Основные понятия технической диагностики
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
__________________________ __(ИТТСУ)___________________________________
Кафедра «Электропоезда и локомотивы»
Конспект лекций по курсу
«Техническая диагностика локомотивов»
МОСКВА -2014
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………………………. 3
1 Основные понятия технической диагностики……………………………………………. 4
1.1 Понятия, термины, определения, ОСТы и ГОСТы………………………………………. 4
1.2 Задачи, решаемые технической диагностикой………………………………………………. 4
1.3 Виды технического состояния объекта………………………………………………….. 6
1.4 Виды диагностирования и параметры объектов диагностирования и их свойства…….. 8
1.5 Показатели технического диагностирования…………………………………………….. 11
1.6 Система технического диагностирования………………………………………………... 12
1.7 Значение технической диагностики в отраслях промышленности и транспорта………. 13
2. Устройство технических средств диагностирования………………………………………... 15
2.1 Методы диагностирования и их краткая характеристика………………………………. 15
2.2 Структура технических средств для диагностирования объекта 18
2.3 Датчики ускорений…………………………………………………………………………… 21
|
|
|
2.4 Датчики для измерения механических напряжений…………………………………………. 25
2.5 Устройства обработки аналоговых сигналов (фильтры)…………………………………….. 28
2.6 Структурная схема цифрового регистрирующего прибора для сбора данных и их первичной обработки…………………………………………………………………………. 28
3. Методы преобразования и обработки диагностических сигналов…………………………... 31
3.1 Понятие о квантовании аналогового сигнала………………………………………..…... 33
3.2 Пример устройства цифровой обработки сигнала…………………………………………… 33
3.3 Выбор параметров дискретизации непрерывных сигналов…………………………………. 35
3.4 Понятие о методах обработки диагностических сигналов…………………………………... 36
4Автономный локомотив как объект диагностирования……………………………………. 43
4.1 Структурная схема взаимодействующих систем локомотива. Причины неисправностей в системе создания силы тяги………………………………………………………………… 43
4.2 Модель разрушения роликового подшипника качения……………………………………... 46
4.3 Кинематическая модель роликового подшипника качения………………………………… 48
|
|
|
4.4 Механическая модель болтового соединения……………………………………………….. 53
4.5 Основы котировки болтовых соединений…………………………………………………… 59
5. Системы диагностирования применяемые в локомотивном хозяйстве железных дорог…... 63
5.1 Индикатор ресурса подшипника ИРП-12. Назначение, устройство и принцип работы…… 63
5.2 Комплекс вибродиагностики «Прогноз-1», «Прогноз-2»………………………………... 69
5.3 Диагностика тяговых двигателей ЭПС и электооборудования………………………...... 77
Список литературы……………………………………………………………………….. 91
Введение
Проверка неисправности, работоспособности, правильного функционирования, а также поиск неисправностей в сложных технических объектах необходимы при их изготовлении, эксплуатации, ремонте и после хранения.
Создание и организация применения средств диагностирования является основной целью технической диагностики.
Диагноз в переводе с греческого «диагнозис» означает распознавание, определение. В медицине - это определение состояния человека, а в технике - определение состояния объекта технической природы. Объект, состояние которого определяется, будем называть объектом диагноза.диагностика есть отрасль знаний, включающая в I себя теорию и методы организации процессов диагноза, а также принципы построения средств диагноза. Когда [ объектами диагноза являются объекты технической [природы говорят о технической диагностике. При применении технической диагностики необходимо читывать два аспекта:
|
|
|
Первый - применение технического диагностирования позволяет быстро отыскивать место неисправности и быстро его устранять, путём замены блока, узла и т.п. В этой связи методы диагностирования широко используются в радиоэлектронике, где имеется множество элементов (плат) и в процессе диагностики необходимо отыскать неисправный блок, плату, для замены, чтобы быстро восстановить работоспособность.
На современном подвижном составе применяются электронные устройства и их эксплуатация невозможна без средств диагностики. Быстрое обнаружение неисправностей позволяет сократить время обслуживания и ремонта подвижного состава в локомотивном депо.
