Сравнительный анализ различных подходов к оценке технического состояния гидродемпферов у производителей и эксплуатационников подвижного железнодорожного состава.УДК 629.4.018
К.Ф. Боряк, док.техн.наук, доц.,
М.А. Манзарук, преподаватель-методист,
М.А. Гуцалюк, ведущий специалист
Одес. гос. акад. техн. регулирования и качества
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАЗЛИЧНЫХ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРОДЕМПФЕРОВ У ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННИКОВ ПОДВИЖНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА
К.Ф. Боряк, М.А. Манзарук, М.А. Гуцалюк. Сравнительный анализ различных подходов к оценке технического состояния гидродемпферов у производителей и эксплуатационников подвижного железнодорожного состава. В статье рассматриваются различные подходы к испытанию гидродемпферов у производителей и эксплуатационников подвижного железнодорожного состава, которые приводят к противоречивым оценкам технического состояния гидродемпферов, сделанных на основании анализа результатов испытаний из протоколов, полученных на разных испытательных стендах.
Ключевые слова: гидродемпфер, испытательный стенд, параметр сопротивления
К.Ф. Боряк, М.О. Манзарук, М.О. Гуцалюк. Порівняльний аналіз різних підходів до оцінки технічного стану гідродемпферов у виробників і експлуатаційників рухомого залізничного складу. У статті розглядаються різні підходи до випробування гідродемпферов у виробників і експлуатаційників рухомого залізничного складу, які призводять до суперечливих оцінок технічного стану гідродемпферов, зроблених на підставі аналізу результатів випробувань з протоколів, отриманих на різних випробувальних стендах.
Ключові слова: гідродемпфер, випробувальний стенд, параметр опору
К. Boryak, М. Manzaruk, М. Gutsalyuk. Comparative analysis of different approaches to the estimation of the technical state of hydraulic dampers from the manufacturers and operators of rolling stock. The article discusses various approaches to test hydraulic dampers from manufacturers and operators of rolling stock, which lead to inconsistent estimates of technical condition of hydraulic dampers made by analyzing the test results of the protocols obtained at different test benches.
Keywords: hydraulic dampers, test bench, setting the resistance
Статья посвящена проблеме обострения взаимоотношений между производителем и потребителем, когда в погоне за «европеизацией» чиновники начинают «перекраивать» законы Украины [1;2], которые при осуществлении государственного надзора призваны обеспечивать качество выпускаемой продукции на основе соблюдения единства измерений. Однако в угоду промышленников чиновниками было разрешено выпускать промышленную продукцию не в соответствии с государственными стандартами, а по «Техническим требованиям» (ТУ), которые разработаны самими же производителями и согласованы с территориальными органами «Держспоживстандарта» (теперь уже бывшего). Таким образом, у государства функцию «законодателя» заменили на «согласователя», что не одно и то же. Подмена функций государства в условиях отсутствия в Украине «здоровой» конкуренции и монополизации «семейными кланами» целых отраслей промышленности привела к резкому снижению качества выпускаемой продукции. С последствиями такой политики «европеизации» мы столкнулись на одном из предприятий Одесской железной дороги по обслуживанию подвижного состава.
В локомотивном депо Котовск Одесской железной дороги испытания гидродемпферов производится на стенде «ИГК-90.1» в соответствии с требованиями инструкции [3]. Полученные результаты испытаний оформляются в виде протокола (рис.1), который выводится на экран монитора и может быть распечатан на бумаге.
Рис.1 Вид протокола оформления результатов испытаний гидродемпфера типа 45.030.045 (КВЗ) на стенде «ИГК-90.1» (Украина)
Заштрихованные квадраты – это допускаемые значения величины параметра сопротивления ß, кН·с/м, которые взяты из технической документации (паспортов) на гидродемпферы и рекомендованы с учетом погрешности измерений самим производителем гидродемпферов (рис.2).
