Вибрационная диагностика колесно-моторных блоков

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

В локомотивном комплексе ОАО «РЖД» на протяжении десятилетий используется и совершенствуется система планово-предупредительного ремонта тягового подвижного состава, т.е. система выполнения ремонтов с нормативной периодичностью и регламентированным составом основных ремонтных работ. При этом используются единые технология и организация выполнения технического обслуживания и текущего ремонта тягового подвижного состава. Исходя из прогнозируемого пробега эксплуатируемого парка, определяется программа технического осмотра и ремонта (ТО и Р), нормируются и планируются трудозатраты, контингент ремонтников, расход материалов и запасных частей, себестоимость независимо от технического состояния и срока службы локомотивов.

Теоретическое обоснование планово-предупредительной системы ремонта (ППР) было выполнено в 1975-1980 гг., в качестве основных научных инструментов использовался аппарат математической статистики и теории надёжности. Большой вклад в развитие и обоснование теоретических исследований по надёжности тягового подвижного состава внесли известные российские учёные: И.П. Исаев, А.В. Горский, В.А. Четвергов, В.Т. Данковцев, В.И. Киселёв, А.С. Воробьёв, С.Я. Айзинбуд, А.Б. Подшивалов, В.Ч. Озембловский, Н.Н. Капранов, Д.А. Палей, С.Г. Шантаренко. Действующая система ППР ориентирована на средний уровень технического состояния подвижного состава.

Несмотря на все преимущества планово-предупредительной системы, подтвердившиеся многолетней практикой, главным ее недостатком считается ремонт узлов и агрегатов локомотивов независимо от их технического состояния с соответствующими материальными затратами.

Развитие средств вычислительной техники и информационных технологий поставило задачу реинжиниринга планово-предупредительной системы ремонта локомотивов, с целью повышения надёжности тягового подвижного состава и, прежде всего, его узлов и агрегатов определяющих безопасность движения и величину удельных затрат на тягу поездов.

Основными предпосылками оптимизации ремонтного процесса явилось регламентированное применение средств диагностирования ТПС, а также комплексных информационных технологий для учета и анализа данных об эксплуатации и ремонте локомотива и его оборудования.

Целью преподавания дисциплины «Производство и ремонт подвижного состава» для студентов транспортных вузов является формирование квалификации специалиста способного технически грамотно разрабатывать технологические процессы производства и ремонта узлов и деталей подвижного состава с использованием информационных технологий; выбирать необходимое оборудование и средства технического оснащения, выполнять расчеты технологических режимов с учетом нравственных, правовых аспектов деятельности, требований безопасности и экономики.



Общая методика выполнения работ по вибрационной диагностике

Подготовительные работы.

1.1.1. Сбор информации об объекте диагностирования.

Перед проведением диагностики подшипниковых узлов инженер должен собрать и проанализировать:

1.1.1.1. При диагностике КМБ (КРБ) ТЭД под локомотивом на плановых видах ремонта и технического обслуживания:

- записи в журнале формы ТУ-152 за период от последней диагностики;

- данные из книги ремонта ТУ-28 по замене КМБ (КРБ) локомотива за период от ремонта, на котором проводилась последняя ревизия подшипников (ТР-3, СР, КР);

- данные по пробегам локомотива от предыдущей диагностики и последнего ремонта, на котором проводилась последняя ревизия подшипников (ТР-3, СР, КР);

- результаты предыдущей вибрационной диагностики.

1.1.1.2. При диагностике подшипников качения КМБ (КРБ) после его формирования:

- номера ТЭД: якоря, статора и КП: бандажей, оси;

- номер локомотива, под которым будет использован КМБ (КРБ): серию, секцию, номер локомотива и порядковый номер КМБ (КРБ) под локомотивом;

- наработку подшипников качения КМБ, КРБ от последних ревизий I и II объемов.

1.1.1.3. При диагностике подшипников качения ТЭД перед формированием в КМБ или при входном контроле.

- номера ТЭД: якоря, статора.

- наработку подшипников ТЭД от последних ревизий I и II объемов.

1.1.1.4. При диагностике подшипников качения КП после формирования или проведения ревизии подшипников качения I, II объема.

- номера оси, бандажей КП;

- наработку подшипников КП от последних ревизий I и II объемов.

1.1.2. Подготовка объекта диагностирования к измерениям.

1.1.2.1. На плановых ТО, ТР, при проведении диагностики КМБ (КРБ) под локомотивом, необходимо:

- зачистить места установки датчиков вибрации до металлического блеска и смазать их тонким слоем консистентной смазки;

- нанести на бандажи КП метки для датчиков частоты вращения светоотражающие или магнитные в зависимости от конструкции тахометров;

- вывесить КП на домкратах, не допуская перекосов и зафиксировать их от опускания на рельс;

- подключить ТЭД к источнику питания, установить датчик частоты вращения для обратной связи с источником питания (при его наличии);

- выставить ограждения и таблички, информирующие о проведении прокручивания колесных пар.

- убедиться в отсутствии людей в локомотиве и в канаве на момент проведения измерений.

1.1.2.2. При диагностике подшипников качения КМБ (КРБ) после его формирования, ТЭД, КП на стенде необходимо:

- установить объект диагностирования на стенд, согласно инструкции по эксплуатации стенда;

- провести обкатку вновь сформированных КМБ (КРБ), отремонтированных или новых ТЭД, КП;

- зачистить места установки датчиков вибрации до металлического блеска и смазать их тонким слоем консистентной смазки;

- нанести на бандажи КП (ротор ТЭД) метки для датчиков частоты вращения светоотражающие или магнитные в зависимости от конструкции тахометров;

- подключить ТЭД к источнику питания, установить датчик частоты вращения для обратной связи с источником питания (при его наличии);

- выставить ограждения и таблички, информирующие о проведении прокручивания колесных пар.

- убедиться в отсутствии людей в зоне проведения испытаний

1.1.3. Подготовка системы диагностики к измерениям.

1.1.3.1. Конфигурирование объектов диагностики в программе:

Процесс конфигурирования объектов диагностики является одним из наиболее важных процессов. От правильности конфигурации напрямую зависит результат автоматической диагностики технического состояния исследуемого узла.