В пути следования средства диагностики, находящиеся на подвижном составе могут сигнализировать о возникновении неисправности (например, в системе управления) и представлять информацию о необходимых действиях для сбора аварийной схемы.
|
|
|
Второй - средства технического диагностирования позволяют при обслуживании и ремонте механического оборудования не производить разборку узлов, что часто приводит к нарушению чертёжных размеров, посадок, нарушению «приработанных» друг к другу взаимодействующих поверхностей деталей. Любая разборка узлов механического оборудования требует больших трудовых и финансовых затрат и является, по сути, непроизводительной работой, повышающей эксплуатационные расходы предприятий.
В этой связи, для снижения больших затрат, необходимо стремиться применять «блочный метод» замены неисправных узлов механического оборудования для сокращения времени простоя подвижного состава. Неисправный узел затем диагностируется более глубоко и ремонтируется. Чтобы применят этот метод необходимо иметь в наличии переходной комплект оборудования.
Указанные аспекты направлены на снижение эксплуатационных расходов на обслуживание и ремонт локомотивов. Но нельзя забывать, что для применения технического диагностирования необходимы дорогостоящие средства диагностирования и поэтому задача внедрения и применения технической диагностики -задача технико-экономическая, требующая оптимального решения.
В настоящее время на железнодорожном транспорте широко стали внедряться средства диагностирования оборудования от работы которого зависит безопасность движения поездов, а также непрерывность движения по участкам.
Применение этих средств требует знание их возможностей, правил обслуживания и применения их к разным видам оборудования.
Курс; «Техническая диагностика ЭПС» предназначен для изучения основ технической диагностики как прикладной науки, технических средств диагностирования, особенностей их использования и организации работ по диагностированию различного оборудования.
Курс состоит из лекционного материала и лабораторных работ.
Основные понятия технической диагностики
1.1. Понятия, термины, определения, ОСТы и ГОСТы
Следующие нормативные документы определяют термины, определения и значения параметров в технической диагностике:
ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения.
ГОСТ 26656-85. Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования.
ОСТ 32.107-97. ТПС железнодорожного транс-порта. Техническая диагностика. Термины и определения.
Техническая диагностика - это область знаний, охватывающей: теорию, методы и средства определения технического состояния объекта (ГОСТ 20911-89).
Объект технической диагностики - это изделие, его составные части или заготовка, техническое состояние которых подлежит определению.
Дефект - это любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам.
Обнаружение дефекта - есть установление факта его наличия или отсутствия.
Поиск дефектов заключён в указании мест их расположения с определенной точностью.
Основное назначение технической диагностики состоит в повышении надёжности этих объектов на этапе их эксплуатации, а также предотвращение производственного брака на этапе изготовления объекта или его составных частей.
Повышение надёжности - обеспечение улучшения таких показателей, как коэффициент готовности, коэффициент технической исправности, время восстановления работоспособного состояния, ресурс, срок службы и наработка до отказа.
Объект, удовлетворяющий всем требованиям нормативно технической документации, считается исправным, для этого объект после изготовления и ремонта подвергается контролю. Контроль должен производиться на всех этапах жизни объекта.
В ОСТе электровозы, моторвагонный подвижной состав, маневровые тепловозы называются единицами тягового подвижного состава (ЕТПС).
1.2. Задачи, решаемые технической диагностикой
Техническое диагностирование должно применяться на всех этапах жизненного цикла подвижного состава.
Этапы жизненного цикла объекта и их связь с технической диагностикой представлены на следующей схеме:
| Разработка технического задания |
| Техническое проектирование |
| Рабочее проектирование |
| Изготовление |
| Испытания |
| Эксплуатация |
| Ремонт |
| Техническое диагностирование |
| Утилизация |
При проектировании — включаются в технические требования о создании ПС. применении систем технического диагностирования в эксплуатации.
При изготовлении - приёмка комплектующих изделий и материалов, контроль в процессе производства, наладка и сдача объекта ОТК.