| Контрольные точки (зоны) на графиках (Рис.1) |
Рис.2 Копия страницы из паспорта гидродемпфера 45.030.045М производства ОАО «Петуховский литейно-механический завод» (Россия)
Как видно производитель в своем паспорте приводит всего три контрольных значения параметра сопротивления ß, которые привязаны к конкретному значению скорости движения поршня гидродемпфера. Следует сразу отметить, что указанные в паспорте значения ß никак не привязаны к температуре окружающей среды – это первый недостаток в паспорте производителя. Так как известно, что значение параметра сопротивления зависит от величины вязкости демпфирующей жидкости, которая существенно изменяется от температуры (при понижении температуры вязкость увеличивается, а при повышении соответственно уменьшается). Производитель ссылается на соответствие гидродемпфера общим требованиям стандарта [4] и на свои технические условия [5]. Согласно закону Украины [6] технические условия [5] являются интеллектуальной собственностью предприятия и не доступны для нас. Поэтому обратимся к стандарту [4]. В нем установлен температурный диапазон гидродемпфера при испытаниях от +15°С до + 35°С. Эксплуатационники, в лице государственной администрации «Укрзалізниця», в своих технических требованиях [7] ужесточили температурные требования до +20±5°С. Как видим температурный разброс не слишком велик. Поэтому принимаем, что указанные в паспорте производителя значения для параметра сопротивления ß должны соответствовать температуре испытания гидродемпферов, рекомендованной техническими требованиями [7]. К паспорту всегда прикладывается протокол испытаний гидродемпфера на стенде с обязательным указанием названия испытательного оборудования и конкретной температуры гидродемпфера (демпфирующей жидкости) (рис.3).
| Расчет значений параметра сопротивления по полученным значениям силы: на «отбое» ß на «сжатие» ß допускаемые значения: 100<ß<120 kH·c/м
|
Рис. 3 – Вид протокола оформления результатов испытаний гидродемпфера колебаний типа 45.30.045М на стенде "ЭНГА" типа СИЛ-02-01 (Россия)
Сравним протоколы испытаний, полученные на двух разных стендах. Претензий к соблюдению требований по температурному режиму +20±5°С проведения испытаний гидродемпферов в обоих случаях нет.
В первом случае стенд позволяет получать информацию о значении силы воздействия на гидродемпфер и параметра его сопротивления этой силе во всем диапазоне скоростей v=0÷0,35м/с, т.е. не только в трех точках значения скорости (которые указанны в паспорте), а непрерывно в каждой точке оси.
Во втором случае производитель испытывает гидродемпфер и дает нам только одно значение силы и параметра сопротивления для одной скорости v=0,075 м/с, и только на основании одного значения скорости (одна точка на оси скорости указана пунктиром в первом протоколе) делает вывод о работоспособности и дальнейшей пригодности гидродемпфера к эксплуатации. Сделанный нами расчет параметра сопротивления ß,kH·c/м на основании полученных при испытаниях гидродемпфера на скорости v=0,075м/с значений силы F,kH «на отбое» и «на сжатие» показал, что параметр сопротивления ß,kH·c/м в режиме «на отбое» находится в верхней части указанного производителем в паспорте (рис.2) предела погрешности 100<113<120kH·c/м, а в режиме «на сжатие» вообще превышает допускаемое значение 100<121>120kH·c/м. Возникает законный вопрос, а что при других значениях скорости не нужно проверять гидродемпфер на заводе, или производитель так уверен в качестве своей продукции?
Тогда обратимся к первому протоколу (рис.1), где полученные графики зависимости силы и параметра сопротивления от скорости проходят также через крайние точки допускаемых значений, которые указаны производителем в паспорте. Полученные графики проходят через все три контрольные зоны, следовательно, заводские требования соблюдаются и гидродемпфер на основании результатов испытаний должен быть признан годным к эксплуатации, а слесарь депо (Романюк А.Н.) забраковал его сразу по двум причинам:
1. на «сжатие» совсем отсутствует зона дроссельного режима, а гидродемпфер работает только в клапанном режиме (график при малых скоростях резко возрастает вверх, отсутствует точка перегиба кривой, как в режиме «растяжения») и при малых скоростях v≤ 0,075 м/с параметр сопротивления имеет значение ß>180 кН·с/м, что превышает указанное в паспорте максимально допустимое значение для ß ≤120 кН·с/м. Разборка гидродемпфера показала, что под нижний клапан установлена некондиционная пружина (пружина оказалась слишком жесткой, нижний предохранительный клапан зажат и не срабатывает при указанном в паспорте давлении 52±5кГс/см2).
2. на «растяжение» давление срабатывания предохранительного верхнего клапана гидродемпфера превышает указанные в паспорте 52±5кГс/см2 (усилие соответствующее точке перегиба кривой на графике в режиме «растяжения» соответствует 85кГс/см2), что приводит к сокращению ширины зоны работы гидродемпфера в «дроссельном» режиме, т.е. гидродемпфер с увеличением скорости раньше переходит из «дроссельного» в «клапанный» режим. Требуется регулировка давления срабатывания верхнего клапана, которая целиком и полностью зависит от жесткости установленной клапанной пружины.
