Средства техгической диагности подвижного состава

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа № 1

        по дисциплине: «Техника транспорта, обслуживание и ремонт»

Тема: «Средства техгической диагности подвижного состава»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В последние годы наметилась тенденция совершенствования обслуживания подвижных единиц с использованием современных достижений науки и техники. Одно из таких направлений - техническая диагностика подвижного состава. В современных условиях доля железнодорожного транспорта в общем объеме перевозок неуклонно возрастает. В связи с этим, особенно остро встает проблема обновления парка локомотивов и вагонов. Эксплуатируемый подвижной состав стареет, а новые образцы имеют высокую стоимость и пока недостаточно надежны. Обновление парка подвижного состава по перспективным планам будет проходить постепенно в течение 15-20 лет. Поэтому генеральная линия работников - обеспечение максимальной живучести существующего подвижного состава. С целью обеспеченности необходимых перевозок на сети железных дорог исторически сложилась система поддержания надежности подвижного состава, включающая в себя комплекс обслуживании и ремонтов (ТО, ТР, КР) и доказавшая свою эффективность. Накоплен богатый опыт, позволяющий поддерживать круглосуточную и бесперебойную работу железных дорог страны. В последние годы наметилась тенденция совершенствования обслуживания подвижных единиц с использованием современных достижений науки и техники. Одно из таких направлений - техническая диагностика подвижного состава.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диагностика технических  систем - это прикладная наука, позволяющая обнаруживать дефекты в узлах без их разборки. Диагностирующие системы позволяют оценивать работоспособность узлов и Механизмов при ремонте и ТО, а также в эксплуатации. Современные диагностические системы и комплексы представляют собой сложные системы в состав которых входят или персональный компьютер, или специализированный встроенный процессор. Технические устройства дополняются специальным программным обеспечением, реализующим алгоритмы диагностирования, представления результатов для оформления сопроводительных документов, и их взаимодействие с единой информационной системой транспорта. Основные задачи, которые ставятся пользователями перед диагностикой:  повышение достоверности оценки технического состояния узлов;

 расширение функциональных возможностей систем диагностирования (увеличение числа распознаваемых дефектов, прогнозирование технического состояния и т.д.);  повышение производительности диагностирования;

 упрощение взаимодействия  оператора с диагностическим оборудованием. Техническая диагностика - сравнительно молодая наука, совершенствующая свои методики и направления. Основные направления развития диагностики (внутренние задачи):

 совершенствование  структуры диагностических систем  с целью придания им универсальности, модульности, использования типовых решений;  разработка унифицированного ряда первичных датчиков, обеспечивающих снятие необходимых параметров для диагностирования;  использование современных алгоритмов первичной обработки диагностируемых параметров;  модернизация алгоритмов и критериев принятия решений о состоянии диагностируемых объектов.

Техническая структура  системы диагностирования приведена  на рис. 1. Из нее видно, что диагностируемые  параметры подвергаются первичной  обработке в БПО, после чего результаты обработки анализируются процессором с целью принятия решения. Принятие решения о состоянии ОД - сложная техническая задача. Она решается на основе накопленного опыта о состоянии аналогичных объектов, для чего в комплексе формируется специальная библиотека типовых объектов. Кроме того, для корректного диагностирования необходимо иметь предысторию каждого конкретного объекта с целью отслеживания динамики изменения его состояния. Результат диагностирования в классической постановке задачи имеет бинарный характер "годен - не годен" или 'исправен - не исправен'

 

 

 Очень важно, что  такие решения носят вероятностный  характер поэтому ошибки диагностирования  неизбежны Условно процедуру  принятых решений можно изобразить  в виде диаграммы, показанной на рис 2, где слева буквами обозначены фактические состояния ОД Г - годен, Б - брак Справа теми же буквами обозначены решения, принимаемые при диагностировании Из диаграммы видно, что возможны четыре решения, два из которых правильны (Г/Г и Б/Б), а два ошибочны (Б/Г и Г/Б ) Следовательно, абсолютно правильное решение диагностирования невозможно. Два ошибочных решения неравноценны: с точки зрения эксплуатационника, гораздо важнее не допустить к эксплуатации неисправное оборудование, чем забраковать исправное изделие.

Формулируем математическую запись задачи диагностирования, введя  в рассмотрение вероятности оценивания Р(Г/Г), Р(Б/Б) - вероятности правильных решений, Р(Г/Б), Р(Б/ Г) - вероятности  ошибок. Тогда задача диагностирования запишется в следующем виде: Р(Г/Г)+Р(Б/ГН, Р(Б/Б)+Р(Г/Б)Ч, Р(Б/Б), Р(Г/Г)-Ц, Р(Б/Г), Р(Г/Б-"0 Приведенное выше выражение - основа любого диагностирования. Последнее соотношение - идеальное требование, которое на практике трудно выдержать Для того, чтобы на практике реализовать выполнение упомянутых требований, необходимо соблюдать конкретные требования технического и организационного характера. Остановимся на них более подробно.

