В нормативных документах МПС [8], [9], касающихся ремонта и технического обслуживания электровозов и обязательных для всех работников железнодорожного транспорта, связанных с текущим ремонтом, техническим обслуживанием и эксплуатацией электровозов указано, что организация технологического процесса каждого вида текущего ремонта и технического обслуживания локомотивов должна обеспечивать эффективный контроль технического состояния электровозов, их оборудования, агрегатов, узлов и деталей, позволяющий предупредить отказы в эксплуатации. С этой целью Правила обязывают использовать при производстве ТР-1, ТР-2 соответствующие средства технической диагностики (СТД), в том числе и для диагностирования узлов механического оборудования.

Применение комплекса оперативной вибродиагностики «Прогноз-1» решает указанные задачи и обеспечивает повышение эксплуатационной надежности, улучшение технического обслуживания, повышение производительности труда, снижение общих затрат на ремонт.

Применение вибродиагностических устройств, при производстве различных видов ТО и ТР, оговорено в п.п. 1.8.14, 6.2.1. и в Приложение 8 Правил [8], а так же, в п.п. 1.3.20., 1.3.23., 1.4.5., 4.2.1.3., 6.2.6.12. и в Приложение 8 Правил [9].

Согласно п. 1.8.4. [8], контроль за использованием СТД возложен на мастера или бригадира соответствующего участка.

Как всякое СТД, комплекс оперативной вибродиагностики «Прогноз-1», способен эффективно выполнять свои функции только при соблюдении определенных правил, которые изложены в данном  Руководстве по эксплуатации

1.1.1 Комплекс предназначен для оценки:

· технического состояния;

· остаточного ресурса (промежуток времени до следующей обязательной проверки) подшипников качения и зубчатых передач по результатам одного цикла измерения, обработки, регистрации и анализа сигналов вибрации и частоты вращения механических узлов оборудования.

Окончательное заключение по результатам диагностирования узла дается в виде одной из двух рекомендации по диагностируемому узлу:

· “В эксплуатацию допустить”;

· “Заменить подшипник”.

Рекомендация выдается с учетом предыдущих результатов диагностирования, если они были.

1.1.2 Оценка технического состояния подшипников производится путем определения относительной количественной оценки (ОКО) развития следующих основных дефектов возникших в процессе эксплуатации:

· бой вала (повышенная вращающаяся нагрузка на подшипник, неуравновешенность ротора, обкатывание наружного кольца);

· неоднородный радиальный натяг (является обычно дефектом сборки, в частности, следствием посадки подшипника на вал, диаметр которого больше допустимого, перекоса вращающегося кольца, повышенной осевой нагрузки на подшипник);

· перекос наружного кольца (возникает обычно при монтаже подшипника и из-за дефектов посадочного места);

· износ наружного кольца (почти всегда происходит локально, изменяя коэффициент трения качения на отдельных участках поверхности наружного кольца);

· раковины (трещины) на наружном кольце (диагностические признаки раковины и трещины практически совпадают);

· износ внутреннего кольца (как правило, происходит локально, но зона повышенного коэффициента трения захватывает область, превышающую расстояние между точками контакта ближайших двух тел качения);

· раковины на внутреннем кольце;

· износ тел качения и сепаратора (относится к наиболее опасным дефектам, так как развивается достаточно быстро);

· раковины и сколы на телах качения (относится к числу наиболее опасных и наиболее быстро развивающихся дефектов);

· дефекты группы поверхностей качения;

· проскальзывание кольца в посадочном месте (является достаточно редким дефектом и может обнаруживаться лишь в том случае, если проскальзывание происходит в момент измерения вибрации);

· дефекты смазки (недостаток смазки или наличие в ней инородных включений);

· не идентифицированный дефект.

Перечень дефектов может быть иным при поставке более новой версии программного обеспечения.

1.1.3 Каждый из обнаруженных дефектов, в соответствии с порогом ОКО, установленным в программе, относится к одной из следующих степеней развития дефекта:

· “СЛАБЫЙ ДЕФЕКТ”,

· “СРЕДНИЙ ДЕФЕКТ”,

· “СИЛЬНЫЙ ДЕФЕКТ”,

1.1.4 Пороговые значения ОКО каждого из дефектов подшипника устанавливаются пользователем при конфигурации программы и могут, и должны быть уточнены в процессе эксплуатации при достаточно большом количестве статистического материала (не менее тридцати экспертных оценок для каждого уточняемого порога дефекта по степени его развития).

1.1.5 Для диагностируемого узла (подшипника), в целом, определено пятьклассификационных состояний:

· “СЛАБЫЙ ДЕФЕКТ” (возможно, обнаружены признаки зарождающегося дефекта; нет оснований для беспокойства),

· “СРЕДНИЙ ДЕФЕКТ” (зарождающийся дефект; следует продолжить наблюдение за дефектом при последующих заходах на диагностику),

· “СИЛЬНЫЙ ДЕФЕКТ” (развитый дефект; требует ограничения срока эксплуатации до следующей проверки),

· ”ЗАМЕНИТЬ ПОДШИПНИК” (дальнейшая эксплуатация подшипника недопустима, так как может привести к его разрушению),

· “НЕИДЕНТИФИЦИРОВАНЫЙ ДЕФЕКТ ” (программа автоматической диагностики обнаружила неидентифицированый дефект или не обнаружила дефектов вовсе, при наличии явных признаков последнего, например, при прослушивании)

Эти состояния определяются для каждого диагностируемого узла на основе степени развития всех дефектов и с учетом предыдущих диагностик этого узла или узлов такого типа.