В эксплуатации эффективное использование систем диагностирования, встроенных в объект. Планирование ремонтных работ, заказ комплектующих, подготовка производства к ремонтным операциям.
диагностирования в виде испытательных и проверочных стендов. При входе ПС в ремонт и при выходе. Это касается ремонта в депо. На ремонтных заводах должен применяться временной контроль.
| Задачи тех. Диагностирования |
| Контроль тех. состояния |
| Поиск места отказа |
| Прогнозирование Технического состояния |
| Определение причин отказа |
| Определение вида технического состояния ЕТПС |
Параметр
Реальная кривая
Прогностическая кривая
Разброс
параметров
ошибка i
Модель развития отказа
2) Термин техническая, диагностика, применяют в понятиях и определениях, когда основной задачей технической, диагностики является поиск места и определение причины отказа.
Объект технической диагностики - ЕТПС и ее составные части, подлежащие диагностированию.
Техническое состояние объекта - совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определённый момент времени признаками, установленными технической документацией на этот объект (ГОСТ 19919).
Контроль технического состояния проверка соответствие значений параметров объекта требованиям нормативно-технической документации и определение на этой основе одного из видов технического состояния объекта в данный момент времени.
Термин " Контроль технического состояния» применяется в том случае, когда основной задачей технической диагностики является определение вида технического состояния.
Видами технического состояния являются: исправное; работоспособное; неработоспособное; и т.п., в зависимости от значения параметров, заданных в момент времени.
Прогнозирование технического состояния - это определение состояния объекта с заданной точностью на определённый интервал времени - наработки.
Целью прогнозирования является определение времени в течение которого сохраняется работоспособное (исправное) состояние объекта.
1.3. Виды технического состояния объекта
Термин контроль технического состояния применяется в том случае, когда основной задачей технической диагностики является определение технического состояния.
| Виды технического состояния |
| Работоспособное |
| Неработоспособное |
| Правильное Функционирование |
| Неисправное |
| Исправное |
| Неправильное Функционирование |
Исправное состояние - когда все параметры соответствуют всем требованиям нормативно-технической документации (ТНТД).
Неисправное состояние -это ситуация, когда хотя бы один параметр не соответствует хотя бы одному из ТНТД
Работоспособное состояние - это состояние, при котором значения всех параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции, соответствуют ТНТД.
Неработоспособное - состояние, при котором значение хотя бы одного из параметров, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует ТНТД.
Предельное - это состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния не возможно.
Контроль функционирования - это контроль выполнения объектом части или всех свойственных ему функций (ГОСТ 20911).
Техническое состояние объекта нарушают возникающие в объекте дефекты, которые нарушают соответствие объекта установленным техническим требованиям. Одна из задач диагностирования состоит в том, что чтобы своевременно обнаружить дефекты, найти места и причины их возникновения и восстановить соответствие объекта техническим требованиям.
В технической диагностике термин «неисправность» используется как название модели дефекта, а также для обозначения неисправного состояния объекта или его составных частей.
Для того, чтобы убедиться, что объект исправен проводят проверку исправности объекта.
На этапе производства такая проверка позволяет узнать содержит ли он дефектные компоненты, а их монтаж - ошибки. Проверка исправности является основной деятельностью производственных отделов технического контроля (ОТК).
На этапе эксплуатации после ремонта объекта проверяют: все ли имевшиеся в объекте неисправности устранены.
В условиях хранения проверяют: не возникли ли за время хранения объекта какие-либо неисправности.
Перед применением объекта по назначению или после такого применения в ряде случаев необходимо установить, в состоянии ли объект выполнять все функции, предназначенные его рабочим назначением или алгоритмом функционирования, т.е. проверить работоспособность объекта.
Проверка работоспособности объекта может быть менее полной, чем проверка исправного состояния. И после такой проверки могут остаться не обнаруженные неисправности, которые не препятствуют применению объекта по назначению (например, объект с резервированным узлом).
