И заторможенных колес должна работать лучше
жүктеу/скачать 92.22 Kb.
|
| АППАРАТУРА ОБНАРУЖЕНИЯ ПЕРЕГРЕТЫХ
БУКС И ЗАТОРМОЖЕННЫХ КОЛЕС ДОЛЖНА РАБОТАТЬ ЛУЧШЕ Миронов А.А., Образцов В.Л., Павлюков А.Э. (НПЦ «Инфотэкс») Анализ эксплуатационно-технических характеристик систем контроля На сети дорог используются известные отечественные системы обнаружения перегретых букс ПОНАБ-3, ДИСК-Б и КТСМ (см. таблицу 1). 
Как видно из данных таблицы, аппаратура ПОНАБ-3 к 1998г проработала в 2-3 раза больше установленного ресурса (8 лет), а ДИСК-БТ в 1,5-2,0 раза. По причине морального и физического старения этой аппаратуры и в связи с задержкой освоения производства аппаратуры нового поколения (ДИСК-2БТ) предприятие НПЦ «Инфотэкс» разработало микропроцессор-ный комплекс технических средств (КТСМ) для модернизации аппаратуры ПОНАБ-3 и ДИСК-БТ. Массовое распространение комплексов (КТСМ-01) технических средств для модернизации аппаратуры ПОНАБ началось предприятием «НПЦ Инфотэкс» (Екатеринбург) совместно с железными дорогами с 1999 года. Применение КТСМ–01 для модернизации ПОНАБ-3 было эффективно, так как в условиях ограниченных средств железных дорог на замену основных фондов позволило при минимальных затратах за счет модернизации электронной части перегонного и постового оборудования получить новое качество, присущее техническим средствам 4-го поколения, продлить срок полезного использования ПОНАБ-3. При модернизации сохраняется напольное и силовое оборудование штатных средств контроля, при этом на перегонном посту взамен функ-циональных стоек устанавливаются периферийные контроллеры (ПК-02), а на примыкающих станциях линейных постов контроля организуются автоматизированные рабочие места с уникальным программным обеспечением (АРМ ЛПК). Разработанный в 1991г «НПЦ Инфотэкс» для систем передачи данных линейных предприятий (СПД ЛП) шестиканальный концентратор информации типа КИ-6М используется как для подключения АРМ ЛПК, так и для объединения КТСМ (включая ПОНАБ-3 и ДИСК-БТ) в систему централизованного контроля АСК ПС. К одному АРМ ЛПК подключается до 4 перегонных комплексов КТСМ, что чаще всего необходимо для ПТО сортировочных и участковых станций, с выдачей данных в АСК ПС по двум адресам. Наряду с массовой модернизацией ПОНАБ-3 все острее становилась проблема «старения» аппаратуры ДИСК-Б и поэтому в 2001 году был освоен выпуск более совершенной аппаратуры КТСМ-01Д. Это более универсальный комплекс, который обеспечивает возможность модернизации аппаратуры как ДИСК-Б, так и ПОНАБ-3. Использование современных вычис-лительных и коммуникационных средств повлекло за собой разработку новых алгоритмов диагностики буксовых узлов и заторможенных колесных пар, анализа диагностической информации и оценки работоспособности низовых систем контроля. Рассмотрим основные особенности семейства технических средств КТСМ. Оценка качества ориентации приемников инфракрасного излучения (в проведении экспериментальных исследований принимали участие ведущие инженеры В.В.Лядов, Н.Г.Пигалев (НПЦ «Инфотэкс» и Е.В.Балабанов (ДКТБ)). Вслед за модернизацией аппаратуры ПОНАБ и ДИСК, разработкой более совершенных алгоритмов диагностирования буксовых узлов и заторможенных колесных пар, нового программного обеспечения для АСК ПС НПЦ «Инфотэкс» выполнил ряд научно-исследовательских работ по оценке информативности элементов корпуса буксы грузового вагона, принятых в ПОНАБ и ДИСК для тепловой (инфракрасной) диагностики подшипников, и обоснованию новых более информативных зон. Как известно, в аппаратуре контроля нагрева букс ПОНАБ-КТСМ-01, ДИСК-КТСМ-01Д и ДИСК2 приемники инфракрасного (ИК) излучения - болометры установлены под углом 