В данном разделе приведены основные особенности конфигурации подшипниковых узлов для диагностических систем «Вектор-2000», «КПА-1В» с программой диагностики «DREAM32» производства ООО «Ассоциация ВАСТ» и «Прогноз» производства ООО «Научно-Технический Центр «Транспорт».

- процесс конфигурирования должен проводиться в строгом соответствии с инструктивными указаниями на используемое программное обеспечение;

- перед созданием базы данных диагностируемых локомотивов, а также отдельных объектов диагностики необходимо сконфигурировать эталонные прототипы для копирования всех типов объектов диагностики.

При конфигурации отдельного ТЭД необходимо использовать 2 точки контроля, тип диагностируемого оборудования необходимо указывать, как «подшипник качения вала»:

- моторно-якорный подшипник со стороны коллектора (имя точки контроля «МЯП_Кол»);

- моторно-якорный подшипник с противоположной стороны коллектора (имя точки контроля «МЯП_Пкол»).

При конфигурации отдельной КП необходимо использовать 2 точки контроля, тип диагностируемого оборудования необходимо указывать, как «подшипник качения вала»:

- букса левая (имя точки контроля «Букса_Левая»);

- букса правая (имя точки контроля «Букса_Правая»).

Примечание: сторона КП, на торце оси которой находятся знаки и клейма, относящиеся к изготовителю оси, считается правой.

В конфигурации КМБ необходимо использовать 4 точки контроля, тип диагностируемого оборудования необходимо указывать, как «подшипник качения редуктора»:

- букса левая (имя точки контроля «Букса_Левая»);

- букса правая (имя точки контроля «Букса_Правая»);

Примечание: при проведении диагностики КМБ, КРБ под локомотивом правой стороной считается правая сторона по ходу первой секции локомотива или головы односекционного локомотива.

- моторно-якорный подшипник ТЭД со стороны коллектора (имя точки контроля «МЯП_Кол»);

- моторно-якорный подшипник ТЭД с противоположной стороны коллектора (имя точки контроля «МЯП_Пкол»).

Примечание: при конфигурации подшипников качения КМБ, КРБ работающих в паре с тяговым редуктором необходимо указывать параметры редуктора (число зубьев шестерен). В этом случае будет идентифицирована вибрация от тягового редуктора и снижена вероятность появления неидентифицированных дефектов.

В конфигурации КРБ необходимо использовать 8 точек контроля, тип диагностируемого оборудования необходимо указывать, как «подшипник качения редуктора»:

- букса левая (имя точки контроля «Букса_Левая»);

- букса правая (имя точки контроля «Букса_Правая»);

- моторно-якорный подшипник ТЭД со стороны коллектора (имя точки контроля «МЯП_Кол»);

- моторно-якорный подшипник ТЭД с противоположной стороны коллектора (имя точки контроля «МЯП_Пкол»);

- опорный подшипник большой шестерни со стороны колесного центра (имя точки контроля «Бш_КП»);

- опорный подшипник большой шестерни со стороны ТЭД (имя точки контроля «Бш_ТЭД»);

- опорный подшипник малой шестерни со стороны колесного центра (имя точки контроля «Мш_КП»);

- Опорный подшипник малой шестерни со стороны ТЭД (имя точки контроля «Мш_ТЭД»).

При конфигурации тягового редуктора первой осью (Z12) считается ось, на которой будет установлена метка для датчика оборотов. Первой осью необходимо считать ось КП, соответственно ось №2 (Z21) необходимо считать ось ТЭД. В связи с этим при конфигурации буксовых подшипников и опорных подшипников большой шестерни тягового редуктора необходимо указывать ось №1, при конфигурации МЯП и опорных подшипников малой шестерни необходимо указывать ось №2.

Полосовые фильтры для построения спектров огибающей необходимо выбирать согласно методики (Приложение Д).

В каждой точке измерения необходимо дополнительно сконфигурировать пользовательское измерение уровня СКЗ вибрации в полосе 10 000-25 000 Гц и включить его в маршрут измерений.

Для автоматического определения безаварийного ресурса подшипника программой диагностики при конфигурации точек измерения необходимо указывать максимальный период контроля в днях и километрах до очередной диагностики:

- для магистральных локомотивов, задействованных в грузовом движении не больше периода до ТР-2;

- для электровозов, задействованных в пассажирском движении за исключением электровозов серии ЧС, не больше удвоенного периода до ТР-1;

- для маневровых тепловозов, магистральных тепловозов задействованных в пассажирском движении, электровозов серии ЧС не больше периода до ТР-1.

Чтобы в программе диагностики обеспечить автоматическое включение диагностируемого узла в соответствующую группу для автоматической групповой диагностики конфигурацию на конкретный диагностируемый локомотив, отдельный объект диагностики необходимо копировать с эталонного прототипа для копирования;

Примечание: фильтры для построения спектров огибающей ВЧ вибрации, приведенные в таблице №3 проверить в соответствие с методикой, приведенной в Приложении Д. При несоответствии применять фильтры, подобранные в соответствие с методикой в Приложении Д.

Примечание: для электровозов серии ЭП допускается проводить диагностические измерения по шести точкам контроля. Разрешается исключать из маршрута измерения точки контроля: Бш_КП и Мш_ТЭД. в связи с небезопасным способом установки датчиков вибрации при вращении КП. При использовании стационарных систем вибрационной диагностики с одновременной установкой всех датчиков вибрации в контрольные точки измерения проводить по восьми точкам контроля.

Примечание: для тепловозов серии ТЭП70, ТЭП70БС, 2ТЭ70 опорные подшипники БЗК необходимо диагностировать с одной точки контроля: «БШ_ТЭД» (со стороны ТЭД).

1.1.3.2. Перед развертыванием системы диагностики на месте измерений в диагностической программе должна быть подготовлена маршрутная карта измерений с уникальным именем, однозначно определяющим объект контроля, которая должна быть передана в измерительный прибор переносной системы или подготовлена к команде «измерить» в стационарной системе диагностики. Маршрутную карту необходимо создать в соответствии с инструктивными указаниями на используемую программу диагностики.