На этапе эксплуатации в процессе применения объекта по назначению часто необходимо проверить правильность функционирования, т.е. выявить неисправности объекта нарушающие его нормальную работу в текущий момент времени. Проверка правильности функционирования является менее полной, чем проверка работоспособности, так как позволяет убедиться только в том, что объект правильно функционирует в данном режиме работы и в данный момент времени. Например, перед отправлением поезда производят сокращённую проверку тормозов.
В правильно функционирующем объекте возможны неисправности, которые могут проявиться в других режимах, тогда как работоспособный объект правильно функционирует во всех режимах.
1.4. Виды диагностирования и параметры объектов диагностирования и их свойства
Метод технического диагностирования — это 00
| Обьект |
| Алгоритм получения диагностических параметров |
| Формы представления |
| Графическая |
| Аналитическая |
| Диагностическая информация |
| Диагностические параметры |
| Дифференциальные уравнения |
| Диаграммы сигналов |
| Виды технического диагностирования |
| Экспресс |
| Тестовое |
| Рабочее |
| Функциональное |
Рабочее диагностирование - это диагностирование при котором на объект подаются рабочие воздействия (ГОСТ 20911).
Тестовое диагностирование - проводится при специально подобранных тестовых воздействиях на объект.
Функциональное диагностирование - во время функционирование объекта, на который подаются только рабочие воздействия.
Экспресс диагностирование - это проверка в ограниченное время по ограниченному количеству параметров (ГОСТ 20911).
В результате технического диагностирования получают величины, которые называются параметрами технического состояния. Параметр (вообще) - величина характеризующая некоторое существенное свойство объекта диагностирования. Параметр технического состояния - характеризует техническое состояние объекта. Диагностический (контролируемый) параметр-это физические показатели, которые можно измерить при диагностировании объекта. Ресурсный диагностический параметр - это параметр на основании которого определяют (прогнозируют) остаточный ресурс объекта.
Об изменении технического состояния судят по изменению диагностического параметра, определяющего техническое состояние объекта.
Для каждого объекта можно указать множество параметров, характеризующих его состояние. Выбор параметров зависит от параметров технического диагностирования. Различают:
Входной параметр - параметр, характеризующий отдельное воздействие на объект диагностирования из вне. По характеру воздействия делятся нападающие и возмущающие.
Выходной параметр - параметр, характеризующий реакцию объекта диагностирования на приложенные к нему возмущающие или управляющие воздействия. Выходной параметр определяется в контрольной точке (Контролъная точка - выход объекта, с которой снимается средствами диагностирования реакции объекта на рабочие и тестовые воздействия).
Структурный параметр — параметр непосредственно характеризующий состояние объекта (износ детали, зазор, натяг сопряжения, рабочие характеристики и т.д.).
Функциональный параметр — параметр, характеризующий протекание процессов в объекте диагностирования.
Поскольку параметры это величины, которые измеряются, то они имеют номинальные предельные и
Допустимые значений
Номиналъные—значение диагностического параметра - это значение установленное в нормативной и технической документации, характеризует работоспособное состояние объекта и служит началом отсчёта отклонений.
Предельное значение - это значение параметра установленное в нормативной и технической документации, при достижении которого дальнейшая эксплуатация объекта должна быть прекращена.
Значение параметра определяется из условия \ обеспечения минимума затрат, связанных с эксплуатацией и техническим обслуживанием объекта, или из [условия обеспечения максимальной безотказности за
определённый период.
Допустимое значение параметра - это значение параметра, лежащее между номинальным и предельным значениями.
Следует также различать, прямые и, косвенные, диагностические параметры. Их выбирают в зависимости от применяемого метода диагностирования.
| Виды Диагностических параметров |
| Прямые |
| Косвенные |
Прямой (структурный) параметр непосредственно характеризует техническое состояние объекта (это износ, зазор и т.п.).
Косвенный параметр опосредствованно характеризует техническое состояние (давление масла, время, содержание СО и т.д.).
I Основные свойства диагностических параметров:j
1. Однозначность характеризуется тем, что изменение параметра технического состояния части объекта диагностирования соответствует вполне определённое изменение диагностического параметра.
