Файл: Курсовой проект по дисциплине Микропроцессорные системы контроля исправности подвижного состава на тему Исследование и оценка использования различных признаков распознавания греющихся букс.pdf

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Уральский государственный университет путей сообщения»
Кафедра: Автоматика, телемеханика и связь на ж.д. транспорте
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине:
«Микропроцессорные системы контроля исправности подвижного состава» на тему:
«Исследование и оценка использования различных признаков распознавания греющихся букс»
Проверил
Преподаватель к.т.н., доцент
Баранов В.А.
Выполнил
Студент группы СОа-417(з)
Зилинский М.Ю.
Екатеринбург
2021

Содержание
Введение…………………………………..……………………………….3 1. Назначение и условия работы буксового узла ………...............……..4 1.1 Назначение буксового узла..............................................................….4 1.2 Конструкция буксового узла.…………....................................... ……5 1.3 Требования, предъявляемые к буксовым узлам в эксплуатации......7 1.4 Периодичность и объем плановых ТО и ТР....………………………8 2. Исследование и оценка использования различных признаков распознавания греющихся букс..........................................................................10 2.1 Необходимость выявления греющихся букс.…………………. …..10 2.2 Существующие средства и методы контроля ……......……………13 2.2.1 Аппаратура ДИСК.……………………………………………...…14 2.2.2 Аппаратура ПОНАБ 3......................................................................18 2.2.3 Аппаратура КТСМ............................................................................21 2.3 Средства реализации автоматизированной системы контроля и мониторинга нагрева буксовых узлов................................................................27
Заключение…………………………………………………………....…29
Список использованной литературы…………………..……………….30

3
Введение
Техническое состояние ходовых частей подвижного состава, в частности, тележек, колёсных пар и буксовых узлов оказывает решающее влияние на безопасность движения поездов. На буксовый узел приходится от 30% до 60% от общего количества браков по вагонному хозяйству. Значительная часть неисправностей связана с перегревом буксовых узлов, что может привести к аварийной ситуации. Системы мониторинга предназначены для обнаружения перегретых буксовых узлов на ранней стадии неисправности для своевременного устранения и предотвращения аварийных ситуаций. Одним из направлений совершенствования аппаратуры выявления греющихся букс является использование новых признаков распознавания греющихся букс в алгоритмах обработки тепловых сигналов аппаратуры. Это позволяет увеличить долю в выявляемости и подтверждаемости обнаружения неисправностей, что снижает вероятность возникновения аварийной ситуации, а также не снижает пропускную способность ложными показаниями аварийной сигнализации.
Тема курсовой работы «Исследование и оценка использования различных признаков распознавания греющихся букс». Целью является исследование новых признаков распознавания греющихся букс. Тема остаётся актуальной, так как пропуск аварийно-греющихся букс может привести к снижению пропускной способности и аварийной ситуации.

4
1.
Назначение и условия работы буксового узла
1.1 Назначение буксового узла.
Буксовый узел один из наиболее важных элементов колёсной пары. Букса служит для передачи нагрузки от подрессорных масс кузова и тележек на шейки оси колёсной пары. В процессе движения они должны обеспечивать возможность вращения шеек осей с минимальными сопротивлениями. Условия работы буксового узла на современных локомотивах весьма сложны. Буксы передают большие статистические нагрузки от верхнего строения локомотива до
100 – 200 кг. Эти нагрузки при движении локомотива возрастают на 30 - 50 % из- за колебаний центробежных сил в кривых и ударах на стыках рельсов. Буксовый узел работает в неблагоприятных атмосферных условиях - его окружает запыленная с большими колебаниями температуры окружающая среда. Условия работы локомотива предъявляют высокие требования к буксовым узлам. Они должны быть максимально надежны в эксплуатации, экономичны в изготовлении, текущем обслуживании и ремонте. От состояния букс во многом зависит безопасность движения поездов.
Буксы передают вертикальные и горизонтальные (тяги и торможения, поперечные от набегания на рельс) силы между рамой тележки и колесными парами. Кроме того, буксы ограничивают продольные и поперечные перемещения колесной пары относительно рамы тележки. Вертикальные статические нагрузки на буксы достигают 100 кН, а при движении тепловоза они возрастают в 1,3-1,5 раза. Одновременно на буксовые узлы действуют продольные тяговые и тормозные усилия около 20-25 кН, удары колес на стыках, вызывающие ускорения букс (7-25g), и рамные усилия до 50-75 кН (5--7,5 тс) при частоте осевой нагрузки 1,5-2,0 Гц. Совокупностью этих действующих сил определяется конструкция буксового узла, которая должна обеспечивать прежде

