Курсовая работа (т): Методы диагностики тягового электродвигателя (ТЭД)

Воздушные зазоры между сердечниками полюсов и якорем машины проверяют щупами. Зазоры не должны превышать значения, установленные Правилами ремонта для машин данного типа.

В противном случае нарушится магнитная симметрия машины, изменятся ее характеристики, снизится коммутационная устойчивость. Недопустимые отклонения значений воздушных зазоров при ремонте машины должны быть устранены, а при ее испытании следует провести тщательную отладку коммутации.

Результаты осмотра электрических машин и проведенных измерений вносят в специальный журнал для использования в дальнейшем при определении необходимого объема их ремонта, после чего двигатель передают на позицию его разборки.

Глава III. Диагностика тягового электродвигателя

         3.1 Контроль состояния якорных подшипников

Якорные подшипники служат для поддержания вала якоря. Количество порч и неисправностей на 1 млн км пробега колеблется от 0,44 до 3,68 для якорных подшипников электровозов. Большое количество порч и неисправностей якорных подшипников обусловлено тяжелыми условиями их работы. Тяжелые условия работы якорных подшипников определяются сравнительно высокими динамическими нагрузками, большим числом оборотов якоря, перекосами, возникающими вследствие отклонений, допускаемых при монтаже и изготовлении деталей, сопрягаемых с подшипниками, и в результате упругого прогиба вала якоря, а также нагревом деталей, обусловленным внутренним трением в самом подшипнике, притоком тепла от обмоток двигателя и другими факторами.

Важным условием, обусловливающим надежную работу подшипника, является посадка внутреннего кольца на вал с гарантированным натягом. Невыполнение этого условия приводит к тому, что при максимальном натяге внутренних колец на валах радиальный зазор может отсутствовать и возможно появление преднатяга в подшипнике. В этих случаях он греется, изнашивается, происходит разрушение сепаратора и заклинивание подшипника. Также следует учитывать, что на величину потерь трения и на тепловой режим подшипника весьма сильно влияет степень заполнения корпуса при постоянном объеме смазки. Избыток смазки так же, как и ее недостаток, всегда вызывает нагрев подшипников.

В якорных подшипниках некоторые дефекты появляются как следствие изнашивания и развития усталостных микротрещин. Износ возникает из-за проскальзывания тел качения по кольцу, что значительно возрастает при загрязнении, ухудшении качества смазки, ржавлении. Вследствие циклических нагрузок возникает явление усталости металла как на рабочих поверхностях внутреннего и наружного колец, так и на сепараторе подшипника. Периодические деформации приводят к образованию микротрещин и отслаиванию металла.

Для определения состояния подшипников в локомотивных депо используются методы виброакустической диагностики.

Вибрация, возбуждаемая подшипниками качения, обусловлена в первую очередь дефектами изготовления и монтажа, а также дефектами, возникающими в процессе эксплуатации.

Физическим носителем информации о состоянии элементов подшипника в виброакустической диагностике служат упругие волны, которые возбуждаются в подшипнике соударением этих элементов.

На этом принципе работает индикатор ресурса подшипников ИРП-12, который предназначен для проверки на работающем оборудовании технического состояния подшипников качения:

степени износа подшипников в режимах экспресс контроля;

наличие смазки в подшипниковых узлах;

правильность сборки подшипниковых узлов при изготовлении и ремонте.

Прибор состоит из пьезоэлектрического датчика, присоединительного кабеля со штекером, измерительного блока, корпус которого изготовлен из алюминиевого сплава. На корпусе измерительного блока имеется гнездо, кнопка «включено - выключено», кнопка ПИК для фиксации наибольших показаний на дисплее, отсек источников питания с крышкой. Масса прибора (без источника питания) не более 0,4 кг. Устройство и принцип работы прибора иллюстрируется функциональной схемой (рис. 3).

Схема обеспечивает обработку ультразвуковых сигналов от дефектов всех частей подшипника и оценку их совокупного значения в виде обобщенного критерия степени износа подшипника в балльной форме. Критерии степени износа подшипников в цифровой форме выводятся на дисплей. Оценка состояния износа определяется путем сравнивания фактического показания дисплея при проверке технического состояния подшипника с данными, полученными экспериментально по различным дефектам якорных подшипников.

Рис. 3. Функциональная схема прибора ИРП-12

Зависимость между техническим состоянием (степенью износа якорного подшипника) и показанием дисплея D прибора ИРП-12 от времени работы при номинальной нагрузке подшипника представлена на рис.4.

