Оценка технического состояния тепловозных дизелей по неравномерности частоты вращения коленчатого вала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Панченко Максим Николаевич

• Панченко Максим Николаевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Панченко Максим Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ

1.1 Текущая система технического обслуживания и ремонта тягового подвижного состава

1.2 Основные термины, задачи и классификация диагностирования

1.3 Методы и средства диагностирования дизеля тепловоза

1.4 Методы диагностирования двигателя по неравномерности частоты вращения коленчатого вала

1.5 Выводы по главе 1. Цели и задачи исследования

2 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗВЕНЬЕВ ВАЛОПРОВОДА ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ

2.1 Система уравнений расчетной схемы валопровода

2.2 Расчет момента инерции кривошипно-шатунного механизма рядного поршневого двигателя

2.2.1 Уточненный метод расчета момента инерции шатуна с разделением его массы

2.2.2 Учет плоско-параллельного движения шатуна при расчете мгновенного момента инерции КШМ

2.2.3 Расчет момента инерции кривошипно-шатунного механизма с использованием конечно-элементных моделей

2.3 Расчет момента инерции кривошипно-шатунного механизма У-образного поршневого двигателя

2.4 Выводы по главе

3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВАЛОПРОВОДЕ ДИЗЕЛЯ

3.1 Определение параметров расчетной схемы валопровода дизеля

3.1.2 Определение жесткости участков валопровода

3.2 Определение собственных частот валопровода дизеля

3.3 Учет параметров трения

3.4 Математическая модель валопровода дизеля

3.4.1 Определение сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме

3.4.2 Расчёт индикаторной диаграммы с помощью ПК ДИЗЕЛЬ-РК

3.4.3 Проверка адекватности математической модели валопровода

3.5 Выводы по главе

4 КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ ПО ИЗМЕНЕНИЮ МГНОВЕННОЙ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

4.1 Анализ влияния параметрических отказов цилиндров дизеля на изменение мгновенной угловой скорости коленчатого вала

4.2 Определение технического состояния дизеля ПД1М с помощью спектрального анализа мгновенной частоты вращения коленчатого вала

4.3 Контроль технического состояния дизеля Д49 с помощью вейвлет-преобразования мгновенной угловой скорости коленчатого вала

4.4 Использование интеллектуальных классификаторов для оценки технического состояния тепловозного дизеля

4.4.1 Классификация состояния цилиндропоршневой группы рядного шестицилиндрового дизеля

4.4.2 Классификация состояния цилиндропоршневой группы У-образного шестнадцатицилиндрового дизеля

4.5 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Зависимости моментов инерции деталей КШМ рядного двигателя от угла ПКВ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Зависимости моментов инерции деталей КШМ У-образного двигателя от угла ПКВ

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Система дифференциальных уравнений частоты вращения коленчатого вала дизеля ПД1М

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Система дифференциальных уравнений частоты вращения коленчатого вала дизеля Д49

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Справка об использовании результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка технического состояния тепловозных дизелей по неравномерности частоты вращения коленчатого вала»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. «Белой книгой» ОАО «РЖД» установлены целевые показатели эффективности использования локомотивного комплекса, согласно которым в 2025 году к уровню 2017 года предполагается снижение доли неисправных локомотивов, находящихся на всех видах ремонта и обслуживания, до 16,3 %. Достижение указанных показателей должно обеспечиваться как серийным выпуском новых инновационных локомотивов с высоким коэффициентом технической готовности, так и совершенствованием системы технического обслуживания эксплуатируемого парка.

Одним из резервов повышения эффективности существующей планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта (СТОР) тягового подвижного состава является учет технического состояния оборудования локомотивов при планировании сроков и объемов ремонтов. Необходимым условием осуществления такого учета является применение бортовых и встроенных средств диагностики для оперативного контроля технического состояния оборудования локомотива в процессе его эксплуатации.

Анализ статистических данных ОАО «РЖД» показывает, что основным агрегатом, лимитирующим надежность работы тепловоза, является дизель. На его долю приходится до 38 % отказов в работе тепловозов 1-й и 2-й категорий. Распределение отказов по узлам и системам дизеля показывает, что на долю цилиндропоршневой группы (ЦПГ) и топливной аппаратуры (ТА) приходится более 50 %.

Оценка технического состояния ЦПГ и ТА является сложной задачей вследствие их закрытости и, как следствие, низкой контролепригодности. В настоящее время такая оценка осуществляется с использованием преимущественно стационарных систем тестовой диагностики. Развитие бортовых и встроенных средств диагностирования дизелей сдерживается высокой стоимостью таких средств при относительно низкой их надежности, обусловленной тяжелыми условиями работы на дизеле.

В то же время широкое применение систем электронного управления впрыском топлива и электронного регулирования частоты вращения коленчатого вала на тепловозных дизелях позволяет использовать для контроля их технического состояния мгновенную угловую скорость коленчатого вала, изменение которой в процессе рабочего цикла дизеля определяется силами, действующими на кривошипы вала со стороны отдельных цилиндров. Системы контроля технического состояния цилиндров дизеля по изменению мгновенной угловой скорости вала дизеля активно используются на двигателях малой размерности с небольшим количеством цилиндров. Для многоцилиндровых тепловозных дизелей проблема контроля их технического состояния по изменению мгновенной угловой скорости коленчатого вала по-прежнему остается актуальной.

Целью работы является повышение надежности тепловозных дизелей за счет оперативного контроля изменения мгновенной частоты вращения коленчатого вала.

Степень разработанности. В настоящее время в процессе эксплуатации, технического обслуживания и ремонта тепловозов используются ряд стационарных и бортовых систем контроля и диагностики, таких, как система мониторинга дизельных двигателей (СМДд), комплекс централизованного контроля, диагностики и настройки магистральных тепловозов (КДН) «Магистраль», микропроцессорные системы управления, регулирования и диагностики (МСУ-ТЭ, МСУ-Т, МСУ-ТП), аппаратно-программный комплекс «Борт», унифицированная система автоматического управления электроприводом и электрической передачей локомотива (УСТА), система автоматизированного непрерывного удаленного контроля параметров локомотивов (АСК) «ВИС», регистратор параметров работы тепловоза (РПРТ). Все они регистрируют большой объем измерительной информации, необходимой для управления дизель-генераторной установкой тепловоза и контроля режимов ее работы в процессе эксплуатации тепловоза, в том числе угловую скорость вращения коленчатого вала. Однако ни в одной из систем этот параметр не используется для оперативной диагностики дизеля.

Вопросами совершенствования работы и диагностирования технического состояния тягового подвижного состава занимаются специалисты ВНИКТИ, ВНИИЖТ, РУТ (МИИТ), ПГУПС, РГУПС, СамГУПС, ОмГУПС, ДВГУПС, МГТУ им. Н.Э. Баумана и др. Исследованию этих вопросов посвящены труды следующих специалистов: Балабина В.Н., Буркова А.Т., Васина П.А., Володина А.И., Грачева В.В., Конькова А.Ю., Кручека В.А., Лакина И.К., Носырева Д.Я., Овчаренко С.М., Плакса А.В., Симсона А.Э., Стрекопытова В.В., Тартаковского Э.Д., Хомича А.З., Четвергова В.А. и др.

Из зарубежных специалистов можно отметить работы Bulatovic Z. M., Cavina N., Witek L., Geveci M., Patton R. J., Taraza D., Tian R. L., Williams J. и др.

Объект исследования. Многоцилиндровый тепловозный дизель, оборудованный датчиками мгновенной угловой скорости коленчатого и положения распределительного валов.

Предмет исследования. Методы анализа параметров мгновенной частоты вращения коленчатого вала.