5 всего безопасность движения, эксплуатационную долговечность подшипников не менее 1,8 млн. км пробега.
1.2 Конструкция буксового узла.
Конструкция буксового узла показана на рисунке 1.
Рис.1. - Буксовый узел:
1, 21 - болты; 2 - поводок; 3 - лабиринтное кольцо; 4 - стопорный болт; 6- задняя крышка: 7, 22 - шелковый шнур; 8 -роликоподшипник; 9 - корпус буксы;
10, 11 --дистанционные кольца; 12,14- стопорные кольца; 13 кронштейн; 15 упорный шарикоподшипник; 16- амортизатор, 17 -передняя крышка; 18 - пружина; 19 - упор; 20 -контровочная проволока; 23 - коническая пробка.
Корпус 9 буксы с двумя кососимметрично расположенными поводками 2 соединен с рамой тележки. Соединение валиков поводков с корпусом буксы и

6 рамой тележки производится посредством клиновых соединений и болтами 1.
Литой корпус буксы имеет также и два боковых опорных кронштейна (крыла) для установки пружин рессорного подвешивания тележки и восприятия вертикальной нагрузки. В цилиндрическую расточку корпуса буксы до упора в заднюю крышку 6 установлены по скользящей посадке два роликовых подшипника и между ними дистанционное кольцо 10. С целью повышения срока службы подшипники устанавливают в одном буксовом узле с разностью радиальных зазоров не более 0,03 мм. Кроме того, потолок корпуса буксы выполнен в виде свода переменного сечения увеличенной толщины верхней части, что дает не только более равномерное распределение нагрузки между роликами, но и увеличение числа роликов, находящихся в рабочей зоне. На предподступичную часть оси до упора в галтель надето с натягом лабиринтное кольцо 3. Температура нагрева кольца 393-423 К (120-150° С). Лабиринтное кольцо образует с задней крышкой 6 четырехкамерное лабиринтное уплотнение буксы. Внутренние кольца подшипников имеют натяг 0,035-0,065 мм и насажены на шейку оси вместе с дистанционным кольцом 11 нагретыми в индустриальном масле до температуры 373-393 К (100-120 °С). Для предотвращения сползания с шейки оси внутренних колец роликоподшипников служит стопорное кольцо 12.
В передней крышке 17 монтируется осевой упор качения одностороннего действия через упорный шарикоподшипник, одно кольцо которого установлено на торцовой проточке оси, а другое на упоре 19 с натягами 0,003-0,016 мм. В целях предотвращения раскрытия упорного подшипника он постоянно через упор 19 пружиной 18 прижимается с усилием около 2 кН (200 кгс) к торцу оси колесной пары. Осевой упор удерживается стопорным кольцом 14 в крышке 17 при ее снятии. Между упором и крышкой установлен амортизатор 16, представляющий собой две металлические пластины толщиной 2 мм с привулканизированным между ними резиновым элементом. В буксах средних колесных пар амортизатор не ставится, обеспечивая тем самым свободный осевой разбег ±14 мм (равный толщине амортизатора) этих колесных пар в

7 буксах. На передней крышке приварен кронштейн 13 для присоединения гасителя колебаний.
Для того чтобы отличать буксы колесных пар от букс средних колесных пар, на крышках букс наносятся знаки «КР» для крайних и «СР» для средних. На задней крышке установлен стопорный болт 4, предотвращающий сползание буксы с шейки оси при снятой с тепловоза колесной паре.
Смазка для буксового узла единая пластичная. При сборке буксы закладывают смазку ЖРО в лабиринтное уплотнение задней крышки, подшипники и осевой упор передней крышки в количестве 2,5 кг. Дозаправка смазки в буксовый узел в процессе эксплуатации производится запрессовкой через отверстие с конической пробкой 23, расположенное в нижней части корпуса буксы.
1.3 Требования, предъявляемые к буксовым узлам в эксплуатации.
Через буксовый узел на раму тележки передаются вертикальные (от массы локомотива и неровностей пути) и горизонтальные (тяговые, тормозные и др.) нагрузки. Вертикальные нагрузки на буксовые узлы во время движения возрастают в 1,3-1,7 раза по сравнению со статическими. Тяговые и тормозные усилия, достигающие более 60 кН, а также ударные нагрузки от неровностей пути, вызывающие вертикальное ускорение букс более 20-25g, увеличивают напряженное состояние буксового узла.
Основные требования к конструкции буксовых узлов в зависимости от условий эксплуатации, следующие:
 надежность;
 точность;
 вибрационная и ударная стойкость;
 жесткость;
 охлаждение;

