756

В.А. Каргин, А.Ю. Кирпичников, А.А. Игумнов

Таблица 2

Значения параметра

Подставляя (5) в (2), получим

Но если значение Sн известно, то достаточно однократного измерения параметра состояния Si в момент ti, а формула (6) будет иметь вид:

Кроме того, при известной или найденной по (3) скорости изменения параметра технического состояния Vи из (4) может быть определен параметр

Рассмотренная методика позволяет найти остаточный ресурс tост, т.е. ресурс до предельного состояния, отсчитываемый от момента диагностирования ti+1.

Рассматриваемая методика позволяет найти остаточный ресурс tост, т.е. ресурс до предельного состояния, отсчитываемый от момента диагностирования ti+1. На рис. 2 приведенаоднаизчастных реализацийпараметрасостояния:начальноесостояние Sн и предельное — Sп.

S

Рис.2.Частнаяреализацияпараметратехническогосостояния

171

ВестникСГУПСа.Выпуск28

Значениепараметраназначаетсяподанным,приведеннымвтехническойдокументации, или определяется методом экстраполяции.

Предельное значение параметра состояния

Sп = Sн + Vиtp , (9)

где tp — ресурс до предельного состояния. Решая (9) относительно tост, получим

При определении остаточного ресурса по (11) исключаются из рассмотрения случайная скорость изменения параметра состояния Vи и его начальное значение Sн, т.е. величины, назначение которых вызывает определенные трудности.

Библиографический список

1.КузнецовЕ.С.Управлениетехническойэксплуатациейавтомобилей.М.:Транспорт,1990.272с.

2.ЗоринВ.А.Основыдолговечностистроительныхидорожныхмашин.М.:Машиностроение,1986.

248 с.

V.A.Kargin,A.Y.Kirpichnikov,A.A.Igumnov.TheEstimationofMachineOperation.

Intheworkthedesignprocedureoftheaggregatesremaininglifeandmachineryunitsisproved. Itconfirmsthenecessitytoprovidetheadvanceddiagnosis,maintenanceandoverhaulbasedonthe diagnosticvariablecomparisonchangingwithintherunningtimeincrease.

Key words: maintenance, remaining life, handling, detail failure, average running time before failure, diagnostic variable, machine operation.

172

А.Л. Манаков, А.С. Алехин, С.А. Коларж

Манаков Алексей Леонидович родился в 1972 г. Окончил фа-

культет «Строительные и дорожные машины» Сибирского государственногоуниверситетапутейсообщенияпоспециальности«Подъем- но-транспортные,строительные,дорожныемашиныиоборудование». Кандидаттехническихнаук,доценткафедры«Технологиятранспортногомашиностроенияиэксплуатациямашин».Опубликовано52научныестатьи.

Е-mail:Manakov005@mail.ru

АлехинАлексейСергеевичродилсяв1987г.ОкончилСибирский государственныйуниверситетпутейсообщенияв2009г.поспециальности«Сервистранспортныхитехнологическихмашиниоборудования».Внастоящеевремяработаетпреподавателемкафедры«Технологиятранспортногомашиностроенияиэксплуатациямашин»,аспирантСГУПСа.

Опубликовано5статейпотемедиссертационногоисследования.В настоящеевремязанимаетсяразработкойсистемыдиагностикидвигателявнутреннегосгораниястроительныхидорожныхмашинпоугловомуускорениюколенчатоговала.

Е-mail:Alehin_as@ngs.ru

Коларж Сергей Александрович родился в 1988 г. Окончил фа-

культет «Строительные и дорожные машины» Сибирского государственногоуниверситетапутейсообщенияпоспециальности«Сервис транспортных и технологических машин иоборудования». Внастоящеевремяработаетпреподавателемкафедры«Технологиятранспортногомашиностроенияиэксплуатациямашин»,занимаетдолжность начальникаНИЛБИТССГУПСа.АспирантСГУПСа,опубликовалшесть научныхстатей.