Основные задачи. Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

• анализ существующих методов и систем диагностирования тепловозных дизелей;

• разработка уточненной математической модели крутильных колебаний валопровода многоцилиндрового тепловозного дизеля;

• разработка методов диагностирования многоцилиндрового тепловозного дизеля по параметрам неравномерности частоты вращения коленчатого вала;

• верификация разработанных методов диагностирования на математических моделях валопроводов тепловозных дизелей и экспериментальных данных.

Методика исследования. Поставленные в диссертационной работе задачи решены с использованием различных методов теории прочности, теоретической механики, конечно-элементного моделирования, теории дифференциальных уравнений, спектрального и вейвлет анализа, корреляционного анализа, теории

автоматического регулирования и двигателей внутреннего сгорания, кластерного анализа и методов машинного обучения. Поставленные в работе задачи решались с использованием программных пакетов SolidWorks, MATLAB, Excel.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана уточненная математическая модель валопровода тепловозного дизеля, учитывающая переменный момент инерции кривошипно-шатунного механизма.

2. Теоретически обоснованы и предложены:

• графоаналитический метод определения переменного момента инерции кривошипно-шатунного механизма тепловозного дизеля как функции угла поворота коленчатого вала;

• способ определения собственных частот крутильных колебаний валопровода тепловозного дизеля с использованием амплитудно-частотной характеристики валопровода;

• метод оперативного контроля технического состояния цилиндропоршневой группы рядного шестицилиндрового тепловозного дизеля, основанный на анализе вектора приведенных амплитуд спектра мгновенной частоты вращения коленчатого вала с использованием интеллектуального многомерного классификатора;

• метод оперативного контроля технического состояния цилиндропоршневой группы многоцилиндрового V-образного тепловозного дизеля, основанный на анализе вейвлет-преобразования сигнала мгновенной угловой скорости коленчатого вала с использованием интеллектуального многомерного классификатора.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в разработке новых методов и способов расчета динамических характеристик валопровода тепловозного дизеля и оперативного контроля технического состояния цилиндропоршневой группы дизеля по сигналу мгновенной угловой скорости коленчатого вала дизеля.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

• предложенный графоаналитический метод расчёта момента инерции кривошипно-шатунного механизма дизеля учитывает изменение его величины по углу поворота коленчатого вала и обеспечивает повышение точности определения момента инерции кривошипно-шатунного механизма тепловозного дизеля на 3,5...25 % по сравнению с применявшимися ранее методами расчета;

• предложенный способ определения собственных частот крутильных колебаний валопровода с использованием его амплитудно-частотных характеристик упрощает анализ динамических характеристик валопровода как на стадии проектирования дизеля, так и при решении задач контроля его состояния в процессе эксплуатации;

• предложенная уточненная математическая модель валопровода обеспечивает уменьшения ошибки определения спектральных характеристик сигнала мгновенной угловой скорости масс валопровода на 20.25 % по сравнению с известными моделями;

• разработана программа для автоматизированного оперативного контроля состояния цилиндров многоцилиндрового У-образного тепловозного дизеля по сигналу мгновенной угловой скорости коленчатого вала.

Достоверность и апробация полученных результатов. Достоверность результатов подтверждена сравнением согласованности теоретических и экспериментальных данных и обеспечивается корректностью исходных математических положений, а также обоснованностью принятых допущений. Основные результаты работы докладывались на Международной научно-технической конференции «Локомотивы. XXI век» (Санкт-Петербург, 2017, 2018), Международной научно-технической конференции «Двигатель-2018» МГТУ им. Баумана (Москва, 2018), Международной научно-практической конференции «Перспективы развития сервисного обслуживания локомотивов» (Москва, 2018), Международной научно-технической конференции «Подвижной состав ХХ1 века (идеи, требования, проекты)» (Санкт-Петербург, 2018).

Личный вклад. Все результаты, изложенные в диссертационной работе, получены автором лично и самостоятельно.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся:

1. Уточненная математическая модель валопровода тепловозного дизеля, учитывающая переменный момент инерции кривошипно-шатунного механизма.

2. Графоаналитический метод определения переменного момента инерции кривошипно-шатунного механизма тепловозного дизеля как функции угла поворота коленчатого вала.

3. Способ определения собственных частот крутильных колебаний валопровода тепловозного дизеля с использованием его амплитудно-частотной характеристики.

4. Метод оперативного контроля технического состояния цилиндропоршневой группы рядного шестицилиндрового тепловозного дизеля, основанный на анализе вектора приведенных амплитуд спектра мгновенной частоты вращения коленчатого вала с использованием интеллектуального многомерного классификатора.

5. Метод оперативного контроля технического состояния цилиндропоршневой группы многоцилиндрового У-образного тепловозного дизеля, основанный на анализе вейвлет-преобразования сигнала мгновенной угловой скорости коленчатого вала с использованием интеллектуального многомерного классификатора.

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 6 печатных работах из них 2 в ведущих рецензируемых научных журналах, включенных в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа включает в себя введение, четыре главы, заключение и изложена на 208 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы, 116 рисунков и 5 приложений. Список использованных источников насчитывает 125 наименований.

1 СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ

1.1 Текущая система технического обслуживания и ремонта тягового

подвижного состава

Российский железнодорожный транспорт выполняет важную экономическую и социальную роль. По данным Росстата [1] за 2018 год он выполнил 46,1 % грузооборота и 24,4 % пассажирооборота. Поддержание всего комплекса железнодорожного транспорта в рабочем состоянии является капиталоёмкой задачей, при этом до 30 % эксплуатационных и более 20 % капитальных затрат приходится на локомотивный комплекс. На балансе ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД») находится около 20 тыс. единиц тягового подвижного состава (ТПС), из них примерно половина - тепловозы.

«Белой книгой» ОАО «РЖД» [2] установлены целевые показатели эффективности использования локомотивного комплекса, согласно которым в 2025 году к уровню 2017 года предполагается:

• увеличение протяженности участков работы локомотивных бригад более чем на 50 % при переходе на полигонные технологии работы;

• увеличение среднесуточной производительности локомотива рабочего парка в грузовом движении не менее чем на 10 %;

• снижение доли неисправных локомотивов, находящихся на всех видах ремонта и обслуживания, до 16,3 %.

Достижение указанных показателей возможно серийным выпуском инновационных локомотивов, имеющих коэффициент технической готовности (КТГ) 0,96-0,97 %. Основным фактором, влияющим на уровень КТГ, помимо конструкции локомотива и условий эксплуатации, является качество его обслуживания и ремонта в сервисных локомотивных депо и на ремонтных заводах [3]. Последнее, в свою очередь, во многом зависит от сложившейся системы технического обслуживания и ремонта локомотивов.

Существующая планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта (СТОР) тягового подвижного состава сформировалась в 30-х годах 20 века [4]. Эта система предусматривает проведение технического обслуживания и ремонта (ТОР) локомотива в установленных объемах через определенные сроки или пробеги, периодичность которых в настоящее время регламентируется Распоряжением ОАО «РЖД» от 30.12.2016 № 2796р «О системе технического обслуживания и ремонта локомотивов ОАО "РЖД» (в ред. Распоряжения ОАО «РЖД» от 21.09.2018 № 2070/р) [5, 6]. Планово-предупредительная система ремонта (ППР) в зависимости от серий ТПС позволяет рассчитать потребный штат персонала, необходимые материальные ресурсы и использовать унифицированные технологические процессы. Обслуживание и ремонт оборудования тепловоза носит обобщенный характер для каждой серии локомотивов, выполняется вне зависимости от его наработки и состояния и направлено на поддержание среднего уровня технического состояния локомотива. При проектировании нового ТПС в конструкцию локомотива закладывается соответствие ресурса его узлов и агрегатов установленным видам технического обслуживания и ремонта.

