Диагностика электромеханических систем транспортного комплекса. Учебное пособие
.pdfоборудовано датчиком, обнаруживающим наличие пропилов на контактной поверхности полоза.
С позиции размеров устройство должно иметь минимальные габариты и при этом обеспечивать беспрепятственный проход как с исправным, так и с неисправным токоприёмником. Контур рамы и его размеры получены на основе анализа габаритов существующих типов токоприёмников и возможных перекосов.
Датчики перекосов размещаются по контуру каркаса устройства так, чтобы фиксировать минимальные перекосы токоприёмника.
Устройство для снятия статической характеристики расположено в центре рамы. Для обеспечения беспрепятственного контакта элементов устройства с токоприёмником контактный провод разнесен к краям рамы и закреплён там с помощью потолочных подвесов.
Устройство диагностики должно обеспечивать автоматическую регистрацию характеристик, обработку данных и оповещения оператора о состоянии контролируемого объекта.
На рис. 2.32 показана функциональная схема устройства диагностики токоприёмника. В состав схемы входят:
датчики пропилов;
датчик высоты токоприёмника;
датчик контактного нажатия;
датчики перекосов;
усилитель;
блок гальванического разделения;
приводы датчиков;
блок управления;
АЦП;
ЭВМ.
Устройство работает следующим образом. При прохождении подвижного состава под постом диагностирования первыми расположены датчики для обнаружения перекосов полоза токоприёмника в поперечной, вертикальной и горизонтальной плоскостях. При контакте любого из датчиков с полозом токоприёмника с датчика перекосов поступает электрический сигнал в блок гальванического разделения (БГР), служащий для изоляции устройства от напряжения контактной сети. Из БГР электрический сигнал поступает на дискретные входы АЦП.
81
Датчик |
Согласующий |
|
|
|
контактного |
|
|
||
усилитель |
|
|
||
нажатия |
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
Привод |
|
Датчик |
|
|
ДКН |
|
|
|
|
||
высоты |
|
|
|
|
токоприёмника |
|
|
|
|
Датчик |
|
|
Блок |
|
пропилов |
|
АЦП |
||
|
управления |
|||
|
|
|||
|
|
|
||
|
Блок |
|
|
|
Датчик |
гальванического |
|
Блок |
|
разделения |
ЭВМ |
питания |
||
перекосов |
||||
|
|
|
Рис. 2.32. Функциональная схема устройства диагностики токоприёмника
При дальнейшем движении токоприёмник проходит датчики обнаружения пропилов на полозе. Если вставка токоприёмника неисправна, датчик выдает электрический сигнал, поступающий в БГР. Из БГР электрический сигнал поступает на вход дискретных сигналов АЦП.
Снятие статической характеристики токоприёмника производится в статическом режиме (токоприёмник находится непосредственно под датчиком контактного нажатия). С блока управления подается команда на механизм привода датчика контактного нажатия, перемещающий датчик вниз. При взаимодействии с токоприёмником датчик контактного нажатия вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный величине контактного нажатия токоприёмника. Сигнал с датчика поступает на усилитель и далее на АЦП.
Усилитель предназначен для нормирования полученного сигнала по амплитуде и согласования выхода датчика с входом АЦП.
Вся собранная информация обрабатывается ЭВМ, записывается в
соответствующий файл и документируется в виде диаграмм.
Характерным дефектом токоприёмника является деформация верхних рам. В зависимости от места деформации появляются различные
82
отклонения габаритных размеров токоприёмника от норматива. Для того чтобы обнаружить эти отклонения, используют контактно-диск- ретный способ.
Наиболее частые отклонения токоприёмника происходят в поперечной плоскости. Величина отклонения может достигать 100…150 мм. В связи с тем, что отклонения вставки токоприёмника могут быть вызваны не только деформацией рам, но и некоторыми отклонениями вагона, измерения можно проводить по допустимым зонам отклонения.
Зоны могут быть определены так: 1 – зона допустимого отклонения; 2 – промежуточная зона; 3 – зона критического отклонения.
Зоны отклонения регистрируются с помощью усовых датчиков,
расположенных на границе зон.
На рис. 2.33 показано устройство усового датчика.
Рис. 2.33. Конструкция усового датчика
К основанию 7 через изолятор 4, 5 крепится болт 2 с впаянным в него гибким усом 1. Усы расположены так, что при прохождении токоприёмников в зоне датчиков они попарно или по отдельности задевают токоприёмник. Длина усов различна и рассчитана так, что при задевании определенного датчика или группы датчиков определяется, в какой из зон находится полоз токоприёмника.