1.1.3.3. Маршрутная карта для конкретного объекта диагностики должна включать в себя следующий список обязательных измерений вибрации каждого подшипникового узла для автоматического мониторинга состояния и диагностики:

- узкополосный спектр НЧ вибрации с необходимым разрешением по частоте;

- спектр огибающей ВЧ вибрации с необходимым разрешением по частоте;

- среднеквадратичное и пиковое значения ультразвуковой вибрации (рекомендуется, начиная с 10кГц и выше, рекомендуемый диапазон: 10-25 кГц).

1.1.3.4. Допускается включать в маршрутную карту любые дополнительные (пользовательские) измерения (не только вибрационного характера), которые могут дать дополнительную информацию для последующего уточнения результатов автоматического диагноза.

1.1.3.5. Подготовка системы диагностики на месте измерений:

- проверить работоспособность и настройку средств измерения, в соответствии с требованиями инструкций разработчиков;

- проверить правильность загруженных маршрутных карт;

- проверить целостность соединительных кабелей, убедиться в том, что кабели используемых датчиков вибрации проложены по всем требованиям безопасности проведения измерений;

- установить вибропреобразователи (датчики вибрации) в соответствующие точки контроля с контролем качества установки;

- установить датчик оборотов в соответствии с требованиями инструкций разработчика.

1.1.3.6. При установке (креплении) датчиков вибрации в точке контроля должны соблюдаться следующие требования:

- места установки и направления измерения вибрации одного и того же подшипникового узла для всех объектов диагностики, входящих в одну группу, по которой проводится групповая диагностика подшипников, должны быть строго одинаковы;

- место под установку датчика должно быть в зоне нагрузки подшипника, должно иметь ровную зачищенную от грязи и краски поверхность, смазанную тонким слоем свежей консистентной смазки, площадь прилегания датчика должна быть не менее 70%, датчик должен стоять устойчиво;

- датчик необходимо устанавливать на заранее подготовленную поверхность в радиальном направлении с отклонением от горизонтального или вертикального направления не более чем на 30?.

1.2. Проведение измерений.

1.2.1. С целью обеспечения надежного прохождения вибрационного сигнала от диагностируемых подшипников качения, измерения необходимо проводить при соблюдении следующих условий:

- при плюсовой температуре подшипников качения и перед добавлением в них смазки;

- частота вращения оси КП должна быть в диапазонах, указанных в Таблице №3, диапазон частоты вращения якоря ТЭД определяется передаточным отношением тягового редуктора;

- с целью исключения повышенной вибрации от тягового редуктора перед проведением измерений необходимо проверить уровень смазки в кожухах тяговых редукторов и при необходимости провести ее добавление до требуемого уровня;

- для исключения влияния на результаты измерений вибрации соседнего КМБ (КРБ) измерения необходимо проводить при работе одного КМБ (КРБ) в тележке локомотива. Допускается проводить параллельные измерения с двух и более КМБ (КРБ) если они находятся в составе разных тележек локомотива.

- с целью приработки масляного слоя в подшипниках качения измерения необходимо начинать через 2 - 3 мин. после начала работы КМБ (КРБ).

1.2.2. Перед началом диагностических измерений необходимо выполнить следующие контрольные операции:

- убедиться в отсутствии контакта тормозных колодок с бандажами КП;

- проверить качество крепления датчиков вибрации в точке контроля;

- подать питание на ТЭД диагностируемого КМБ (КРБ), убедиться в равномерности вращения КП, правильности направления вращения КП, отсутствия касания тормозных колодок о бандажи КП, отсутствия трения зубчатой передачи тягового редуктора о кожух тяговой передачи, карданной передачи, муфты за неподвижные элементы КМБ (КРБ);

- измерить частоту вращения оси КП (якоря ТЭД) для оценки ее стабильности. При проведении измерений значения частоты вращения должны находиться в диапазонах, указанных в таблице №3, и не выходить за пределы зоны в один процент от ее среднего значения в течение 10 сек.

1.2.2.1. Для контроля качества установки вибропреобразователя и отсутствия дефектов в измерительном тракте рекомендуется проводить контрольное измерение спектра вибрации с максимально возможной граничной частотой. Спектры вибрации МЯП и буксы при правильном измерении и при типовых ошибках в измерениях будут со следующими обозначениями:

а) Измерение выполнено правильно при исправном оборудовании;

б) Измерение выполнено Неправильно. При разгоне КП (нестабильная частота вращения при измерении), измерительное оборудование исправно. Отличительной особенностью данного спектра является отсутствие каких либо гармонических составляющих или гармонические составляющие вибрации могут быть «размыты» в виде холмов, вследствие их усреднения при формировании спектра из мгновенных значений.

в) Измерение выполнено Неправильно. При исправном оборудовании. Датчик вибрации установлен на грязную неподготовленную поверхность. Отличительной особенностью данного спектра является снижение уровня ВЧ из-за препятствия прохождению вибросигнала. В связи с этим происходит потеря и искажение полезной информации о наличии дефектов в подшипнике.

г) Измерение выполнено Неправильно неисправным оборудованием. Оборван защитный экран в измерительном кабеле от датчика вибрации к виброанализатору. Отсутствие защитного экрана приводит к появлению в спектрах вибрации наводок питающей сети.

д) Измерение выполнено НЕправильно неисправным оборудованием. Оборвана центральная жила в измерительном кабеле от датчика вибрации к виброанализатору. Данный спектр отражает только собственный шум виброанализатора. Отличительной особенностью данного спектра является низкий общий уровень высокочастотной вибрации.

1.2.3. Контрольные измерения, предусмотренные п. 1.2.2.1., выполняются в процессе приработки масляного слоя подшипников качения КМБ (КРБ) в соответствии с пунктом 6.2.1. В виброанализаторе должна быть предусмотрена возможность визуального просмотра их результатов для принятия решения о начале основных измерений. Контрольные измерения могут включаться и в маршруты основных измерений.

1.2.4. Измерения вибрации КМБ (КРБ) одноканальным или двухканальным виброанализатором необходимо проводить сначала на подшипниковых узлах второй оси (ТЭД и, для КРБ - малой шестерни), а затем - на первой оси (на корпусе букс КП и, для КРБ - на корпусе редуктора в зоне нагрузки осевых подшипников качения). При использовании многоканальных систем диагностики измерения во всех точках контроля могут проводиться одновременно.