1.1.6 Количественная оценка остаточного ресурса подшипников (срок очередного диагностирования) определяется программой в зависимости от вида обнаруженного дефекта, степени его развития и от значения общего ресурса подшипника, установленного в данном конкретном узле. Для локомотивов установлены следующие соотношения между степенью развития дефекта и сроком следующего диагностирования:

· при слабом дефекте - следующий срок диагностирования через один ТО3;

· при среднем дефекте - следующее диагностирование на следующем ТО3;

· при сильном дефекте - следующее диагностирование при любом очередном заходе локомотива на ТО или ТР.

1.1.7 Количественное значение остаточного ресурса (срок следующего диагностирования) может быть уточнено в процессе эксплуатации комплекса при достаточно большом количестве статистического материала с учетом критериев безопасности и экономической целесообразности.

1.1.8 Проведение мероприятий по пп. 1.1.4 и 1.1.7. ведет к повышению достоверности диагностирования и прогнозирования.

1.1.9 О методах диагностирования подшипников качения.

Методы диагностирования подшипников качения работающей машины, заложенные в программу, основаны на анализе вибрации, создаваемой силами трения в подшипниках.

Специфика сил трения качения во вращающихся узлах машин такова, что при отсутствии дефектов в подшипниках качения они стабильны по времени. При недостаточной точности изготовления подшипника, его монтажа в посадочном месте, а также при износе поверхности трения, силы трения в этом подшипнике перестают быть стабильными и зависят от угла поворота вращающегося кольца или сепаратора.

Постоянная сила трения возбуждает случайную вибрацию подшипника в широкой полосе частот. Максимум ее спектральной плотности обычно приходится на частоты порядка 2-10 кГц. Частота спектральной плотности зависит в первую очередь от скорости вращения и размеров подшипника, качества поверхностей трения и смазки. При появлении дефектов а, следовательно, нестабильности силы трения, возбуждаемая случайная вибрация становится нестационарной, т.е. величина спектральной плотности на любой частоте периодически изменяется во времени. Именно нестационарность случайной вибрации подшипниковых узлов является объективным признаком появления дефектов трущихся поверхностей в подшипниках качения.

Количественные характеристики нестационарной случайной вибрации определяются в результате спектрального анализа огибающей этой вибрации. Нестационарность, представляющая собой амплитудную модуляцию высокочастотной вибрации периодическим процессом, например, с периодом вращения узлов подшипника, приводит к тому, что в спектре огибающей кроме случайных составляющих появляются еще и гармонические, с частотой вращения этих узлов. В результате по частотам появившихся составляющих определяются виды имеющихся в подшипнике дефектов (идентификация), а по превышению амплитуд этих составляющих над линией фона - глубина каждого из обнаруженных дефектов.

Этот метод анализа сигналов вибрации (метод огибающей) позволяет обнаружить и идентифицировать все основные виды дефектов, определяющих ресурс подшипниковых узлов. Для обнаружения сильно развитых дефектов анализируются прямые спектры вибрации.

Возможные варианты применения комплекса:

· в эксплуатации (ТО1, ТО2, ТО3);

· для диагностирования агрегатов поступающих в ремонт и направляемых после ремонта в эксплуатацию.

1.1.10 Нормальные условия эксплуатации комплекса:

· температура окружающего воздуха от +15 до +35°С; (298±10)K;

· относительная влажность от 50 до 80% при температуре +25°С;

· изменение давления окружающей среды от 84 до 106,7 кПа;

· допустима эксплуатация комплекса вне помещения, при отсутствии ветра, пыли, осадков и с обязательным соблюдением условий заземления;

· в зимний период диагностирование должно проводиться в цехе на оттаявшем оборудовании после предварительной прокрутки подшипников (ориентировочно в течение пяти минут) с номинальной для диагностирования частотой вращения (для разогрева и равномерного распределения смазки по подшипнику).

Состав комплекса

В состав комплекса вибродиагностики входят:

1.2.1 Чемодан «дипломат»;

1.2.2 IBM PC совместимый компьютер-ноутбук Intel Celeron 1000, 64 Mb RAM, 20 Gb HDD,LAN, CD, FDD, FaxModem;

1.2.3 Плату DSP-01 ввода и обработки сигнала с датчиков, содержащая дельта-сигма АЦП c сигнальным процессором AD2181, усилители, коммутаторы, фильтры, интерфейс USB и обеспечивающая:

· установку дискретных значений коэффициента усиления тракта;

· преобразование сигнала в цифровую форму;

· предварительную цифровую обработку входных сигналов (Быстрое Преобразование Фурье-БПФ, фильтрацию, выделение спектра огибающей сигнала);

· обмен информацией с компьютером;

· подключение датчика оборотов;

· подключение, питание и коммутацию до восьми датчиков вибрации со встроенными усилителями;

· дискретную установку значений коэффициента усиления;

· фильтрацию входного сигнала для устранения эффекта наложения спектральных составляющих сигнала при его преобразовании в цифровую форму.

1.2.4 Пакет программ VibroInf2;

1.2.5 Преобразователь напряжения 12В - 220В, 150Вт;

1.2.6 Датчики вибрации (пьезоэлектрические акселерометры) со встроенными усилителями с соединительными кабелями длиной 10м и 5м;

1.2.7 Датчик частоты вращения (оборотов) с соединительным кабелем;

1.2.8 Магнитная метка для датчика оборотов;

1.2.9 Наушники для прослушивания шумов диагностируемых узлов.

Отдельно поставляется:

1.2.10 Аккумулятор 40 А час., обеспечивающий до 10 часов автономной работы;

1.2.11 Зарядное устройство для аккумулятора;

1.2.12 Цветной струйный принтер;

1.2.13 Комплект технической документации:

· Формуляр ЦВНТ 040.00.00 Ф;

· Методика калибровки ЦВНТ 040.00.00 МК;

· Руководство по эксплуатации ЦВНТ 040.00.00 РЭ.