Анализ ежегодных статистических данных ОАО «РЖД» позволяет оценить эффективность использования ППР [7].

Увеличение количества отказов 1 и 2 категорий в 2014 году (рисунок 1.1) отчасти объясняется изменением форм отчетности вследствие передачи ремонта оборудования локомотивов, за исключением приборов безопасности, в сервисные компании.

В 2018 году значение показателя приблизилось к уровню 2013 года, который примерно в 3,5 превышает требования технических условий на новые локомотивы - не более двух на 1 млн. км пробега.

Динамика изменения процента неисправных тепловозов имеет тенденцию к росту (рисунок 1.2).

Рисунок 1.1 - Распределение отказов 1 и 2 категорий в локомотивном комплексе на 1 млн. км

пробега локомотивов

Рисунок 1.2 - Распределение процента неисправных тепловозов в локомотивном комплексе

Высокий процент неисправных тепловозов приводит к избыточности парка и экономическим потерям.

Количество среднемесячных неплановых ремонтов за 2018 год имеет самое низкое значение за последние пять лет (рисунок 1.3), но по-прежнему велико.

Рисунок 1.3 - Распределение среднемесячных неплановых ремонтов в локомотивном комплексе

Причины недостаточной эффективности ППР разнообразны, можно указать лишь некоторые из них [8]. В 2014 году произошла передача обслуживания и ремонта оборудования локомотивов сервисным компаниям. Создание сервисных компаний преследовало цель формирования конкуренции на рынке услуг обслуживания и ремонта локомотивов. На текущий момент существует три компании, обслуживающие локомотивы ОАО «РЖД»: ООО «ЛокоТех-Сервис», ООО «СТМ-Сервис» и ООО «Милорем-Сервис». Более 75 % локомотивов передано ООО «ЛокоТех-Сервис», что не позволило создать полноценную конкуренцию на этом рынке услуг. Это способствует снижению экономической эффективности, качества выполнения услуг, эффективности распределения ресурсов и т. д. Высокий износ локомотивного парка - 62 % - также негативно влияет на эффективность ППР [9].

Одним из важнейших недостатков ППР является необходимость обслуживания и ремонта оборудования вне зависимости от его состояния. Режимы работы локомотивов одной серии отличаются [10] и зависят от разных факторов, таких, как профиль пути на участках эксплуатации, средняя масса поезда, участковая скорость и т.д. Таким образом, возможны случаи, когда производится

переборка исправного оборудования, которая влечёт к непроизводительным расходам, а также к приработке узлов оборудования после переборки и снижению их ресурса [11].

Перспективы увеличения ресурса и надежности оборудования тепловоза, уменьшения затрат на ТОР традиционно связываются с переходом от системы ППР к системе ремонта по техническому состоянию (РТС), при которой обслуживание и ремонт оборудования производится при наступлении его предотказного состояния. Первое упоминание о РТС с помощью безразборной диагностики в распорядительных документах Министерства путей сообщения Российской Федерации (МПС РФ) появляется в Указании МПС РФ от 05.04.1994 № М-257у «Об улучшении технического состояния тягового подвижного состояния (ТПС)» [12]. В Указании МПС РФ от 03.06.1999 № Л-991у «О системе (нормативах) технического обслуживания и эксплуатации, текущего и капитального ремонтов тягового подвижного состава» руководителям локомотивных депо предписывалось внедрение безразборной диагностики в целях снижения эксплуатационных расходов. Несмотря на предпринимаемые усилия по переходу к системе РТС, на российских железных дорогах по-прежнему применяется система ППР. В то же время, развитие современных информационных технологий, микроэлектроники и методов обработки данных создаёт предпосылки к переходу на систему РТС.

1.2 Основные термины, задачи и классификация диагностирования

Под ремонтом по техническому состоянию понимается ремонт, при котором контроль технического состояния выполняется с периодичностью, установленной в документации, а объём и момент начала ремонта определяются техническим состоянием объекта [13]. Техническим состоянием является совокупность свойств объекта, подверженных изменению в процессе его производства, эксплуатации, транспортировки, характеризуемых значениями параметров и/или качественными признаками, установленными в документации. Определение технического состояния объекта связано с решением одной или нескольких задач [14, 15]:

• техническая диагностика - определение состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени. Данная задача возникает при решении вопроса о работоспособности и исправности объекта, поиска в них неисправностей, при проверке устройств после их ремонта или изготовления. Эта задача наиболее часто решается на практике;

• техническая прогностика - предсказание состояния, в котором окажется объект в некоторый последующий момент времени. Эта задача позволяет определить периодичность проведения технических обслуживаний и ремонтов объекта с целью предсказания и недопущения выхода его из строя;

• технический генезис - определение состояния, в котором находился объект ранее. Решение этой задачи необходимо при определении причин отказов систем с целью их дальнейшего предупреждения, а также при расследовании причин аварий и крушений.

Согласно ГОСТ 27.002-2015 [16], объект может находиться в следующих видах технического состояния:

• исправное состояние;

• рабочее состояние;

• работоспособное состояние;

• неисправное состояние;

• нерабочее состояние;

• неработоспособное состояние;

• предельное состояние;

• опасное состояние.

Процесс определения технического состояния объекта называется техническим диагностированием. Под диагностированием понимается анализ диагностических признаков или комплексов диагностических признаков с целью определения природы неисправности или отказа (вида, места, степени развития) [17]. Диагностирование выполняется средствами диагностирования, предназначенными для количественной и качественной оценки технического

состояния объекта, которые можно классифицировать [15, 18, 19], как показано на рисунке 1.4.

По виду диагностического эксперимента средства диагностирования делятся на рабочие, тестовые и экспресс-диагностирование. При тестовом диагностировании проводится испытание объекта по специальной программе. При таком испытании возможно создать условия, при которых получается наиболее информативное состояние объекта для оценки его технического состояния, например, номинальное. В то же время тестовое диагностирование увеличивает стоимость диагностирования, вследствие увеличения трудоёмкости и расхода на энергоресурсы. Во время рабочего диагностирования оценка технического объекта производится во время его эксплуатации. При экспресс-диагностировании ограничиваются количеством контролируемых параметров и затрачиваемым временем.

Средства диагностирования делятся на встроенные, внешние, специализированные, универсальные, автоматизированные и автоматические [19]. В зависимости от расположения средства диагностирования на объекте оно может быть встроенным или внешним. У встроенных систем всё оборудование (датчики, средства для измерения, обработки и анализа диагностического сигнала и т.д.) находится непосредственно на объекте, и оно является его составной частью. Встроенная система диагностирования проектируется и устанавливается на объекте при его производстве или добавляется к объекту при его эксплуатации, например, во время модернизации.

Внешнее диагностическое оборудование используется для оценки технического состояния различных объектов одного или схожих видов. В зависимости от исполнения они могут быть стационарными и переносными. В разделённых системах в переносной части может, например, сниматься диагностический сигнал и проводиться первичная его обработка, а в стационарной части производиться окончательная обработка данных, их анализ и хранение. В комбинированных системах также может выполняться снятие и первичная обработка диагностических данных в бортовой системе, а остальное - в стендовой.

В разделённых и комбинированных системах стараются добиваться наилучшего соотношения между стоимостью и контролепригодностью объекта.

В зависимости от уровня автоматизации средства диагностирования делятся на ручные, автоматизированные и автоматические. Ручные средства диагностирования предполагают получение информации и её обработку человеком. В автоматизированных часть процесса диагностики выполняют средства автоматизации, а часть - человек. Если получение информации и её обработка производится без участия человека, то такие системы являются автоматическими.