1.2.5. Переставлять датчик вибрации из одной точки контроля в другую, необходимо в теплоизолирующих перчатках во избежание теплового контакта корпуса датчика с руками, имеющими отличную от окружающей среды температуру, и вызывающими в датчике при таком контакте шумовые переходные процессы.

1.2.6. Начинать измерения вибрации после переустановки датчика необходимо не ранее, чем через 5-10 сек после окончания переходных процессов в датчике, которые могут возникнуть при ударном воздействии на датчик во время его установки в точку контроля. Рекомендуется во время указанной задержки, для оценки качества крепления датчика, провести измерения контрольного спектра вибрации, предусмотренные п. 1.2.2.1.

1.2.7. Из дополнительных видов диагностических измерений, не предусмотренных таблицей №3, для оценки состояния зубчатых зацеплений и электромагнитной системы ТЭД рекомендуется проводить измерение спектра переменных составляющих тока двигателя. Для указанного измерения в качестве измерительного преобразователя может использоваться трансформатор тока в выходной цепи используемого для вращения

КМБ (КРБ) источника питания. Спектральный анализ сигнала с выхода трансформатора тока в этом случае выполняется тем же анализатором, что и сигнал вибрации.

1.2.8. При использовании в составе системы диагностики анализатора измеряющего порядковые (синхронные) спектры, дополнительно может измеряться вибрация КМБ (КРБ) в режиме разгона КП. В этом режиме более вероятно, чем на постоянной скорости вращения, возникновение режима проскальзывания кольца подшипника с ослабленной посадкой в посадочном месте.

1.3. Анализ результатов мониторинга и диагностики

1.3.1. Основными задачами инженера при анализе результатов автоматического мониторинга и диагностики каждого подшипникового узла является уточнение вида и величины каждого из автоматически обнаруженных идентифицированных и неидентифицированных средних и сильных дефектов с учетом информации, полученной по результатам диагностических измерений, а также имеющейся в распоряжении инженера дополнительной информации.

1.3.2. Дополнительная информация о состоянии диагностируемых узлов может быть получена в результате:

- поиска возможных ошибок слесаря при проведении измерений и вводе в программу результатов измерений и других данных. Например, при корректировке частоты вращения КП во время измерений;

- анализа имеющейся информации об особенностях работы диагностируемого узла и влиянии дефектов различных узлов КМБ (КРБ) на диагностируемый узел;

- анализа накопленных в диагностической программе данных о наработке диагностируемого узла и результатах ранее выполненных работ по периодической диагностике контролируемого узла;

- анализа статистики отказов узлов конкретных типов КМБ (КРБ), работающих в определенных климатических и других внешних условиях;

- дополнительных вибрационных и других обследований объекта контроля после смены направления вращения, добавления (замены) смазки в контролируемом узле, шлифовки коллектора якоря ТЭД, или проведения работ по обслуживанию других узлов КМБ (КРБ);

- прослушивание звукового сигнала работы диагностируемого узла.

- проведения дополнительного анализа накопленной информации специалистами более высокой квалификации.

1.3.3. Работы по уточнению результатов автоматического диагноза каждого из диагностируемых узлов включают в себя следующие этапы:

- уточнение частоты вращения оси с диагностируемым подшипником по спектрам вибрации, а также ее корректировка при необходимости;

- проверка правильности проведенных измерений;

- при визуальном осмотре выявление в диагностируемом КМБ (КРБ) дефектов зубчатых передач, муфты (кардана), упорных и осевых подшипников скольжения, которые могут маскировать диагностические признаки дефектов диагностируемых подшипников качения;

- анализ и уточнение вида неидентифицированных дефектов и превышения мониторинговых порогов;

- анализ ограничений на условия автоматической диагностики, указанных в отчете по результатам автоматического мониторинга и диагностики;

- анализ результатов предыдущих работ по диагностике этого же узла;

- поиск дополнительных признаков обнаруженных дефектов.

1.3.4. Первый этап уточнения автоматического диагноза заключается в проверке правильности задания частоты вращения осей КМБ (КРБ) и оценке ее стабильности в момент проведения диагностических измерений. Заданная в программе частота вращения может не соответствовать реальной, если измерения проводятся виброанализатором без датчика частоты вращения КП. Частота вращения КП во время измерения может быть нестабильной из-за перепадов напряжения на выходе источника питания или недостаточной длительности приработки КМБ (КРБ) перед измерениями при отсутствии датчика оборотов в цепи обратной связи источника питания. Проверка правильности ввода частоты вращения осуществляется по измеренному спектру вибрации, в котором выделяется ряд гармоник вибрации, кратных частоте вращения тягового двигателя и полученная частота сравнивается с расчетной, выдаваемой программой диагностики. При их несовпадении введенную в программу частоту вращения КП необходимо откорректировать. Для оценки стабильности частоты вращения определяется ширина (в частотной области) наиболее сильных гармонических составляющих спектра вибрации. Если ширина всех составляющих растет с ростом их частоты, а во второй части спектра, как это показано на рисунке

1.5 увеличивается более, чем в два раза, диагностические измерения необходимо повторить при стабильной частоте вращения КП.

1.3.5. Второй этап уточнения автоматического диагноза заключается в выявлении опасных дефектов в других узлах КМБ (КРБ): зубчатые передачи, карданные узлы, упорные, опорные подшипники скольжения, которые могут оказать влияние на вибрационные признаки дефектов диагностируемых подшипниковых узлов. Необходимо проверить влияние функционирования и дефектов зубчатых передач, опорных и упорных подшипников скольжения, соединительной муфты (кардана) на используемые диагностические признаки дефектов подшипников.