Для гальванического разделения датчиков с измерительной аппаратурой использована оптронная развязка. Расположение усовых датчиков на несущей раме представлено на рис. 2.34.
83
а
б
Рис. 2.34. Схема расположения усовых датчиков на раме устройства
Поскольку статическая характеристика нажатия токоприёмника – одна из основных его характеристик, в наиболее полной мере отражающая состояние токоприёмника, процесс диагностирования должен включать в себя снятие статической характеристики во всем диапазоне рабочих высот токоприёмника, так как в процессе эксплуатации высота токоприёмника меняется в зависимости от положения контактной сети. При этом процесс измерения может производиться по обращенной схеме. Для пояснения сути такого процесса обра-
тимся к рис. 2.35.
Контроль натяжения троса производится тензодатчиком, врезанным в трос в непосредственной близости от грузового захвата.
Рис. 2.35. Кинематическая схема В качестве датчика высоты ис- устройства диагностики пользован датчик типа ППМЛ-И5±0,5,
84
представляющий собой многооборотный резистивный датчик, подсоединённый к приёмному барабану механизма подъёма токоприёмника. Сигнал с датчика поступает на второй канал АЦП. В качестве датчика контактного нажатия токоприёмника использован датчик силы U9B.
Для удобства работы контактный провод в зоне датчика вынесен на края рамы и зафиксирован потолочными подвесными зажимами.
Своевременное обнаружение пропилов, превышающих допустимые значения, на контактных вставках токоприёмников позволит сократить количество отказов контактной сети и, как следствие, уменьшить число простоев подвижного состава на линии.
Основная задача состоит в том, чтобы обнаружить пропил по возможности без использования дорогостоящего оборудования, за минимально короткое время.
Для фиксации наличия пропилов использован принцип имитации «зацепа» чувствительным элементом, описанный и впервые реализованный в разработках ХНУГХ им. А.Н. Бекетова. Поскольку упомянутое устройство имеет ряд недостатков, в частности наличие «мёртвой зоны» в центре вставки, большие продольные габариты, сложность конструкции крепления полозов, было разработано новое устройство, показанное на рис. 2.36.
Датчик выполнен следующим образом: на основании 2 установлена ось полозов 3, на которой свободно установлены полозы 1. В нерабочем состоянии они фиксируются пружинами 4 и 6. При этом магниты 7, установленные на торцах полоза, находятся в зоне действия датчиков на базе герконов 5.
При движении токоприёмника с дефектной вставкой полоз скользит по вставке в поперечном направлении до попадания в пропил. После этого происходит «зацеп» полоза и его последующий поворот вокруг оси, в результате чего начнёт отходить от герконового датчика, и он срабатывает. Чувствительность датчика регулируется предварительным сжатием пружин.
Для исключения «мёртвых» зон и уменьшения габаритов датчиков в установке использовано три датчика с меньшей длиной рабочих полозов. Такое решение позволяет дополнительно фиксировать и зону пропила. Информация с датчиков в виде дискретных сигналов (0; 1) поступает на соответствующий вход АЦП.
Основная рама устройства предназначена для установки на ней датчика контактного нажатия, а также для крепления к ней съёмных боковин.
85
Рис. 2.36. Датчик пропилов контактной вставки
Габаритные размеры устройства в сборе обеспечивают беспрепятственный проход токоприёмника под устройством (при условии закрепления всего устройства на определённой высоте). Длина устройства выбрана с учётом возможности водителя остановить трамвай на минимальном отрезке.
Съёмные боковины предназначены для установки на них датчиков перекосов.
Общая компоновочная схема устройства диагностики представлена на рис. 2.37.
Устройство диагностики должно обеспечивать автоматическую регистрацию характеристик, связь между всеми узлами устройства, обработку данных и оповещение оператора о состоянии контролируемого объекта.
Для преобразования сигналов с датчиков в форму, приемлемую для обработки на ЭВМ, использован аналогово-цифровой преобразователь.
86
В качестве АЦП было применено многофункциональное устройство Е14-140, предназначенное для построения малых систем автоматиза-
ции (рис. 2.38).