Для подтверждения сделанного вывода и полноты анализа сравним протоколы испытаний для другого типа гидродемпфера 677.000, которые также были получены на двух различных испытательных стендах. Первый получен в локомотивном депо Котовск на испытательном стенде «ИГК-90.1» (рис.4).
Рис.4 Вид протокола оформления результатов испытаний гидродемпфера типа 677.000 на стенде «ИГК-90.1» (Украина)
Второй протокол взят из паспорта на гидродемпфер российского производителя ОАО «Транспневматика», которые поставляются в депо службой снабжения. К сожалению, в паспорте не указан тип и производитель испытательного стенда, на котором был испытан гидродемпфер, очевидно, что производитель гидродемпфера сделал «под себя» и испытательный стенд. В техническом паспорте отсутствует вообще ссылка на какой-либо государственный стандарт (ГОСТ), а есть только ссылка на собственные технические условия [8], которые очевидно является то же интеллектуальной собственностью производителя, охраняются законом [6] и, следовательно, опять для нас не доступны. Поэтому используем данные из паспорта производителя о нормативных значениях сил сопротивления для двух указанных контрольных значений скоростей поршня соответственно в «дроссельном» и «клапанном» режимах работы гидродемпфера (рис.5).
| Контрольные точки (зоны) на графиках (Рис.4) |
| Расчет параметра сопротивления по полученным значениям силы: Для скорости v=0,060 м/с при допускаемых значениях 108<ß<155 kH·c/м получаем: на «отбое» ß Для скорости v=0,300 м/с при допускаемых значениях 60<ß<81 kH·c/м получаем: на «отбое» ß
|
Рис. 5 – Вид протокола оформления результатов испытаний гидродемпфера колебаний типа 677 000 на стенде ОАО «Транспневматика» (Россия)
Сразу бросается в глаза большое значение величины температуры испытаний +40°С, что противоречит требованиям (от +15°С до + 35°С) стандарта [4] (может поэтому в своем паспорте производитель случайно опустил ссылку на него). Становится непонятным при проведении стендовых испытаний при другой рекомендованной нормативными документами [4;7] температуре +20±5°С, значения приведенных производителем в паспорте величин сил сопротивления (для фиксированных значений скоростей поршня) остаются теме же или их надо корректировать? Если да, то с каким коэффициентом?
По непонятным для нас причинам стендовые испытания гидродемпферов у производителя опять ограничиваются только двумя значениями скоростей (0,060м/с и 0,300м/с) и весьма узким диапазоном перемещения поршня (до 50 мм). Если предположить, что контроль над качеством на предприятиях, выпускающих гидродемпферы, осуществляется одинаково хорошо на всех промежуточных этапах производства, то для новых изделий такие условия еще можно принять. Но для побывавших в эксплуатации гидродемпферов испытания необходимо проводить при максимально рабочем ходе поршня (195±5мм), как это делается на стенде «ИГК-90.1» в локомотивном депо Котовск. Иначе попросту невозможно при испытаниях гидродемпфера выявить возможные деформации штока на малых ходах перемещения поршня [9].
По-сравнению с производителем гидродемпфера типа 45.030.045М производства ОАО «Петуховский литейно-механический завод» (Россия) гидродемпфер типа 677.000 от другого производителя ОАО «Транспневматика» (Россия) испытывается на стенде уже при двух значениях скорости поршня и на основании этого делается вывод о пригодности гидродемпфера к эксплуатации. Прогресс со стороны производителя есть – две контрольные точки скорости при испытаниях, конечно, лучше, чем одна, но все равно явно не достаточно для экспертной оценки о работоспособности гидродемпфера.
В подтверждение сказанному вернемся к протоколу, полученному для гидродемпфера типа 677.000 в локомотивном депо Котовск (рис.4). Полученные кривые для силы сопротивления проходят через две контрольные зоны (верхний график), которые производителем указаны в паспорте. Нами были выполнены расчеты параметра сопротивления ß, kH·c/м по полученным значениям силы для двух значений скорости v, м/с (0,060 и 0,300), значения которых (рис.5) на всех режимах работы гидродемпфера вошли в нормированный производителем диапазон, но слесарь из депо (Романюк А.Н.) опять забраковал его по двум причинам:
1. в режиме «растяжение» отсутствует зона «дроссельной» работы гидродемпфера;
2. в режиме «растяжение» на малых скоростях поршня ≤ 0,075 м/с гидродемпфер имеет слишком большое значение параметра сопротивления ß>180 кН·с/м (нижний график).