Вид диагностического сигнала определяет выбор датчиков, способ получения и обработки информации. На рисунке 1.4. представлены наиболее часто встречающиеся виды диагностического сигнала при оценке технического состояния узлов и агрегатов тепловоза: газодинамический, виброакустический, параметры отработавших газов, тепловизионный, спектральный состав масла, электрический, параметры частоты вращения и углового ускорения вала и т.д. Если в средстве диагностирования используется несколько диагностических сигналов, то вид диагностического сигнала - комплексный.

Рисунок 1.4 - Классификация средств диагностирования

В основе процесса диагностирования [20, 21] лежит метод FDI (Fault Detection and Identification), схема которого представлена на рисунке 1.5. На вход объекта диагностирования ОД, состояние которого характеризуется вектором структурных параметров A, подается вектор входных параметров X. Одновременно на вход эталонной диагностической модели ДМ с вектором настраиваемых параметров A0 подается вектор X*, полученный препроцессорной обработкой входного вектора X в блоке ПРх (очистка сигнала от шума, исключение неинформативных образцов, нормализация, фаззификация и т. д.). Для построения диагностической модели используются аналитические (алгебраические и дифференциальные уравнения) и регрессионные модели (полиномы, нейронные сети, ряды и т.д.). Вектор параметров A0 определяется по измеренным или расчетным значениям векторов X и Y в процессе обучения модели. В блоке ПРу выполняется предварительная обработка вектора выходного сигнала Y (очистка сигнала от шума, исключение неинформативных значений и т. д.). Вектор невязки Е является результатом покомпонентного сравнения вектора результатов моделирования Y0 и вектора обработанного выходного сигнала Y*. Анализ вектора невязки Е в модуле классификатора КЛ позволяет отнести текущее состояния ОД к одному из классов состояний C.

Рисунок 1.5 - Схема FDI метода диагностирования

1.3 Методы и средства диагностирования дизеля тепловоза

Технологической основой применения системы РТС является широкое применение средств стационарной и бортовой диагностики оборудования локомотивов в процессе их технического обслуживания и эксплуатации для контроля технического состояния узлов и агрегатов локомотива, лимитирующих его надежность, периодичность и объемы технического обслуживания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Панченко Максим Николаевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Основные показатели перевозочной деятельности : [сайт] / ЭБ Федеральной службы государственной статистики. - URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/enterprise/transpo rt/ (дата обращения: 08.03.2019). - Текст : электронный.

2. Стратегия научно-технологического развития холдинга «РЖД» на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая книга) : Распоряжение ОАО «РЖД» от 17.04.2018 № 769/р : [сайт] / Нормативные документы ЗападноСибирской железной дороги - филиала ОАО «РЖД». - URL: http://zszd.rzd.ru/dbmm/download?vp=17&load=y&col_id=121 &id=18071 (дата обращения: 11.03.2019). - Текст : электронный.

3. Балагин, Д. В. Анализ уровня надежности тепловозов в период жизненного цикла / Д. В. Балагин, Р. Ю. Якушин, А. А. Колмаков. - Текст : электронный // Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качество железнодорожного подвижного состава: Материалы III Всероссийского научно-технической конференции с международным участием в 3-х частях (Омск, 10-11 декабря 2015 г.); отв. ред. И. И. Галиев. - Омск : ОмГУПС, 2015. - С. 120127.

4. Никифоров, В. А. О системе технического обслуживания тепловозов / В. А. Никифоров. - Текст : электронный // Вестник ВНИИЖТ. - 2013. - № 1. - С. 46-52.

5. О системе технического обслуживания и ремонта локомотивов ОАО «РЖД» : Распоряжение ОАО «РЖД» от 30.12.2016 № 2796р. - Текст : электронный

6. О внесении изменений в распоряжения ОАО «РЖД» от 11 августа 2016 года № 1651р и от 30 декабря 2016 года № 2796р и признании утратившими силу некоторых документов : Распоряжение ОАО «РЖД» от 21.09.2018 № 2070/р. -Текст : электронный

7. Богинский, С. А. Задачи взаимодействия ОАО «РЖД» и сервисных компаний / С. А. Богинский. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2018. -

№ 12 (744). - С. 2-3.

8. Явриянц, К. В. "Плюсы" и "минусы" ремонта по техническому состоянию / К. В. Явриянц. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2017. - № 5 (724). - С. 7-8.

9. Михальчук, Н. Л. Определена концепция перспективных локомотивов / Н. Л. Михальчук. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2018. - №2 1 (733). - С. 6-9.

10. К вопросу совершенствования планово-предупредительной СТОР магистральных тепловозов / В. А. Перминов, Е. Е. Белова, Н. В. Атлетов, И. Э. Нестеров. - Текст : непосредственный // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. - 2012. - № 2 (18). - С. 28-32.

11. Иванов, В. Н. Причины неплановых ремонтов и совершенствование системы обслуживания локомотивов : специальность 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Иванов Валерий Николаевич ; Петербургский государственный университет путей сообщения. -Санкт-Петербург, 2005. - 24 с. - Текст : непосредственный.

12. Об улучшении технического состояния тягового подвижного состава (ТПС) : [Указание МПС РФ от 05.04.1994 № М-257у] : [сайт]. - URL: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=EXP;n=300535#01350501 1098567377. - Текст : электронный.

13. ГОСТ 18322-2016. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения : национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 марта 2017 г. №2 186-ст : введен взамен ГОСТ 18322-78 : дата введения 2017-09-01 / разработан федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институтом систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭМ СО РАН). - Москва : Стандартинформ, 2017. - 16 с. ; - 80 экз. - Текст: непосредственный.

14. Сапожников, В. В. Основы технической диагностики : учебное пособие / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников. - М.: Маршрут, 2004. - 316 с. : ил. ; 22 см.

- Библиогр.: с. 311-314. - Текст : непосредственный.

15. Стецюк, А. Е. Основы технической диагностики. Теория распознавания : учеб. пособие / А. Е. Стецюк, Я. Ю. Бобровников. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2012. - 69 с. - Текст : электронный.

16. ГОСТ 27.002-2015. Надежность в технике. Термины и определения = Dependability in technics. Terms and définitions : национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 июня 2016 г. № 654-ст : введен взамен ГОСТ 27.002-89 : дата введения 2017-03-01 / разработан Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации и сертификации в машиностроении (ВНИИНМАШ). - Москва : Стандартинформ, 2016. - 28 с. ; - 80 экз. - Текст: непосредственный.

17. ГОСТ Р ИСО 13372-2013. Контроль состояния и диагностика машин. Термины и определения = Condition monitoring and diagnostics of machines -Vocabulary (IDT) : национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. № 1661-ст : введен впервые : дата введения 2014-09-01 / разработан Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АО «НИЦ КД»). - Москва : Стандартинформ, 2014. - 20 с. ;

- 80 экз. - Текст: непосредственный.

18. Коньков, А. Ю. Основы технической диагностики локомотивов : учебное пособие / А. Ю. Коньков. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2007. - 98 с. - Текст : электронный.

19. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения = Technical diagnostics. Terms and definitions : национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством

продукции и стандартам от 26 декабря 1989 г. №2 4143 : введен взамен ГОСТ 2091175 : дата введения 1991-01-01 / разработан Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам. - Москва : Стандартинформ, 2009. - 12 с. ; - 82 экз. - Текст: непосредственный.

20. Patton, R. J. Issues of Fault Diagnosis for Dynamic Systems / R. J. Patton, P. M. Frank, R. N. Clark. - London : Springer-Verlag. - 2000. - 597 p. - Текст : электронный.

