Вибродиагностика колесных пар
Обеспечение безопасности железнодорожного движения предъявляет высокие требования к надежности работы ходовой части подвижного состава, и в первую очередь, к колесным парам и буксовым подшипникам вагонов. В случае локомотивов и моторных вагонов высокие требования к надежности работы дополнительно распостраняются на подшипники приводов колесных пар, моторно-осевые подшипники и зубчатые зацепления привода КМБ и КРБ. Вибродиагностика колесных пар вагонов проводится стандартными методами на стендах вибродиагностики подшипников буксовых узлов колесных пар, также достоверные результаты о техническом состоянии подшипников получают тепловизионным контролем букс при движении в составе поезда.- Особенности эксплуатации подшипников КМБ и КРБ
- частых ударных нагрузок, вызванных неровностями поверхности колеса и рельсовых путей, и иногда приводящих к изменению механических свойств поверхностей качения подшипника;
- частых пусковых режимов работы, приводящих к быстрому развитию целого ряда дефектов, в первую очередь – нарушению посадки подшипников в посадочных местах;
- резкие перепады температур, быстро приводящие к ухудшению качества смазки;
- электроожоги подшипников, вызванные выходом из строя токоотводящих элементов или нарушением правил проведения сварочных работ;
- длительную статическую нагрузку на подшипники при нарушении правил хранения локомотивов в запасе.
- Требования к вибродиагностике КМБ и КРБ
- При подъеме локомотива на домкратах нагрузка на поверхности качения подшипников подвешенной колесной пары меняется на 180º и для обеспечения стандартных рабочих условий необходимо, чтобы центробежные силы, возникающие при вращении колеса, существенно превышали силу тяжести и выполняли роль статической нагрузки. Как показала практика, данное условие выполняется на оборотах вращения колесной пары КМБ или КРБ в диапазоне 240-300 об/мин.
- При проведении измерений необходимо исключить влияние одного КМБ или КРБ на вибрационную картину другого КМБ или КРБ. Наиболее простое решение данной проблемы – включение во время измерений во вращение только одного КБМ, более сложное – вращение блоков с разной скоростью, и учет разности скоростей диагностической программой.
- Зубчатые зацепления в КМБ (КРБ), как правило, соответствуют низким технологическим требованиям и ударные вибрации, возбуждаемые ими, зачастую способны полностью «замазать» вибрацию подшипникового происхождения. Данный факт обязательно учитывается специальной адаптацией технологий диагностики и диагностическими программами.
- Измерения необходимо проводить при постоянной температуре подшипниковых узлов, которая достигается через 3-5 минут после пуска КМБ (КРБ).
- Методы вибродиагностики буксовых узлов
- нарушения формы поверхностей качения;
- раковины и трещины на поверхностях качения;
- недостаток/избыток смазки, разрыв масляного слоя;
- дефекты сепаратора;
- проскальзывание колец;
- задевания движущихся элементов о неподвижные.
- анализ ультразвуковой вибрации неподвижного кольца подшипника, возбуждаемой ударами тел качения об это кольцо при разрывах масляной пленки;
- анализ среднечастотной вибрации подшипникового узла, возбуждаемой ударными нагрузками о неровности дорожек качения;
- анализ случайной высокочастотной (ВЧ) вибрации, возбуждаемой пульсациями давления в слое смазки и обнаружение в спектре огибающей признаков импульсной модуляции;
- анализ низкочастотной (НЧ) вибрации машины в целом, возбуждаемой силами кинематического и параметрического происхождения. По амплитудам и частотам их гармоник определяют степень нарушения поверхностей качения, а по модуляции – степень отклонения нагрузок на поверхности качения от номинальных;
- анализ случайной вибрации, возбуждаемой силами трения гидродинамического происхождения. Данный анализ позволяет напрямую контролировать состояние сепаратора и идентифицировать большинство зарождающихся дефектов подшипников;
- контроль состояния смазки по мощности ударных импульсов в ультразвуковом диапазоне частот до 30-40 кГц.
- Примеры спектров
Рис.1 Спектры вибрации бездефектного подшипника (справа вверху), с раковиной на наружном кольце (справа внизу) и спектр огибающей ВЧ вибрации дефектного подшипника
Рис.2 Спектры огибающей виброускорения для исправного подшипника и для того же подшипника с раковиной на наружном кольце (через два месяца) (ОУ — общий уровень)
Рис.3 Спектр вибрации подшипника с трещиной на внутреннем кольце (справа) и спектр его огибающей случайной ВЧ вибрации (слева)
Специалисты Отдела Технического Сервиса (ОТС) компании «БАЛТЕХ», начиная с 90-х годов прошлого века, успешно реализуют различные подходы по увеличению надежности КМБ (КРБ) тягового подвижного состава. В частности:- для обеспечения соосности отверстий тягового электродвигателя была разработана лазерная система BALTECH LL-9110.
- с помощью тепловизоров BALTECH TR-01500 успешно контролируются температурные режимы электродвигателей КМБ и КРБ, а также диагностируются контакторы, пантографы и электрооборудование электровозов.
- для балансировки и вибродиагностики колесных пар разработан вибродиагностический комплекс BALTECH VP-3470.