8
 техническая диагностика;
 экологичность;
 удобство сборки и разборки при ремонте;
 экономичность и энергосбережение.
Повреждение подшипников буксового узла приводит к нагреву и последующему излому шейки оси колесной пары и, как следствие, — крушению.
Поэтому надежность буксового узла должна быть высокой. То же относится и к другим требованиям.
1.4 Периодичность и объем плановых ТО и ТР.
Ревизии букс бывают промежуточными, большими и полными.
Промежуточную ревизию выполняют при ТР-2. Для этого буксу осматривают, проверяют целостность корпуса, крышек, сварных швов наличников и других деталей. Очищают от грязи и снимают передние крышки букс, укладывают их в чистый противень или закрывающийся ящик внутренней стороной вверх. Старую загрязненную смазку в доступной части удаляют и детали протирают. Обращают внимание на количество смазки и возможные ее загрязнения. Если при растирании смазки руками в ней обнаруживаются металлическая пыль или кусочки металла, колесную пару выкатывают и буксу демонтируют.
После удаления смазки из передней части буксы проверяют доступные для осмотра детали, состояние стопорных устройств на шейке оси, крепления болтов, наличие и прочность крепления проволоки и легкими ударами слесарного молотка убеждаются в надежности крепления торцевой гайки.
Ощущаемое рукой смещение гайки не допускается. Проверяют детали переднего подшипника, убеждаются в отсутствии трещин в подшипниковом кольце, сепараторе и других дефектах.

9
Болты, крепящие корпус крышки, не должны соприкасаться с корпусом, поэтому необходимо проверять состояние изолирующих втулок.
Проверяют состояние щеткодержателей и щеток, при необходимости щетки заменяют и регулируют нажатие на них. При выполнении работ необходимо предохранить внутренность буксы от загрязнения.
Большую ревизию букс проводят при ТР- 3. Буксу разбирают, оставляя на шейках оси внутренние кольца цилиндрических подшипников. Подшипники промывают и осматривают. При сборке буксы блоки цилиндрических подшипников и большие дистанционные кольца ставят на прежние места в соответствии с маркировкой. проверяют зазоры и разбеги подшипников.
Отбракованные детали ремонтируют или заменяют. После сборки буксы заправляют свежей смазкой.
Полную ревизию букс выполняют при полном освидетельствовании колесных пар, а также при необходимости замены подшипника.
Подшипниковый узел в этом случае разбирают, все детали промывают и осматривают. Корпус, роликовые подшипники и детали при необходимости ремонтируют или заменяют новыми. Замеряют и восстанавливают посадочные натяги и зазоры.

10
2. Исследование и оценка использования различных
признаков распознавания греющихся букс
2.1 Необходимость выявления греющихся букс.
Буксовый узел
– один из ответственных узлов ходовых частей подвижного состава – служит для передачи радиальных и осевых нагрузок к шейке оси, вращающейся в буксовых подшипниках колёсной пары.
Существуют буксовые узлы с подшипниками скольжения и роликовыми подшипниками.
Различный эксплуатационный нагрев элементов подшипников вызывает температурные деформации, которые, уменьшая зазоры, могут привести к защемлению роликов между кольцами и разрушению роликового буксового узла. Поэтому температура буксового узла является важным критерием, характеризующим техническое состояние подшипников. Букса может нагреваться в результате неправильно установленного осевого и радиального зазора, в результате внезапных отказов подшипников качения.
На температуру букс также оказывает влияние температура наружного воздуха, что указывает на необходимость коррекции температуры, на которую настраиваются приёмники аппаратуры.
Букса с подшипником скольжения является наименее надёжным узлом грузового вагона. Из-за перегрева букс каждый третий вагон рабочего парка ежегодно поступал в текущий отцепочный ремонт.
В процессе эксплуатации необходимо выявлять неисправные
(греющиеся) буксовые узлы, так как их эксплуатация представляет угрозу безопасности движения поездов.
Автоматическая система контроля технического состояния буксовых узлов позволяет своевременно выявлять и исключать появляющиеся в процессе эксплуатации неисправности подвижных частей состава и предупредить

11 возникновение необратимых отказов, способны предотвратить аварии, сократить время остановок в пути по техническим причинам и повысить безопасность движения. В эту группу входят следующие системы контроля:
 обнаружения перегретых букс и заклиненных колес;
 выявления волочащихся деталей;
 нарушений габарита погрузки.
Указанные средства контроля устанавливаются на перегонах, а результаты контроля требуют оперативного принятия соответствующих мер, при обнаружении неисправностей, угрожающих безопасности движения поездов.
Во вторую группу входят средства контроля, которые позволяют оценить фактическое состояние элементов подвижного состава, прибывающего на ПТО вагонов или депо, а информация, полученная от этих приборов, является диагностической и используется в процессе технического обслуживания и ремонта. Системы контроля, входящие в эту группу, располагают на ближних подходах к пунктам технического обслуживания вагонов ПТО вагонов, станционных или деповских путях. В этом случае решается задача создания
«робота-осмотрщика» и автоматизируются функции, связанные с осмотром или измерением параметров деталей и узлов подвижного состава. По данным зарубежных и отечественных специалистов к этой группе можно отнести следующие системы контроля, имеющие наибольшее практическое значение:
 детекторы обнаружения дефектов колес по кругу катания (ползуны, неравномерный прокат и т.д.);
 приборы контроля профиля колеса;
 аппаратура контроля состояния гребня колеса;
 системы контроля тележек вагонов;
 системы обнаружения дефектов автосцепки;
 системы измерения массы и неравномерной загрузки вагонов;
 аппаратура контроля состояния тормозной магистрали;
 и другие.