21. Грачев, В. В. Диагностирование систем дизеля с использованием нейро-нечетких диагностических систем / В. В. Грачев. - Текст : непосредственный // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. - 2015. - № 3. - С. 59-66.

22. Тараненко, А. В. Безопасность движения: переломить негативные тенденции! / А. В. Тараненко. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2017. -№ 3 (723). - С. 2-4.

23. Балабин, В. Н. Комплексная система мониторинга дизельных двигателей / В. Н. Балабин, В. З. Какоткин, И. И. Лобанов. - Текст : непосредственный // Железнодорожный транспорт. - 2011. - № 12. - С. 50-51.

24. Балабин, В. Н. Результаты применения комплексной системы контроля и диагностики локомотивных дизелей / В. Н. Балабин, В. З. Какоткин, И. И. Лобанов. - Текст : электронный // Современные наукоемкие технологии. - 2014. -№ 9. - С. 11-16.

25. Контроль топливной аппаратуры на работающем дизеле / А. И. Володин, П. Н. Блинов, В. В. Вихирев [и др.]. - Текст : непосредственный // Электрическая и тепловозная тяга. - 1989. - № 5. - С. 33-34.

26. Володин, А. И. Термодинамическая визуализация тепловозного дизеля как способ оценки качества его функционирования / А. И. Володин, Д. В. Балагин, А. Я. Яскин. - Текст : электронный // Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Сборник материалов V научно-практической конференции, посвященной Дню Российской науки. - Омск: ОмГУПС, 2011. - С. 72-78.

27. Аппарат искусственных нейронных сетей для диагностики современного локомотива / А. В. Грищенко, В. В. Грачев, Ю. В. Бабков [и др.]. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2012. - № 7 (667). - С. 36-40.

28. Грищенко, А. В. Использование средств бортовой диагностики для повышения эффективности технического обслуживания локомотивов / А. В. Грищенко, В. В. Грачев. - Текст : непосредственный // Локомотивы. XXI век: Сборник материалов Международной научно-технической конференции, посвящённой 110-летию со дня рождения д.т.н., профессора Е. Я. Гаккеля. - Санкт-Петербург: ПГУПС, 2013. - С. 118-123.

29. Коньков, А. Ю. Диагностика износа плунжерной пары насоса высокого давления на рабочих режимах дизеля / А. Ю. Коньков, М. В. Яранцев. - Текст : электронный // Ученые заметки ТОГУ. - 2014. - Т. 5, № 1. - С. 338-340.

30. Коньков, А. Ю. Диагностирование неплотности цилиндра дизеля по результатам измерения скорости изменения внутрицилиндрового давления / А. Ю. Коньков, А. И. Трунов, И. Д. Конькова, Ю. А. Давыдов. - Текст : электронный // Вестник Тихоокеанского государственного университета. - 2018. - № 4 (51). - С. 9-16.

31. Кручек, В. А. Повышение надежности водяной системы тепловозов / В. А. Кручек, В. В. Кручек, П. В. Дворкин. - Текст : непосредственный // Известия Петербургского государственного путей сообщения. - 2014. - № 2 (39). - С. 49-53.

32. Кручек, В. А. Использование современных материалов при конструировании поршневых колец тепловозного дизеля / В. А. Кручек, П. В. Дворкин. - Текст : непосредственный // Локомотивы. Газомоторное топливо (Проблемы. Решения. Перспективы): материалы I Международной научно-практической конференции. - Самара: СамГУПС, 2016. - С. 89-93.

33. Лакин, И. К. Применение статистических методов при диагностировании тепловозов / И. К. Лакин, А. А. Аболмасов, В. А. Мельников. -Текст : электронный // Известия Транссиба. - 2015. - № 1 (21). - С. 20-29.

34. Лакин, И. К. Как сформировать план ремонта локомотивов с учетом их технического состояния / И. К. Лакин, В. А. Мельников, Г. В. Сысоев. - Текст :

непосредственный // Локомотив. - 2017. - № 6 (725). - С. 9-10.

35. Носырев, Д. Я. Разработка диагностической модели оценки закоксованности выпускных окон по рабочим параметрам тепловозного дизеля / Д. Я. Носырев, А. В. Авсиевич, А. Г. Старикова. - Текст : электронный // Вестник транспорта Поволжья. - 2016. - № 6 (60). - С. 28-36.

36. Снижение стоимости жизненного цикла за счет повышения прогнозирования остаточного ресурса узлов и деталей тепловозных дизелей / Д. Я. Носырев, А. Д. Росляков, А. Ю. Балакин, Е. А. Лысак. - Текст : электронный // Наука и образование транспорту. - 2016. - № 1. - С. 49-51.

37. Овчаренко, С. М. Ремонт тепловозного дизеля по результатам диагностирования / С. М. Овчаренко, Б. В. Хлопов. - Текст : электронный // Ресурсосберегающие технологии на Западно-Сибирской железной дороге: материалы научно-практической конференции. - Омск: ОмГУПС, 2010. - С. 121123.

38. Овчаренко, С. М. Применение искусственных нейронных сетей при анализе концентрации моторного масла продуктами износа / С. М. Овчаренко, В. А. Минаков. - Текст : электронный // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте: материалы III всероссийской научно-технической конференции с международным участием. -Омск: ОмГУПС, 2018. - С. 401-405.

39. Двигатели внутреннего сгорания: Тепловозные дизели. Газотурбинные установки / А. Э. Симсон, А. З. Хомич, А. А. Куриц [и др.] - Москва : Транспорт, 1980. - 384 с. : ил. ; 27 см. - Библиогр.: с. 378-379. - Предм. указ.: с. 380-382. -Текст : непосредственный.

40. Авторское свидетельство. SU 1320471 Российская Федерация, МПК F 01 P 5/08, F 02 B 29/04. Устройство для регулирования температуры охлаждаемой среды двигателя внутреннего сгорания : № 4000404/25-06 : заявл. 30.12.1985 : опубл. 30.06.1987 / Симсон А. Э., Харченко А. И., Сахаревич В. Д. [и др.]; заявитель и патентообладатель Харьковский ин-т инженеров железнодорожного транспорта им. С. М. Кирова. - 2 с. : ил. - Текст : электронный.

41. Авторское свидетельство. SU 1599693 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/00. Устройство для диагностирования цилиндропоршневой группы двигателя с электрическим запуском : № 4605888/25-06 : заявл. 21.11.1988 : опубл. 15.10.1990. / Тартаковский Э. Д., Климов Г. Е., Каганский О. С. [и др.]; заявитель и патентообладатель Харьковский ин-т инженеров железнодорожного транспорта им. С. М. Кирова.- 2 с. : ил. - Текст : электронный.

42. Процедура проведения эксплуатационных испытаний модернизированных локомотивов / Э. Д. Тартаковский, А. П. Фалендыш, А. Н. Зиньковский, Н. И. Брагин. - Текст : электронный // Труды Международной научно-практической конференции «Транспорт-2014». - Ростов-на-Дону: РГУПС, 2014. -С. 132-134.

43. Авторское свидетельство. SU 1236125 Российская Федерация, МПК F 01 P 3/20. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания : № 3823676/25-06 : заявл. 11.12.1984 : опубл. 07.06.1986 / Хомич А. З., Тяпкин М. А., Синенко П. Н. [и др.]; заявитель и патентообладатель Харьковский ин-т инженеров железнодорожного транспорта им. С. М. Кирова. - 2 с. : ил. - Текст : электронный.

44. Диагностика и регулировка тепловозов / А. З. Хомич, С. Г. Жалкин, А. Э. Симсон, Э. Д. Тартаковский - Москва : Транспорт, 1977. - 222 с. : ил. ; 21 см. -Библиогр.: с. 219-221. - Текст : непосредственный.