Е-mail:Kolarzhsa@sgups.stu.ru

УДК 629.331

А.Л. МАНАКОВ, А.С. АЛЕХИН, С.А. КОЛАРЖ

СИСТЕМА НЕПРЕРЫВНОГО МОНИТОРИНГА ПУТЕВЫХ МАШИН

Проведен анализ отказов путевых машин, и выявлены основные факторы, влияющие на их возникновение. Разработана система непрерывного мониторинга технического состояния агрегатов машин, способная собирать данные с датчиков, установленных на машине, и передавать их на ПК диспетчера. Система позволяет выбирать рациональное время проведения технического обслуживания и ремонта машинного парка Западно-Сибирской железной дороги.

Ключевые слова: путевые машины, дистанционная диагностика, отказ, оперативный контроль, диагностические параметры, датчики.

Железные дороги России, при большой протяженности ее территории, являются важным и практически незаменимым видом транспортных магистралей. В настоящее времянадолюжелезныхдорогРоссииприходитсяосновнаячастьгрузооборотаиоколо половиныпассажирскихперевозокнасредниеидальниерасстояния.Впоследниегоды наблюдается неуклонный рост объемов перевозочной работы и увеличение скоростей движенияпассажирскихигрузовыхпоездов.Втакихусловияхповышаютсятребования

173

ВестникСГУПСа.Выпуск28

кбезопаснойработежелезнодорожногопути,обеспечиваемыебесперебойнойработой путевыхмашин,осуществляющихегодиагностику,обслуживаниеиремонт[1].Всвою очередь, поддержание исправного состояния путевых машин при существующей пла- ново-предупредительной системе технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) не отвечает требованиям их безотказной работы. Рассматриваемая задача может быть решена при создании системы непрерывного мониторинга путевых машин с применением дистанционной диагностики их технического состояния.

Возможные пути совершенствования системы ТО и Р рассмотрены на примере путевых ремонтно-механических мастерских (ПРММ) Западно-Сибирской железной дороги(ЗСЖД).

Втаблицеприведеныхарактеристикипаркаспециальногосамоходногоподвижного состава (ССПС) ПРММ.

Характеристика парка ССПС, выезжающего на пути общего пользования

Каквидно,возрастпутевыхмашинизменяетсявдовольноширокомдиапазоне,это должно быть учтено при оценке их технического состояния.

На рис. 1 представлена выборка часто повторяющихся неисправностей.

Мех. повреждения

Рис.1.ВыборкачастоповторяющихсянеисправностейПРММ

Согласно рис. 1 наибольшая часть отказов вызвана механическими повреждениями,связаннымисизносоминарушениямирегулировок.Дляоценкипричинихвозникновения на рис. 2 приведенадиаграмма Исикавы, позволяющая установить причинноследственную связь междуотказами ССПС и вызывающими их факторами.

Можно считать, что наибольшее влияние на возникновение отказов ССПС оказывают ошибки в работеперсонала, заводскойбрак и износоборудования. При введении дистанционного мониторинга появляется возможность оперативного контроля изменения технического состояния и своевременного назначения необходимых технических воздействий.

174

А.Л. Манаков, А.С. Алехин, С.А. Коларж

Рис. 2. Диаграмма Исикавы

Приведенныерезультатыдостаточнополнохарактеризуютагрегатыиузлымашин, наиболее часто подвергающиеся отказам. Следовательно, именно для них необходим постоянный контроль технического состояния.

В настоящее время при внезапном отказе машины ремонтная бригада выезжает на местопроведенияремонтно-восстановительныхработ.Оно,какправило,находитсяна удаленном расстоянии, что существенно увеличивает затраты на ремонтные воздействия. Выходом из этой ситуации может служить создание системы интегральной дистанционной диагностики, обеспечивающей непрерывный мониторинг технического состояния машин и выявление предотказного состояния основных ее элементов.

Дистанционнаядиагностика(ДД)позволяетоценитьтехническоесостояниеобъекта диагностирования на удаленном расстоянии и решить следующие задачи:

—провести проверку исправности агрегатов и узлов;

—определить необходимость выполнения ТО и Р отдельного агрегата;

—рассчитать продолжительность ТО и Р;

—осуществить прогнозирование предотказного состояния системы, агрегата или

узла;

—рассчитать остаточный ресурс конструктивного элемента.