1.3.5.1. Общими признаками дефектов подшипников качения и дефектов других узлов КМБ (КРБ) могут быть:

- рост уровня высокочастотных и/или ультразвуковых составляющих вибрации подшипниковых узлов и/или рост величины их пик-фактора (признаки дефектов смазки);

- появление в спектре огибающей ВЧ нескольких спадающих по величине гармоник частоты вращения вала (признак неравномерного износа поверхностей трения качения и скольжения);

- подъем фона в низкочастотной части спектра огибающей ВЧ (признак импульсной модуляции вибрации при появлении одиночных ударов);

- появление модуляции ВЧ большим количеством гармоник частоты вращения вала (признак импульсной модуляции при появлении периодических ударов);

- рост низкочастотных составляющих вибрации КМБ (КРБ) на нескольких гармониках частоты вращения внутреннего кольца (признак боя вала или износа внутреннего кольца);

- рост случайных составляющих НЧ КМБ (КРБ) в целом (признак появления предаварийной ситуации). диагностика ремонт дефект подшипник

1.3.5.2. Основным отличием, которое позволяет предварительно отделить появление признаков дефектов подшипников качения от дефектов других узлов КМБ (КРБ) является высокая вероятность появления в спектре огибающей ВЧ признаков дефектов подшипника преимущественно только в дефектном подшипниковом узле.

Примечание: взаимовлияние таких дефектов, как трещины, раковины и сколы на поверхностях качения подшипников, расположенных с разных сторон ротора, может иметь место при наличии сильно развитых дефектов.

1.3.5.3. Дополнительными признаками для выявления дефектов шестерен и зубчатого зацепления являются (одновременно в нескольких подшипниковых узлах):

- отсутствие в спектрах огибающей вибрации подшипникового узла заметных (кроме ряда гармоник частоты вращения) гармонических составляющих, частота вращения которых не кратна частоте вращения ТЭД или КП;

- рост вибрации на частоте вращения ТЭД или КП без существенного роста вибрации на гармониках частоты вращения (признак несоосности соответственно малой и большой шестерни или неуравновешенности соответственно двигателя или колесной пары);

Примечание: разделить дефекты в виде несоосности малой (большой) шестерни и неуравновешенности, соответственно, якоря ТЭД (КП) можно путем сравнения вибрации КМБ (КРБ) на частоте вращения ТЭД (КП) в собранном виде и при вращении только ТЭД (КП) на стенде.

- рост вибрации на второй гармонике частоты вращения ТЭД или КП без существенного роста вибрации на других гармониках (признак перекоса соответственно малой и большой шестерни);

- рост зубцовых гармоник в спектре вибрации подшипниковых узлов и появление боковых составляющих на частоты вращения одной или двух осей (признак износа зубьев);

- рост вибрации в широких полосах частот в зоне зубцовой частоты и ее гармоник, с возможным «размытием» гармонических составляющих вибрации зубцового происхождения (признак группы дефектов в виде износа зубьев и дефектов смазки в зацеплении);

- появление в спектре вибрации групп гармоник одной из частот вращения в виде «горбов» преимущественно в зоне 1/3 и 2/3 зубцовой частоты (признак неравномерного износа зубьев);

- появление в спектре огибающей вибрации рядов гармонических составляющих с основной частотой (первой гармоникой), равной 1/n частоты вращения КП (n = 3,4,5…-признак дефектов отдельных зубьев одновременно на двух шестернях одного зацепления).

1.3.5.4. При обнаружении существенного влияния зубчатой передачи на вибрационные признаки дефектов подшипников необходимо проведение дополнительной вибрационной диагностики КМБ (КРБ), со сменой направления вращения. В случае если по результатам повторной диагностики влияние зубчатой передачи на вибрационные признаки дефектовподшипников не снизится, необходимо провести ревизию тягового редуктора, по результатам которой принять решение о возможности дальнейшей эксплуатации КМБ (КРБ).

1.3.5.5. Дополнительными признаками для выявления дефектов опорных моторно-осевых подшипников скольжения являются:

- появление признаков дефектов смазки (в первую очередь рост пик-фактора и/или уровня ВЧ и УВЧ) в обоих подшипниковых узлах ТЭД, с более высоким ростом признаков в ближайшем к дефектному подшипнику скольжения подшипниковом узле ТЭД;

- возможный подъем низкочастотной части спектра огибающей вибрации (подъем фона) в обоих подшипниковых узлах ТЭД (признак появления непериодических ударов);

- отсутствие сильных составляющих вибрации в спектре огибающей вибрации, некратных частоте вращения ТЭД;

- отсутствие существенного роста зубцовых составляющих вибрации и их высших гармоник в автоспектре вибрации ТЭД.

1.3.5.6. При обнаружении существенного влияния опорных моторно-осевых подшипников скольжения на вибрационные признаки дефектов подшипников качения необходимо выполнить ревизию подшипников скольжения с последующей повторной диагностикой подшипников качения КМБ (КРБ).

1.3.5.7. Дополнительными признаками для выявления дефектов упругих соединительных муфт или кардана, передающих крутящий момент от ТЭД на редуктор КРБ являются:

- появление в спектре огибающей вибрации подшипниковых узлов ТЭД (преимущественно обоих) составляющих, кратных частоте вращения якоря ТЭД (кратных четвертой гармонике при износе крестовины) без существенного роста высокочастотной вибрации подшипникового узла;

- отсутствие сильных составляющих вибрации в спектре огибающей вибрации не кратных частоте вращения ТЭД;

- отсутствие существенного роста зубцовых составляющих вибрации и их высших гармоник в автоспектре вибрации подшипниковых узлов ТЭД.

- рост общего уровня вибрации в высокой части автоспектра.

Примечание: в КРБ признак незначительного дефекта упругой муфты в виде несоосности вала ТЭД и оси малой шестерни редуктора, как правило, появляется вследствие поддомкрачивания КП, в результате которого ось малой шестерни оказывается незначительно смещенной относительно оси ТЭД.

1.3.5.8. При обнаружении признаков существенного дефекта муфты (кардана) необходимо выполнить ревизию упругой муфты (крестовин кардана) с последующей повторной диагностикой подшипников качения КРБ.

1.3.5.9. Дополнительными признаками для выявления дефектов упорных подшипников скольжения букс, являются:

- появление в одной (дефектной) буксе одновременно с признаками дефектов смазки признаков непериодических ударов (подъема низкочастотной части спектра огибающей ВЧ);

- отсутствие сильных составляющих вибрации в спектре огибающей вибрации, некратных частоте вращения КП;

- отсутствие существенного роста зубцовых составляющих вибрации и их высших гармоник в автоспектре вибрации букс КП.

