РАЗЛИЧНЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ГАСИТЕЛЕЙ КОЛЕБАНИЙ

Боряк К. Ф. – Частное малое предприятие «КОМПРО», г. Одесса, Украина

Манзарук М.А. – Одесская государственная академия технического регулирования и качества, г. Одесса, Украина

 

Гасители колебаний  предназначены для компенсации сил, вызывающих колебания кузова локомотива в движении. Наиболее широкое распространение получили гидравлические гасители колебаний (гидродемпферы). Принцип действия гидравлических гасителей колебаний заключается в последовательном перемещении через дроссельные или клапанные отверстия вязкой жидкости под воздействием растягивающих или сжимающих сил из одной полости цилиндра в другую с помощью поршневой системы. Таким образом, с помощью гасителя колебаний кинетическая энергия колебания кузова локомотива преобразовывается в тепловую энергию нагрева вязкой жидкости, которая затем рассеивается за счет теплообмена корпуса гасителя с воздухом. Гашение кинетической энергии колебаний кузова необходимо производить сразу в трех направлениях относительно прямолинейного движения самого  локомотива, поэтому количество установленных на локомотиве гасителей может достигать 32 штук.  

При удовлетворительном качестве дорожного полотна и высоком качестве изготовления комплектующих гаситель колебаний должен «выхаживать на локомотиве до ремонта» не менее 900тыс. км, однако это скорее из области фантастики, чем в реальной жизни. Причем не всегда виноваты в этом путейцы, которые следят за состоянием дорожного полотна, или работники локомотивного депо, выполняющие ремонт подвижного состава. Виновато действующее законодательство, которое сегодня допускает одновременное существование двух различных подходов к оценке качества технического состояния гидравлических гасителей колебаний.

В погоне за европеизацией в Украине (и в России  тоже) было разрешено выпускать промышленную продукцию не в соответствии с государственными стандартами (ГОСТ), а по техническим условиям (ТУ), которые разработаны самим же производителем и согласованы с территориальными органами Госстандарта. При этом ТУ предприятия, согласно разделу VI Закона Украины «О собственности», являются интеллектуальной собственностью предприятия и без его письменного разрешения не может быть использовано кем-либо, включая представителей органов госнадзора. Так законодательную функцию государства сменили на согласовательную, что в условиях отсутствия здоровой конкуренции неизбежно приводит к снижению качества выпускаемой продукции.

К сожалению, на сегодня в действующих межгосударственных и национальных стандартах отсутствуют четкие и однозначные критерии выбора испытательного оборудования для  гидравлических гасителей колебаний и предъявляемые к ним технические требования, что порождает разные подходы к проведению самих испытаний. Отсутствие единства требований к технологическому оборудованию приводит к тому, что эксплуатационные транспортные предприятия и производители гидравлических гасителей колебаний проводят свои испытания на стендах, которые отличаются не только по конструкции, по принципу работы, но и по количеству проделанных измерений физической величины для определения значений параметра сопротивления. Параметр сопротивления является определяющей характеристикой для любого гидравлического гасителя колебаний, а его действительное значение главным критерием в оценке качества  демпфирования.

В п.3.7 межгосударственного стандарта  РМГ 29-99 «Метрология. Основные термины и определения» дано четкое определение: «действительное значение физической величины – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него». Действительное значение физической величины определяется  средним арифметическим значением для целого ряда результатов измерений, полученных экспериментальным путем. Другими словами, чем больше в количественном выражении информации (ряд экспериментальных измерений физической величины) о значении параметра сопротивления, тем достоверней будет оценка пригодности (или непригодности) гасителя к эксплуатации.

(Сл.1) В таблице 1 для сравнения представлены стандарты и ТУ различных предприятий, каждый из которых регламентирует разный диапазон и разное количество экспериментальных измерений значения параметра сопротивления, необходимых для оценки демпфирующих свойств гидравлического гасителя.

