Контрольноиспытательные станции железнодорожного транспорта (стр. 17 из 24)
Из рассмотренного можно сделать следующий вывод: для измерений параметров вибрации целесообразно применять акселерометр, пьезоэлемент которого работает на сдвиг любого конструктивного исполнения (рис. 7.9). Если же имеется риск появления пироэффекта, то целесообразно применять конструкцию, в которой пьезоэлемент изолирован от основания. Рис. 7.10 Малогабаритный тахометрический датчикДатчик частоты вращения работает как отметчик времени и как сигнал синхронизации процесса усреднения: определяет начало и конец периода усреднения одного и того же участка процесса. Один из принципов его конструктивного исполнения состоит в том, что два полупроводниковых элемента вмонтированы по соседству. Один из них является светодиодом, другой фотоприемником. На рис. 7.10 показан тахометрический датчик (ММ 0012, B&K – Дания). Датчик отличается малыми габаритами, что способствует удобному размещению относительно исследуемого объекта. Отно-
сительным недостатком его является малое расстояние от отражающей поверхности – не более 10 мм. Время отклика не превышает 200 мс.
Рис. 7.11 Общий вид тахометрического датчика (справа) и разъём подключения кабеля (слева)
Более совершенным прибором такого типа является тахометрический датчик ММ 0024 той же фирмы (рис. 7.11). Он может устанавливаться на расстоянии до 800 мм от отражающей поверхности и работает на объектах с частотой вращения 200-20000 об/мин.
Циклограмма работы этого датчика показана на рис. 7.12, где под циклом движения понимается период вращения, возвратно-поступательного движения или иного периодического процесса.
Рис. 7.12 Циклическая диаграмма датчика ММ 0024
Перечисленные устройства в сочетании с комплектующими и соответствующим программным обеспечением решают следующие основные задачи:
· коммутацию измерительных каналов;
· регистрацию выборок виброизмерительной информации;
· преобразование аналогового сигнала в цифровую форму;
· полосовую фильтрацию входных сигналов и их детектирование в выбранной полосе; · спектральный анализ прямых сигналов;
· спектральный анализ огибающей сигналов;
· измерение частоты вращения механизма;
· защиту программного обеспечения от несанкционированного доступа.
Рис. 7.13 Сравнительная калибровка акселерометра
Как видно из перечисления, в комплект не входит процедура калибровки измерительного тракта в целом. С этой целью применяются два метода: относительная и абсолютная калибровка. В условиях производства относительная калибровка предпочтительней из экономических соображений. Её принципиальная схема представлена на рис. 7.13.Рис. 7.14 Общий вид ручного калибратора
Если есть уверенность в исправном состоянии акселерометра (он не подал, не подвергался высоким ускорениям и т.п.), то для сквозного контроля измерительного тракта достаточно применить ручной калибратор, например, 4294 фирмы Brüel &Kjær (Дания), показанный на рис. 7.14. Это компактный батарейный источник вибрации с фиксированной частотой 160 Гц и ускорением 10 м·с-2 (СКЗ).
Его применение достаточно простое: собрать измерительный тракт, закрепить акселерометр на головке калибратора и включить его нажимной кнопкой на корпусе. Головка стола придет в движение с указанными параметрами, которое автоматически прекратиться после 100 с работы. Этого времени достаточно для контроля показаний измерительного прибора и экономит источник питания.Рис. 7.15 Общий вид прибора "Прогноз-1"
Для диагностики подшипников качения могут применяться переносные приборы и стационарные системы мониторинга. Отечественный прибор "Прогноз-1" (рис. 7.15) широко распространен в локомотивных депо и применяется по
регламентам ТО 2, ТО 3 и ТО 4.
Аналогичным по функциональному назначению является анализатор вибрации 2515 фирмы Brüel &Kjær (рис. 7.16). Он создан еще в 80-х годах прошлого столетия, но не потерял актуальности и отвечает всем современным требованиям диагностики подшипников методом огибающей высокочастотных составляющих спектра, планового контроля машинного оборудования и его балансировки.
Более совершенными, но и более дорогими, являются стационарные комплексы: они универсальны, совершенны и применяются в основном в массовом производстве.
