CC BY
42
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
UDC 629.424-82:004.031.2
I. V. ZHUKOVYTSKYY1*, I. A. KLIUSHNYK2*, O. B . OCHKASOV3*, R. O. KORENYUK4*
1 Dep. «Electronic Computing Machines», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 89, e-mail ivzhuk@mail.ru, ORCID 0000-0002-3491-5976
2*Dep. «Electronic Computing Machines», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 89, e-mail klugran@i.ua,, ORCID 0000-0001-9939-0755
3*Dep. «Locomotives», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 733 19 61, e-mail oalexander@mail.ru, (ORCID 0000-0002-7719-7214
4*Dep. «Locomotives», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 733 19 61, e-mail koroman@ua.fm, ORCID 0000-0003-1416-4770
INFORMATION-MEASURING TEST SYSTEM OF DIESEL LOCOMOTIVE HYDRAULIC TRANSMISSIONS
Purpose. The article describes the process of developing the information-measuring test system of diesel locomotives hydraulic transmission, which gives the possibility to obtain baseline data to conduct further studies for the determination of the technical condition of diesel locomotives hydraulic transmission. The improvement of factory technology of post-repair tests of hydraulic transmissions by automating the existing hydraulic transmission test stands according to the specifications of the diesel locomotive repair enterprises was analyzed. It is achieved based on a detailed review of existing foreign information-measuring test systems for hydraulic transmission of diesel locomotives, BelAZ earthmover, aircraft tug, slag car, truck, BelAZ wheel dozer, some brands of tractors, etc. The problem for creation the information-measuring test systems for diesel locomotive hydraulic transmission is being solved, starting in the first place from the possibility of automation of the existing test stand of diesel locomotives hydraulic transmission at Dnipropetrovsk Diesel Locomotive Repair Plant «Promteplovoz». Methodology. In the work the researchers proposed the method to create a microprocessor automated system of diesel locomotives hydraulic transmission stand testing in the locomotive plant conditions. It acts by justifying the selection of the necessary sensors, as well as the application of the necessary hardware and software for information-measuring systems. Findings. Based on the conducted analysis there was grounded the necessity of improvement the plant hydraulic transmission stand testing by creating a microprocessor testing system, supported by the experience of developing such systems abroad. Further research should be aimed to improve the accuracy and frequency of data collection by adopting the more modern and reliable sensors in tandem with the use of filtering software for electromagnetic and other interference. Originality. The authors developed the information-measuring system that improves the hydraulic transmission test process by automating and increasing the accuracy of measurements of control parameters. The measurement results are initial data for carrying out further studies to determine the technical condition of the hydraulic transmission UGP750-1200 during the plant post-repair tests. Practical value. The paper proposed the alternate design of microprocessor hydraulic transmission test system for diesel locomotives, which has no analogues in Ukraine. Automated data collection during the tests will allow capturing the fast processes to determine the technical condition of hydraulic transmission.
Keywords: hydraulic transmission; hydraulic testing; test stand; sensors; information-measuring system
Introduction
Most locomotives with hydraulic power transmission used in Ukraine need the overhaul repair or reconditioning. When performing the overhaul repair one of the complex and responsible diesel locomotive units is hydraulic transmission. After overhauls of locomotive hydraulic transmissions
one conducts their running-in testing without load as well as testing with load to check the basic parameters. Specifications of companies that repair hydraulic transmission recommend performing a certain amount of evaluation and adjustment tests to monitor their post-repair condition. According to the repair rules in the non-load and load run-ning-in process mainly there is controlled the level
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
of noise, tightness, temperature, pressure in the oil system, turbine shaft acceleration, triggering of blocking devices, reverse clutch and modes engagement, body vibration magnitude, reliability and accuracy of the automatic control system [12]. The quality of these tests affects the transmission resource and its efficiency.
Purpose
In Ukraine today for hydraulic transmission testing, particularly at locomotive repair plants and other repair enterprises of the equipment with hydraulic transmission, there are used out-of-date stands developed in the USSR. These stands do not allow capturing the measured test parameters in dynamics and therefore drawing a full conclusion as to the repair flaws of the tested device. That often resulted in returning of not properly repaired hydraulic transmission for revision after such tests. Also there are no production standards for these stands.
Today in Ukraine there are almost no information-measuring test systems of diesel locomotive hydraulic transmission. Hence it is necessary to create a unique system of its kind that has no analogues in Ukraine based on the experience and development of foreign scientists. So the important is a detailed review of existing foreign information-measuring test systems of diesel locomotive hydraulic transmission and problem statement to create a national test system, based primarily on the automation capabilities of the existing test stand of locomotive hydraulic transmission at Dnipropetrovsk Diesel Locomotive Repair Plant «Promteplovoz».
