Совершенствование методов и средств бесконтактной тепловой диагностики букс подвижного состава

• Автор: Миронов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ТЕПЛОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В ПУТИ СЛЕДОВАНИЯ
1.1 Краткий обзор теоретических и экспериментальных исследований тепловых процессов в буксовых узлах.
1.2 Анализ технических решений систем бесконтактного теплового контроля букс и основные направления их совершенствования.

1.3 Постановка задачи исследования.

2 РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ НАГРЕВА БУКСОВЫХ УЗЛОВ

2.1 Разработка структуры имитационной диагностической модели.

2.2 Моделирование тепловыделения и распределения поля температур в работающей буксе.

2.3 Газодинамическая модель работы буксового узла.

2.4 Модель движения вагона для оценки динамических перемещений буксовых узлов

2.5 Модель определения траектории зоны сканирования при диагностике и вычисления уровня сигнала ИКизлучения
Основные выводы по разделу 2
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ БУКСОВОГО УЗЛА
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.
3.1 Методика проведения экспериментальных исследований
3.2 Тестирование блоков диагностической модели по результатам стендовых испытаний.
3.3 Результаты экспериментальных и теоретических исследований. Основные выводы по разделу 3.
4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СРЕДСТВ ТЕПЛОВОЙ ДИАГНОСТИКИ БУКС.
4.1 Реализация технических предложений по совершенствованию средств тепловой диагностики на примере разработки КТСМ
4.2 Система многоуровневой передачи и обработки результатов теплового контроля букс
4.3 Сравнительные экспериментальные исследования модернизированных и базовых средств тепловой диагностики
4.4 Оценка техникоэкономической эффективности совершенствования средств тепловой диагностики букс на примере КТСМ
Выводы по разделу 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В году на основании экспериментальных данных [1] сделан вывод о том, что температура нагрева верхней части корпуса буксы на подшипниках скольжения в 2-3 раза меньше, чем нагрев подшипника внутри. Практическое значение этого обстоятельства состояло в том, что осмотр букс для оценки нагрева подшипника на остановках производился на ощупь осмотрщиками именно по верхней части буксы. По результатам экспериментальных исследований температурных режимов вагонных букс с роликовыми подшипниками в [2] получена зависи- * мость изменения перепада температуры между внутренними и наружными кольцами от скорости движения поезда. В работе [3] на основании теоретических исследований [4], а также измерения температуры букс при различных скоростях движения были определены коэффициенты теплоотдачи буксы с роликовыми подшипниками и рассмотрен процесс остывания роликовой буксы во время остановки поезда. О - конечная температура буксы. Выполненные работы, несмотря на их научную и практическую значимость, не касались вопросов исследования температурных режимов буксовых узлов с позиций оценки их технического состояния с помощью средств бесконтактного контроля. Публикацией в году [4], где сделан вывод о возможности оценивания технического состояния и выявления неисправных букс по температуре шейки оси, было положено начало исследованиям температурных режимов буксовых узлов применительно к созданию данных устройств. С целью более эффективного использования аппаратуры ПОНАБ в году были проведены экспериментальные исследования зависимости температуры наружной поверхности стенки корпуса буксы tк б от температуры шейки оси ^ш. При этом указывается, что величина коэффициента п зависит от теплового режима буксового узла (установившийся, неустановившийся) и таких факторов, как термическое сопротивление букс, условия теплообмена, и колеблется от 3 до . Ш.О ' К. О. О. Для нормально греющейся шейки оси это время составило - мин. О необходимости учета тепловой инерционности буксового узла говорится в [7], где описываются результаты стендовых исследований на «машине, имитирующей работу буксового узла». Связь температуры шейки оси с температурой корпуса буксы при не установившемся тепловом режиме рассматривалась в [8] исходя из предположения, что условия работы вагонной буксы близки к условиям теплоотдачи твердого тела с внутренними источниками тепла. Однако, следует отметить, что при таком предположении не учитываются конструктивные особенности буксового узла и исключаются влияния на температуру корпуса буксы конвективного и лучистого тепловых потоков от более нагретых боковых поверхностей шейки оси, подшипника и вкладыша. Д . Однако, судя по выводу этого уравнения, оно характеризует не температуру стенки, а температуру потолка корпуса буксы, так как получено на основе равенства тепловых потоков от подшипника к потолку буксы и от потолка в окружающую среду. Кроме того, буксовый узел рассматривался как единое тело, то есть математическая модель не учитывала геометрические (конструктивные) условия однозначности. Кривые уравнения (1. О С ш. Т0 - 3 К. Авторы советуют для правильной настройки аппаратуры обнаружения перегретых букс для каждого пункта контроля на основании статистических данных определить коэффициент пс> учитывающий среднюю ходовую скорость движения поезда на участке. При изменении скорости от до 0 км/ч пс изменяется от 0,4 до 0,. Поскольку в уравнении (1. Кроме того, (1. В экспериментальных исследованиях количественная оценка тепловой связи контролируемых элементов с шейкой оси производилась по результатам измерений их температуры на остановленных поездах [9 — ]. Однако, как показали результаты стендовых [] и поездных [] испытаний, такой метод измерений вносит существенные погрешности в определение соотношения температур шейки оси и контролируемого элемента. Это обусловлено тем, что с момента остановки поезда температура шейки оси начинает резко уменьшаться, а температура контролируемого элемента из-за уменьшения охлаждающего влияния набегающего на него потока воздуха и других причин - увеличиваться. Д/ =0,-/ +7,5. К.6 9 ш.