ДД основывается на изучении индивидуальных свойств машины, что позволяет дать точную оценкутехнического состояния транспортно-технологического средства.

Реализация дистанционного диагностирования проходит в три этапа:

—формирование базы данных о состоянии машины в прошлом;

—сканирование ее состояния в текущий момент;

—прогнозирование изменения технического состояния.

При этом определяется величина параметра в прошлом, характер его изменения в настоящемипостатистическимданнымилианалитическимметодомопределяетсяего

175

ВестникСГУПСа.Выпуск28

поведениевбудущем,чтопозволяетрассчитатьвремянаступленияпредельногосостояния или определить остаточный ресурс.

Диагностическиепараметрымогутбытьчастными,указывающиминаконкретную неисправность узла, и интегральными, характеризующими состояние машины или агрегата в целом. Основная задача технической диагностики — получить полную информацию по наименьшему числу параметров.

Решение этой задачи значительно облегчается при использовании современных методовтехническойдиагностики.Внастоящеевремясуществуютсистемысамодиагностики машины, устанавливаемые на заводе-изготовителе, которые позволяют получатьоператорумашиныинформациюоеесостоянии.Ноэтисистемыневсегдавыдают точные данные, не имеют возможности передавать информацию по какому-либо каналу, а спектр диагностических параметров у них относительно невелик.

Наиболееперспективнымметодомдиагностики является непрерывноедиагностирование машин [2]. Этот метод позволяет получить информацию о работе машины, не выводя ее из эксплуатации, измерять большее количество параметров, а также дает возможность создания базы данных для конкретной машины. Для реализации дистанционной диагностики необходимо специальное оборудование, с помощью которого можно получать данные о текущем состоянии агрегатов машины, производить оцифровку и передавать их на пост диспетчера.

ДДявляетсясоставнойчастьюсистемымониторингапутевыхмашин,прикотором, помимо оценки технического состояния, контролируются параметры, не являющиеся диагностическими—маршрутмашины,времяработы,расходтопливаидр.Поэтомув общемслучаесистемуоперативногодистанционногомониторинга,блок-схемакоторо- го приведена на рис. 3, можно обозначить как СДМД — система дистанционного мониторинга и диагностики.

Рис.3.Блок-схемаСДМД:

1 — машина; 2 — бортовой терминал; 3 — транслятор (спутник); 4 — сервер приема данных; 5 —ПКдиспетчера;6—ПКремонтнойбригады

СДМД представляет собой комплекс бортового оборудования путевой машины, включающийбортовойтерминал,трансляторасканаломсвязиимодулемопределения местоположения путевых машин, сервера мониторинга, персональных компьютеров диспетчера и исполнителей технических воздействий. К последним относятся ремонтные бригады, выполняющие ТО, топливозаправщики и др. Принятая схема СДМД позволяет выбрать комплект первичных преобразователей, датчиков и приборов, а также разработать алгоритм дистанционного диагностирования.

На рис. 4 приведена блок-схема бортового оборудования, устанавливаемого на диагностируемуюмашину.

Бортовоеоборудованиемашинвключаетвсебядатчикидиагностическихпараметров и терминалы, передающие информацию на транслятор. Набор и количество контролируемых параметров определяется конструкцией путевых машин, конкретными условиями эксплуатации, материальными возможностями эксплуатационного предприятия и др.

176

А.Л. Манаков, А.С. Алехин, С.А. Коларж

Датчик 2

Аналогоцифровой преобразователь

Датчик 3

GSM-модем

Рис. 4. Бортовое оборудование СДМД

Такимобразом,установивСДМДнапутевуюмашину,предприятие-заказчикполу- читприбыль,связаннуюсуменьшениемпростоевмашиныпривозникновениивнезапныхотказов.Крометого,этопозволитоперативнополучатьдостовернуюинформацию о состоянии узлов и агрегатов машины.

