CC BY
7УДК 625.032.435.001.42:681.322-181.4
Н.А. Агафонов, коммерческий директор, ООО "Апрель, 603003, Нижний Новгород, ул., 5. E-mail: ya780888@mail.ru
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ПОСТОВОЙ СИСТЕМЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ БУКСОВЫХ УЗЛОВ ГРУЗОВЫХ
ВАГОНОВ
Для обеспечения безопасности движения грузовых вагонов необходим контроль за состоянием буксовых узлов, разрушение которых может привести к сходу вагона. Показана возможность создания системы вибродиагностики буксовых узлов грузовых вагонов, использующей записи колебаний (виброускорений) рельса при прохождении колеса над местом установки датчика вибрации, т.е. постовой системы контроля букс вагонов, проходящих мимо поста.
Одной из основных причин нештатных ситуаций при движении грузовых поездов является повреждении буксовых узлов вагонных тележек. Таким образом, контроль за состоянием буксовых подшипников во время движения состава во многом повышает его безопасность. Постовая система позволяет следить за состоянием буксовых узлов всех вагонов, применяя минимальное количество датчиков и аппаратуры.
Для того, чтобы убедиться в том, что возможно получить информацию о состоянии подшипников буксового узла через рельс, на котором устанавливаются пъезодат-чики вибрации, были проведены специальные эксперименты.
Для их проведения была выбрана колесная пара грузового вагона, у которой имелся дефект подшипника буксы в виде трещины ролика. Эту колесную пару испытали на стенде, установленном в вагонном депо для проверки колесных пар вагонов. Одновременно на этом же стенде была испытана колесная пара, не имевшая дефектов. Спектры этих колесных пар приведены на рис. 1.
X 2
ц
1 J
I 1 A T In. !
i ш ........,,y! I in
lä:A Щ 'A
'•'tLA'v W V ' f 1 ■/фЦ-Лs J, J ? ¡--Щ
20 Hz 40 Hz 60 Н.
Рис. 1. Спектры с букс колесной пары с подшипником, не имеющим дефектов (1), и с подшипником, имеющим ролик с трещиной
1-спектр с исправной буксы,
2-спектр с буксы, имеющей неисправный подшипник.
Частота вращения колесной пары на стенде об/мин. Частота, соответствующая ролику, определенная по формуле, приведенной в справочнике фимы Брюль и Къер:
Н.А Агафонов
Предпосылки к созданию постовой системы вибродиагностики буксовых узлов грузовых...
где /г — частота к - той гармоники ролика, Гц; D - средний диаметр подшипника, мм; d - диаметр ролика, мм; п - частота вращения колесной пары, об/мин; к - номер гармоники;
Р - угол наклона оси роликов к оси вращения.
У подшипника буксы 42726 D=174 мм, d=32 мм, число роликов z=14, угол наклона оси роликов р=0, частота вращения колесной пары на стенде 180об/мин. Расчеты показывают хорошее совпадение с частотами в спектре.
Затем был сформирован состав из двух вагонов колесные пары, которых имели дефектные и исправные подшипники букс. На рис. 2 показаны колесные пары вагонов, имеющие различные повреждения.
1-букса с подшипником, имеющим поврежденный сепаратор;
4-букса с подшипником, имеющим поврежденный ролик;
5-букса с подшипником, имеющим поврежденное внутреннее кольцо; 8-букса с подшипником, имеющим поврежденное наружное кольцо; 2,3,6 и 7- буксы, где специально дефекты не устанавливались.
Рис. 3. Вид вагонов, имеющих дефекты буксовых узлов
На участке рельсового пути на расстоянии 3 м друг от друга были установлены два датчика вибрации на подошву рельса в вертикальном направлении. Состав, состоящий из двух вагонов проходил по участку, на котором были установлены датчики со скоростью около 20 км/час или 5,56 м/с.
Были получены записи колебаний рельса при прохождении колесных пар с дефектом и исправных колесных пар в виде изменений во времени ускорений. Эти записи, в которых были выделены с помощью отметок части процесса колебаний при прохождении дефектной колесной пары и исправной колесной пары, были преобразованы в спектры с помощью быстрого преобразования Фурье. На рис. 3 показаны наложенные друг на друга спектры исправной и неисправной колесной пары, имевшей поврежденный ролик.
Хорошо видно, что в районе диапазонов частот, соответствующих внутреннему кольцу (13 Гц) и второй гармоники ролика (19 Гц), амплитуды ускорений поврежденной буксы существенно превышают таковые для исправной буксы. На рис. 4,5,6 показаны спектры для исправных букс и для букс имеющих различные повреждения.
Рис. 3. Спектр, снятый с рельса при прохождении исправной (1) и несправной(2), имеющей дефект ролика, колесных пар.
Рис. 4. Спектр подшипника, не имеющего повреждений.
а)
б)
Н.А. Агафонов
Предпосылки к созданию постовой системы вибродиагностики буксовых узлов грузовых.
а) скорость движения поезда 21,3 км/час;
б) скорость движения поезда 23,6 км/час;
Рис. 5. Спектры подшипника, имеющего поврежденный ролик.
а)
б)
б) скорость движения поезда 22,1 км/час. Рис. 6. Спектры подшипника, имеющего повреждение внутреннего кольца.
а)
б)
а) скорость движения поезда 21,3 км/час;
б) скорость движения поезда 23,6 км/час.
Рис. 7. Спектры подшипника, имеющего поврежденное наружное кольцо.
Сравнение спектров подшипников, имеющих повреждения, со спектром подшипника, не имеющего повреждений, показывает, что вид спектров подшипников, имеющих повреждения, заметно отличаются, и их вид зависит от характера повреждения и имеют во всех диапазонах значительно меньшие амплитуды ускорения. Это обстоятельство позволяет утверждать, можно не только определять поврежденные оси, но указывать вид дефекта. Для этого необходимо разработать специальную программу.
PRECONDITIONS TO CREATING A NETWORK OF STATIONARY POSTS TO PROVIDE SYSTEMATIC VIBRATION-BASED DIAGNOSTICS OF THE AXLE EQUIPMENT OF FREIGHT CARS
N. A. Agafonov
To ensure safe rolling of freight cars, it is necessary to regularly monitor their axle equipment, the destruction of which may result in derailment. Described in the article is the opportunity to create a system of vibration-based diagnostics of freight car axle equipment. This system will use the record of the vibrations (vibratory acceleration) of the rail during the passing of the wheel over the vibration sensor at a stationary control post.