Рис. 7.16 Анализатор вибрации подшипников 2515
7.4 Подготовка объекта контроля к диагностированию
Датчик оборотов закрепляется на агрегате так, чтобы зазор между торцевой поверхностью датчика и индуктором составлял от 7 до 10 мм. Индуктором может служить магнит (или пластина из ферромагнитного материала), установленный на вращающуюся часть контролируемого объекта, а также белая отражающая метка или полоска алюминиевой фольги при применении оптического датчика (рис. 7.17). В последнем случае датчик числа оборотов имеет встроенный излучающий светодиод и приемник отраженного света, по сигналу которого начинается процесс съема информации и усреднение результата.
Рис. 7.17 Размещение датчика числа оборотов ММ 0012
Креплению акселерометров на объекте исследования необходимо уделять серьезное внимание. Крепление должно надежно фиксировать акселерометр на протяжении всего эксперимента и не создавать помехи в виде электрических наводок и шума соединительного кабеля (рис. 7.18).Так как засверловка отверстия и крепление с помощью шпильки не допустимо, акселерометр устанавливается на объекте с помощью магнита. Его удерживающая сила составляет, примерно, 140 Н, что вполне достаточно при действующих ускорений корпуса КМБ в процессе исследований.
Рис. 7.18 Рекомендация по креплению кабеля акселерометра
Датчики вибрации на магнитном креплении устанавливаются в контрольных точках (рис. 7.19). Места установки датчиков должны быть очищены от грязи, краски, окиси и других загрязнений и иметь ровную поверхность, которую необходимо смазать тонким слоем (около 0,5 мм.) консистентной смазки, например, солидол, циатим и др.
Оси вращения диагностируемых подшипников и зубчатых передач должны быть расположены по возможности наиболее близко к горизонтали. Перекос оси приводит к появлению шумов от трения торцовых поверхностей в узлах и, соответственно, к снижению достоверности определения технического состояния узла.
Вывесить КМБ исследуемой колесной пары согласно технологической карте. Для этого в депо предусмотрена гидростанция с домкратами и специальные упоры на тележке.
Собрать схему прокрутки тягового двигателя колесно-моторного блока, установить акселерометры в контрольные точки и датчик числа оборотов. Закрепить индуктор на ободе колеса.
Рис. 7.19 Размещения точек контроля спектров КМБ
7.5 Технология проведения диагностики
Привести во вращение тяговый двигатель и при достижении колесной парой установившегося значения оборотов (не менее 150 об/мин), провести измерение. Во время съема информации уход частоты вращения будет отслеживаться программой. Вибросигнал, при частоте вращения, вышедшей за допустимую 20% зону, игнорируется и исключается из усреднения. Одновременно с измерением, производимым под управлением программы, необходимо прослушивать сигнал с датчика вибрации через наушники, подключаемые к соответствующему разъему. Такое прослушивание дает возможность оператору более уверенно контролировать процесс диагностики. Повторить описанную процедуру для всех контрольных точек.
7.6 Выбор периодичности измерений, режимов работы и пороговых значений
Периодичность диагностических измерений для подшипников качения в программах определяется двумя различными способами.
Первый способ относится к массовому диагностическому обслуживанию по однократным измерениям спектра огибающей вибрации. В этом случае периодичность измерений определяется разработчиками пакета программ на основании данных диагностики более 100 тысяч подшипников в разных отраслях промышленности. Оптимальная периодичность измерений связана с данными о среднем ресурсе подшипника в конкретных машинах пользователя, и этот ресурс задает сам пользователь при конфигурировании конкретной точки измерения (диагностируемого узла). Как показывают многолетние исследования, если в подшипнике нет скрытых дефектов изготовления и его правильно эксплуатируют, нижняя граница безаварийной работы в случае, когда подшипник не имеет, по крайней мере, средних дефектов монтажа и износа, составляет 2025% от его среднего ресурса. Однако, учитывая тот факт, что даже при неработающей машине могут происходить структурные изменения состояния смазки подшипника, разработчики установили максимальный интервал между диагностическими измерениями для бездефектных подшипников, равный 6 месяцам. Снижение рекомендуемого интервала производится в том случае, если установленный пользователем средний ресурс подшипника ниже 2,5 лет, и в том случае, когда по результатам диагностики обнаружены средние или сильные дефекты.