39. Фролевич Е.Н. Диагностирование автоматической роторной линии по инструментальным отказам // Диагностирование машин-автоматов и промышленных роботов. М.: Наука, 1983. С. 5-6.
40. Черпаков Б.И. Диагностика отказов металлорежущих станков и автоматических линий. М.: Машиностроение, 1979. 48 с.
41. Надежность и эффективность в технике: справочник в 10 т. / Ред. совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1987. Т. 2: Математические методы в теории надёжности и эффективности / под ред. Б.В. Гнеденко. 280 с.
Михальченко Сергей Николаевич, аспирант, magistr_tsu@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
MAIN DIRECTIONS OF FORECASTING THE TECHNICAL CONDITION
OF THE TOOL ON THE BASIS OF AUTOMATIC ROTARY AND ROTARY
CONVEYOR LINES
S.N. Mikhalchenko
The main directions of forecasting the residual tool life in case of failures due to wear on technological operations of forming the same parameters in the conditions of mass and large-scale production on the basis of automatic rotary and rotary conveyor lines are considered. The article is a study of information obtainedfrom available sources of literature, and has a review character.
Key words: rotary lines, forecasting directions, technical condition of the tool, forecasting methods.
Mikhalchenko Sergey Nikolaevich, postgraduate, magistr_tsu@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 629.488.25
РАЗРАБОТКА СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ РЕДУКТОРОВ
ПРИВОДА ГЕНЕРАТОРА ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
А.В. Клюканов, А.Н. Шмойлов
Представлены стендовые испытания редуктора пассажирских вагонов. Отмечено, что базовые стенды имеют существенный потенциал совершенствования автоматизации отдельных операций. Предложен стенд с автоматизированной системой дистанционного контроля статических и динамических параметров редуктора. Уточнены технические параметры нового стенда c целью разработки технического проекта.
Ключевые слова: редуктор, стендовые испытания, автоматизация, датчик измерения крутящего момента.
Современные пассажирские вагоны с автономной системой электроснабжения оборудуются редукторно-карданными приводами от средней части оси колесных пар. После 250000 км пробега редуктор от средней
455
части оси поставляется в депо или в ремонтный цех [1]. При этом осмотре принципиально проверяются: наличие болтов и их затяжка, а также наличие и состояние предохранительных элементов на редукторе от средней части оси, опоре против скручивания и аварийной опоре; тугая посадка резиновых муфт; состояние внутренних частей редуктора. Для определения объемов ремонта и качества проводимых работ производят контрольно-стендовые испытания редуктора [2, 3].
В ходе стендовых испытаний контролируют: температуру отдельных точек редуктора, шум подшипников редуктора, осевые перемещения подшипников, вязкость масла, скручивание карданного вала и др. В испытаниях редуктора выделяют входные и выходные параметры, представленные на рис.1. Первые, как правило, задаются вручную оператором стенда, вторые определяются автоматически датчиками контроля. Количество и тип измерительных датчиков определяется конструкцией стенда. Штриховыми стрелками на рис. 1 отмечено то, что планируется реализовать.
Испытательные стенды отличаются большим многообразием. Среди лидирующих производителей такого оборудования являются: компания ОмИНВЕСТ, научно-производственное предприятие Дизель-тест-Комплект, предприятие Хронотрон, компания ПКФ Микрон и др. Стенды имеют разное конструкционное исполнение, вместе с тем, общим принципом построения современных стендов является: измерение параметров редуктора; обработка результатов испытаний; визуализация параметров. Автоматизация стендов выражается в определении температурного нагрева различных зон редуктора, осевых зазоров подшипников, обработки результатов испытаний, формирование протокола испытаний.
Для реализации проекта цифровой железной дороги в рамках производственного предприятия испытательные стенды должны иметь более высокий уровень автоматизации [4]. На базе испытательного оборудования АСИР-ВД нами предложен стенд с расширенными функциональными возможностями, в части автоматизации отдельных технологических процессов. Принцип работы испытательного стенда редукторов привода подвагонного генератора пассажирских вагонов поясняется рис. 2.