Previous studies analysis
Analogues of test systems for locomotive hydraulic transmission and other vehicles exist in Russia [6, 14, 15] and some other countries [9]. The research works reviewed in [1, 3, 7] are dedicated to the problem of improvement of hydraulic transmission locomotive testing. Industry research laboratory «Technical maintenance and diagnostics of locomotives» of Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V.Lazaryan is working to improve testing of locomotive hydraulic transmissions under the conditions of Diesel Locomotive Repair Plant [2, 16, 5, 8].
At the Ukrainian enterprises, which repair the hydraulic transmission for tests, they use typical stands
most of which were designed and have been used since 1980-s.
The Dnipropetrovsk Diesel Locomotive Repair Plant «Promteplovoz» uses UGP750-1200 stand for testing the unified hydraulic transmission. The hydraulic transmission of this type is installed on most locomotives with hydraulic transmission that operate at the industrial transport enterprises and «Ukrzaliznytsia».
The stand allows to measure the oil temperature before and after hydraulic transmission using sensors (range of 0-150°C, scale division - 5°C); oil pressure in the lubrication system (0-1.5 MPa, scale division -0.2 MPa); drive motor current (0-600 A, scale division - 50 A); rotary speed of drive motor and generator (125-1500 min-1, scale division - 50 min-1).
Of course, the number of control parameters and measurement accuracy of the above stand (with analogue pointed indicators) do not correspond to the current level of computing. The stand does not to record the process dynamics. The absence of automatic fixing of measured parameters and test protocol reduces the opportunities for analysing test results and those of the test stand.
The closest modern analogue of the stands existing in Ukraine (without computerized recording of parameters) is the test stand used by Special-purpose Equipment Plant «Standard» for testing the unified hydraulic transmission UGP 230 [15].
The stand is designed for acceptance testing of unified hydraulic transmission UGP 230 after repair for inspection and setting of the basic performance data.
While testing the hydraulic transmission there are checked build quality, tightness, oil system pressure, temperature control, reverse switch, assembly and operation quality of friction clutches, drive shaft speed.
Tests are conducted in two modes: train and shunting.
Hydraulic transmission test stands are used not only at the locomotive repair plants, but also at the enterprises that perform repair of quarry vehicles, track vehicles and other vehicles. For example, RDC «Technical diagnostics and precision measurement» created a computerized stand for hydraulic transmission testing and running-in (HMT) [6]. This stand is used to test hydraulic transmission of BelAZ earth-movers, aircraft tugs, slag cars, trucks, BelAZ wheel dozers, some brands of tractors, etc. Fig. 1 shows a block diagram of such a stand.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
Fig. 1. - Block diagram of the computer stand for testing and running-in the hydromechanical transmission (HMT) [6]
The stand performs testing of HMT using an asynchronous electromotor. Data from the sensors are transmitted to the computer via ADC. The asynchronous electromotor has a feedback from the computer through the rotary speed converter that allows adjusting the motor rotary speed.
The considered stand controls the torque fixing the rotary speed of the input and output shafts, temperature and flow rate in the cooling system, the pressure in HMT oil systems (main passage, torque converter, lubrication system, lock friction clutch engagement channel). Also the test time is fixed.
Test is performed on this stand automatically by a computer: software selection of HMT type, selection and shifting of transmission, setting of running-in modes for each HMT transmission, setting of running-in time and automatic maintenance of speed mode. The measured parameters are monitored and displayed on the computer monitor. There is an option of emergency stop when the measured parameters exceed the set value. Furthermore there are options of documentation and archiving of test results, protocol printing.
The disadvantages of the stand include the absence of brake load (generator unit for hydraulic transmission testing in load mode).
The next development of the aforementioned plant is a stand for hydraulic transmission running-in and testing [14], which is in fact an improved version of the previously considered one.
Block diagram of the stand is shown in Fig. 2.
The main distinguishing feature of the stand is the use of asynchronous electromotors (AEM) paired with frequency converters, both as driving and braking load devices, and the use of the braking load generator. Herewith, the frequency converters are connected by means of DC bus that allows to transmit the power from braking AEM to drive AEM, and thus to provide power recuperation. Rotary speed and load are programmable. Sensor readings are recorded in the program and displayed on the screen in real time. After the test completion the report is formed.
The stand allows to check HMT build quality, the pressure in HMT oil systems in different temperature regimes, reverse clutch engagement in different temperature regimes, turbine shaft spin-up at different temperatures, the stability of the feed pump, transients, operation in stop mode.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з^зничного транспорту, 2015, № 5 (59)
Fig. 2. Block diagram of the stand for testing and running-in the hydraulic transmission HMT-1000
Analysis of existing hydraulic transmission test systems in order to improve the technology of plant post-repair testing of hydraulic transmission by creating an information system of testing and diagnostics based on test stand of the locomotive repair plant.
