды принятого сигнала, или его пропадание (дефект создает акустическую тень).

- Импедансный метод использует принцип механического сопротивления (импеданса). Если в контролируемом объекте возбуждать упругие колебания, то объект будет «оказывать сопротивление», величина которого определяется в первую очередь жесткостью всего изделия. При проходе датчика генерирующего УЗК над дефектом сопротивление проникновения упругих волн уменьшается, что и фиксируется измерительным устройством. - Зеркально-теневой используется для контроля деталей с параллельными двумя сторонами, основан на измерении амплитуды донного сигнала, развитие теневого метода: резонатор генерирует колебания и принимает их отражения от противоположной грани детали, признаком дефекта, как и при теневом методе будет считаться пропадание отраженных колебаний. Основное достоинство этого метода в отличие от теневого заключается в доступе к детали с одной стороны.

- Эхо-теневой метод, в основу которого положен анализ как прошедших, так

и отраженных волн;

- Эхо-сквозной метод, при котором фиксируют сигналы многократного отражения волн от дефекта и испытавших также отражение от верхней и нижней поверхности изделия. Эти методы в варианте "тандем" используют для выявления вертикальных трещин.

На ремонтных предприятиях подвижного состава в соответствии ГОСТ

23829-85 на основе руководящих документов РД 32 ЦТ 540-2007; ЦТтех-36/5- 2006; СТО РЖД1.11.-2010, технического инструктивного материала ОАО «РЖД» в процессе НК применяются ультразвуковые дефектоскопы УД2-102 «Пеленг». В соответствии методического руководства по эксплуатации дефектоскопа ультразвуковой контроль применяется к деталям: ось колесной пары, бандаж и гребень, вал и детали ТЭД, элементы тягового редуктора, коленчатые валы дизеля, а также применяется для поиска дефектов в ОК: пор, волосовин, различных включений, неоднородности структуры и контроля качества проведенных работ: сварки, пайки, склейки и пр.

Современные дефектоскопы универсальны и используют одновременно несколько методов в разных сочетаниях, формируют узкий луч акустических волн и точно замеряют время, прошедшее от момента излучения, до приёма эхо-сигнала, что позволяет добиться высокого пространственного разрешения исследования и достоверности принятого решения о дефектности ОК. Ультразвуковое исследование не разрушает и не повреждает исследуемый образец, что является его главным преимуществом. Так же можно выделить высокую скорость и достоверность исследования при низкой стоимости и высокой безопасности для человека.

2. Конструкция объекта диагностирования и его неисправности

Подшипники представляют собой двухрядные конические подшипники, отрегулированные по зазорам, заправленные смазкой и имеющие встроенные уплотнения, предотвращающие от проникновения внутрь подшипников воды, пыли, грязи и т.п. Они поставляются в виде изделий, готовых к монтажу методом запрессовки. Все поверхности подшипников защищены слоем фосфатного покрытия, предохраняющим их от коррозионных повреждений.

Подшипник в габаритах 130x250x160 мм (черт. № DP-201925-4) устанавливается в серийный корпус буксы грузового вагона и вместе с корпусом буксы и лабиринтом запрессовывается на шейку оси колесной пары типа РУ1Ш-957-Г. Крепление подшипника на оси колесной пары осуществляется при помощи крышки передней (шайба торцевая) и четырех болтов М20. Корпус буксы закрывается крепительной и смотровой крышками.

Подшипник в габаритах 150x250x160 мм (черт. № СР-202345-1 и № СР- 202345) запрессовывается на шейку оси колесной пары типа РВ2Ш-957-Г. Крепление подшипника на оси колесной пары осуществляется при помощи крышки передней и трех болтов М24 (допускается при помощи четырех болтов М20). Передача нагрузок от тележки на колесную пару и подшипник осуществляется через адаптер, свободно устанавливаемый на кольцо наружное подшипника.

Подшипник в габаритах 130x230x150 мм (черт. № DP-201925-1A) запрессовывается на шейку оси колесной пары типа РУ1Ш-957-Г. Крепление подшипника на ось колесной пары осуществляется при помощи крышки передней и четырех болтов М20. Передача нагрузок от тележки наколесную пару и подшипник осуществляется через адаптер, свободно устанавливаемый на кольцо наружное подшипника.

При изготовлении подшипников на середине цилиндрической поверхности наружных колец наносится маркировка, состоящая из условного обозначения предприятия - изготовителя, номера детали (кода для наружного кольца, соответствующий габаритам подшипника), буквенного обозначения месяца выпуска, двух последних цифр года выпуска, серийного номера подшипника.