Библиографический список

1.Манаков А.Л. Совершенствование системы ремонтно-восстановительных работ для смешанных парков//Проблемыкачествамашиниихконкурентоспособности:Сб.науч.тр.6-йМеждунар.науч.-техн. конф.Брянск:Изд-воБГТУ,2008.С.541–543.

2.КирпичниковА.Ю.Планированиеобслуживанийтранспортно-технологическихмашиннаоснове мониторингатехническогосостояния//Политранспортныесистемы:Мат-лыVIIВсерос.науч.-техн.конф.,

Красноярск,25–27ноября2010г.Новосибирск:Изд-воСГУПСа,2010.С.306–310.

A.L. Manakov, A.S. Alyokhin, S.A. Kolarzch. The Continuous Monitoring System of

TrackMachines.

Intheworkthefailureoftrackmachinesisanalyzedandthemainfactorsthatinfluenceontheir occurrencearedefined.Thecontinuousmonitoringsystemforthemachineryunitsoperationis developed.Itprovidesthedatacollectionfromthemachineinstalledsensorsandtransferthemtothe PCoperator.Thesystemprovidestheconvenienttimechoosingformaintenanceandrepairinthefleet oftheWest-Siberianrailway.

Key words: track machines, remote diagnostics, failure, on-line monitoring, diagnostic variable,sensor.

177

ВестникСГУПСа.Выпуск28

АнферовВалерийНиколаевичродилсяв1943г.,окончилУраль-

ский политехнический институт в 1970 г. Доктор технических наук, профессоркафедры«Подъемно-транспортные,путевые,строитель- ныеидорожныемашины».

Областьнаучныхинтересов—проектированиеприводовтранспор- тно-технологическихмашиннаосновепрогрессивныхразновидностей передач зацеплением. Опубликовал два учебных пособия и более 70 статейвжурналахисборникахнаучныхтрудов,автор16изобретенийишестипатентов.

Ткачук Александр Павловичродилсяв 1951г., окончилНИИЖТ в 1977 г. Кандидат технических наук, доцент кафедры «Подъемнотранспортные,путевые,строительныеидорожныемашины».

Областьнаучныхинтересов—механизацияпогрузочно-разгрузоч- ныхработвилочнымиэлектропогрузчикамискабельнымпитаниемот промышленнойэлектросетинапряжением380В.Опубликовал18 статейвжурналахисборникахнаучныхтрудов,автордвухизобретений.

Сергеева Ирина Владиславовна родилась в 1987 г., окончила СГУПСв2009г.Аспиранткакафедры«Подъемно-транспортные,путе- вые,строительныеидорожныемашины».

Область научных интересов — моделирование зацепления при проектировании приводов машин на основе спироидных передач. Опубликовала13 статейв журналах и сборниках научных трудов.

Е-mail: ponka.dzu@mail.ru

Корнеев Юрий Васильевичродился в 1986 г., окончил СГУПС в 2008г. Инженерпроизводственно-технического отделааппарата управления филиала ОАО «ТрансКонтейнер» на Западно-Сибирской железнойдороге.

Областьнаучныхинтересов—проектированиемеханизмовгрузо- захватногоустройства(спредера)наосновеспироидныхцилиндрических передач. Опубликовал восемь статей в журналах и сборниках научных трудов.

КузьминАнтон Васильевичродился в 1989 г., окончилСГУПС в

2011г.Аспиранткафедры«Подъемно-транспортные,путевые,строи- тельныеидорожныемашины».

Областьнаучныхинтересов—проектированиемеханизмовипри- водовмашинссамотормозящимисяспироиднымипередачами.Опубликовал семь статей в журналах и сборниках научных трудов.