Methodology
The measuring tools of the existing hydraulic transmission test stand at the plant DLRP «Prom-teplovoz» are analogue control devices that are obsolete. Control devices do not correspond to the current level of computing. The equipment has low accuracy and cannot collect and analyze data on the technical condition of hydraulic transmission. Thus information content of hydraulic transmission test is decreased and creation of a holistic view of the hydraulic transmission technical condition is complicated.
In order to eliminate these shortcomings the authors are working on development and implemen-
tation of information-measuring test system of locomotive hydraulic transmission [13] under the conditions of Diesel Locomotive Repair Plant DLRP «Promteplovoz.» Based on the experience of the above mentioned systems and hydraulic transmission test technology there are selected the types of sensors and their installation place. In the first stage of development according to the plant test program there were selected the most essential and critical 13 process parameters, which include:
- Oil temperature in circulation circle of the first and second torque converters, and oil temperature before and after hydraulic transmission (0-120°C, scale division - 1°C);
- Oil pressure in circulation circle of the first (see. Fig. 3) and the second torque converters (0 ... 0.25 MPa, scale division - 0.01 MPa);
- Rotary speed of the turbine shaft of hydraulic transmission, drive motor and generator (up to 1500 min-1, scale division - 1 min-1);_
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
- Current and voltage of drive motor and load generator (current - 500 A, scale division -(according to plant test program and expert opinion) - 1 A, voltage 600 V, scale division - 1 V); Sensor scanning must be made with a frequency of at least 2 Hz.
As pressure sensors there were selected MIDA-DI-02P [5]. The spaced design of sensors MIDA-DI-02P (primary converter is cable-connected with the processing unit) allows to use them in a wide range of measurement environment temperatures (50-150°C) while maintaining high performance.
Fig. 3. Pressure sensor installation in the circulation circle of hydro apparatus
Fig. 4. - Block diagram of information and measuring testing system of diesel locomotives hydraulic transmissions within Diesel Locomotive Repair Plant DLRP «Promteplovoz»
There is measurement limits from 0 to 1 MPa. Permissible basic deviation is ± 0.25. Output signals 4 ... 20 mA (or 0.5 V). Description of output signal - linearly increasing. Variation of output signal does not exceed 0.5.
As the temperature sensors there were selected resistance temperature transducers TSM-364-01. Working range of measured temperatures from 0 to + 150°C. Permissible deviations of indicators constitute ± |0.3 + 0.005t|°C. Switching-on is per-
formed by bridge circuit with the supply voltage (24 ... 36) V.
To register the characteristics deviations from the nominal sensor values the pressure and temperature sensors were calibrated in conjunction with converters.
As signal converters of temperature, pressure, voltage and current sensors the indicators of technological parameters «MicRA I3» and «MicRA I4» were used. These indicators convert the re-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з^зничного транспорту, 2015, № 5 (59)
ceived analogue signals into the digital ones and transmit them to the data collection system. According to the documentation [12,11] for measuring range the above mentioned devices fully satisfy the technical requirements for testing, because their built ADC bit capacity is 21 bit. Current and voltage are measured through the shunt, where the maximum voltage is 75 mV. Sensor scanning is performed at a speed of 2.5 Hz, which also satisfies the given conditions.
To implement this task all indicators are RS-485 standard networked, and using the specially designed by university IRL converter of RS-485 interface into USB 2.0 the data are transferred directly to the data collection system. The data exchange is performed using link layer protocol Modbus RTU [18], which gives additional protection against high electromagnetic fields produced during the tests at industrial enterprises. Modbus RTU protocol can detect logical errors, as well as errors in data transfer that when used as a communication line of shielded twisted pair and complete galvanic isolation in RS-485 to USB 2.0 interface converter provides the necessary protection of the above negative impacts.
Given the considerable electromagnetic interference during testing, one should use both hardware obstacles (shielded twisted pair, RS-485) and program digital filters, such as Kalman filter [17].
A separate development is the rotation velocity sensor data processing subsystem. In terms of plant testing the data on rotary speed of drive motor, generator, turbine shaft are measured using obsolete (to save money) tachometric sensors D-2MMU-2, which transmit pre-processed analogue signal to the special ATMEL microcontroller for further processing and transmission through USB 2.0 interface to the computer. However, D-2MMU-2 sensor characteristics do not allow to perform measurements in the low speed range of electric motors (due to the fact that the speed-voltage generator transfers imperfect sinusoidal signal as shown in Fig. 5, and the amplitude increases in proportion to rotary speed and therefore at the speed of up to 125 min-1 it is not possible to get reliable indicators at all). Herewith the measurement range made 125-1500 min-1, and the accuracy is quite low (significant nonlinearity of indications when reducing scale division below 125 min-1). However, work is underway on the use of modern
optical encoder to expand the measurement range, and to greatly improve the measurement accuracy.
At this stage of development it became possible to implement the check of temperature, turbine shaft acceleration, hydro device filling time, time measuring for switching transients of hydro devices (Fig. 6).