45. Четвергов, В. А. Техническая диагностика локомотивов : учебное пособие / В. А. Четвергов, С. М. Овчаренко, В. Ф. Бухтеев. - М.: ФГБОУ УМЦ ЖДТ, 2014. - 371 с. : ил., табл. ; 21 см. - Библиогр.: с. 363-367. - Текст : непосредственный.

46. О методике использования базы данных АПК «Борт» для оценки технического состояния локомотива / В. А. Четвергов, М. С. Величко, А. И. Мишин, П. А. Сиряк. - Текст : электронный // Современные наукоемкие технологии. - 2017. - № 2. - С. 69-73.

47. Witek, L. Failure investigation of the crankshaft of diesel engine / L. Witek, F. Stachowicz, A. Zateski. - Текст : электронный // Procedia Structural Integrity. - 2017. -Vol. 5. - P. 369-376.

48. Geveci, M. An investigation of crankshaft oscillations for cylinder health diagnostics / M. Geveci, A. W. Osburn, M. A. Franchek. - Текст : электронный // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2005. - Vol. 19, Issue 5. - P. 1107-1134.

49. Taraza, D. Diesel engine diagnosis based on analysis of the Crankshaft's speed variation / D. Taraza, N. A. Henein, W. Bryzik. - Текст : непосредственный // SAE Technical Paper Series. - 1998. - № 982540. - P. 1-13.

50. Williams, J. An overview of misfiring cylinder engine diagnostic techniques based on crankshaft angular velocity measurement / J. Williams. - Текст : непосредственный // SAE Technical Paper Series. - 1996. - № 960039. - P. 31-37.

51. Misfire detection based on engine speed time-frequency analysis / N. Cavina, E. Corti, G. Minelli, G. Serra. - Текст : непосредственный // SAE Technical Paper Series.

- 2002. - № 2002-01-0480. - P. 1-8.

52. Condition monitoring and fault diagnosis of diesel engine instantaneous angular speed analysis. R. L. Tian, C. C. Andy, M. Lin [etc.]. - Текст : электронный // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. - 2014. - Vol. 229, Issue 2. - P. 304-315.

53. Measurement and analysis of angular velocity variations of twelve-cylinder diesel engine crankshaft. Z. M. Bulatovic, M. S. Stavljanin, M. V. Tomic [etc.]. - Текст : электронный // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2011. - Vol. 25, Issue 8.

- P. 3043-3061.

54. Быстров, И. Н. Полезные функции эндоскопа / И. Н. Быстров. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2003. - № 5 (557). - С. 30-31.

55. Быстров, И. Н. Узлы локомотива контролирует эндоскоп / И. Н. Быстров.

- Текст : непосредственный // Локомотив. - 2003. - № 10 (562). - С. 34-35.

56. Васин, П. А. Для диагностики тепловоза - комплекс «Магистраль» / П. А. Васин. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2001. - № 7 (535). - С. 27-31.

57. Овчаренко, С. М. Диагностирование узлов локомотивов по результатам спектрального анализа смазочного материала : монография / С. М. Овчаренко. -Москва : Изд-во ООО «Издательство «Спутник+», 2006. - 174 с. : ил. ; 21 см. -Библиогр.: с. 165-174. - Текст : непосредственный.

58. Овчаренко, С. М. Распознавание катастрофического изнашивания деталей дизеля на основе модели нейронной сети / С. М. Овчаренко. - Текст : электронный // Омский научный вестник. - 2006. - № 10 (48). - С. 49-52.

59. Карунин, А. Л. Диагностирование автомобильных двигателей по анализу продуктов сгорания / А. Л. Карунин, Е. К. Ащеульников, Н. П. Брант. - Текст : непосредственный // Грузовик. - 1999. - № 8. - С. 26-27.

60. Авдеев, Д. В. Экспериментальное исследование токсичности отработавших газов двигателей с искровым зажиганием / Д. В. Авдеев, Р. Н. Хмелев. - Текст : электронный // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2015. - Вып. 11, Ч. 1. - С. 164-171.

61. Валиев, М. Ш. Повышение эффективности работы тепловозов средствами бортовых систем диагностирования : специальность 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Валиев Мухаммад Шералиевич ; Петербургский государственный университет путей сообщения. - Санкт-Петербург, 2011. - 20 с. - Текст : непосредственный.

62. Зигельман, Е. Б. Исследование возможности вибродиагностики среднеоборотных дизель-генераторов / Е. Б. Зигельман, Д. Ф. Скворцов, И. А. Лощинин. - Текст : электронный // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2013. - № 6. - С. 42-48.

63. Система МСУ-ТП на тепловозе 2ТЭ116У / Ю. В. Бабков, С. И. Ким, С. В. Сергеев [и др.]. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2009. - № 4 (628). - С. 14-18.

64. Митронов, М. В. Дополнительные функции АПК «Борт» / М. В. Митронов. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2015. - № 12 (708). - С. 2728.

65. Система УСТА на тепловозе 2ТЭ116 / А. В. Грищенко, В. В. Грачев, Ф. Ю. Базилевский [и др.]. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2003. - № 2 (554). - С. 25-29.

66. Современные информационные технологии для тепловозов / А. В. Грищенко, В. В. Грачев, Ф. Ю. Базилевский [и др.]. - Текст : непосредственный // Локомотив. - 2007. - № 4 (604). - С. 18-24.

67. Мугинштейн, Л. А. Совершенствование системы учета и контроля расхода топлива маневровых тепловозов / Л. А. Мугинштейн, А. И. Молчанов, К. М. Попов. - Текст : электронный // Вестник ВНИИЖТ. - 2010. - № 1. - С. 8-18.

68. Игин, В. Н. Эксплуатационные испытания тепловоза с электронной системой управления топливоподачей / В. Н. Игин, В. А. Марков, В. В. Фурман. -Текст : электронный // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. -2014. - № 4 (649). - С. 25-37.

69. Терских, В. П. Крутильные колебания валопровода силовых установок : Исследования и методы расчета : [в 4 т.] / В. П. Терских. - Ленинград : Судостроение, 1969-1970. - 27 см. - Текст : непосредственный.

Т. 1 : Элементы системы и возмущающие моменты. - 1969. - 206 с.

Т. 2 : Свободные и резонансные колебания. - 1970. - 206 с.

Т. 3 : Вынужденные колебания. - 1970. - 270 с.

Т. 4 : Вопросы гашения колебаний, экспериментальные исследования их и примерные расчеты. - 1970. - 275 с.

70. Гребенников, А. С. Способ диагностирования неравномерности цилиндров поршневого ДВС / А. С. Гребенников. - Текст : непосредственный // Двигателестроение. - 1983. - № 10. - С. 27-29.

71. Патент 2070719 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/00. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания : № 93052426/06 : заявл. 09.11.1993 : опубл. 20.12.1996 / Отставнов А. А. ; заявитель и патентообладатель Саратовский гос. технический ун-т. -9с.: ил. - Текст : электронный.

72. Никитин, А. В. Обоснование параметров диагностирования неравномерности топливоподачи дизеля по изменению угловой скорости коленчатого вала / А. В. Гребенников, А. С. Гребенников, С. А. Гребенников. -Текст : электронный // Транспортные и транспортно-технологические системы:

Материалы международной научно-технической конференции (Тюмень, 16 апреля 2015 г.); отв. ред. Н. С. Захаров. - 2015. - С. 234-237.

73. Malaczynski, G. W. Phase diagrams of different modes of misfire calculated from the digital Fourier transformation of angular crankshaft velocity. G. W. Malaczynski, R. V. Poel. - Текст : электронный // SAE Technical Paper 2010-01-0167. - 2010, https://doi.org/10.4271/2010-01-0167.