Стенд включает три уровня оборудования и устройств:
1) нижний - датчики контроля нагрева подшипников буксового узла, датчики имитации динамических нагрузок, цифровой тензометриче-ский измеритель крутящего момента, датчики контроля температуры подшипников редуктора;
2) средний - блок сбора данных с контроллером;
3) верхний - монитор с пультом управления, электронный экран показателей работы, устройства хранения и передачи данных, АРМ технолога, АРМ снабжения.
Техническим результатом предлагаемого стенда является расширение функциональных возможностей стенда за счет контроля крутящего момента ведомого вала, имитации динамических нагрузок, контроля тем-
пературы нагрева подшипников буксовых узлов, передачи результатов испытаний в АРМ технолога по проводной сети, вывод показателей работы редукторного отделения на электронный экран качества.
Средст&а измерения и контроля
Г /ип ртуктро
I \ш
| Нагрузка
Время итытиний
Количестдо оёоротод i
Стендовые испытания
¡емперпщра нагребо пвймипникад полот боло
Температура нагреби на0шипнака8 feka; дти^
Темпе/шт/^а нргребо/юМмшобJhgfefaxj/злоб^ Цинаминескш критщии момент_8е^амогр_8ала_ Осебые зазоры 8 подшипниках_
1
Рис. 1. Входные, выходные параметры стендовых испытаний
Рис. 2. Стенд для испытания редукторов привода подвагонного генератора: 1,9 - датчики контроля нагрева подшипников буксового узла; 2,10 - датчики имитации динамических нагрузок; 3,11 - регулируемые опоры; 4 - автономный блок питания; 5 - редуктор; 6 -тензометрический измеритель крутящего момента; 7 - технологический карданный вал; 8 - ведомый шкив; 12 - приводные ремни; 13 - электродвигатель; 14 - ведущий шкив; 15 - генератор; 16,17,18 -датчики контроля температуры подшипников редуктора; 19 - электронный экран показателей работы редукторного отделения; 20 - блок сбора данных с контроллером; 21 - монитор с пультом управления; 22 - сервер; 23 -Ethernet c коммутатором; 24 - АРМ технолога; 25 - АРМ снабжения
457
Крутящий момент ведомого вала в динамике определяется цифровым тензометрическим преобразователем. Принцип действия датчика основан на измерении угла скручивания ротора датчика с преобразованием его в электрический сигнал с последующим усилением в соответствующий определенным показаниям крутящего момента. Датчик установлен в разрез ведомого вала редуктора и технологического карданного вала, что снижает возникающие люфты при испытаниях. Питание датчика крутящего момента - автономное, что не требует прокладки дополнительных коммуникаций. Определение динамического крутящего момента ведомого вала редуктора позволяет оперативно реагировать на погрешности сборки редуктора при замене ответственных деталей в ремонте. Величина измеряемого крутящего момента ведомого вала и другие рекомендуемые характеристики испытательного стенда редукторов приведены в таблице.
Технические характеристики испытательного стенда редукторов
Параметр Значение/данные
Потребляема мощность электропривода, кВт 75
Напряжение питания, В 380
Частота вращения колесной пары, об/мин 900
Измеряемый крутящий момент ведомого вала, Нм 960-1600
Приводная передача клиноременная
Количество температурных датчиков 5
Количество датчиков имитации нагрузки 2
Количество датчиков крутящего момента 1
Способ передачи результатов испытаний в АРМ технолога по сети Ethernet
Габаритные размеры, мм длина ширина высота 2400 2600 1850
Стенд может создавать условия имитации динамических нагрузок подшипников редуктора и буксовых узлов за счёт датчиков имитации нагрузки, создающих колебания колесной моделирующих прохождения стыков, ж. д. путей [5]. Датчики конструктивно выполнены с возможностью их отключения при испытаниях редуктора на штатных режимах.
В процессе длительных испытаний редукторов контролируется и нагрев подшипников буксовых узлов инфракрасными термометрами (це-леуказатели направляют на смотровую крышку), что позволяет оценить качество сборки подшипников, и выявить дефекты на ранней стадии диагностики. Стенд может быть дооснащен и акустическими датчиками контроля подшипников. В качестве измерительных средств контроля предлагается использовать: температурный измеритель «Кельвин компакт М1»; датчик измерения крутящего момента М40; возбудитель вибрации УТ-20.