Fig. 5. Oscillogram of signal from tachometric sensor D-2 MMU-2
All data received from the sensors are recorded in an electronic test report with print option. When developing the information-measuring system the technical requirements for testing hydraulic transmission are met (except for the requirements for range and accuracy of rotary speed measurement), but for further research survey the suggested 2 Hz sensor scanning speed and the resulted after the system implementation 2.5 Hz speed is unsatisfactory and cannot follow the fast dynamic processes such as, for example, change in voltage and current values. Fig. 7 shows current and voltage graphs where it can be observed that transients are not clearly traced because of the low sampling frequency.
Therefore it is necessary to implement as rotary speed sensors the modern optical encoders, and in order to measure current and voltage to implement digital ammeters and voltmeters on microcontrollers to obtain the necessary and sufficient speed scanning.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального унiверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
Fig. 6. Developed research system of testing the diesel locomotive hydraulic transmission
Fig. 7. Graph of current and voltage, obtained during designed system tests
Показания
Напряжение приводного двигателя, В Ток приводного двигателя, А Давление в ГТР1
Reading
Voltage of drive motor, V Current of drive motor, A Pressure in GTR1
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
Температура в ГТР1 Температура до передачи Напряжение генератора, В Ток генератора, А Давление в ГТР2 Температура в ГТР2 Температура после передачи Обороты двигателя Обороты генератора Обороты турбинного вала Испытания Тепловоз ТГМ4 ТГМ6
Протокол испытаний гидропередачи № Режим
Частота регистрации, с Время испытаний, мин Тек. время Дата
Время испытаний Запуск испытаний Завершение испытаний
Temperature in GTR1 Temperature before transmission Voltage of generator, V Current of generator, A Pressure in GTR2 Temperature in GTR2 Temperature after transmission Engine rpm speed Generator rpm speed Turbine shaft rpm speed Tests
Locomotive
TGM4
TGM6
Hydraulic transmission test report № Mode
Frequency of registration, sec Testing time, min Current time Date
Testing time Test start Test completion
Findings
Based on the conducted analysis there was grounded the necessity of improvement the plant hydraulic transmission stand testing by creating a microprocessor testing system, supported by the experience of developing such systems abroad.
Originality and practical value
The paper proposed the alternate design of microprocessor test system of diesel locomotive hydraulic transmission, which has no analogues in Ukraine. The data collection was automated during the test in order to capture the transient processes to determine the hydraulic transmission technical condition. The designed information-measuring
system improves the hydraulic transmission test process by automating and increasing the accuracy of measurements of control parameters. The measurement results are initial data for carrying out further studies to determine the technical condition of the hydraulic transmission UGP750-1200 during the plant post-repair tests.
Conclusions
The existing hydraulic transmission test systems are reviewed. Based on the review the prototype of future microprocessor test system of locomotive hydraulic transmission was created according to test program of the plant «Promteplovoz». There was developed the information-measuring system enabling to raise and improve efficiency of
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету зашзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
locomotive hydraulic transmission testing by automating and increasing the accuracy of measurements of control parameters. Further research should be aimed to improve the accuracy and frequency of data collection by adopting the more modern and reliable sensors in tandem with the use of filtering software for electromagnetic and other interference.
LIST OF REFERENCE LINKS
1. Боднар, Б. £. Пвдвищення енергоефективносп випробування пдравтчних передач тепловоз1в / Б. £. Боднар, О. Б. Очкасов, Р. О. Коренюк // Наук.-техн. прогрес на трансп. : тези Всеукр. наук.-техн. конф. молодих вчених, мапстранпв та студенпв. - Дншропетровськ : Дншропетр. нац. ун-т залзн. трансп. îm. акад. В. Лазаряна, 2015. - С. 60-61.
2. Боднарь, Б. Е. Теоретические основы, опыт создания систем испытания и диагностирования тепловозов с гидродинамической передачей : дис. ... д-ра техн. наук : 05.22.07 / Боднарь Борис Евгеньевич ; Днепропетр. гос. техн. ун-т ж.-д. трансп. - Днепропетровск, 1996. - 375 с.
3. Боднар, £. Б. Основш вимоги та принципи ство-рення бортових систем д1агностування локомотив1в / £. Б. Боднар // Наука та прогрес транспорту. Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту залзн. трансп. - 2014. - № 1 (49). - С. 68-74. doi: 10.15802/stp2014-/22664.
4. Датчики давления МИДА-13П. Руководство по эксплуатации. - Ульяновск : Микроэлектронные датчики и устройства, 2011. - 74 с.
5. Капица, М. И. Определение величины тепловых потерь при испытании тепловозной гидродинамической передачи в режиме «выбега» / М. И. Капица, В. П. Минчук, Р. А. Коренюк // Вюн. Схвдноукр. нац. ун-ту îm. В. Даля. - Лу-ганськ, 2013. - Вип. 18. - С. 13-16.