Рис. 4. Зависимость между состоянием подшипника и показателями дисплея прибора ИРП-12

Кривая Dm-a-b-c-d-e в координатах D (показания дисплея) и Т (суммарное время работы в часах с момента установки подшипника при рабочей нагрузке оборудования) показывает степень износа подшипника от времени. Точки кривой соответствуют следующим состояниям подшипника (если дефекты смазки и монтажа отсутствуют):

Dm -- исходное состояние;

точка a -- накопленные усталостные микротрещины в поверхностном и приповерхностном слоях тел и дорожек качения приводят к микровыкрашиваниям;

участок а-b -- развитие поверхностных трещин, мелких выкрашиваний, зарождение пятен выкрашивания на телах и дорожках качения;

участок b-c -- развитие трещин на телах и дорожках качения, приводящих в дальнейшем к выкрашиванию металла с образованием раковин, начало интенсивного износа сепаратора, рост пятен выкрашивания;

участок c-d -- образование мелких раковин, развитие трещин до сквозных на кольцах подшипника;

точка e -- работа подшипника с крупными раковинами, трещинами, генерация значительной вибрации до заклинивания с большим тепловыделением;

точка d -- вероятное разрушение сепаратора.бласть кривой Dm-a определяет зону устойчивой работы подшипника, a-c -- область возможной эксплуатации, а переход показаний прибора в зону c-e сигнализирует о недопустимости дальнейшей эксплуатации. Для каждого конкретного подшипникового узла кривая D(T) снимается экспериментально. На ней устанавливают границы областей износа.

Прибор работает следующим образом. Пьезодатчик включенного прибора прикладывается к наружной поверхности подшипникового узла в месте нахождения подшипника. Акустико-эмиссионный сигнал от работающего подшипника в полосе частот 20--300 кГц, несущий информацию об износных дефектах подшипника, после обработки в балльной цифровой форме выводится на дисплей.

С использованием компьютерных технологий работает диагностический комплекс ВЕКТОР-2000.

Программно-методический комплекс виброакустической диагностики ВЕКТОР-2000 предназначены для:

контроля технического состояния подшипников качения после их монтажа на локомотиве и в процессе эксплуатации;

раннего обнаружения дефектов подшипниковых узлов с определением вида и величины всех 12 возможных дефектов подшипника;

контроля за развитием дефектов вплоть до предаварийного состояния или замены подшипника с максимально возможными интервалами между измерениями;

экспресс-прогноза технического состояния подшипников качения по однократным или периодическим измерениям вибрации для назначения сроков технического обслуживания или ремонта;

накопления и хранения информации о состоянии подшипников качения в процессе эксплуатации.

Программно-методическое обеспечение виброакустического комплекса позволяет производить:

автоматическую обработку результатов измерений вибрации виброанализатором с определением значений диагностических параметров и выводом их на экран монитора;

автоматическую идентификацию всех обнаруженных из 12 основных дефектов подшипников качения с указанием их глубины;

автоматическое определение рекомендованных пороговых значений для каждого вида дефекта с возможностью их коррекции по результатам анализа накопленной пользователем информации;

автоматическое определение гарантированного срока эксплуатации подшипника до 20 % от его среднего ресурса (при отсутствии опасных дефектов);

выдачу рекомендаций по устранению дефектов или замене подшипника при обнаружении опасных дефектов;

диагностирование неограниченного количества подшипников, формирование и корректировку баз данных;

ввод в базу данных информации о подшипниках с ее автоматической корректировкой;

автоматический поиск ошибок и проверка совместимости результатов периодических измерений вибрации;

детальное диагностирование подшипника в автоматическом режиме с выводом промежуточных результатов на экран монитора;

подробный анализ спектров огибающей в неавтоматическом режиме;

внесение в базу данных дополнительной информации;

вывод на экран монитора или печатающее устройство необходимой документации;

коррекцию данных подшипников с их последующим автоматическим или ручным передиагностированием по имеющимся в базе данных спектрам огибающей вибрации.

Структура программно-методического комплекса виброакустической диагностики представлена на рис.5.