Выбор физических основ  диагностирования. Эта задача тесно  привязана к ОД. На транспорте это  прежде всего элементы пути и сам подвижной состав. Состояние пути отслеживается на основе двух физических принципов механические факторы взаимодействия подвижных единиц с рельсами (ускорение, ударные воздействия, динамика сил) и электромагнитные исследования состояния рельсового полотна. Последние достижения в этой области - электронные акселерометры (датчики ускорений), в том числе в трехмерном пространстве, и электронные дефектоскопы рельсов. Гораздо сложнее организовать диагностику подвижных единиц (вагоны, локомотивы, другая подвижная техника). Как правило, это сложные системы, в которых условно можно выделить механическую, электрическую, пневматическую и гидравлическую составляющие. Каждая из них должна диагностироваться с помощью своих физических принципов, в то же время они взаимосвязаны. К настоящему времени сложились определенные традиции по выбору информативных параметров для диагностирования. Считается, что для диагностирования механических элементов подвижного состава наиболее информативной является вибродиагностика, те анализ шумов или вибраций, производимых подвижной единицей во время движения или при ее работе на стенде. Механическая часть, как правило, наиболее ответственная составляющая, поскольку ее отказы могут привести к серьезным сбоям транспортного конвейера.

 

 

 Диагностирование электрической  составляющей подвижных единиц  основано на замерах сопротивлений пассивного оборудования (контроль изоляции, замеры переходных сопротивлений) и напряжений или токов активных элементов (генераторы, преобразователи, тяговые двигатели).

Диагностирование пневматической и гидравлической составляющих сводится к контролю давления в подводящих магистралях или резервуарах. Выбор  совокупности диагностируемых параметров и точек их съема. Классическая задача диагностики - минимизация точек контроля при условии получения наиболее достоверной информации. Как правило, в качестве точек диагностирования выбираются места, в которых состояние ОД проявляется наиболее эффектно. Для вибродиагностики это опорные узлы подвижных агрегатов (опорные и буксовые подшипники) и элементы механических передач (зубчатые передачи, поршневые группы). Электродиагностика строится по критерию мощности: чем больше электрическая мощность данного узла, тем больше внимание ему уделяется. Вопросы оптимизации количества диагностируемых точек всегда актуальны, в том числе и при использовании мощных диагностических комплексов. Последние могут вырабатывать избыточную диагностическую информацию, по которой трудно принимать квалифицированные решения. При этом естественно возникает задача критических узлов (элементов подвижного состава, неисправности которых приводят к их неработоспособности) и их ранжирования (т.е. степени уязвимости или важности в смысле работоспособности). Разработка и совершенствование алгоритмов диагностирования. Идеальным является вариант диагностирования с хода, т.е. в минимально возможный срок дать квалифицированное заключение о состоянии ОД без перерывов в его работе, С этой целью наиболее употребимым является, так называемый, бинарный алгоритм оценивания: принятие решения "годен-брак" в соответствии с диаграммой рис.2. Для использования бинарного алгоритма наиболее существенным является выбор критерия оценивания, т.е. некоторой совокупности порогов по факту переходов через которые принимается соответствующее решение.

В настоящее время  разработаны и изготовлены Центром  Транспорт* МПС РФ (г. Омск), диагностические комплексы "Прогноз-Т" и "Доктор-030". "Прогноз-1" предназначен для контроля состояния основных механических узлов локомотивов - вибродиагностика (подшипники и зубчатые передачи тяговых двигателей и тележек). Колебания движущихся узлов воспринимаются вибродатчиками, оцифровываются и обрабатываются диагностической программой. Комплекс "Доктор-030" предназначен для диагностирования силового оборудования электровозов. Основные первичные параметры в этом случае имеют электрический характер (токи, напряжения, сопротивления), а основная часть - персональный компьютер.

 

 Оба комплекса успешно  используются на ряде дорог  и постоянно модернизируются  в соответствии со сформулированными  выше задачами. Выбор пороговых  значений является очень сложной задачей, которая решается индивидуально по каждому месту применения конкретного диагностического средства. Это особенно ощущается на железнодорожном транспорте. В частности, комплекс вибродиагностики "Прогноз-Т" ориентирован на гибкое задание порогов. Как показывает практика, для каждого конкретного депо пороговые значения различны, а к оптимальной настройке порогов обслуживающий персонал 'доходит* обычно после полугодовой практики использования.