6. Компьютеризированный стенд для испытаний и обкатки гидромеханических передач (ГМП) автомобилей БелАЗ [Electronic resourse] // ООО НТЦ «Техн. диагностика и прецизионные измерения». - 2014. - Available at: http://www.diag-meas.ru/stendgmp.html. - Title from the screen. -Accessed : 6.07.2015.
7. Ляшук, В. М. Информационно-^агностическая система испытаний тепловозов с гидродинамической передачей на базе микро-ЭВМ / В. М. Ляшук // ЭВМ : межвуз. сб. науч. тр. / Днепропетр. ин-т инженеров трансп. - Днепропетровск, 1987. - С. 44-52.
8. Очкасов, О. Б. Удосконалення випробування _ддра^чних передач тепловозiв / О. Б. Очкасов,
Р. О. Коренюк, О. С. Парфьонов // Наук.-техн. прогрес на трансп. : тези Всеукр. наук.-техн. конф. молодих вчених, мапстранпв та студенпв. - Дншропетровськ : Дншропетр. нац. ун-т зaлiзн. трансп. ш. акад. В. Лазаряна, 2014. -С. 74-75.
9. Пат. 0043442 США, МПК G 06 F 19/00, G 01 M 17/03, G 06 G 5/00. Automated diagnostics for crawler transmission hydraulic circuits / Zopf W. D. (США). - № 890604 ; заявл. 07.08.2007 ; опубл. i2.02.2009, Бюл. № ii. - 8 с.
10. Программируемый индикатор технологических параметров - индикатор давления МикРА И4. Руководство по эксплуатации. - Киев : МикРА, 2010. - 15 с.
11. Программируемый индикатор технологических параметров МикРА И3. Руководство по эксплуатации. - Киев : МикРА, 2010. - 16 с.
12. Ремонт гидравлических передач тепловозов / под ред. Г. Ф. Яковлева. - Москва : Транспорт, 1975. - 264 с.
13. Розробка iнфоpмaцiйно-вимipювaльноï системи випробування пдравтчних передач тепловозiв / Ю. I. Хмарський, О. Б. Очкасов, Р. О. Коренюк, I. А. Клюшник // Проблемы и перспективы развития ж.-д. трансп. : тез. 75 Междунар. науч.-практ. конф. (14.05-15.05.2015) / Днепропетр. нац. ун-т ж.-д. трансп. им. акад. В. Лазаряна. -Днепропетровск, 20i5. - C. 13-14.
14. Стенд для испытаний и обкатки гидропередачи [Electronic resourse] // ООО НТЦ «Техническая диагностика и прецизионные измерения». -20i4. - Available at: http://www.diagmeas.-ru/stendgt.html. - Title from the screen. - Accessed : 6.07.2015.
15. Стенд для проведения испытаний унифицированной гидропередачи УГП 230 [Electronic re-sourse] // Завод специализированного оборудования «Стандарт». - 20i4. - Available at: http://inovcom.ru/catalog/stendy/stenddlyaispytaniy a-unifitsirovannoy-gidroperedachi-ugp-230. - Title from the screen. - Accessed : 6.07.2015.
16. Удосконалення стенду випробування пдравтч-них передач тепловозiв / Б. G. Боднар, В. П. Мш-чук, О. Б. Очкасов, Р. О. Коренюк // Проблеми та преспективи розвитку затзн. трансп. : тези 75 Мтжнар. наук-практ. конф. / Дншропетр. нац. унт залзн. трансп. ш. акад. В. Лазаряна. - Дншропетровськ, 2015. - С. 23-24.
17. Isermann, R. Engine Modeling and Control: Modeling and Electronic Management of Internal Combustion Engines / R. Isermann. - Berlin : Springer-Verlag, 2014. - 637 p. doi: 10.1007/9783-642-39934-3.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету зaлiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
18. Kuang, J. A Modbus Protocol Stack Compatible with RTU/TCP Frames and Embedded Application / J. Kuang, G. Wang, J. Bian // Business, Economics, Financial Sciences, and Management Advances
in Intelligent and Soft Computing. - 2012. - Vol. 143. - P. 765-770. doi: 10.1007/978-3-642-279669 102.