13 или 20 градусов к оси пути (рисунок 1) и под углом 34 градуса к горизонту, то есть ориентированы, как утверждают разработчики из УО ВНИИЖТ, на поверхность крышки буксового узла и частично на верхнюю цилиндрическую (попутную относительно движения поезда) часть корпуса буксы. Эти углы ориентации (визирования) приемников ИК-излучения, разработанные еще для диагностики букс с подшипниками скольжения, сохранились и диагностики букс на подшипниках качения. Для определения фактической зоны сканирования буксового узла, а также для оценки влияния износа колеса и динамических перемещений колесной пары в колее при движении поезда по пути с неровностями выполнено трехмерное компьютерное моделирование и экспериментальные исследования на реальном подвиж-ном составе. Для удобства дальнейшего изложения назовем зону контроля болометра – «лучем», а участок поверхности буксы, находящийся в зоне контроля, – «пятном» (рис. 2). Результаты натурного эксперимента, в котором лазер имитировал «взгляд» приемника инфракрасного излучения напольной камеры, показывают (рис. 3), что при проходе колесной пары ориентированный стандартным образом приемник инфракрасного излучения фактически сканирует, в основном, смотровую крышку и частично крепительную крышку буксы (рис. 3 и 4), при этом наиболее нагретая часть – корпус буксы не попадает в зону обзора. 
Далее средствами компьютерного моделирования было показано, как влияет изменение диаметра колеса на уменьшение зоны сканирования (рис. 3). Установлено, что при движении поезда на уменьшение зоны сканирования существенно влияют вертикальные и горизонтальные перемещения буксы (вместе с колесной парой), так как болометр имеет пространственную ориентацию. По результатам моделирования движения вагона на реальных неровностях, были получены максимально вероятные амплитуды вертикальных и горизонтальных отклонений центра зоны сканирования буксового узла от идеального варианта. Хотя максимальные амплитуды были получены в разные моменты времени, но в силу случайного характера неровностей существует высокая вероятность одновременного их появления в различных сочетаниях при проходе корпуса буксы через зону контроля. Данные сочетания, очевидно, являются наихудшими положениями буксы с точки зрения формирования теплового сигнала приемником ИК-излучения. Диапазон абсолютных значений отклонений положения буксы: • максимальное вертикальное отклонение 21,6 мм; • максимальное горизонтальное отклонение 13,9 мм. Для расчета выбраны возможные сочетания отклонений корпуса буксы от среднего
1 - вход в зону контроля; 2 - промежуточное положение; 3 - выход из зоны контроля 
На диаграмме (рис.6) показаны отношения в процентах площадей сигналов для различных вариантов к максимальной площади сигнала (1 вариант) и интерпретированы в виде диаграммы. Полученные результаты показывают, что величина сигнала на приемник инфракрасного излучения только по причинам геометрического характера может изменяться (уменьшаться) в семь раз (100 % и 14 %). Это может привести в эксплуатации к ошибкам при обнаружении перегретых букс. Исследование температурного режима Приведенные исследования говорят о том, что ориентация на крышку недостаточно
Полученное распределение температур подтверждено стендовыми испытаниями буксового узла с измерениями в разных сечениях температур деталей подшипников и наружных поверхностей буксового узла во времени. Испытания проводились посредством задания частоты вращения оси колесной пары, соответствующей скорости поезда 60 км/ч, при различных значениях вертикальной (от 0 до 7,5 тс на подшипник) и осевой нагрузок (от 0 до 1,5 тс) с помощью штатных средств испытательного стенда. 