Примечание: признаки дефектов упорных подшипников скольжения букс во многом совпадают с признаками проскальзывания обойм подшипников качения в посадочном месте. Основным различием в признаках этих дефектов, обычно проявляющихся в одной (дефектной) буксе, является минимальный рост величины ВЧ в начальных стадиях проскальзывания подшипников качения, в то время как при дефекте упорного подшипника существенный рост вибрации начинается сразу после его появления.

1.3.5.10. При обнаружении существенного влияния упорных буксовых подшипников скольжения на вибрационные признаки дефектов подшипников качения необходимо выполнить ревизию упорных подшипников с последующей повторной диагностикой подшипников качения букс.

1.3.6. Третий этап уточнения автоматического диагноза заключается в анализе тех случаев, когда по результатам автоматической диагностики обнаруживается неидентифицированный дефект, для определения вида которого программе автоматической диагностики не хватает информации.

1.3.6.1. Основными причинами появления таких случаев могут быть:

- неправильно введены конфигурационные данные подшипника в программу диагностики, (ошибка исключается при копировании конфигурационных данных с эталона для конкретного типа локомотива);

- неправильно определена частота вращения КМБ (КРБ) при проведении измерений (проверяется и корректируется в соответствии с п. 1.3.4.;

- обнаружены гармонические составляющие в спектре огибающей вибрации, не относящиеся к признакам дефектов контролируемого узла;

- обнаружена только одна составляющая из гармонического ряда в спектре огибающей или автоспектре вибрации, относящаяся к признакам одного из дефектов (исключение составляет одна составляющая из первых двух гармоник частоты вращения сепаратора или частоты перекатывания по наружному кольцу в спектре огибающей);

- обнаружен ряд гармонических составляющих вибрации, характеризующий один из возможных дефектов диагностируемого узла, однако наиболее сильные составляющие этого ряда не относятся к его первым трем гармоникам;

- обнаружены изменения в форме фона спектра огибающей, не входящие в обязательную группу признаков одного из дефектов;

- обнаружен рост уровня отдельных (высоких) гармонических составляющих автоспектра вибрации подшипникового узла, не входящих в список признаков известных дефектов;

- обнаружен рост уровня участка спектра в широкой полосе частот, который является признаком более двух видов дефектов.

1.3.6.2. Задачей инженера при анализе причин появления неидентифицированного дефекта в автоматическом диагнозе является проверка принадлежности обнаруженного признака к одному из следующих видов:

- признаку одного из видов дефектов диагностируемого узла,

- признаку одного из видов дефектов других узлов диагностируемого КМБ (КРБ), в том числе, других подшипников качения и с другой стороны диагностируемой оси;

- признаку одного из дефектов второго КМБ (КРБ), вращающегося в одной тележке с диагностируемым блоком;

- признаку функционирования (или дефекта) привода (ИП) устройств, обеспечивающих вращение КМБ (КРБ).

1.3.6.3. В процессе проверки последовательно выполняются операции анализа спектров огибающей ВЧ, а, затем и автоспектров НЧ, в том числе:

- определяется принадлежность обнаруженных рядов гармонических составляющих в спектре огибающей и автоспектре вибрации путем уточнения частоты вращения подшипника и установленных в программе автоматической диагностики допустимых пределов ее изменения;

- после уточнения частоты вращения проводится повторная автоматическая диагностика и, если неидентифицированный дефект сохранился, а составляющая, по которой он поставлен, попадает в один из обнаруженных рядов, дефект переводится в разряд идентифицированных, а его величина корректируется по имеющейся информации;

- если обнаруженные ряды гармонических составляющих в спектрах огибающей или автоспектрах не относятся к признакам дефектов диагностируемого узла, проверяется принадлежность этого ряда к признакам дефектов других узлов КМБ (КРБ) (см. раздел 1.3.5), в том числе и подшипников с другой стороны оси вращения;

- если гармоническая составляющая, по которой поставлен дефект, попадает в идентифицированный ряд, дефект переводится в разряд идентифицированных, а его величина корректируется по имеющейся информации;

- если после всех операций уточнения принадлежность гармонической составляющей спектра огибающей, по которой поставлен неидентифицированный дефект, установить не удается, проверяется наличие составляющей той же частоты в автоспектрах вибрации диагностируемого и других подшипниковых узлов КМБ (КРБ). Если в автоспектре этой составляющей нет или она не превысила порог среднего дефекта по данным мониторинга, неидетифицированный дефект считается неопасным и не учитывается при среднесрочном прогнозе состояния подшипникового узла;

- далее выполняется операция уточнения глубины неидентифицированного дефекта, обнаруженного по росту гармонических составляющих в автоспектре НЧ и не переведенного в группу идентифицированных на этапе первых операций уточнения;

- следующей операцией уточнения является неавтоматический анализ признаков неидентифицированных дефектов, обнаруженных по форме фона в спектре огибающей вибрации или по росту уровней составляющих автоспектра вибрации в широкой полосе частот, который инженер выполняет по таблицам признаков дефектов №1, 2 с учетом данных мониторинга КМБ (КРБ).

Примечание: особое внимание следует обращать на одновременное обнаружение неидентифицированных дефектов по форме фона в спектре огибающей (подъем низкочастотной части спектра) и по низкочастотной случайной вибрации в широких полосах частот. Такая совокупность признаков может иметь место при развитом дефекте вида проскальзывание внутреннего кольца подшипника (следует разделять его с дефектом вида «износ зацепления», при котором растет низкочастотная случайная вибрация преимущественно в зоне зубцовых гармоник вибрации).

1.3.7. Четвертый этап уточнения автоматического диагноза заключается в анализе развития автоматически обнаруженных дефектов подшипников, путем сравнения с результатами ранее выполненных измерений. Необходимость такого уточнения определяется возможностью снижения чувствительности некоторых из используемых методов диагностики по мере развития сильных дефектов. Такую тенденцию имеют наиболее чувствительные к зарождающимся дефектам методы, в частности, метод контроля величины пик-фактора и метод спектрального анализа огибающей. Наибольшую опасность представляют долго развивающиеся раковины на поверхностях качения и, особенно, дефекты сепаратора, диагностические признаки которых в спектре огибающей вибрации в предаварийном состоянии подшипника начинают снижаться по величине до уровня слабого дефекта.