Примеры маркировки подшипников:

- в габаритах 130х250х160 мм:

BRENCO ® RUM6L02 - USA - H - 07 - 00024;

- в габаритах 150x250x160 мм:

BRENCO ® G202 - USA - K - 07 - 12251;

- в габаритах 130x230x150 мм:

BRENCO ® RUM6S02-USA-А-07-52530.Буквенные обозначения месяца выпуска подшипников:

"A"-Январь, "B"-Февраль, "С"-Март, "D"-Апрель, "E"-Май, "F"-Июнь, "G"-Июль,

"H"-Август, "J"-Сентябрь, "K"-Октябрь, "L"-Ноябрь и "M"-Декабрь.

Маркировка подшипников производства компаний "Амстед Рейл Компани, Инк" и ООО "ЕПК-Бренко Подшипниковая Компания" одинаковая.

Внешними отличительными признаками подшипников в габаритах 130х250х160 мм являются: наличие на лабиринте выступающего у основания кольцевого бортика шириной 4 мм и наружным диаметром 185 мм и надписью "К-1 Бренко" высотой 100-150 мм, нанесенной белой краской на крышке смотровой каждого буксового узла, а также дополнительное клеймо "К-1" высотой 10 мм и шириной 5 мм на бирке, установленной под левым верхним болтом М20 крышки крепительной буксового узла правой стороны колесной пары. Клейма на бирке набиваются в соответствии с требованиями Инструктивных указаний 3-ЦВРК. Внешними отличительными признаками подшипников в габаритах 150x250x160 мм и 130х230х150 мм являются отсутствие корпусов букс, вместо которых используются адаптеры, бирка при этом отсутствует. В соответствии с требованиями Инструктивных указаний 3-ЦВРК на шайбе стопорной (пластинчатой) выбиваются: индивидуальный номер колесной пары, дата и код предприятия, производившего последнее полное освидетельствование или формирование колесной пары, код страны - собственника колесной пары, а также дополнительное клеймо "К-1"

3. Технологический процесс диагностирования буксового узла с кассетными подшипниками

Подшипники при поступлении на предприятия должны подвергаться входному контролю.

При входном контроле подшипников проверяется:

- наличие сопроводительных документов;

- целостность упаковки;

- комплектация и внешний вид.

Подшипники должны сопровождаться следующими документами:

сертификатом соответствия (или его копией) и паспортом на каждый подшипник.

В паспорте должны быть указаны:

- тип, заводской порядковый номер, месяц и год изготовления, завод- изготовитель;

- посадочные диаметры колец внутренних каждого ряда, измеренные с точностью до 0,001 мм;

- посадочные диаметры лабиринта или кольца упорного, измеренные с точностью до 0,001 мм;

- осевой зазор, измеренный с точностью до 0,01 мм;

- марка смазки, закладываемой в подшипник.

Комплектация подшипников проверяется на соответствие по упаковочному листу или по маркировке, располагаемой на паллетной упаковке или поддоне специальной конструкции. Целостность упаковки проверяется по нарушению упаковочного материала, сдвига подшипников в паллете или на поддоне, наличию посторонних предметов, воды, льда и других.

Внешний вид подшипников проверяется на наличие забоин, сколов,

деформаций колец и уплотнений. При выявлении повреждений подшипников и их элементов предприятие, выявившее их, обязано вызвать представителей компании Бренко для составления акта-рекламации по форме ВУ-41. При несогласии представителей компании с предъявленными претензиями производится независимая экспертиза подшипников для подтверждения или отклонения претензий.

Правила приемки и методы контроля

Контроль конечного усилия запрессовки подшипников кассетного типа осуществляется по показаниям манометра пресса.

Время выдержки конечного усилия контролируется секундомером от момента выключения насосной станции пресса до снятия нагрузки.

Контроль осевого зазора в подшипнике осуществляется после прокручивания его на оси на три или четыре полных оборота, при этом, вращение подшипника на оси производится от усилия руки и должно быть легким, без посторонних шумов, толчков и заеданий. Контроль осевого зазора в подшипнике в габаритах 130х250х160 мм должен производиться при затянутых болтах крепительной крышки.

При наличии посторонних шумов, толчков, заеданий, и в случае отсутствия свободного вращения подшипник демонтируется с оси.

Контроль осевого зазора подшипника в габаритах 130х250х160 мм, установленного в корпусе буксы, должен производиться посредством осевого перемещения корпуса буксы вместе с подшипником относительно оси колесной пары, а подшипников в габаритах 150х250х160 мм и 130х230х150 мм - посредством осевого перемещения наружного кольца. Приложение усилия к корпусу буксы или наружному кольцу подшипника должно осуществляться вручную вдоль оси колесной пары поочередно вперед - на себя и назад - от себя, с вращением подшипника влево - вправо в пределах дуги 90 градусов. При этом фиксируется показание стрелки индикатора часового типа в одном положении и другом. Разница показаний индикатора в крайних положениях перемещаемого подшипника на оси является величиной осевого зазора.

4. Технологическая диагностика

Основной задачей технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации.