И. В. ЖУKОВИЦKИЙ1*, И. А. KЛЮШНИK2*, А. Б. ОЧЁСОВ3*, Р. А. ^РЕИЮ^*
1 Каф. «Электронные вычислительные машины», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 89, эл. почта ivzhuk@mail.ru, ОЯСГО 0000-0002-3491-5976
2*Каф. «Электронные вычислительные машины», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 89, эл. почта И^гап@ша, ОЯСГО 0000-0001-9939-0755
3*Каф. «Локомотивы», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. + 38 (056) 733 19 61, эл. почта oalexander@mail.ru, ОЯСГО 0000-0002-7719-7214
4*Каф. «Локомотивы», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. + 38 (056) 733 19 61, эл. почта Koroman@ua.fm, ОЯСГО 0000-0003-1416-4770
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ИСПЫТАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ ТЕПЛОВОЗОВ
Цель. Статья предусматривает рассмотрение процесса разработки информационно-измерительной системы испытания гидравлических передач тепловозов, что даст возможность получения исходных данных для проведения дальнейших исследований по определению технического состояния гидравлических передач тепловозов. Необходимо проанализировать совершенствование технологии заводских послеремонтных испытаний гидропередач путем автоматизации существующих стендов испытаний гидравлических передач согласно техническим условиям тепловозоремонтных предприятий. Это достигается с учетом детального обзора уже существующих зарубежных информационно-измерительных систем испытания гидравлических передач тепловозов, карьерных самосвалов БелАЗ, аэродромных тягачей, шлаковозов, грузовиков, колесных бульдозеров БелАЗ, некоторых марок тракторов и т. п. Предполагается решение задачи создания информационно-измерительной системы испытаний гидравлических передач тепловозов, отталкиваясь, в первую очередь, от возможности автоматизации уже существующего стенда испытаний гидравлических передач тепловозов на Днепропетровском заводе по ремонту тепловозов «Промтепловоз». Методика. В работе исследователями была предложена методика создания микропроцессорной автоматизированной системы стендовых испытаний гидравлических передач тепловозов в условиях локомотиворемонтного завода. Она действует путем обоснования выбора необходимых датчиков, а также применения необходимых аппаратных и программных средств для создания информационно-измерительной системы. Результаты. На основании проведенного анализа обоснована необходимость совершенствования заводских стендовых испытаний гидравлических передач путем создания микропроцессорной системы испытаний, опираясь на опыт создания подобных систем за рубежом. Дальнейшие научные исследования должны быть направлены на увеличение точности и частоты сбора информации путем применения более современных и надежных датчиков в тандеме с использованием программных фильтров электромагнитных и других помех. Научная новизна. Авторами была разработана информационно-измерительная система, усовершенствующая процесс испытания гидравлических передач за счет автоматизации и повышения точности измерений контрольных параметров. Результаты измерений являются исходными данными для проведения дальнейших исследований с целью определения технического состояния гидравлической передачи УГП750-1200 во время заводских послеремонтных испытаний. Практическая значимость. В работе предложен вариант создания микропроцессорной системы испытаний гидравлической передачи тепловозов, который не имеет аналогов в Украине. Автоматизированный сбор данных при испытаниях позволит фиксировать быстропротекающие процессы для определения технического состояния гидравлической передачи.
Ключевые слова: гидравлическая передача; испытания гидропередач; испытательный стенд; датчики; информационно-измерительная система
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
ЕКСПЛУАТАЦ1Я ТА РЕМОНТ ЗАСОБ1В ТРАНСПОРТУ
I. В. ЖУКОВИЦЬКИЙ1*, I. А. КЛЮШНИК2*, О. Б. ОЧКАСОВ3*, Р. О. КОРЕНЮК4*
1 Каф. «Електронн обчислювальн машини», Днiпропетровський нацюнальний унИверситет залИзничного транспорту ÍMeHÍ академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днгпропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 (056) 373 15 89, ел. пошта ivzhuk@mail.ru, ORCID 0000-0002-3491-5976
2*Каф. «Електронн обчислювальш машини», Днiпропетровський нацiональний унiверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дшпропегровськ, Украша, 49010, тел. +38 (056) 373 15 89, ел. пошта klugran@i.ua, ORCID 0000-0001-9939-0755
3*Каф. «Локомотиви», Дшпропетровський национальный унiверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дшпропегровськ, Украша, 49010, тел. + 38 (056) 733 19 61, ел. пошта oalexander@mail.ru, (ORCID 0000-0002-7719-7214
4*Каф. «Локомотиви», Дшпропетровський национальный унИверситет залiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днiпропегровськ, Украша, 49010, тел. + 38 (056) 733 19 61, ел. пошта koroman@ua.fm, ORCID 0000-0003-1416-4770