Рис.5. Программно-методический комплекс виброакустической диагностики. 1- испытуемый объект; 2- спектроанализатор; 3- персональный компьютер; 4- акселерометр

3.2 Анализ результатов и принятие решения по организации ремонта

Подшипник, как и любая деталь, не смотря на свою прочность конструкции, и долговечность в работе, имеет свойство ломаться. Преждевременный выход из строя подшипника может случиться по разным причинам. Так, основными причинами могут быть:

неправильность монтажа подшипника, а именно пережим стяжной конусной муфты при грубом монтаже,

неправильная регулировка, а также дефекты геометрии, из-за которых появляется люфт и перегрев детали;

загрязнённость подшипника, попавшие внутрь детали твёрдые или жидкие инородные частицы повреждают герметизирующее уплотнение, что ведёт к утечке смазки;

плохое качество смазочных материалов;

использование подшипника при неприемлемых для него нагрузках;

электрический ток, проходящий через подшипник.

Неустранимые дефекты

Обычно при причинах поломки описанных выше, неисправный подшипник нужно заменять на новый, особенно если при его внешнем осмотре видно следующие неустранимые дефекты:

         сколы или трещины на кольцах, телах качения или сепараторе;

         забоины или вмятины на поверхности дорожки качения внешнего или внутреннего колец;

стук или повышенный шум в подшипнике, даже после его промывки;

глубокие царапины на дорожках качения колец, расположенные поперёк движения тел качения;

чёткие отпечатки тел качения на дорожках качения колец;

выкрашивание или шелушение поверхности дорожки колец;

повреждённые посадочные поверхности подшипника.

В остальных вариантах замену подшипника можно отложить, и неисправности можно отремонтировать. Но для начала необходимо провести диагностику неисправленной детали.

Диагностика при ремонте подшипника осуществляется в такой последовательности:

1.      с помощью винтового съёмника необходимо снять с вала внутреннее кольцо;

.        установить дефект подшипника путём его осмотра, проверки его на лёгкость вращения и шум, а также измерив его осевой и радиальный зазор;

.        определить, необходима ли полная замена изношенной детали;

.        выявить степень износа подшипника, замерив зазор между телом качения и дорожкой качения;

.        результаты всех замеров необходимо сравнить с номинальными значениями.

Ремонт подшипника можно разделить на 2 вида:

-        без переборки тел качения;

         с переборкой тел качения.

Второй вариант ремонта применяется при выявлении дефектов в телах качения, требующих их ремонта или замены. Например, при повреждении чеканки, из-за чего происходит выпадение отдельных шариков или роликов. При таком варианте ремонта неисправный подшипник необходимо полностью разобрать, после чего проводят осмотр всех деталей. При осмотре особенно нужно обращать внимание на то, есть ли трещины в районе перехода основания к перемычкам. Кольца и тела качения подшипника необходимо хорошо отшлифовать. После чего необходимо провести замену и монтаж новых тел качения. При этом нужно помнить, что все заменяемые тела качения, обязательно должны быть одного диаметра и одной формы с теми, которые были установлены на заводе.

После замены старых дефектных деталей на новые и конечной сборки подшипника, его работу необходимо повторно диагностировать, чтобы убедится в том, что дефекты полностью устранены.

.3 Техника безопасности

Работы по ТО и ТР, испытанию и наладке электрического и электронного оборудования ТПС необходимо производить в соответствии с требованиями Правил эксплуатации электроустановок потребителей (ПЭЭП). Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТБ) и технологическими процессами.

Перед началом ремонта электрооборудования ТПС должны быть обесточены все силовые электрические цепи, отключены выключатели тяговых электродвигателей, крышевой разъединитель поставлен в положение "Заземлено", выпущен воздух и перекрыты краны пневматической системы электроаппаратов. Кроме того, при необходимости ремонта отдельных аппаратов, должны быть вынуты предохранители данного участка, предусмотренные конструкцией.

Внешние электрические сети питания переносных диагностических приборов напряжением более 42 В переменного или 110 В постоянного тока должны быть оборудованы защитным заземлением ("занулением" или устройством защитного отключения).

Стенд для диагностики и ремонта электронного оборудования должен иметь защитное заземление ("зануление" или устройство защитного отключения).

Испытания электрических машин, аппаратов и счетчиков электрической энергии на электрическую прочность изоляции после ремонта перед установкой на ТПС (кран) должны производиться на специально оборудованной станции (площадке, стенде), имеющей необходимое ограждение, сигнализацию, знаки безопасности и блокирующие устройства.

Перед началом и во время испытаний на станции (площадке) не должны находиться посторонние лица.

Сборка схем на испытательных стендах должна осуществляться при полном снятии напряжения. Питающие кабели для испытания электрических машин и аппаратов высоким напряжением должны быть надежно присоединены к зажимам, а корпуса машин и аппаратов заземлены.

Подачу и снятие напряжения необходимо осуществлять контакторами с механическим или электромагнитным приводом или рубильником, имеющим защитный кожух.