Оценка технического состояния локомотивных асинхронных электродвигателей средствами вибродиагностики

• Автор: Хамидов, Отабек Рустамович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ | >

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛОКОМОТИВНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ КАК ОБЪЕКТ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

1.1 Отказы локомотивных тяговых электродвигателей

1.2 Дефекты подшипниковых узлов локомотивов

1.3 Методы диагностики подшипниковых узлов

1.4 Диагностические модели локомотивного асинхронного тягового электродвигателя

1.5 Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ВИБРОВОЗМУЩАЮЩИХ СИЛ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

2.1 Анализ параметров вибровозмущающих сил как параметров диагностической модели

2.2 Основные допущения при разработке математической модели вибровозмущающих сил подшипника качения
2.3 Определение силы ударного воздействия ролика в зоне трещины
2.4 Конечно-элементная модель подшипника качения АТЭД
2.5 Динамическая модель подшипникового узла АТЭД
2.5.1 Определение жесткости в контакте шариков (роликов) и колец подшипников качения
2.5.2 Контактное давление шариков (роликов)
2.5.3 Определение изгибных податливостей подшипника АТЭД
2.6 Математическая модель сепаратора подшипника качения локомотивных АТЭД
2.7 Оценка адекватности электронной модели
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СТАТИСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ВИБРАЦИИ КАК ДИАГНОСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА

3.1 Влияние внешних условий на изменение виброакустического сигнала
3.2 Влияние операций технического обслуживания на виброакустический сигнал
3.3 Изменение сигнала вибрации асинхронного электродвигателя в процессе эксплуатации
3.4 Влияние эксплуатационного изменения обобщенных состояний асинхронного
электродвигателя на сигнал вибрации
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
4.1 Стендовые исследования вибрации подшипниковых узлов локомотивных АТЭД
4.2 Правила вибродиагностирования асинхронных электродвигателей локомотивов
4.3 Результаты испытаний подшипниковых узлов АТЭД
4.4 Разработка алгоритмов вибродиагностики
4.5 Требования к техническому обеспечению процесса вибродиагностики
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

',s' •' î / ВВЕДЕНИЕ';.;/;-,- * /Ч'>
Актуальность темы исследования.
Одной из наиболее важных и весьма актуальных проблем повышения надежности и эффективности работы локомотивного хозяйства в настоящее время является создание высокоорганизованной системы технического обслуживания и ремонта локомотивов, и в частности асинхронных тяговых электродвигателей (АТЭД). Актуальность диссертационной работы обусловлена тем, что в настоящее время разработка и усовершенствование вибродиагностических и неразрушающих методов контроля механической части локомотива занимает особое место на железнодорожном транспорте в сфере качества ремонта и обслуживания, повышения надежности и безопасности эксплуатации. Своевременное обнаружение зарождающегося дефекта предотвращает возникновение аварии или крушения поездов.
Значительный вклад в решение проблемы повышения надежности и эффективности работы локомотивных тяговых электродвигателей (ТЭД) внесли такие известные отечественных и зарубежных ученые и специалисты: Барков В.А., Баркова H.A., Азовцев А.Ю., Брынский Е.А., Розенберг Г.Ш., Сарваров A.C., Петушков М.Ю., Фролов A.B., Явленский А.К., Явленский К.Н., Гольдберг О.Д., Губанов В.Ф., Иванов Д.Ю., Гиоев З.Г., Глущенко А.Д., Юшко В.И., Аверин H.A., Братащ В.А., Балицкий Ф.Я., Куликов А.Б., Хусидов В.В., McFadden P.D., Smith J.D., Harris T.A., Tandon N., Meyer L.D., Alexandre L., Daniel N., Patil M.S., Rajendrakumar S.D., Gupta P.K., Su Y.T, Lin M.H., Lee Y.S., Akturk N., Walter C.T., Tiwari M., Changqing В. и другие.
Однако следует отметить, что еще далеко не все задачи в этом направлении решены и данная проблема остается по-прежнему острой и актуальной.
Цель диссертационной работы: повышение надежности работы
подшипниковых узлов локомотивных асинхронных тяговых электродвигателей путем совершенствования методов вибродиагностики, дающих возможность выявления отказов на ранних стадиях их развития.

1 Из вышеизложенного следует,'' что; в диагностическом аспекте
локомотивные АТЭД с короткозамкнутым ротором должны рассматриваться не только с точки зрения основных электроэнергетических процессов, но и главным образом с точки зрения вторичных процессов: вибрации, шума, нагрева т.п.
Возникновение повреждений и неисправностей в локомотивных АТЭД является результатом взаимодействия элементов их конструкции между собой и внешними факторами, изменения функционального состояния самих элементов.
Процессы, происходящие в АТЭД, охватывают как функциональные, так и структурные свойства. Т.к. функциональные свойства есть способы взаимодействия элементов между собой и внешними условиями, то изменение структурных свойств элементов обуславливает изменение функциональных свойств электрических машин. В то же время интенсивность воздействия внешних факторов на АТЭД зависит от функциональных и структурных свойств элементов электрической машины. Например, повреждения в системе охлаждения вызывают изменение внешнего воздействия - подачу охлаждающего воздуха. Таким образом, между функциональными, структурными и внешними параметрами существуют сложные связи. Получение модели на основе количественного математического описания этих связей для локомотивных АТЭД, особенно на первых этапах исследования, затруднительно вследствие недостаточности соответствующей информации, как о состояниях, так и диагностических сигналах.
На первых этапах разработки диагностической модели локомотивных АТЭД целесообразно получить модель, которая, не отражая строгих количественных характеристик взаимосвязей, позволяла бы определить наличие и вид этих связей, и обеспечила бы выбор и оценку в качестве диагностического сигнала внешнего процесса, параметры которого достаточно полно характеризуют их техническое состояние. Для этого необходимо использовать топологическое представление объекта, которое является его формализацией, основанной на содержательном описании.