Акустико-эмиссионная диагностика подшипниковых узлов при ремонте локомотивов

• Автор: Федоров, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 222 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ ПРИЧИН ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ ПОДШИПНЖОВЫХ УЗЛОВ ЛОКОМОТИВОВ

1.1 Дефекты подшипниковых узлов локомотивов и их характеристика

1.1.1 Усталостные дефекты.

1.1.2 Коррозионные дефекты

1.1.3 Дефекты износа и взаимодействия.

1.1.4 Дефекты монтажа.

1.2 Контактная долговечность подшипниковых узлов

1.3 Развитие дефектов подшипниковых узлов.

1.4 Частотные характеристики дефектов подшипников.

1.5 Требования предъявляемые к техническому состоянию и обслуживанию подшипниковых узлов подвижного состава
1.6 Цели работы, задачи и методы исследования.
Глава 2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ЛОКОМОТИВОВ
2.1 Техническая диагностика и прогнозирование.
2.2 Цели и задачи диагностирования подшипниковых узлов
2.3 Анализ применяемых методов и средств мониторинга и диагностики подшипниковых узлов локомотивов.
2.3.1 Акустический метод
2.3.2 Диагностика по общему уровню вибрации.
2.3.3 Диагностика по спектрам вибросигналов.
А Диагностика по спектрам огибающих
2.3.5 Метод ударных импульсов.
2.3.6 Метод акустической эмиссии.
2.4 Требования предъявляемые к диагностическому обеспечению подшипниковых узлов
2.5 Показатели эффективности применения систем диагностики.
2.6 Выводы по второй главе.
Глава 3. АКУСТИКОЭМИССИОННЫЙ МЕТОД ДИАГНОСТИКИ
СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ локомотивов
3.1 Акустическая эмиссия и ее основные параметры.
3.2 Акустическая эмиссия при работе подшипниковых узлов.
3.3 Информативное содержание параметров акустической эмиссии при диагностировании подшипниковых узлов
3.3.1 Число импульсов, интенсивность потока импульсов.
3.3.2 Детекторный счет импуцльсов.
3.3.3 Амплитуда, амплитудное распределение, амплитудовременное распределение.
3.3.4 Спектральная плотность
3.3.5 Корреляционная функция
3.3.6 Энергия акустической эмиссии
3.3.7 Удельная скорость счета акустической эмиссии
3.3.8 Удельная мощность акустической эмиссии.И
3.4 Математическое моделирование параметров акустической эмиссии
3.4.1 Математическая модель амплитудных параметров и скорости счета импульсов акустической эмиссии
3.4.2 Математическая модель спектральной плотности
акустической эмиссии
3.5 Исследование зависимости параметров акустической эмиссии на основе
математической модели.
3.5.1 Исследование зависимости параметров акустической эмиссии от частоты вращения и нагрузки узла
3.5.2 Исследование акустической эмиссии при различных режимах смазки подшипникового узла.
3.5.3 Взаимосвязь параметров акустической эмиссии с характеристиками разрушения элементов подшипников
3.6 Особенности акустикоэмиссионного метода диагностики
3.7 Выводы по третьей главе.
Глава 4. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА АКУСТИКОЭМИССИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ
4.1 Классификация и параметры акустикоэмиссионной аппаратуры
4.2 Преобразователи акустической эмиссии
4.3 Анализатор ресурса подшипников АРП.
4.3.1 Назначение и функционирование основных блоков АРП
4.4 Выводы по четвертой главе.
Глава 5. ПРИМЕНЕНИЕ АКУСТИКОЭМИССИОННОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ В СИСТЕМЕ РЕМОНТА ЛОКОМОТИВОВ
5.1 Диагностика подшипниковых узлов в системе деповского ремонта локомотивов.
5.2 Анализ применения акустикоэмиссионной технологии диагностики подшипниковых узлов.
5.3 Экономическая эффективность эксплуатации локомотивов с применением безразборной акустикоэмиссионной диагностики
5.4 Цели и задачи совершенствования системы обслуживания и ремонта локомотивов с применением систем диагностики
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение I. Дефекты и повреждения подшипниковых
узлов локомотивов
Приложение 2. Технические средства мониторинга и диагностики подшипниковых узлов локомотивов
Приложение 3. Экспериментальное исследование параметров акустической эмиссии
Приложение 4. Расчет экономической эффективности применения безразборной акустикоэмиссионной диагностики
Приложение 5. Моделирование параметров акустической эмиссии в среде 9.
Приложение 6. Акты внедрения и опытной эксплуатации
ВВЕДЕНИЕ