1.3.8. Пятый этап уточнения автоматического диагноза заключается в анализе результатов группового мониторинга диагностируемых узлов по спектрам НЧ, уровню ВЧ (в полосе частот, используемой для построения спектра огибающей), а также пиковому и среднеквадратичному значениям УВЧ (выше 10кГц).

1.3.8.1. Анализируются возможные причины роста величины составляющих вибрации выше автоматически устанавливаемых по группе одинаковых узлов и периодически (не менее одного раза в квартал) автоматически уточняемых эталонных пороговых значений. При отсутствии автоматически обнаруживаемых эксплуатационных дефектов поверхностей трения качения этими причинами наиболее часто могут быть:

- при повышенной величине (СКЗ и/или пикового значения) ВЧ подшипникового узла - дефекты смазки собственно подшипника качения, дефекты МОП или упорного подшипника скольжения, дефекты зубчатого зацепления или его смазки;

- при повышенной вибрации на частоте вращения ТЭД - дисбаланс якоря ТЭД, несоосность вала и малой шестерни, дефекты отдельных зубьев малой шестерни;

- при повышенной вибрации на частоте вращения КП - ее дисбаланс, несоосность КП и большой шестерни, дефекты отдельных зубьев большой шестерни;

- при повышенной вибрации на удвоенной частоте вращения ТЭД - перекос малой шестерни или дефекты отдельных ее зубьев;

- при повышенной вибрации на удвойной частоте вращения КП - несоосность больших шестерен, перекос одной из них, дефекты отдельных зубьев большой шестерни;

- при повышенной вибрации на гармониках частоты вращения ТЭД высокой кратности (преимущественно в зоне зубцовой частоты или ее субгармоник1/3, 2/3, 4/3 нецелой кратности) - износ шестерен или дефекты зацепления, смазки;

- при повышенной величине низкочастотной случайной вибрации нескольких узлов одного КМБ - предаварийное состояние тяговой передачи.

- при повышенной величине низкочастотной случайной вибрации одного из узлов КМБ - предаварийное состояние диагностируемого узла (необходимо проводить работы по уточнению его состояния и наличию дефектов).

1.3.8.2. При превышении вибрацией подшипникового узла порога зоны «предупреждение» необходимо провести комплекс работ по идентификации причины обнаруженного роста вибрации. Первый этап этих работ включает в себя расширенный анализ имеющихся результатов, уточнения результатов автоматической диагностики, второй - проведение дополнительных обследований и измерений.

1.3.9. Заключительный этап уточнения автоматического диагноза со- стоит в идентификации вида дефекта в случае автоматического обнаружения таких дефектов монтажа подшипников, как неоднородный радиальный натяг или перекос наружного кольца подшипника. Даже если такие дефекты были на момент монтажа подшипника, то после этапа приработки (после двух - трех интервалов между плановыми работами по диагностике) они из-за ускоренного износа исчезают. При этом износ подшипника характеризуется сложной формой, при котором признаки дефекта монтажамогут сохраняться. Таким образом, при обнаружении признаков неоднородного радиального натяга или перекоса кольца подшипника после длительной эксплуатации КМБ (КРБ) следует заменить вид обнаруженного дефекта на «износ», сохранив прежней величину дефекта.

Примечание: особо внимательно к вопросу уточнения диагноза следует относиться при наличии ограничений, выдаваемых программой автоматической диагностики. К таким ограничениям относится, в первую очередь, указание на недостаточное количество совместимых спектров вибрации для полного группового анализа. Одной из причин этого может быть отсутствие в базе данных достаточного (около 20) количества ранее сделанных измерений в идентичных точках идентичных КМБ (КРБ). Другой причиной может быть выбор для диагностических измерений частоты вращения КМБ, выпадающей из типовой зоны (шириной зоны около 30%) частот вращения, на которых ранее проводились диагностические измерения. Возможны также ошибки при вводе частот вращения КМБ (КРБ) в базу данных ранее сделанных измерений, при передаче данных из прибора в программу, при ошибочных действиях по уточнению диагноза с применением операций автоматической диагностики. Все возможные причины должны быть определены, а ограничения на результаты диагностики сняты. Пользоваться результатами автоматической групповой диагностики с ограничениями на результаты диагноза при формировании окончательного диагноза нельзя.

1.4. Проведение дополнительных обследований при периодической диагностике.

1.4.1. К дополнительным диагностическим обследованиям, относятся:

- осмотр МОП, упорных буксовых подшипников со снятием крышки буксы, проверка качества крепления торцевых гаек буксовых подшипников, посадки (доступных для осмотра) внутренних колец подшипника, ревизия приводов скоростемеров, токосъемов, упорных элементов;

- ревизия зубчатого колеса и шестерни тягового редуктора, ревизия карданных передач;

- проверка количества и качества смазки в буксовых узлах, кожухах зубчатой передачи, моторно-осевых подшипниках скольжения с последующим добавлением (заменой) при необходимости;

- сравнительный анализ температуры подшипниковых узлов (после длительного, не менее 5 минут, вращения КМБ, КРБ).

- вибрационная диагностика КМБ (КРБ) со сменой направления вращения;

- вибрационная диагностика подшипникового узла (узлов) после добавления (замены) смазки в подшипники качения, скольжения, кожух зубчатой передачи (данная операция выполняется при обязательном соблюдении п. 1.4.6 данной инструкции). Повторные диагностические измерения, проводимые в случае обнаружения ошибок при проведении первичных измерений вибрации, не относятся к дополнительным обследованиям КМБ (КРБ).

1.4.2. Порядок проведения повторной диагностики.