74. Добролюбов И. П. Принципы разработки компьютерной динамической модели автотракторных ДВС / И. П. Добролюбов, О. Ф. Савченко, С. Н. Ольшевский. - Текст : непосредственный // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. - 2014. - № 2 (31) - С. 141-146.

75. Патент 2208771 Российская Федерация, МПК G 01 L 23/08, G 01 M 15/00. Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и устройство для его осуществления : №2 2001107684/06 : заявл. 21.03.2001 : опубл. 20.07.2003 / Добролюбов И. П., Федюнин П. И., Ольшевский С. Н. ; заявитель и патентообладатель Институт механизации сельского хозяйства при Новосибирском гос. аграрном ун-те. - 19 с. : ил. - Текст : электронный.

76. Статистический анализ данных, моделирование и исследование вероятностных закономерностей. Компьютерный подход : монография / Б. Ю. Лемешко, С. Б. Лемешко, С. Н. Постовалов, Е. В. Чимитова. - Новосибирск : НГТУ, 2011. - 887 с. : ил. ; 22 см. - Библиогр.: с. 600-624. - Текст : непосредственный.

77. Трюбер, С. С. Диагностика мощных дизельных двигателей по неравномерности частоты вращения / С. С. Трюбер. - Текст : электронный // Вестник Саратовского гос. технического ун-та. - 2007. - № 1 (28). - С. 64-71.

78. Edwards, C. Sliding Mode Control: Theory and Application / C. Edwards, S. K. Spurgeon. - London : Taylor & Francis Group. - 1998. - 254 p. - Текст : электронный.

79. Wang, Y. Real-time misfire detection via sliding mode observer / Y. Wang, F. Chu. - Текст : электронный // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2005. - Vol. 19, Issue 4. - P. 900-912.

80. Тимошенко, С. П. К вопросу о явлениях резонанса в валах / С. П.

Тимошенко. - Санкт-Петербург. : Тип.-литогр. Шредера, 1905. - 52 с. // Электронный архив ГПНТБ России : [сайт]. - URL: http://gpntb.dlibrary.org/ru/nodes/5613-timoshenko-s-p-k-voprosu-o-yavleniyah-rezonansa-v-valah-spb-1905#mode/filmstrip/page/55/zoom/2 (дата обращения: 17.08.2019). - Текст : электронный.

81. Зигельман, Е. Б. Влияние конструктивных и технологических факторов на неуравновешенность среднеоборотных дизелей : специальность 05.04.02 «Тепловые двигатели» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Зигельман Евгений Борисович; МГТУ им. Н. Э. Баумана. - Москва, 2003. - 16 с. - Текст : непосредственный.

82. Истомин, П. А. Динамика судовых двигателей внутреннего сгорания / П. А. Истомин. - Ленинград : Судостроение, 1964. - 288 с. : черт. ; 22 см. - Библиогр.: с. 283-285. - Текст : непосредственный.

83. Лурье, И. А. Крутильные колебания в дизельных установках / И. А. Лурье. - Москва ; Ленинград : Военмориздат, 1940. - 220 с. : ил., черт. ; 23 см. -Библиогр.: с. 186. - Текст : непосредственный.

84. Нейман, И. Ш. Крутильные колебания многомассовой нелинейной системы / И. Ш. Нейман. - Москва : Оборонгиз, 1947. - 132 с. : граф. ; 26 см. -Библиогр.: с. 132. - Текст : непосредственный.

85. Чистяков, В. К. Динамика поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания / В. К. Чистяков. - Москва : Машиностроение, 1989. - 256 с. : ил. ; 22 см. - Библиогр.: с. 248. - Предм. указ.: с. 251-255 - ISBN 5-217-00344-8. -Текст : непосредственный.

86. Гоц, А. Н. Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей : учебное пособие/ А. Н. Гоц. - [Изд. 2-е, испр. и доп.]. -Владимир : Владимир. гос. ун-т, 2014. - 141 с. : ил. ; 20 см. - Библиогр.: с. 130-132. - ISBN 978-5-9984-0430-6. - Текст : непосредственный.

87. Котляров, В. В. Новая приближенная динамическая модель шатуна для многорядных двигателей / В. В. Котляров. - Текст : непосредственный // Двигателестроение. - 1985. - № 2. - С. 12-14.

88. Сафронов, П. В. Методика и результаты анализа характеристик двигателя как динамической системы на упругих опорах / П. В. Сафронов. - Текст : непосредственный // Поршневые двигатели и топлива в XXI веке : Сборник научных трудов МАДИ (ГТУ). - М. : МАДИ, 2003. - С. 180-193.

89. Hellström, M. Engine Speed Based Estimation of the Indicated Engine Torque / M. Hellström. - Linköping : Linköpings universitet, 2005. - 59 p. - Текст : электронный.

90. Сорочкин, М. М. Исследование крутильных колебаний в установках с двигателями внутреннего сгорания с учетом переменности момента инерции кривошипно-шатунного механизма : специальность 05.04.02 «Тепловые двигатели» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Сорочкин Марк Меерович ; Центральный научно-исследовательский дизельный институт. - Ленинград, 1981. - 206 с. - Текст : непосредственный.

91. Колчин, А. И. Расчет автомобильных и тракторных / А. И. Колчин, В. П. Демидов. - Москва : Высш. шк., 2008. - 496 с. : ил., табл.; 22 см - ISBN 978-5-06003828-6. - Текст : непосредственный.

92. Двигатели внутреннего сгорания. Учебник. В 3 томах. Том 2. Конструкции и расчет / А. С. Орлин, Д. Н. Вырубов, Н. И. Костыгов [и др.]. -Москва : Машгиз, 1955. - 535 с. - Текст : непосредственный.

93. Локомотивные энергетические установки : учебник для вузов ж.д. трансп. / А. И. Володин, В. З. Зюбанов, В. Д. Кузьмич [и др.]. - М. : Желдориздат, 2002. -718 с. : ил. ; 22 см. - (Высшее профессиональное образование). - Библиогр.: с. 707710 - ISBN 5-94069-029-7. - Текст : непосредственный.

94. Водолажченко, В. В. Проектирование тепловозных двигателей / В. В. Водолажченко, А. А. Куриц, А. Э. Симсон. - Москва : Транспорт, 1972. - 224 с. c черт. ; 22 см. - Текст : непосредственный.

95. Соболь, В. Н. Определение крутильной податливости колена коленчатого вала методом конечных элементов / В. Н. Соболь, Ю. Л. Тарсис. -Текст : непосредственный // Вестник Научно-технического ун-та «Харьковский политехнический университет»: Серия «Динамика и прочность машин». - 2009. -

№ 42. - С. 151-156.

96. Краснокутский, А. Н. Расчет коленчатого вала на выносливость с учетом резонансных крутильных колебаний / А. Н. Краснокутский, Ю. Ю. Трифонов. -Текст : электронный // Сборник научных трудов по материалам Международной конференции Двигатель-2007, посвященной 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н. Э. Баумана. - М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. - С. 190-195.

97. Крутильные колебания валопроводов судовых установок / Г. И. Бухарина, К. Н. Пахомов, В. П. Терских, В. В. Алексеев. - Ленинград : Судостроение, 1970. -127 с. : ил. ; 26 см.. - (Труды Центрального научно-исследовательского института имени акад. А.Н. Крылова ; Вып. 257). - Библиогр.: с. 124-125. - Текст : непосредственный.

98. Попович, В. С. Сравнение численных методов расчета частот свободных крутильных колебаний / В. С. Попович, А. Е. Зимин. - Текст : электронный // Ползуновский вестник. - 2008. - № 4. - С. 66-70.