Отдельно следует рассматривать коррозионные дефекты возникающие под воздействием электрического тока, прохождение которого через подшипник может привести к искрообразованию в зонах контакта элементов качения и колец, структурным изменениям металла, нарушению свойств смазки и появлению усталостных разрушений. Наиболее подвержены электрокоррозии подшипники буксовых узлов локомотивов, что объясняется часто встречающимися в эксплуатациями нарушениями работы заземляющих устройств. Отмечены также случаи электрокоррозионного повреждения подшипников тяговых двигателей ввиду старения изоляции или нарушения изоляционных свойств обмоток двигателя ,. Подшипники, смонтированные без повреждений поверхности и перекосов, работающие с эффективной системой смазки имеют, как правило, малый износ. Однако, если смазочный материал не соответствует условиям эксплуатации или подшипник не защищен от попадания в зону контакта посторонних частиц таких, как песок, пыль, абразивные включения и т. При этом увеличивается радиальный зазор и изменяется профиль дорожки качения. Интенсивное изнашивание элементов подшипника может также возникнуть в результате недогрузки подшипника при значительных частотах вращения ,. Вмятины на дорожках качения колец могут возникать при ударной или вибрационной нагрузке, а также при статической нагрузке, если она превосходит значение статической грузоподъемности. Также вмятины могут образоваться, если не вращающийся подшипник, находящийся под относительно небольшой нагрузкой, подвергается воздействию вибрации. Другим нередко встречающимся видом повреждений являются задиры и царапины, образующиеся на элементах подшипника ввиду нарушения их взаимодействия и технологии обслуживания. Эти повреждения могут являться причиной преждевременного усталостного выкрашивания. При повышенных осевых нагрузках и неудовлетворительном смазывании на торцах роликов и бортиках цилиндрических колец могут появиться царапины и задиры в форме циклоид . Также царапины и местные износы торцов колец могут образовываться ввиду взаимодействия их с дополнительными приспособлениями и элементами крышками, втулками, дополнительными кольцами приводными устройствами и т. Таким образом, дефекты износа возникают преимущественно ввиду нарушения смазки узла, нарушения уплотнений, несоответствия тина и грузоподъемности применяемого подшипника условиям работы механизма, ударных и вибрационных воздействий. Значительное количество подшипников выходят из строя преждевременно ввиду несоблюдения технологии монтажа как самого подшипника, так и составляющих элементов узла. При установке подшипника встречаются вмятины или забоины ударного характера, приводящие в последствие к возникновению усталостных дефектов. Также при монтаже подшипника чрезвычайно важно соблюдать соосность его установки в узел и правильность установки крышек и уплотнений. При перекосах возникает интенсивный неравномерный износ колец и сепаратора, приводящий к быстрому выходу подшипника из строя 4. Нарушение или неправильная установка уплотнений подшипниковых узлов приводит к выдавливанию смазки из узла, попаданию загрязнений и посторонних примесей, в результате чего возникает интенсивный износ колец и тел качения и разрушение подшипника . Важным условием, обуславливающим надежную работу подшипника, является качество его посадки на вал с гарантированным, требуемым натягом. Невыполнение этого условия приводит к тому, что при максимальном натяге внутренних колец на валах радиальный зазор может полностью исчезнуть. В этих случаях узел перегревается, возникает интенсивный износ, проскальзывание роликов без качения, происходит разрушение сепаратора и заклинивание подшипника ,,. В эксплуатационной практике часто встречаются случаи возникновения трещин внутренних колец буксовых подшипников, устанавливаемых на ось посредством закрепительных втулок ЧС 2Т, ЧМЭЗ, причинами которых является завышенный натяг при их установке. На рис 17 представлены диаграммы распределения дефектов подшипниковых узлов на 1 млн. ЧС 2, ЧС 2Т, ЧС 6, ЧС 0, электровозов ВЛ ,ВЛ ,ВЛ , ВЛ ви, ВЛ , тепловозов 2ТЭ6, ТЭП . В приложении 1 на рис. Рис. ЧС 2, ЧС 2Т на 1 млн. Рис. ЧС 6, ЧС 0 на 1 млн. Рис. ВЛ . ВЛ ,ВЛ на 1 млн. Рис. ВЛ ви на 1 млн. Рис. ВЛ на 1 млн.