ШФОРМАЦШНО-ВИМ1РЮВАЛЬНА СИСТЕМА ВИПРОБУВАННЯ Г1ДРАВЛ1ЧНИХ ПЕРЕДАЧ ТЕПЛОВОЗ1В
Мета. Стаття спрямована на розгляд процесу розробки шформацшно-вимИрювально! системи випробу-вання гiдравлiчних передач тепловозИв, що дасть можливИсть отримання вихИдних даних для проведення по-дальших дослИджень из визначення техшчного стану пдравлИчних передач тепловозИв. НеобхИдно проаналь зувати удосконалення технологй' заводських тсляремонтних випробовувань гидропередач шляхом автома-тизацп Иснуючих стендИв випробувань пдравлИчних передач зпдно техшчних умов тепловозоремонтних пвд-приемств. Це досягаеться з урахуванням детального огляду уже Иснуючих закордонних шформацшно-вимИрювальних систем випробування гвдравлИчних передач тепловозИв, кар'ерних самоскидИв БелАЗ, аеро-дромних тягачИв, шлаковозИв, ваговозИв, колИсних бульдозерИв БелАЗ, деяких марок тракторИв тощо. Перед-бачаеться вирИшення задачИ створення шформацшно-вимИрювально! системи випробувань пдравлИчних передач тепловозИв, вИдштовхуючись, в першу чергу, вид можливостИ автоматизацп вже Иснуючого стенду випробувань пдравлИчних передач тепловозИв на Дшпропетровському заводИ по ремонту тепловозИв «Промтеп-ловоз». Методика. В роботИ дослвдниками була запропонована методика створення мИкропроцесорно! автоматизовано! системи стендових випробувань пдравлИчних передач тепловозИв в умовах локомотиворе-монтного заводу. Вона дИе шляхом обгрунтування вибору необхИдних датчишв, а також застосування необ-хвдних апаратних та програмних засобИв для побудови шформацшно-вимИрювально! системи. Результати. На пвдставИ проведеного аналИзу обгрунтовано необхвдшсть удосконалення заводських стендових випробувань пдравлИчних передач шляхом створення мИкропроцесорно! системи випробувань, спираючись на досввд створення подИбних систем за кордоном. ПодальшИ науковИ дослИдження повинт бути спрямоваш на пИдви-щення точности та частоти збору шформацп шляхом застосування бшьш сучасних та надшних датчиков у тандемИ з використанням програмних фшьтрИв електромагттних та шших перешкод. Наукова новизна. Авторами була розроблена шформацшно-вимИрювальна система, яка удосконалюе процес випробування гИдравлИчних передач за рахунок автоматизацИ! та пИдвищення точностИ вимИрювань контрольних параметрИв. Результати вимИрювань е вихИдними даними для проведення подальших дослИджень Из метою визначення технИчного стану пдравлИчно! передачи УГП750-1200 шд час заводських тсляремонтних випробувань. Практична значимкть. У роботИ запропоновано варИант створення мИкропроцесорно! системи випробувань пдравлИчно! передачи тепловозИв, який не мае аналопв в Укра!ш. Автоматизований збИр даних при випробу-ваннях дозволить фИксувати швидкоплиннИ процеси для визначення технИчного стану гИдравлИчно! передачИ.
Ключовi слова: гвдравлИчна передача; випробування пдропередач; випробувальний стенд; датчики; шфо-рмацИйно-вимИрювальна система
REFERENCES
1. Bodnar B.Ye., Ochkasov O.B., Koreniuk R.O. Pidvyshchennia enerhoefektyvnosti vyprobuvannia hidravlichnykh peredach teplovoziv [Energy efficiency testing of hydraulic transmission of diesel locomotives]. Tezy Vseukrainskoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii molodykh vchenykh, mahistrantiv ta studentiv «Naukovo-tekhnichnyi prohres na transporti» [Thesis of Ukrainian Sci. and Technical Conf. of
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
young scientists, undergraduates and students «Scientific and Technical Progress in Transport»], 2015, pp . 60-61.
2. Bodnar B.Ye. Teoreticheskiye osnovy, opyt sozdaniya sistem ispytaniya i diagnostirovaniya teplovozov s gidrodinamicheskoy peredachey. Dokt. Diss. [Theoretical foundations, experience of systems testing and diagnostics of diesel locomotives with hydrodynamic transmission. Doct. Diss.]. Dnipropetrovsk, 1996. 375 p.
3. Bodnar Ye.B. Osnovni vymohy ta pryntsypy stvorennia bortovykh system diahnostuvannia lokomotyviv [Basic requirements and principles of creation onboard diagnostic systems of locomotives]. Nauka ta prohres transportu. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu - Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 2014, no. 1 (49), pp. 68-74. doi: 10.15802/stp2014/22664.
4. Datchiki davleniya MIDA-13P. Rukovodstvo po ekspluatatsii [Pressure transmitters MIDA-13P. Manual]. Ulyanovsk, Mikroelektronnyye datchiki i ustroystva Publ., 2011. 74 p.
5. Kapitsa M.I., Minchuk V.P., Korenyuk R.A. Opredeleniye velichiny teplovykh poter pri ispytanii teplovoznoy gidrodinamicheskoy peredachi v rezhime «vybega» [Determination of the heat losses when testing diesel hydrodynamic transmission in the «coasting»]. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu imeni V. Dalia [Bulletin of East Ukrainian national University named after V. Dahl], 2013, issue 18, pp. 13-16.
