Удосконалення методів та засобів оцінки і прогнозування ресурсу буксових вузлів вантажних вагонів нового покоління

Abstract

UA: У роботі розроблена структура діагностичного забезпечення буксових вузлів вантажних вагонів нового покоління. Запропоновано комплекс взаємозалежних математичних моделей для розроб-ки діагностичного забезпечення буксових вузлів, до складу якого входять наступні блоки: теплова модель, модель розпізнавання технічного стану, прогнозна модель. Створено прогнозна модель залишкового ресурсу буксового вузла. Похибка прогнозування перебуває у діапазоні від 1,8 до 5 % залежно від горизонту прогнозу-вання. Розроблено вбудована система контролю технічного стану буксового вузла, що здійснює контроль температури, контроль частоти обертання колісної пари; на-копичує дані про температурний стан букси, швидкість та пробіг вагона. Проведені натурні випробування системи підтвердили можливість одержувати достовірні діагностичні параметри безпосередньо з буксового вузла й вірогідно оці-нювати його технічний стан. Результати дослідження показали, що розрахункова температура, що була отримана з використанням запропонованої теплової моделі, має розбіжність з фак-тичною температурою букси близько 15%. RU: В работе проведен анализ основных диагностических признаков отказов бук-совых узлов вагонов в современных условиях эксплуатации. Доля отказов этого узла в транспортных происшествиях за последние десять лет находится в диапазоне от 26,4% до 51,6% от их общего числа. Установлено, что основными диагностическими признаками неисправных роликовых букс, которые дали основания к отцепке ваго-на, это повышенная температура буксы (около 60%) и сдвиг корпуса буксы вдоль шейки оси (27,6 %). Сделан аналитический обзор существующих и перспективных методов и систем контроля буксовых узлов вагонов. По результатам анализа был сделан вывод о том, что буксовые узлы грузовых вагонов нового поколения должны быть оснащены встроенными средствами контроля. Предлагается при конструктивной разработки буксовых узлов грузовых ваго-нов нового поколения параллельно производить разработку их диагностического обеспечения. Предложена структура диагностического обеспечения буксовых узлов грузо-вых вагонов нового поколения, которая состоит из аппаратного, а также математи-ческого, информационного и методического обеспечения. Создан комплекс взаимосвязанных математических моделей для разработки диагностического обеспечения буксовых узлов таких вагонов. В состав комплекса входят следующие блоки: тепловая модель буксового узла; модель распознавания технического состояния узла; прогнозная модель; алгоритм принятия решения о воздействии на объект. Также в рамках создания модели определения технического состояния букс, был проведен анализ и выбор признаков распознавания. Были предложены следую-щие признаки: температура, темп роста температуры, отношение температуры бук-сы к средней температуре букс вагона, без учета максимальной температуры, зави-симость температуры буксы от частоты вращения колесной пары. Для фиксации начала опасного развития дефекта предложено ввести понятие предотказного состояния буксового узла, т.е. когда отказ еще не состоялся, но веро-ятность его возникновения высокая. Для этого используется понятие трехмерного радиус - вектора технического состояния буксового узла, который имеет направлен-ность к увеличению вероятности отказа.

находится в предотказном состоянии. Эта модель позволит определить остаточный ресурс узла, выраженный либо в расстоянии, либо во времени, и принять обосно-ванное решение о режиме движения поезда, в составе которого есть вагон с буксой, которая находится в предотказном состоянии. Проведенный ретроспективный ана-лиз прогнозной модели показал, что погрешность прогнозирования технического состояния буксового узла находится в диапазоне от 1,8 до 5 % в зависимости от го-ризонта прогнозирования. Разработано встроенное система контроля технического состояния буксового узла, которое осуществляет контроль температуры шейки оси; контроль частоты вращения колесной пары; накапливает данные о температурном состоянии буксы, скорости и пробеге вагона. Проведены натурные испытания встроенной системы контроля технического состояния букс. Они подтвердили возможность достоверно оценить техническое со-стояние буксы. Результаты исследования показали, что тепловая модель буксового узла, которая учитывает частоту вращения колесной пары, имеет расхождение с фактической температурой около 15 %. EN: The structure of diagnozability provision of new generation freight car axle equipment has been developed in the work. The complex of interconnected mathematical models for the development of diagnozability provision of axle equipment consisting of the following units: heat model of axle equipment; the model of axle equipment technical state detection; forecast model has been proposed. The forecast model of axle equipment residual life has been created. A built-in test equipment of axle equipment technical state has been developed. It monitors axle journal temperature; monitors wheelset rate speed; accumulates data of a box temperature state, speed and run of a car. The conducted full-scale test proved the possibility to obtain authentic diagnostic variables directly from axle equipment and to estimate its technical state reliably.