Информация со всех измерительных датчиков по проводным или беспроводным сетям поступает на пульт управления с возможностью визуализации результатов контроля в виде протокола испытаний. В случае передачи данных по беспроводным сетям, на датчики наклеиваются радиомаркеры, а пульт управления оснащается преобразователем измеряемых величин в электрический сигнал, радиомодемом. В состав радиомодема
входит приемная антенна, радиоприёмник и блок разделения канала для передачи информации с разных датчиков. С пульта управления результаты испытаний в автоматическом режиме по ЕШегИе1 или технологической сети передают в АРМ технолога. Функции АРМ технолога в стендовых испытаниях редуктора приведены на рис. 3.
Запрос В АРМ паИхения о наличии запасных частей
Передача информации ащлмюру редухтщмага отделения о наличии запасных чоалей
Рис. 3. Функции АРМ технолога в стендовых испытаниях редуктора
АРМ технолога удаленно контролирует стендовые испытания редуктора и, в случае необходимости, может корректировать режимы испытания, автоматически обеспечивает запрос наличия запасных частей на складе с передачей информации оператору редукторного отделения, составляет отчеты и ведёт статистику проводимых работ. Это позволяет удаленно более качественно вести контроль за ремонтом редукторов. АРМ технолога имеет обратную связь с пультом управления оператора по ЕШег-Ие1 или внутренней сети предприятия, массивы данных испытаний хранятся на технологическом сервере. С пульта управления в реальном времени на электронный экран выводятся показатели работы редукторного отделения - объемы ремонта редукторов с распределением по месяцам; отказы редукторов. Информация на экране обновляется после каждой смены.
В заключении следует отметить, что предложенные технические решения по повышению автоматизации испытательного стенда редукторов привода генератора от средней части оси пассажирских вагонов позволят повысить качество испытаний редуктора, обеспечить дистанционный контроль испытаний в реальном времени и оперативно реагировать на замену дефектных деталей, выявленных в ходе обкатки редуктора.
Список литературы
1. Комплект технологической документации на ремонт приводов вагонных генераторов пассажирских вагонов на производственном участке вагоноколесные мастерские № 080718. 01002.80001. М.: АО «ФПК», 2016. 494 с.
2. ГОСТ 29285-92. Редукторы и мотор-редукторы. Общие требования к методам испытаний Введ. 1993-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1993. 16 с.
3. Быков Б.В. Конструкция и ремонт привода подвагонных генераторов. М.: Маршрут, 2005. 33 с.
4. Стратегия научно-технического развития холдинга «Российские железные дороги» на период до 2020 года и перспективу до 2025 года: утв. 17.02.2015. М.: ОАО «РЖД», 2015. 68 с.
5. Патент РФ на полезную модель №189719, G01R 35/00, G0m 15/05, G01М 13/028. Стенд для испытания высокооборотных электрических машин / А.Н. Шмойлов, А.В. Клюканов, Ю.В. Шмойлова. Заявка №2019104047; Заявлено 13.02.2019; Опубл. 31.05.2019; Приоритет 13.02.2019 // Изобретения. Полезные модели, 2019. №16.
Клюканов Алексей Васильевич, канд. техн. наук, доцент, kav.samaraamail.ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Шмойлов Андрей Николаевич, канд. техн. наук, доцент shmoilovainhox.ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения
BENCH DEVELOPMENT FOR THE TESTS OF DRIVE REDUCTION GEARS OF
PASSENGER CAR GENERATOR
A. V. Klyukanov, A. V. Shmoilov
This article is devoted to bench tests of passenger car reduction gear. The work noted that the basic stands have a significant potential to improve the automation of individual operations. The work offers a stand with an automated remote control system for static and dynamic parameters of the reduction unit. The technical parameters of the new stand have heen clarifiedfor the purpose of development of the technical design.
Key words: reduction gear hox, bench tests, automation, torque sensor.
Klyukanov Alexey Vasilyevich, candidate of technical sciences, dоcent, kav. samaraa mail. ru, Russia, Samara, Samara State Transport University,
Shmoilov Andrey Nikolaevich, candidate of technical sciences, dоcent, shmoilov®,inhox. ru, Russia, Samara, Samara State Transport University