Повторная диагностика подшипников КМБ (КРБ), ТЭД, КП проводится со сменой вращения оси КП (ТЭД), когда по результатам автоматической диагностики обнаружен любой из следующих дефектов:

- раковина на внутреннем кольце подшипника (сильный или средний дефект);

- дефект тел качения и сепаратора (сильный или средний дефект);

- раковина на наружном кольце (сильный или средний дефект, подтвержденный появлением в автоспектре вибрации гармоник подшипниковой вибрации высокой кратности или наличием в спектре огибающей большого числа гармоник наружного кольца, не менее 5);

- дефект зубьев малой или большой шестерни (сильный дефект, подтвержденный появлением в спектре огибающей гармоник оборотной частоты с высокой кратностью);

- неидентифицированный дефект, если его не удалось идентифицировать в процессе работ по п. 6.3.6, а по результатам мониторинга обнаружено превышение порога «предупреждение». Повторную диагностику узлов КМБ (КРБ) необходимо проводить при вращении КП в обратную сторону после проверки и добавления (замены) при необходимости смазки в кожухи зубчатой передачи, опорные и упорные подшипники скольжения.

Измерения при повторной диагностике необходимо начинать после обкатки диагностируемого узла в течение 3 мин. Запрещается добавлять смазку в подшипники качения перед проведением их повторной диагностики для уточнения наличия средних и сильных дефектов элементов подшипника.

Рекомендации по добавлению смазки в подшипники качения по результатам диагностики необходимо давать только при наличии диагностических признаков дефектов смазки и после проведения всех необходимых процедур по уточнению факта отсутствия сильных дефектов элементов подшипника, сильных неидентифицированных дефектов и роста НЧ выше мониторингового порога «опасность». Фактом обнаружения дефектов смазки следует считать:

- обнаружение среднего или сильного дефекта смазки программой диагностики при отсутствии других сильных дефектов или превышений составляющими автоспектра вибрации порога «опасность»;

- рост уровня СКЗ и/или величины пикфактора ультразвуковой вибрации в полосе выше 10 кГц, превысившего по результатам мониторинга порог «предупреждение». После добавления смазки в подшипники по результатам диагностики необходимо провести повторные диагностические измерения с целью фиксирования снижения уровня высокочастотной составляющей вибрации и как следствие попадания смазки в подшипник.

Примечание: при проведении вибрационной диагностики после добавления смазки в подшипники качения измерения необходимо начинать не раньше чем через 4 мин. после начала работы объекта диагностики для приработки вновь поступившей смазки.

1.4.3. Измерение и спектральный анализ переменных составляющих тока, потребляемого тяговым двигателем, рекомендуется выполнять в случае автоматического обнаружения по вибрации дефектов зубьев шестерен, вибрационные диагностические признаки которых частично совпадают с диагностическими признаками износа внутреннего кольца подшипника или его проскальзывания в посадочном месте.

1.4.4. Визуальный осмотр узлов КМБ (КРБ) рекомендуется проводить в следующих случаях: после автоматического обнаружения дефектов узлов крепления, диагностическим признаком которых является подъем низкочастотной части фона в спектре огибающей высокочастотной вибрации; после автоматического обнаружения дефекта смазки или резкого роста уровня СКЗ высокочастотной вибрации с целью исключения других возможных причин роста сил трения, в частности касание тормозных колодок о поверхность качения колесной пары. Если по результатам визуального осмотра выполняются корректирующие действия, следует проводить повторное диагностирование узлов КМБ (КРБ).

1.5. Формирование окончательного диагноза и прогноза при проведении периодической диагностики.

1.5.1. Окончательный диагноз, определяющий состояние каждого подшипникового узла объекта диагностики, формирует инженер по следующим результатам:

- автоматического мониторинга (сравнения уровней широкополосных и гармонических составляющих вибрации с порогами «предупреждение» и «опасность»);

- автоматической диагностики (сравнения отклонений используемых диагностических параметров от средних значений с порогами слабого, среднего и сильного дефектов);

- анализа дополнительной информации, в том числе полученной в результате дополнительных обследований, имеющейся в распоряжении инженера.

1.5.2. Окончательный диагноз определяет принадлежность подшипникового узла к одному из следующих классов состояния:

- I класс - узлы, не имеющие каких-либо развивающихся дефектов;

- II класс - узлы с наличием дефектов, не представляющих угрозы для безаварийной эксплуатации КМБ (КРБ), ТЭД в период до очередной плановой диагностики, данные узлы должны находиться на контроле у инженера;

- III класс - узлы, работающие в условиях повышенной опасности, для устранения которой необходим ремонт или замена диагностируемого узла (объекта диагностики).

1.5.2.1. Подшипниковый узел относится к I классу состояний, если выполняется следующая совокупность условий:

- по результатам мониторинга отсутствует превышение низкочастотной вибрацией подшипникового узла порога «предупреждение»,

- по данным автоматической диагностики подшипникового узла и результатам ее коррекции, в том числе с проведением дополнительных обследований, отсутствуют сильные и средние дефекты подшипников (включая дефекты смазки),

- по результатам проведенных предыдущих плановых операций мониторинга и диагностики (не менее двух) отсутствуют как превышения низкочастотной вибрацией мониторингового порога «предупреждение», так и средние (сильные) дефекты.

1.5.2.2. Подшипниковый узел относится к III классу состояний, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:

- по результатам мониторинга низкочастотной вибрацией подшипникового узла превышен порог «опасность»;

- по данным автоматической диагностики подшипникового узла и результатам ее коррекции, в том числе, с проведением дополнительных обследований и обслуживания, присутствует хотя бы один сильный дефект вида: износ сепаратора; раковины (трещины, сколы) на поверхностях качения (кольцах и телах качения); дефект смазки;

- по данным автоматической диагностики и мониторинга подшипникового узла и результатам ее коррекции, в том числе с проведением дополнительных обследований, присутствует:

a) либо хотя бы один средний дефект вида: износ сепаратора, раковины (трещины, сколы) на поверхностях качения (кольцах и телах качения), дефект смазки. При этом дополнительно к выявленному дефекту по результатам мониторинга низкочастотной вибрации превышен порог «предупреждение».

b) либо сильный дефект КМБ (КРБ) другого типа (не перечисленного в п. а ), в том числе и неидентифицированный. При этом дополнительно по результатам мониторинга низкочастотной вибрации превышен порог «предупреждение».

...