Таблица 1

 

№ п.п.	Наименование нормативного документа	Страны, которые  используют	Условия записи рабочих диаграмм на испытательных стендах для одного гидравлического гасителя колебаний
			Температура,  t, C°	Скорость движения поршня при соответствующих режимах, V, м/с		Максимальный ход поршня, h, мм	Кол-во контрольных значений параметра сопротивления, ß, кН·с/м
				дроссельный	клапанный
1	2	3	4	5	6	7	8
1.	Межгосударственный СТ СЭВ 3044-81	СССР и все страны СЭВ	+15÷25	-	0,10÷1,0	100	6
2.	Межгосударственный ГОСТ 30635-99	Азербайджан Армения Беларусь Грузия Казахстан Кыргызстан Молдова Таджикистан Туркменистан Узбекистан Украина	+15÷30	0,08÷0,20	0,20÷1,0	100	10
3.	Национальный ГОСТ Р 52279-2004	Россия	+15÷35	0,075 и 0,15	0,30	> 12	3
4.	Частный ОАО «Петуховский литейно-механический завод» ТУ 31 8383-001-00083262-06	Россия	Неизвестна (+23)	0,075 и 0,15	0,30	50	1
5.	Частный ОАО «Транспневматика» ТУ 3183-508-05744521-98	Россия	Неизвестна (+40)	0,06	0,30	50	2
6.	Частный ЧМП «КОМПРО» Инструкция УЗ ЦТ-0062	Украина	+15÷25	0,01÷0,075	0,075÷0,35	≤ 200	1000

 

(Сл.2) На рис.1 наглядно видно, как последовательно с годами в стандартах и ТУ предприятий снижались требования к количеству измеренных значений параметра сопротивления гасителя, полученных на испытательном стенде.

Рис. 1 Тенденция развития требований к количеству проводимых испытаний гидравлических гасителей на стенде в стандартах и ТУ предприятий

Плоды такой политики европеизации мы сейчас и пожинаем. Отсутствие единства по количеству измерений определяющего для гасителей параметра сопротивления среди производителей и эксплуатационников привело к  ситуации, когда новые гасители колебаний, приобретенные непосредственно у производителя, не проходят входной контроль на установленных в эксплуатационных депо испытательных стендах. Мы столкнулись с подобной ситуацией в локомотивном депо Котовск Одесской ж.д. при испытаниях гидродемферов типа 677.000.

(Сл.3) Исторически сложилось ситуация так, что основными поставщиками гидродемпферов для железнодорожного транспорта Украины являются промышленные предприятия России. В паспорте на гидродемпфер российского производителя ОАО «Транспневматика» отсутствует ссылка на какой-либо государственный стандарт (указаны только ТУ)  и не указан тип испытательного стенда, на котором был испытан гидродемпфер. ТУ являются интеллектуальной собственностью производителя и, как было сказано выше, доступ к ним охраняется законом «О собственности». К сожалению, в паспорте производителя не указаны конкретные числовые значения параметра сопротивления. Поэтому  в расчетах мы воспользовались доступными для нас данными из паспорта значений сил сопротивления (нормативных и, полученных экспериментально на стенде) для двух контрольных значений скоростей перемещения поршня гидродемпфера (рис.2).

 

Расчеты параметра сопротивления по измеренным значениям силы: Для скорости v=0,060м/с и допускаемых значений 108<ß<155kH·c/м получаем: на «отбое» ß    = 126067≈ 126 kH·c/м; «на сжатие» ß    = 119667≈ 120 kH·c/м Для скорости v=0,300м/с и допускаемых значений 60<ß<81kH·c/м получаем: на «отбое» ß    = 66407≈ 66 kH·c/м; «на сжатие» ß    = 67360≈ 67 kH·c/м

Контрольные точки (заштрихованные зоны) на графиках (Рис.3)

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 Вид протокола оформления результатов испытаний гидродемпфера типа 677.000 на стенде ОАО «Транспневматика» (Россия)

Сразу бросается в глаза большое значение температуры испытаний +40°С, что противоречит требованиям  сразу двух стандартов (межгосударственного ГОСТ 30635-99 и российского ГОСТ Р 52279-2004) и ведомственной инструкции УЗ ЦТ-0062 (см. таб.1).  Кроме этого стендовые испытания гидродемпферов у производителя ограничиваются весьма узким  диапазоном перемещения поршня (50мм), что опять противоречит требованиям указанных стандартов (100мм). Если предположить, что контроль над качеством изготовления комплектующих на предприятии ОАО «Транспневматика» (Россия) осуществляется  одинаково хорошо на всех промежуточных этапах производства, то для новых изделий такие условия испытаний гасителей еще можно принять. Но побывавшие в эксплуатации гидродемпферы просто необходимо испытывать на максимальных рабочих ходах поршня (195±5мм), так как на малых ходах перемещения нельзя выявить возможные деформации штока, которые впоследствии могут привести к заклиниванию поршня.  

В своем паспорте для оценки технического состояния гидродемпфера  производитель ограничился всего двумя испытаниями, по результатам которых нами были получены два значения параметра сопротивления. Напрашивается логический вопрос, а сколько можно провести кривых (графической зависимости параметра сопротивления от скорости перемещения поршня) через две контрольные точки? Бесконечное множество вариантов.

