Способ виброакустической диагнос-ТиКи узлОВ КОлЕСНО-МОТОРНОгО блОКАлОКОМОТиВА Советский патент 1981 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к железнодо рожному 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 11. Однако, известный способ сводится к обнаружению в акустическом сигнале периодической составлякичей и выявлению дефектной кинематической пары. Если период повторения ударов какой-то паре отличен от периода соу дарения в других кинематических парах механизма, то локализация дефекта сводится к измерению периода сле,дования импульсов. Их интенсивность в то же время характеризует степень разрушения деталей пары. Кроме того предполагается, что интенсивность Ударов в дефектной паре значительно превосходит общий уровень шума механизма, способ выявляет лишь значи- тельные дефекты. Если интенсивность периодической составляющей меньше или равна интенсивности всех остальных составляющих сигнала, то задача ее выделения становится чрезвычайно сложной. Цель изобретения - повьтшение 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 передгцчи указанного колесно-моторного блока,, содержащей ведущую шестерню с 7 15 при модуле зацепления m 11 мм, ведомое зубчатое колесо с Zi 63 при межцентровом расстоянии А 0,4688 м и расчетные параметры следу м.ие: Зк, 16,9 кг. м/с - массовый момент инерции колесной -..ары с напрессованными деталями относительно оси вращения; mt 535 Kr-cMVM - масса деталей колесно-моторного блока и диагностического стенда, совершающих при диагнозе совместные вертикальные колебания;В (1 +|-) 1, 3,9 - коэффициент, зависящий от конструкции полвешивания тяговых электродвигателей на рамы тележек, где а - расстояния от оси вращения якоря по плоскости, проходящей через блок Пружин подвески Сйтатора тягового электродвигателя на раму тележки. Величины Cjc в зависимости от износа рабочих пoвepxнocteй зубьев шее терни 6щ и колеса бк оказывгиотся сле дующими при 6v + бш Cjc 8,88 X J) т О X 10 ° кгс м/рад; при бк + Ort 2 мм 2,82 х 10 кгс м/рад; при б к i б ш 4 мм 6,14 X 10 кгс м/рад; при бк + ш 6 (предельно допустимый износ) С5с 4,6310 кгс м/рал; : Используя эти данные и подставив их в формулу 30 |cдcCdш, fl ir,K Зц. +- me V224-Z,) где Z и Z - числа зубьев ведущей шестерни и ведомого колеса зубчатого k 1, 2, 3. .-7г - целые числа; С(.бш,б) - приведенная к угловой скорости вращения колесной пары усредненная крутильная жесткость тяговой передачи якоря к колесной паре, зависящая от износа рабочих поверх ностей, ведущей шестер ни dw и веденного коле са б к по их толщине; Сг - коэффициент жесткости податливого упругого основания диагностиче , кого стенда к действи вертикальных нагрузок от колесной пары, колесно-моторного блока (КМБ); А - межцентровое расстояние зубчатой передачи В - коэффициент, зависящий от конструкции подвешивания тяговых электродвигателей на рамы тележек; О - массовый момент инерции колесной пары с напрессованными деталями относительно оси вращения; m - масса деталей КМВ и диагностического стен да, соверыающих при диагнозе совместные вертикальные колебания;к-- круговая частота собственных крутильных колебаний масс колесной пары и тягового приводи относительно якоря. Расчёты резонансных частот вращеия якоря пя в об/мин приведены в абл. 1. Таблица 1 Для исследуемой тяговой передачи в процессе длительной эксплуатации характерно увеличение межцентрового расстояния на величину 0-4 мм, связанную с износом моторно-осевых подшипников колесно-моторного блока тепловоза, что приводит к изменению амплитуд виброускорений статора в режимах резонансных колебаний. Расчеты этих амплитуд приведены в табл, 2. Таблица Теоретически возможен диагноз при К 1-3 (табл. 1). Однако, как показывает эксперимент, лучше воспользоваться режимом при К 3, при котором существенно снижается влияние вибраций, создаваемых динамическими явлениями в якорных подшипниках тягового электродвигателя, на полезный сигнал диагноза тяговой передачи. На основании статистических исследований для анализируемой тяговой передачи в. процессе эксплуатации характерен неравномерный износ зубьев ведущей шестерни и ведомого зубчатого колеса, приводящий к появлению колебаний окружного шага AS и к возникновению импульсных виброускорений AW, величины которых определены расчетом, приведенным в табл. 3. Таблица 3 Ка 4epTe: jce изображена принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа. Пульт 1 регистрирующей аппаратуры состоит из прибора измерителя шума и виброускорений ЙШВ-1 с пьезоэлектрическим датчиком 2 измерения ускорений, установленным на статоре 3 тягового электродвигателя 4. Для тягового привода пяр 64,7-59,3 об/мин при ( (102-93) рад/с устанавливают Ъильтр в диапазоне частот 102-93 16,3-14,8 Гц, Регистрация усиленньк сигналов пьезоэлектрическим датчиком осуществляется с помощью самописца Н338. Для диагноза колесную пару диагно стируемого колесно-моторного, 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. Пос ле этого к тяговому электродвигателю диагностируемого колесно-моторного блока подключают источник постоянног тока с плавно регулируемым напряжени ем и увеличивают плавно обороты якоря 6 в диапазоне 56-66 об/мин. При этом наблюдают за амплитудами отклонений рамки самописца Н338 и )иксируют режим максимума таких амплитуд. На этом режиме записывают виброграмму ускорений статора в течение интер вала времени, большего 1-3 периодов времени одного оборота ведомого зубчатого колеса. На виброграмме дополнительно записывают опорный сигнал в виде отметок либо одного оборота вал якоря, либо зубчатого колеса на угол -Ж- (или 4 для ведущей шестерни). По виброграмме определяют -точное значение резонансной частоты ПЯР вра щения якоря, затем по ПЯР и данным табл. 1 - усредненный износ зубьев местерни -diu и колеса Ок.В результате разработки виброграмм определяют среднеарифметическое значение амплитуды виброускорения W и максимальные отклонения AW от среднеарифметического. При известном ш+бк и величине W по данным табл. 2 определяют приращение межцентрового расстояния д Л, характеризующего износ моторно-осевых подшипников. Сопоставляя А W из обработки виброграмм и из табл. 3 при известном бш+ б к определяют отклонения окруж- ного шага Д5 от среднего значения S. При наличии трещин или сколов в зубьях шестерни и колеса на виброграммах фиксируются ДЧ, значительно больше , чем в табл. 3. В случае диагноза тяговой передачи с опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей, например тепловоза ТЭП-60, определяют состояние реэинометаллических шарниров и шарнирной муфты, о разрушении или ненормальной работе которых свидетельствуют амплитуды виброускорений, слвдукхчие с удвоенной угловой частотой вращения колесной пары. Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет выполнять точный анализ технического состояния , колесно-моторного блока, в частности тяговой передачи локомо тивов на режимах медленного вращения якоря, что упрощает и облегчает конструкции диагностических стендов и их фундаментов, а также значительно повышает точность диагноза. Формула изобретения 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 а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности диагноза, вал якоря тягового электродвигателя вращают с угловой скоростью, кратной частоте собственных резонансных колебаний колесной относительно якоря. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1.. Павлов Б. В. Акустическая диагностика механизмов. М., Машиностроение, 1971, с. 207 (прототип).