Теоретическим фундаментом для решения основной задачи технической диагностики следует считать общую теорию распознавания образцов любой природы (геометрических, звуковых и т. п.). Техническая диагностика изучает алгоритмы распознавания применительно к задачам диагностики, которые обычно могут рассматриваться как задачи классификации.

Алгоритмы распознавания в технической диагностике частично основываются на диагностических моделях, устанавливающих связь между состояниями технической системы и их отображениями в пространстве диагностических сигналов. Важной частью проблемы распознавания являются правила принятия решений. Решение задач технической диагностики всегда связано с прогнозированием надежности на ближайший период эксплуатации (до следующего технического осмотра). Здесь решения должны основываться на моделях отказов, изучаемых в теории надежности.

Вторым важным направлением технической диагностики является теория контролеспособности, где изучение средств и методов получения диагностической информации, а так же задачи теории контролеспособности связаны с разработкой алгоритмов поиска неисправностей, разработкой диагностических тестов, минимизацией процесса установления диагноза. Контролеспособность создается конструкцией изделия и принятой системой технической диагностики.

На рис. 3 показана структура технической диагностики.



Она характеризуется двумя взаимопроникающими и взаимосвязанными направлениями: теорией распознавания и теорией контролеспособности. Теория распознавания содержит разделы, связанные с построением алгоритмов распознавания, решающих правил и диагностических моделей. Теория контролеспособности включает разработку средств и методов получения диагностической информации.

В данной работе требуется определить состояние зубчатого соединения тягового редуктора в эксплуатационных условиях. При большом износе зубьев появляются перекосы и усталостные разрушения. Непосредственный осмотр зубьев невозможен, так как требуется разборка редуктора, т. е. прекращения эксплуатации. Неисправность зубчатого соединения влияет на спектр колебаний корпуса редуктора, акустические колебания, содержание металла в смазке и др.

Задача технической диагностики состоит в определении степени износа зубчатого соединения (глубины разрушенного поверхностного слоя) по данным измерений ряда косвенных параметров. Важной особенностью технической диагностики является распознавание в условиях ограниченной информации и принятия обоснованного решения на основании полученной информации.

Состояние редуктора описывается множеством определяющих его признаков. Разумеется, признаков может быть различное множество для распознавания состояния зубчатого соединения тягового редуктора, достаточно некоторой группы признаков и косвенных параметров проводимой диагностики других деталей.

В поставленной задаче требуется определение «исправного состояния» и «неисправного состояния»,где необходимо более подробно охарактеризовать неисправное состояние, это предельное значение износа зубьев с возрастанием вибраций.

Совокупность последовательных действий в процессе распознавания называется - алгоритмом распознавания. Существенной частью распознавания является выбор параметров, описывающих состояние системы. Они должны быть достаточно информативны, чтобы при выбранном числе диагнозов процесс разделения (распознавания) мог быть осуществлен.

5. Постановка задачи и статистический метод Байеса

Постановка задачи при вероятностных методах распознавания определяется системой, которая находится в одном из i-ых состояний Di. Известна совокупность признаков, каждый из которых с определенной вероятностью характеризует состояние системы. Строится алгоритм с помощью которого диагностируемая система по совокупности признаков была бы отнесена к одному из возможных состояний (диагнозов).

Распознавание технического состояния тягового редуктора по полученным

статистическим данным и определение одного из возможных состояний, применяется метод, основанный на обобщенной формуле Бaйeca.

Метод основан на простой формуле Байеса. Если имеется диагноз Di и простой признак kj, встречающийся при этом диагнозе, то вероятность совместного появления событий (наличие у объекта состояния Di и признака kj):

P(Dikj) = P(Di)·P(kj/Di) = P(kj)·P(Di/kj). (5.1)

Из этого равенства вытекает формула Байеса:

P(Di/kj) = P(Di)·P(kj/Di)/P(kj), (5.2)

где P(Di) - вероятность диагноза Di, определяемая по статистическим данным (априорная вероятность диагноза). Так, если предварительно обследовано N объектов и у Ni объектов имелось состояние Di, то:

P(Di) = Ni/N. (5.3)

P(kj/Di) - вероятность появления признака kj у объектов с состоянием Di. Если среди Ni объектов, имеющих диагноз Di, у Nij проявился признак kj, то:

P(kj/Di) = Nij/Ni. (5.4)

P(kj) - вероятность появления признака kj во всех объекта N независимо от состояния (диагноза)объекта. Пусть из общего числа N объектов признак kj был обнаружен у Nj объектов, тогда:

P(kj) = Nj/N. (5.5)

В равенстве (5.2) P(Di/kj) - вероятность диагноза Di после того, как стало известно наличие у рассматриваемого объекта признака kj (апостериорная вероятность диагноза).

