Михалків Сергій Васильович. Удосконалення технології діагностування підшипників кочення електричних двигунів тепловозів за вібраційними характеристиками

brief description

Михалків Сергій Васильович. Удосконалення технології діагностування підшипників кочення електричних двигунів тепловозів за вібраційними характеристиками : Дис... канд. наук: 05.22.07 - 2007.

Михалків С.В. Удосконалення технології діагностування підшипників кочення електричних двигунів тепловозів за вібраційними характеристиками. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.07 "Рухомий склад залізниць та тяга поїздів", Українська державна академія залізничного транспорту; Харків, 2007 р.
Для попередження відмов тягових електричних двигунів тепловозів установлена необхідність проведення вібродіагностування моторно-якірних підшипників. Проведений аналіз вібродіагностичних методів визначив за доцільне залучати перспективний для цілей вібродіагностування математичний апарат вейвлет-аналізу. Розроблено функціонально-логічну модель технології вібродіагностування, яка використовує елементи стохастичного та детермінованого підходів і вейвлет-аналіз. Використання алгоритмів безперервного вейвлет-перетворення та швидкого вейвлет-перетворення дає змогу збільшувати кількість діагностичних ознак технічного стану підшипників кочення тягових електричних двигунів тепловозів. Доопрацьовано метод кількісного оцінювання технічного стану підшипників кочення. Розроблений діагностичний алгоритм і програмно-апаратний комплекс із інтегральним віброакселерометром поверхневого типу для реалізації розробленої моделі підвищують ефективність технології вібродіагностування. Показник достовірності розроблених заходів становить 86,1%.

В дисертаційній роботі комплексно вирішена науково-прикладна задача підвищення ефективності технології вібродіагностування пошкоджень елементів підшипників кочення електричних двигунів тепловозів, що забезпечує зниження експлуатаційних витрат на ремонт ТЕД і підвищення достовірності засобів технічного діагностування.
На підставі проведених досліджень можна зробити такі висновки:
1. Проведений аналіз відмов вузлів ТЕД виявив визначальну роль технічного стану підшипникових вузлів ТЕД (29% непланових ремонтів ТЕД внаслідок руйнування моторно-якірних підшипників) у забезпеченні ефективності функціонування тепловозів. Установлено, що найбільш раціональним заходом виявлення пошкоджень підшипників кочення є використання математичного апарату вейвлет-аналізу у технології вібро-діагностування.
2. Теоретично обґрунтована доцільність вібродіагностування в межах стохастичного підходу додатково до методів спектрального аналізу віброграм. Неможливість отримання абсолютно достовірної відповіді щодо технічного стану досліджуваного вузла методами детермінованого підходу не сприяє якісному процесу ідентифікації пошкоджень підшипників кочення і вимагає використання складових теорії перевірки статистичних гіпотез для класифікації пошкоджень за їх видами.
3. Розроблена функціонально-логічна модель технології вібродіагностування, яка забезпечує отримання додаткових діагностичних ознак технічного стану підшипників кочення шляхом залучення в рамках двох загальновживаних підходів математичного апарату вейвлет-аналізу, зокрема алгоритмів швидкого вейвлет-перетворення та безперервного вейвлет-перетворення, які усувають недоліки спектральних методів і формалізують комплексний характер технології вібродіагностування завдяки створенню єдиного підходу до визначення технічного стану елементів підшипників кочення. Підтверджена адекватність розробленої моделі результатами апробації на 2552 зразках досліджених моторно-якірних підшипників ТЕД тепловозів.
4. Проведені розрахунки коефіцієнтів ексцесу в найбільш інформативних частотних діапазонах відновлених компонентів сигналу, які відповідають знайденим вейвлет-коефіцієнтам після застосування алгоритму швидкого вейвлет-перетворення, дали змогу удосконалити метод кількісного оцінювання технічного стану підшипників кочення внаслідок усунення усереднення потужності флуктуацій зареєстрованих віброграм.
5. Досліджено зв’язок між розвитком вібраційних процесів у підшипникових вузлах ТЕД залежно від виду пошкодження за рахунок застосування частотно-часових вейвлет-спектрограм із використанням вейвлету Морле, які забезпечують можливість окрім аналізу за спектральними енергетичними складовими, отриманими у різних частотних діапазонах із використанням логарифмічної шкали, додатково простежувати за змінами вібраційних процесів у часі. Досліджена здатність реєстрації частотно-часовими вейвлет-спектрограмами малої нестаціонарності віброграм, яка набагато коротша за тривалість реалізації.
6. Розроблено програмно-апаратний комплекс для реалізації моделі технології вібродіагностування. Розроблено діагностичний алгоритм побудови частотно-часових вейвлет-спектрограм із виділенням інформативних частотних смуг, що забезпечує надання рекомендацій стосовно подальшої експлуатації досліджуваного вузла на підставі аналізу нових діагностичних ознак технічного стану підшипників кочення і реалізує принцип нерозривності технології вібродіагностування. Впровадження розроблених заходів дає змогу удосконалити технологію вібродіагностування підшипників кочення електричних двигунів тепловозів за рахунок збільшення показника достовірності на 5,4% порівняно із стандартними аналізаторами вібрації, досягти зменшення витрат на матеріали для проведення ремонту ТЕД тепловозів в обсязі ПР-3 в 1,06 разу, отримати економію у розмірі 815 грн. за 1 рік на один КМБ, зменшити трудомісткість ремонту одного КМБ в обсязі ТО-3 на 0,31 нормо-год, в обсязі ПР-1 на 0,83 нормо-год.