178

В.Н. Анферов, А.П. Ткачук, И.В. Сергеева, Ю.В. Корнеев, А.В. Кузьмин

УДК 621.833.3

В.Н. АНФЕРОВ, А.П. ТКАЧУК, И.В. СЕРГЕЕВА, Ю.В. КОРНЕЕВ, А.В. КУЗЬМИН

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ СПИРОИДНЫХ ПЕРЕДАЧ В МЕХАНИЗМАХ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Обоснованы возможность и целесообразность эффективного применения спироидных передач в механизмах подъемно-транспортных машин. Приведены примеры практического проектирования механизмов и приводов на основе спироидных передач. Разработанные устройства применены в промышленности.

Ключевые слова: спироидная передача, колесо, червяк, зацепление, механизм, редуктор.

Анализконструкцийразличныхсовременных машинимеханизмов,выполненный специалистами в России и за рубежом, свидетельствует о том, что объем применения внихпередачзацеплениемнеуменьшается,авозрастает.Нарядуссовершенствованием известных видов зубчатых передач появляются новые, до недавнего времени неизвестные, передачи, которые оказывают поистине революционное воздействие на конструкции приводов, механизмов и трансмиссий машин. К числу прогрессивных разновидностей передач зацеплением относятся спироидные передачи, первая разновидностьтакоготипапередачизобретенавСШАв1954г.[1].Запрошедшиегодыинтерес к спироидным передачам возрастал, что объясняется рядом их преимуществ перед традиционными передачами с перекрещивающимися осями валов.

Известно достаточно большое количество разновидностей спироидных передач, отличающихся формой и расположением звеньев, профилем зацепляющихся элементов, количеством и расположением зон зацепления и другими признаками [2].

На наш взгляд, наибольшие перспективы применения следует отнести к спироидной цилиндрической передаче (рис. 1).

Рис.1. Спироиднаяцилиндрическая передача

Этаразновидностьхарактеризуетсявысокойнагрузочнойспособностью,долговечностью и технологичностью. Такая передача может быть изготовлена на большинстве машиностроительныхпредприятийсиспользованиемширокораспространенногооборудования:токарных,резьбошлифовальныхизуборезныхстанков[3].

Нарис.2вкачествепримерапоказанпроцесснарезаниязубьевспироидногоколеса назубофрезерномстанкемод.5Е32.

179

ВестникСГУПСа.Выпуск28

Рис.2.Нарезаниеспироидногоколесанастанкемод.5Е32

Что касается изготовления спироидных червяков, то их производство не имеет принципиальныхотличийотизготовлениячервяковцилиндрическихчервячныхпередач.

Цель настоящей статьи — ознакомить конструкторов и технологов в области подъемно-транспортных машин (ПТМ)спреимуществамиспироидных передач,которые позволяют существенно улучшить технические характеристики, уменьшить габаритные размеры и массу, увеличить ресурс, снизить затраты на техническое обслуживание, ремонт и простои оборудования. Это дает возможность существенно увеличить производительность труда обслуживающего персонала при эксплуатации технологическогооборудования.

Предпосылками к внедрению спироидных передач в механизмах ПТМ являются следующиедостоинства:

•возможностьосуществленияпередачидвижениясизменениемчастотывращения между валами, оси которых перекрещиваются в пространстве;

•высокая нагрузочная способность спироидного зацепления;

•плавность хода и бесшумность в работе;

•большие в сравнении с червячными передачами КПД и износостойкость;

•возможность исключения обратного хода (самоторможение);

•технологичность изготовления и сборки;

•применение для изготовления спироидных колес бронз и латуней, а также стали

ичугуна.

Перечисленные достоинства спироидных передач обусловлены тем, что в сравнении с червячными они отличаются следующим [4]:

a)существеннобольшимкоэффициентомперекрытия:практическивсевиткиспироидного червяка (SW) находятся в одновременном зацеплении с зубьями колеса

(SWG);

b)меньшим относительным скольжением зацепляющихся поверхностей звеньев при основном относительном расположении SW и SWG;

c)болееблагоприятнымдлявозникновениявзацеплениимасляногослоярасположением линий контакта зацепляющихся поверхностей звеньев, при котором углы междуэтимилиниямиивекторамиокружныхскоростейвконтактныхточкахнавитках SW имеют величины в интервале значений 60…90°;

180