Разборка показала, что калибровочное отверстие (иголки) перекрыто (зажато) регулировочным винтом больше, чем это требуется. После проделанной слесарем регулировки, искомый гидродемпфер снова подвергли испытанию на стенде «ИГК-90.1». Результат оказался положительным (рис.6).
Рис. 6. Протокол результатов испытаний гидродемпфера типа 677 000 на стенде «ИГК-90.1» (Украина) после проведения регулировочных работ
Следует обратить внимание на тот факт, что после проделанной слесарем регулировки, графики значений параметра сопротивления, как в режиме «сжатие», так и в режиме «растяжение» выровнялись и стали практически ассиметричными, с четко выраженными моментами перехода (точки максимума кривых на графиках) и границами «дроссельной» и «клапанной» зоны работы гидродемпфера при одинаковых скоростях v=0,075 м/с и одинаковых значениях ß=160 кН·с/м.
Различный подход к оценке технического состояния гидродемпферов по результатам стендовых испытаний у производителей и у эксплуатационников подвижного железнодорожного состава, приводит не просто к разным результатам, а к прямо противоположным. Эти противоречия можно считать веским основанием для продолжения начатой в локомотивном депо Котовск научно-исследовательской работы по совершенствованию метода диагностирования технического состояния гидродемпферов с использованием технических возможностей нового испытательного стенда «ИГК-90.1» [9].
На основании вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:
1. ограниченность (недостаточность) получаемой информации при проведении испытаний может привести к ошибочному заключению о пригодности гидродемпфера к эксплуатации;
2. из-за существующих разногласий в требованиях к значению температуры при проведении испытаний между различными производителями и отсутствие в их технической документации полной информации о значениях силы и параметра сопротивления в широком диапазоне скоростей эксплуатации гидродемпфера на локомотиве требуется провести дополнительные научные исследования:
ü по определению доверительных границ погрешности, получаемых значений параметра сопротивления и силы в дроссельном и в клапанном режимах эксплуатации всех типов гидродемпферов колебаний во всем диапазоне скоростей;
ü по создания базы данных характерных типовых отклонений графических зависимостей параметра сопротивления и силы от нормативных значений с последующим созданием встроенной диагностической системой оценки технического состояния гидродемпферов (обнаружение и идентификация дефекта с выдачей рекомендаций для работающего персонала по его устранению);
3. требуется внести соответствующие изменения в инструкцию [3];
4. требуется провести модернизацию программного обеспечения испытательного стенда марки «ИГК-90.1».
Литература
1. Закон України «Про метрологію та метрологічну діяльність», із змінами, внесеними згідно із Законами № 4731-VI від 17 травня 2012 року.
2. Закон України «Про захист прав споживачів», із змінами, внесеними згідно із Законами № 5463-VI від 16.10.2012.
3. ЦТ-0062 «Інструкції по утриманню, ремонту та випробуванню гасителів коливань локомотивів і моторвагонного рухомого складу».
4. ГОСТ Р 52279-2004 «Демпферы гидравлические рельсового подвижного состава. Общие технические условия».
5. ТУ 31 8383-001-00083262-06 «Гидродемпфер колебаний (демпфер) 45.30.045М. Технические условия».
6. Цивільний кодекс України (Книга четверта. Право інтелектуальної власності), із змінами, внесеними згідно із Законами N 5495-VI ( 5495-17 ) від 20.11.2012
7. «Гасники коливань гідравлічні рейкового рухомого складу. Технічні вимоги» (затверджені 01.06.2004р. генеральною дирекцією Укрзалізниці).
8. «Гидравлические демпферы подвижного состава железных дорог. Руководство по эксплуатации» ОАО «Транспневматика» от 15.07.1999.
9. Боряк К.Ф., Манзарук М.А., Разумовский А.Л. Пневмоприводной стенд для испытаний гидравлических гасителей колебаний локомотивов // Научно-технический и производственный журнал «Вибрация машин: измерение, снижение, защита». - Донецк, 2012. - № 3(30). – С. 31 – 35.