6. Kompyuterizirovannyy stend dlya ispytaniy i obkatki gidromekhanicheskikh peredach (GMP) avtomobiley BelAZ [Computerized test bench and running the hydromechanical transmission (GMT) of BelAZ cars]. OOO NTTs «Tekhnicheskaya diagnostika i pretsizionnyye izmereniya» [LLC STC «Technical diagnostics and precision measurements»], 2014. Available at: http://www.diag-meas.ru/stendgmp.html (Accessed 6 July 2015).
7. Lyashuk V.M. Informatsionno-diagnosticheskaya sistema ispytaniy teplovozov s gidrodinamicheskoy peredachey na baze mikro-EVM [Information and diagnostic system tests of locomotives with hydrodynamic transmission based on a micro-computer]. EVM: mezhvuzovskiy sbornik nauchnykh trudov [Computer: interuniversity Proc.]. Dnipropetrovsk, 1987, pp. 44-52.
8. Ochkasov O.B., Korenyuk R.O., Parfonov O.S. Udoskonalennia vyprobuvannia hidravlichnykh peredach teplovoziv [Improving of testing the hydraulic transmission of diesel locomotives]. Tezy Vseukrainskoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii molodykh vchenykh, mahistrantiv ta studentiv «Naukovo-tekhnichnyi prohres na transporti» [Thesis of Ukrainian Sci. and Technical Conf. of young scientists, undergraduates and students «Sci. and Technical Progress in Transport»], 2014, pp. 74-75.
9. Zopf W.D. Automated diagnostics for crawler transmission hydraulic circuits. Patent no. 890604.
10. Programmiruyemyy indikator tekhnologicheskikh parametrov - indikator davleniya MikRA I4. Rukovodstvo po ekspluatatsii [Programmable indicator for process parameters - pressure indicator Micra I4. Manual]. Kyiv, MikRa Publ., 2010. 15 p.
11. Programmiruyemyy indikator tekhnologicheskikh parametrov MikRA I3. Rukovodstvo po ekspluatatsii [Programmable indicator of technological parameters Micra I3. Manual]. Kyiv, MikRa Publ., 2010. 16 p.
12. Yakovlev G.F. Remont gidravlicheskikh peredach teplovozov [Repair of hydraulic transmission of diesel locomotives]. Moscow, Transport Publ., 1975. 264 p.
13. Khmarskyi Yu.I., Ochkasov O.B., Koreniuk R.O., Kliushnyk I.A. Rozrobka informatsiino-vymiriuvalnoi systemy vyprobuvannia hidravlichnykh peredach teplovoziv [The development of information and measuring systems of testing hydraulic transmission of diesel locomotives]. Tezisy 75 Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. «Problemy i perspektivy razvitiya zheleznodorozhnogo transportu (14.0515.05.2015 )» [Thesis of 75 Int. Sci. and Practical Conf. «Problems and prospects of development of railway transport (14.05-15.05.2015 )»], 2015, pp. 13-14.
14. Stend dlya ispytaniy i obkatki gidroperedachi [Stand for testing and running of hydraulic transmission]. OOO NTTs «Tekhnicheskaya diagnostika i pretsizionnyye izmereniya» [LLC STC «Technical diagnostics and precision measurements»], 2014. Available at: http://www.diag-meas.ru/stendgt.html (Accessed 6 July 2015).
15. Stend dlya provedeniya ispytaniy unifitsirovannoy gidroperedachi UGP 230 [Stand for testing of unified hydraulic transmission UGP 230]. Zavod spetsializirovannogo oborudovaniya «Standart» [The plant of specialized equipment «Standard»], 2014 Available at: http://inovcom.ru/catalog/stendy/stend-dlya-ispytaniya-unifitsirovannoy-gidroperedachi-ugp-230 (Accessed 6 July 2015).
16. Bodnar B.Ye., Minchuk V.P., Ochkasov O.B., Koreniuk R.O. Udoskonalennia stendu vyprobuvannia hidravlichnykh peredach teplovoziv [Improvement of test bench hydraulic transmission of diesel locomotives]. Tezy 75 Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii «Problemy ta prespektyvy rozvytku zaliznychnoho
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
transportu» [Thesis of 75 Int. Sci.-Practical Conf. «Problems and Prospects of Railway Transport Development»], 2015, pp. 23-24.
17. Isermann R. Engine Modeling and Control: Modeling and Electronic Management of Internal Combustion Engines. Berlin, Springer-Verlag Publ., 2014. 637 p. doi 10.1007/978-3-642-39934-3.
18. Kuang J., Wang G., Bian J. A Modbus Protocol Stack Compatible with RTU/TCP Frames and Embedded Application. Business, Economics, Financial Sciences, and Management Advances in Intelligent and Soft Computing,, 2012, vol. 143, pp. 765-770. doi: 10.1007/978-3-642-27966-9_102.
Prof. V. V. Skalozub, D. Sc. (Tech.), (Ukraine); Prof. V. V. Tkachov, D. Sc. (Tech.), (Ukraine) recommended this article to be published
Received: June 15, 2015
Accepted: Aug. 14, 2015