Следует также отметить. Что устоявшееся отношение к  практической диагностике состоит в том, что от нее требуют однозначного решения о годности или негодности ОД. В действительности такая оценка принципиально невозможна, поскольку речь идет о вероятностных оценках. Наиболее эффективной, на наш взгляд, может быть трехточечная оценка: "годен - брак - подозрение на брак". При этом, если возникает третья оценка, объект проверяется другими средствами или подвергается разборке. Практически это реализуется по следующей методике. Область значений диагностируемого параметра разбивается на три зоны: объект достоверно годен, достоверно бракуется и зона неопределенности. По статистике зона неопределенности составляет до 30% от общего диапазона значений. Если объект диагностируется более, чем по одному параметру, алгоритм существенно усложняется. При этом лучшим вариантом может считаться независимость этих оценок. Скажем, при использовании вибродиагностики таким дополнительным параметром могут служить датчик ударных нагрузок или датчик температуры. Если диагноз по основному параметру попадает в зону неопределенности, дополнительно учитываемый фактор может заметно снижать эту неопределенность (даже если этот датчик имеет худшие по сравнению с основным метрологические характеристики). В качестве дополнительно привлекаемых параметров в том же комплексе "Прогноз-1" используют, кроме основного спектра, спектр огибающей, пик-фактор, общий подсчет мощности шума и дополнительное его прослушивание оператором. Накопление истории и прогнозирование состояния объекта. Это одна из наиболее существенных составляющих диагностирования. Здесь уместно аналогия с медицинской диагностикой: при наблюдении за больным составляется история болезни. Квалифицированный специалист на основании исследований объекта, при условии его годности к эксплуатации, должен дать рекомендации по его следующему осмотру. Желательно при этом учитывать реальные условия эксплуатации и имеющийся опыт диагностирования. Так, на транспорте обычно выдается рекомендация по следующему осмотру локомотива через 24-30 тыс. км его пробега, т.е. примерно через месяц работы. Реальные условия эксплуатации и результаты текущего диагностирования могут отодвигать этот срок в ту или другую сторону. Предсказание состояния ОД (экстраполяция) должно основываться также на графиках развития дефектов.

 

 

Возможны линейные и  нелинейные модели развития дефектов. Как правило, в начальных стадиях  дефекты описываются линейными  моделями, а в конечных приобретают  существенно нелинейный характер, заканчивающийся  разрушением. Важно вовремя определить начало нелинейной фазы развития дефекта, для чего нужно составлять его историю для каждой диагностируемой единицы.

Создание библиотек  типовых неисправностей. Результаты диагностирования должны регистрироваться и обобщаться по семейству однотипных объектов в том числе в динамике. Полученные усредненные данные нужно классифицировать по видам неисправностей. Полученные таким образом усредненные показатели образуют образ неисправности (эталонную Модель), который должен иметь конкретные числовые оценки. Библиотека образов должна постоянно уточняться и пополняться. Для этого желательно создать единую базу данных по диагностике. Предпосылки и возможности для этого имеются. Подготовка кадров и обучение диагностов Современная диагностика базируется на фундаментальных знаниях из теоретической и прикладной физики (теория полей, колебаний, волн, термо- и гидродинамика, акустика, механика), на прикладных дисциплинах (электродинамика, сопротивление материалов, материаловедение, информатика и схемотехника) и специальных разделах математики (математическая статистика, теория принятия решений и экспертных оценок, теория катастроф). Существует образовательный государственный стандарт специальности 190200 - неразрушающий контроль и диагностика, в соответствии с которым предусматривается большинство упомянутых курсов. К сожалению, в вузах этому направлению уделяется недостаточное внимание, поэтому желательно для обучения специалистов привлекать другие технические вузы, имеющие достаточный опыт. Такой подход не может быть универсальным решением на будущее, поскольку специалисты "со стороны* не могут учитывать особенностей железнодорожного транспорта и его эксплуатации. Следовательно, нужно создавать научную школу и готовить специалистов высшей квалификации, которые смогут в будущем занять образовавшуюся нишу. Кроме этого, но базе техникумов необходимо обеспечить подготовку диагностов, способных эксплуатировать диагностическое оборудование и имеющих достаточный опыт для принятия квалифицированных заключений. Опыт взаимодействия организации-разработчика с железнодорожным техникумом имеется: специалисты Центра "Транспорт" проводят занятия для студентов техникума и на курсах повышения квалификации.

Организационные проблемы и пути их решения Специалист по диагностике, как правило, размещается  но территории депо и находится в подчинении начальника депо (а также главного инженера и главного технолога).