Для имитации охлаждения корпуса буксы встречным воздухом создавался принудительный обдув с одной стороны буксового узла. При испытаниях регистрировались следующие параметры: а) время работы стенда б) температура посадочной поверхности наружного кольца переднего и заднего подшипника
в) температура корпуса буксы в восьми точках, в районе просверленных отверстий бесконтактным термометром RAYMX4P; г) температура крепительной и смотровой крышки буксового узла. График нагрева и остывания, построенный по результатам испытаний показан на
Полученные выводы говорят о том, что в качестве зоны тепловой диагностики подшипников целесообразно использовать корпус буксы, так как приемник инфракрасного сигнала получал бы более мощный сигнал, который пропорционален температуре нагрева наружных колец подшипников. Поскольку верхняя часть корпуса буксы может быть не доступна для прямого сканирования (эта зона частично закрыта рамой тележки или открытыми бортами платформ), то целесообразно использовать наиболее нагретую - нижнюю доступную часть корпуса буксы. Результаты исследований и анализ зарубежных решений по ИК диагностике буксовых узлов позволили НПЦ «Инфотэкс» предложить для аппаратуры 5-го поколения более совершенный вариант ориентации болометра с установкой напольной камеры прямо на подошву рельса, реализованный в новой модели КТСМ-02Б. 
Рис. 9. График нагрева деталей буксового узла в зависимости от времени работы буксового узла на стенде Схема установки болометра и его ориентация показана на рис.10. Конструкция напольной камеры КТСМ-02 обеспечивает осмотр нижней и частично задней (по ходу движения) стенок корпуса буксового узла. При такой ориентации обеспечивается стабильность геометрии положения напольной камеры и приемника ИК относительно контролируемых объектов, наи-меньшее расстояние до объекта контроля. При этом исключаются ложные показания аппаратуры на рабочий нагрев шкивов и редукторов привода подвагонных генераторов, на нагрев обода колес, возникающий при торможении поезда, и на отраженное от корпусов букс солнечное излучение. В настоящее время разработанные НПЦ «Инфотэкс» промышленные образцы устройств КТСМ-02БТ и находятся в опытной эксплуатации на ПТО грузовых вагонов сетевого значения Свердловской и Западно-Сибирской железных дорог. 
Выводы
1. Ориентация приемников ИК-излучения аппаратуры обнаружения перегретых букс с напольными камерами от ПОНАБ и ДИСК под углами 34 град. к горизонту и 13 (20) град. к оси пути обеспечивает сканирование лишь смотровой (при угле 13 град.) и частично крепительной (при угле 20 град.) крышек корпуса буксы. Уровень сигнала приемника ИК-излучения при такой ориентации существенно зависит от диаметра колеса и сочетания динамических переме-щений буксового узла в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Возможны неблагоприятные сочетания указанных параметров, приводящие к уменьшению сигнала в 5…7 раз по отношению к идеальному результату сканирования буксовых узлов и пропуску аварийно нагретых букс. При угле визирования 20 град. к оси пути уровни тепловых сигналов от крышек букс на (20…25)% выше, чем при угле 13 град. Необходимо в неот-ложном порядке перенастроить напольные камеры ПОНАБ и ДИСК на угол визирования 20 град. к оси пути. 2. Смотровая крышка является самой холодной частью корпуса буксы при движении вагона. Распределение температур по деталям корпуса буксы таково, что крышка в 1,5 – 2 раза нагрета менее, чем нижняя и боковая цилиндрические части корпуса буксы. Интенсивность изменения темпера-туры нагрева смотровой крышки намного ниже, чем у нижней части корпуса буксы при аварийном нагреве (перед заклиниванием) подшипника. 3. При ориентации приемника ИК-излучения на нижнюю цилиндрическую часть корпуса буксы в сечении между передним и задним подшипниками с креплением напольной камеры непосредственно к подошве рельса как в аппаратуре КТСМ-02Б, обеспечивается: формирование более мощного (в 1,5…1,8 раза) теплового сигнала; стабильность положения напольной камеры c приемником ИК-излучения относительно корпуса буксы; наименьшее расстояние до поверхности корпуса буксы; исключение ложных показаний аппаратуры на рабочий нагрев шкивов и редукторов привода подвагонных генераторов, на прямое и отраженное от букс излучение солнца. жүктеу/скачать 92.22 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