В подтверждение сказанному, рассмотрим протокол испытаний гидродемпфера того же типа 677.000, но полученный в локомотивном депо Котовск на испытательном стенде «ИГК-90.1» украинского производства фирмы «КОМПРО» (рис.3). (Сл.4)

         

Рис.3 Протокол испытаний гидродемпфера типа 677.000

на стенде «ИГК-90.1» (Украина)

Полученные кривые для силы сопротивления проходят через две контрольные зоны (заштрихованные области на верхнем графике), которые производителем указаны в паспорте (рис.2). Выполненные нами расчеты значений параметра сопротивления ß, kH·c/м для двух значений скорости v, м/с (0,060 и 0,300) вошли в нормированный производителем диапазон, однако слесарь из депо (Романюк А.Н.) забраковал гидродемпфер по двум причинам:

1.     отсутствует зона «дроссельного» режима работы гидродемпфера при «растяжении» (на нижнем графике кривая резко уходит вверх);

2.     на малых скоростях перемещения поршня v≤0,075м/с гидродемпфер имеет слишком большое значение параметра сопротивления ß>180кН·с/м (при «растяжении»).

Разборка гидродемпфера показала, что калибровочное отверстие (иголки) перекрыто регулировочным винтом больше, чем этого требуется. После проделанной слесарем регулировки, искомый гидродемпфер снова испытали на стенде «ИГК-90.1». Результат оказался положительным (рис.4).  (Сл.4)

Рис. 4. 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 при «сжатии», так и при «растяжении» выровнялись. Графики стали практически ассиметричными, с четко выраженными моментами перехода (точки максимума кривых на графиках) и границами «дроссельного» и «клапанного» режимов работы гидродемпфера с одинаковыми значениями параметра сопротивления ß=160кН·с/м при значении скорости v=0,075м/с. 

Из сравнения представленных протоколов испытаний одного и того же гасителя 677.000 на двух разных стендах (рис.2 и 4) видно, что главным преимуществом нашего испытательного стенда «ИГК-90.1» является большая информативность по количеству полученных результатов (1000) измерений силы и параметра сопротивления в широком диапазоне скоростей  0,010÷0,300м/с. Другим  конструкционным  отличием украинского испытательного стенда «ИГК-90.1» является проведение испытаний по негармоническому, но близкому к синусоидальному закону нагружения гидродемпфера (рис. 5). (Сл.5)

 

Рис. 5 Фотофрагмент с экрана монитора ПК о не гармоническом законе нагружения гидродемпфера во время испытаний на стенде «ИГК-90.1»

По форме диаграммы нагружения гидродемпфера на рис. 5 видно, что на достаточно малых отрезках времени (10000мс) измерений  закон нагружения близок к синусоидальному, но  частота прикладываемой нагрузки с течением времени испытаний каждый раз изменяется (уменьшается) в диапазоне 0,033÷0,33Гц. Это связано с изменением скорости перемещения поршня с течением времени испытаний соответственно (уменьшением от максимума к минимуму) в диапазоне 0,010÷0,350м/с. В такой ситуации, испытания гидродемпферов наиболее близки к реальным условиям их эксплуатации на локомотивах, а найденные значения параметра сопротивления, как среднее арифметическое ряда результатов из 1000 измерений, являются наиболее достоверными.  

Полученные графические зависимости силы и параметра сопротивления от скорости открывают более широкие возможности перед  ремонтниками в проведении диагностики технического состояния гидродемпфера, а именно позволяет:

- диагностировать исправную работу гасителя в «дроссельном» и «клапанном» режимах;

-  сравнивать значение скорости перехода из одного режима в другой (точки максимума на графиках) с указанным производителем значением в паспорте; 

- определять до разборки гасителя возможные причины его неисправности;

- при повторном испытании на стенде видеть результаты проделанной работы по регулировке или замены конструктивных элементов гасителя. (Сл.6)

Вывод: Отсутствие в действующих стандартах и технических условиях предприятий единства критериев по испытанию гидродемпферов приводит к существованию различных подходов к оценке технического состояния гидродемпферов у производителей и у эксплуатационников подвижного железнодорожного состава, что может привести к прямо противоположным результатам. Оснащение ремонтных и эксплуатационных депо стендами фирмы «КОМПРО» позволит повысить не только качество ремонта гасителей, но и уровень безопасности эксплуатации железнодорожного транспорта в целом. (видеоролик)