Сбор статистических данных диагностирования о состояния тягового редуктора в эксплуатации производится по плановому и внеплановому заходу локомотива на ТР1.

Задача. Определить вероятность состояния (диагноза) неисправности по наличию сколов, деформаций колец и уплотнений.

Дано:

D1 - исправное состояние буксового узла

D2 - неисправное состояние буксового узла внешние повреждения

k1 - неисправности по наличию сколов и деформаций

Данные обследования:

Nij, где i - диагноз (1 - буксовый узел в норме; 2 - Наличие сколов и деформаций т.е. (неисправность).

j - признак (1 - проявление признака вибрации у исправных буксовых узлов; 2 - проявления вибрации у буксовых узлов с наличием сколов на конических подшипниках).

N0 - общее число обследованных буксовых узлов, 6347;

N2.0 - количество (неисправных) буксовых узлов не пропущенных в эксплуатацию по наличию сколов и деформаций, 51;

N2.2 - число неисправных буксовых узлов с признаками вибрации, 45;

N0.2 - число буксовых узлов у которых была вибрация независимо от диагноза;59

Решение. Определение с какой вероятностью P(D2) появляется объект с диагнозом D2 из общего числа обследований N0, воспользуемся равенством (5.3):

P(D2) = N2.0/N0 = 51/6347 = 0,008.

Какая вероятность P(k1/D2) появления признака k1 (вибрация) у буксовых узлов с диагнозом D2 (неисправное состояние буксового узла внешние повреждения), т.е. среди N2.0 буксовых узлов имеющих диагноз D2, у скольких N2.2 появился признак k1 (вибрация). Используем формулу (5.4):

P(k1/D2) = N2.2/N2.0 = 45/51 = 0,88.

Какая вероятность P(k1) появления признака k1 (вибрации) во всех буксовых узлах N0 независимо от состояния подшипников. Из общего числа N0 обследованных буксовых узлов признак вибрации был обнаружен у N0.2 буксовых узлов, тогда из равенства (5.5):

P(k1) = N0.2/N0 = 59/6347 = 0,0092.

По равенству (5.2) определяется вероятность состояния (диагноза) D2 совместно с признаком k1 у обследуемых буксовых узлов с коническими подшипниками:

P(D2/k1) = P(D2)·P(k1/D2)/P(k1);

P(D2/k1) = 0,008·0,88/0,0092 = 0,76.

Так же определяется вероятность появления признака k1 (вибрации) у буксовых узлов с исправными подшипниками, состояние D1, от общего числа N1.0 исправных объектов. То

есть, число N1.2 буксовых узлов находясь в исправном D1 состоянии проявляют (вибрацию) признак k1:

P(k1/D1) = N0.2 - N2.2/ N0 - N2.0 ; (5.6)

P(k1/D1) = 59 - 45/6347 - 51 = 0,0022.

Вероятность обнаружения буксового узла с наличием сколов и трещин по двум показателям заметно выросла, но не достаточно для принятия однозначного решения об неисправности буксового узла.

Вероятность появления вибрации у исправного буксового узла как бы мала, но она всегда будет и будет колебаться в зависимости от исправности сопряженных деталей и узлов. Поэтому одной вероятности для обнаружения неисправностей недостаточно, потому что нужен системный подход диагностирования этого узла, постоянный контроль параметров о техническом состоянии объекта в эксплуатации, что на данный момент это затруднительно. Нужно искать и разрабатывать другие способы контроля, которые дадут более точную информацию о состоянии и позволит вести накопления данных для дальнейшего прогнозирования.



Список литературы

1. ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий. / Классификация видов и методов. - М.: Изд-во стандартов 1979. - 18 с.

2. ГОСТ 21104-75. Контроль неразрушающий. / Феррозондовый метод. - М.: Изд-во стандартов 1975. - 12 с.

3. ГОСТ 21105-87. Контроль неразрушающий. / Магнитопорошковый метод. - М.: Изд-во стандартов 1987. - 20 с.

4. Ахмеджанов Р. А., Техническая диагностика вагонов Ч.1. [Текст]: Учебник в 2 ч. / Р.А. Ахмеджанов, В.Ф. Криворудченко. - М.: ФГБОУ, 2013. - 403 с.

5. Щербинин В. Е., Магнитный контроль качества металлов [Текст]: / В. Е. Щербинин, Э. С. Горкунов. - УрОРАН.: Екатеринбург, 1996. - 263 с.

6. Шелихов Г. С., Магнитная дефектоскопия деталей и узлов [Текст]: Практическое пособие / Г. С. Шелихов. - М.: Эксперт, 1995. - 224 с.

7. Герасимов В. Г., Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 3. Электромагнитный контроль [Текст]: Практическое пособие / В. Г. Герасимов, А. Д. Покровский, В. В. Сухоруков. - М.: Высшая школа, 1992. - 312 с.

Размещено на Allbest.ru

...