Рис. 2.37. Общая компоновка устройства диагностики
Рис. 2.38. Блок-схема работы устройства
87
Работа происходит следующим образом: после включения комплекса (ЭВМ) запускается программа самотестирования АЦП Е-140, проверяющая работу блока преобразователей, наличие и работоспособность датчиков. Закончив самотестирование, комплекс переходит в режим ожидания команды «Пуск», которая может отдаваться в ручном режиме оператором или в автоматическом режиме с помощью датчика, фиксирующего появление подвижного состава в зоне контроля. При появлении сигнала «Пуск» система начинает опрос дискретных датчиков и формирование массива данных, фиксируя наличие и время срабатывания каждого датчика. Опрос датчиков производится до момента начала снятия статической характеристики. После нажатия оператором кнопки «вниз» происходит запуск аналогово-цифрового преобразователя, преобразующего аналоговые сигналы с датчиков контактного нажатия и высоты во второй массив данных. Этот процесс будет происходить до появления сигнала «Стоп» от концевого выключателя приводного механизма. Затем программа обработки информации производит построение статических характеристик в виде графиков (программа пакета Е-140) и, реализуя логические уравнения, определяет наличие и виды перекосов токоприёмника и пропилов вставки.
88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вучебном пособии в концентрированном виде приведены сведения, которые в полной, на взгляд авторов, мере позволяют оценить состояние дел в области диагностики электроподвижного состава. Изложенные в начале пособия основные положения теории помогают усвоить применяемую в технической литературе терминологию, избавленную от всякого рода техницизмов и своевольных толкований, что, на наш взгляд, служит основой культуры общения в области техники.
Предложенный материал далеко не исчерпывает всего перечня разработок в области диагностики транспортных средств и при желании может быть дополнен сведениями из других источников. Тем не менее авторы считают, что рассмотренные признаки и параметры, методы и средства диагностирования довольно полно отражают реальную картину в этой сфере науки и техники.
Впособии нашли отражение методы и средства диагностики подвижного состава ограниченного количества элементов оборудования, что объясняется достаточно большим его количеством и разнообразием, а также многообразием разработанных к настоящему времени схемных и конструктивных решений. В частности, не рассмотрены вопросы диагностирования механического оборудования транспортных средств, элементов тягового привода, системы электроснабжения и др.
Вдальнейшем авторами предполагается рассмотреть и эти вопросы
сцелью формирования у студентов целостной картины состояния дел в области диагностики электрического транспорта как комплекса.
89
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Бирюков В.В. Энергетические аспекты функционирования транспортных систем: монография / В.В. Бирюков. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. – 264 с.
2.Аринин И.Н. Диагностирование технического состояния автомобилей. –
М.: Транспорт,1978. – 312 с.
3. Пархоменко П.П. Основы технической диагностики / П.П. Пархоменко, Е.С. Согомонян. – М.: Энергия, 1981. – 320 с.
4. Карибский В. В. Основы технической диагностики / В.В. Карибский, П.П. Пархоменко, Е.С. Согомонян, В.Ф. Халчев; под ред. П.П. Пархоменко. –
М.: Энергия, 1976. – 464 с.
5. Пушкарев Н. Ф.. Контроль и оценка технического состояния тепловозов / Н.Ф. Пушкарев, Э.А. Пахомов. – М.: Транспорт, 1985. –160 с.
6.Правила технической эксплуатации трамваев. Утв. МЖКХ РСФСР
06.08.81. – М., 1982. – 78 с.
7.Розенфельд В.Е. Теория электрической тяги: учебник для вузов ж.-д.
тр-та / В.Е. Розенфельд, И.П. Исаев, Н.Н. Сидоров, М.И. Озеров; под ред. И.П. Исаева. – М.: Транспорт, 1995. – 297 с.
8.Инструкция по измерению удельного сопротивления движению подвижного состава городского электрического транспорта / Гл. упр. город. и эл. тр-та. МЖКХ РСФСР. – М., 1975. – 54 с.
9.Правила технической эксплуатации троллейбуса. – М.: Транспорт, 1982. – 61 с.
10.Кобозев В.М. Эксплуатация и ремонт подвижного состава городского электрического транспорта / В.М. Кобозев. – М.: Высшая школа, 1982. – 328 с.
11. Веклич В.Ф. Диагностика технического состояния троллейбусов / В.Ф. Веклич. – М.: Транспорт, 1990. – 295 с.
12.Головин А.М. Измерительный комплекс диагностики тормозной системы и определения удельного основного сопротивления движению трамвайных вагонов / А.М. Головин, М.В. Калугин, М.А. Шелепов // Наука и техника в город. х-ве: сб.тр. НИКТИ ГХ. – Киев; 1981. – Вып. 48. – 32 – 37 с.
13.Инструкция по измерению удельного сопротивления движению подвижного состава городского электрического транспорта / Гл. упр. город. и эл. тр-та. МЖКХ РСФСР. – М., 1975. – 54 с.
14.Афанасьев А.С. Контактные и кабельные сети трамвая и троллейбуса / А.С. Афанасьев, Г.П. Долаберидзе, В.В. Шевченко. – М.: Транспорт. 1979. – 333 с.
90