2. Воспроизводимостьхарактеризуется тем, что величина параметров должна быть аналогична на идеи точных объектах и не должна зависеть от средств диагностирования.
3. Селективность характеризуется способностью разделять повреждение отдельных частей объекта диагностирование на основе специфического характера изменения или определённых значений диагностического параметра.
4. Чувствительность характеризуется отношением изменения величины диагностического параметра к изменению параметра технического состояния.
5. Информативность характеризуется количеством информации получаемой при использовании данного параметра.
6. Функциональная важность характеризует качество получаемой информации о всех функционально важных частях объекта.
Процесс диагностирования обычно состоит из отдельных операций (шагов), характеризуемых, подаваемым на объект тестовым или рабочим воздействием и составом контрольных точек, в которых снимаются ответные реакции объекта на эти воздействия.
Эти операции процесса диагностирования называются элементарными проверками. По ОСТу операция технического диагностирования - это операция при которой решается одна из задач диагностирования объекта.
В результате этого получают совокупность диагностических параметров в контрольных точках.
Тогда формальное описание процесса диагностирования, т.е. алгоритм диагностирования представляет собой условную или безусловную последовательность элементарных проверок с последующим анализом их по определённымправилам.Результатом реализации алгоритма диагностирования является диагноз. Согласно ГОСТу - технический диагноз (заключение) - это результат диагностирования (ГОСТ 20911).
Объекты технического диагностирования по видам параметров делятся на непрерывные и дискретные! Непрерывные могут принимать значения "из непрерывных множеств значений. Параметры дискретных объектов задаются на конечных множествах.
Если система имеет непрерывный и дискретный параметры, то такой объект называется гибридным.
1.5. Показатели технического диагностирования
Для оценки технического диагностирования как технологии контроля технического состояния применяют ряд показателей:
Показатели диагностирования — количественная характеристика диагностирования (контроля), определяемая расчётным методом и по экспериментальным данным. Устанавливаются следующие показатели диагностирования (в зависимости от задач диагностирования):
показатели достоверности; показатели точности; технико-экономические показатели. Рассмотрим каждый из показателей более подробно.
Достоверность технического диагностирова ния - степень объективного соответствия результатов диагностирования действительному техническому состоянию объекта (ГОСТ 20991). Показатель достоверности технического состояния - количественная оценка вероятности получения правильного диагноза, определяемая расчётным путём.
Различают следующие показатели достоверности: условная вероятность не обнаруженного от каза при контроле технического состояния —
условная вероятность ложного отказа при контроле технического состояния — это вероятность того, что в результате контроля объект признаётся неисправным (неработоспособным) при условии, что он исправен (работоспособен); условная вероятность не обнаруженного отказа при поиске места и определения причин отказа - это вероятность того, что в результате диагностирования принимается решение об отсутствии отказа в объекте при условии, что отказ имеет место;условная вероятность ложного отказа при поиске места и определения причин отказа -это вероятность того, что принимается решение о наличии отказа в объекте при условии,что отказ отсутствует; вероятность безотказной работы при прогнозировании технического состояния — это вероятность того, что в пределах заданной на
работки отказ объекта не возникнет (ОСТ ,32.46);
доверительная вероятность при прогнозировании технического состояния -вероятность, которую можно признать достаточной для суждения о достоверности оценок при прогнозировании технического состояния.
Показатель точности - количественная оценка точности, определяемая при прогнозировании технического состояния по экспериментальным данным.
Устанавливают следующие показатели точности: среднеквадратическое отклонения прогнозируемого диагностического параметра;
среднеквадратическое отклонения прогнозируемого остаточного ресурса; глубина поиска места отказа — характеристика, задаваемая указанием составной части объекта с точностью, до которой определяется место отказа (дефекта, повреждения);
полнота технического диагностирования характеристика, определяющая возможность выявления отказов (дефектов, повреждений) в
объекте при выбранном методе диагностирования (контроля).
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1576; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!