99. Путинцев, С.В. Механические потери в поршневых двигателях: специальные главы конструирования, расчета и испытаний : электронное учебное издание : учебное пособие по дисциплине "Специальные главы конструирования и САПР" / Путинцев С. В. ; МГТУ им. Н. Э. Баумана, Фак. "Энергомашиностроение", Каф. "Поршневые двигатели". - Москва : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. - 288 с. -Текст : электронный.

100. Основы трибологии : (Трение, износ, смазка) : Учеб. для техн. вузов / А. В. Чичинадзе, Э. Д. Браун, Н. А. Буше [и др.] ; под общ. редакцией А. В. Чичинадзе. - 2. изд., перераб. и доп. - Москва : Машиностроение, 2001. - 663 с. : ил. ; 22 см. - Предм. указ.: с. 660-663. - Текст : непосредственный.

101. Шаров, Г. И. Снижение трения в цилиндропоршневой группе и кривошипно-шатунном механизме двигателей внутреннего сгорания за счёт применения системы энергосбережения / Г. И. Шаров, В. К. Румб, А. В. Самсонов. - Текст : электронный // Морской вестник. - 2007. - № 1 (21). - С. 38-40.

102. Машиностроение. Энциклопедия : [в 40 т.] / Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) [и др.] - Москва : Машиностроение. - Текст : непосредственный.

Т. IV-14 : Двигатели внутреннего сгорания / Л. В. Грехов, Н. А. Иващенко, В. А. Марков [и др.]; Под общ. Ред. А. А. Александрова и Н. А. Иващенко. - 2013. -784 с.

103. Панченко, М. Н. Уточнение методики моделирования динамики кривошипно-шатунного механизма тепловозного дизеля / М. Н. Панченко. - Текст : непосредственный // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2009. - № 3 (20). - С. 136-147.

104. Кулешов, А. С. Математическое моделирование и компьютерная оптимизация топливоподачи и рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания / А. С. Кулешов, Л. В. Грехов. - Москва : МГТУ, 2000. - 64 с. : ил. ; 20 см. - Библиогр.: с. 62-64. - Текст : непосредственный.

105. KIVA - Hydrodynamics Model for Chemically Reacting Flow with Spray : [сайт] / Lab Partnering Service. - URL: https://www.labpartnering.org/lab-technologies/91319b9b-c573-478d-be28-55f29b9f592d (дата обращения: 25.07.2020). -Текст : электронный.

106. VECTIS CFD for Automotive application : [сайт]. - URL: http://www.leonardointegration.it/engineers_for_integration/events/VECTIS_Incylinder_Tu rin_17012013.pdf (дата обращения: 27.07.2020). - Текст : электронный.

107. Engineer innovation with CFD-focused multiphysics simulation : [сайт]. -URL: https://www. plm. automation. siemens.com/global/en/products/simcenter/STAR-CCM.html (дата обращения: 27.07.2020). - Текст : электронный.

108. AVL FIRE M : [сайт]. - URL: https://www.avl.com/fire-m (дата обращения: 27.07.2020). - Текст : электронный.

109. GT-POWER Engine Simulation Software : [сайт]. - URL: https://www.gtisoft.com/gt-suite-applications/propulsion-systems/gt-power-engine-simulation-software/ (дата обращения: 28.07.2020). - Текст : электронный.

110. Скрипник, А. Программное обеспечение для моделирования силовых агрегатов: Ноу-хау AVL в увеличении доли исследовательских работ на ранних стадиях проектирования : [сайт] / А. Скрипник. - URL: http://www.aps-c.ru/publications/AVL_simulation_technologies_with_FM.pdf (дата обращения:

28.07.2020). - Текст : электронный.

111. Lethwala, Y. Engine Performance Simulation of Ricardo WAVE for GTDI Optimization / Y. Lethwala, N. Sharma, J. Rishabh. - Текст : электронный // International Journal of Engineering and Advanced Technology - 2019. - V. 8, Issue 5 - 1443-1448 p.

112. Программный комплекс ДИЗЕЛЬ-РК : [сайт]. - URL: https://diesel-rk.bmstu.ru/Rus/index.php (дата обращения: 28.07.2020). - Текст : электронный.

113. Васильев, А. Н. Matlab: самоучитель: практический подход / А. Н. Васильев. - Санкт-Петербург : Наука и техника, 2012. - 442 с. : ил. ; 24 см. - (Серия Самоучитель). - Библиогр.: с. 441-442. - Текст : непосредственный.

114. Аксенов, А. П. Математика. Обыкновенные дифференциальные уравнения : учебное пособие / А. П. Аксенов. - Санкт-Петербург : Изд-во Политехнического университета, 2005. - 583 с. : ил. ; 23 см.. - (Математика в Политехническом университете ; вып. 3). - Библиогр. в конце кн. - Текст : непосредственный.

115. Ивченко, Г. И. Введение в математическую статистику / Г. И. Ивченко, Ю. И. Медведев. - Москва : ЛКИ, 2010. - 599 с. : ил. ; 22 см. - (Просто о сложном!). -Библиогр.: с. 585. - Имен. указ.: с. 598-599. - Текст : непосредственный.

116. Measurement and analysis of instantaneous torque and angular velocity variations of a low speed two stroke diesel engine. Francisco J. Jiménez Espadafor, José A. Becerra Villanueva, Daniel Palomo Guerrero [etc.]. - Текст : электронный // Mechanical Systems and Signal Processing - 2014. - Vol. 49,Issues 1-2. - P. 135-153.

117. Науменко, Д. С. Метод увеличения точности измерения частоты вращения ротора двигателя-маховика / Науменко Д.С. - Текст : электронный // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2013. - Т. 135, №2 4. - С. 13-16.

118. Сергиенко, А. Б. Цифровая обработка сигналов / А. Б. Сергиенко. -Санкт-Петербург : Питер. 2005. - 604 с. : ил. ; 24 см.. - (Учебник для вузов). - Библиогр. : с. 583-585. - Алф. указ.: с. 586-603. - Текст : непосредственный.

119. Оценка эффективности различных методов анализа временных диагностических сигналов / Т. Н. Круглова, Д. Н. Шурыгин, Д. А. Литвин и др. - Текст : электронный // Современные наукоемкие технологии. - 2016. - №2 8-2. - С. 237-241.

120. Смоленцев, Н. К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в Matlab : учебное пособие / Н. К. Смоленцев. - Москва : ДМК Пресс, 2014. - 628 с. - Текст : непосредственный.

121. Мухамедиев, Р. И. Таксономия методов машинного обучения и оценка качества классификации и обучаемости / Р. И. Мухамедиев, Е. Л. Мухамедиева, Я. И. Кучин. - Текст : электронный // Cloud of Science. - 2015. - Т. 2, № 3. - С. 359-378.

122. Баев, Н. О. Использование метода опорных векторов в задачах классификации / Н. О. Баев. - Текст : электронный // Международный журнал информационных технологий и энергоэффективности. - 2017. - №2 3 (8). - С. 80-86.

123. Widodo, A. Support vector machine in machine condition monitoring and fault diagnosis / A. Widodo, B.-S. Yang - Текст : электронный // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2007. - Vol. 21. - P. 2560-2574.

124. Вьюгин, В. В. Математические основы машинного обучения и прогнозирования / В. В. Вьюгин. - Москва : Изд-во МЦНМО, 2013. - 304 с. - Текст : непосредственный.

125. Платонов, В. В. Модель системы обнаружения сетевых атак / В. В. Платонов, П. О. Семенов. - Текст : электронный // С.-Петерб. межрегион. конференция «Информационная безопасность регионов России», С.-Петерб. Междунар. конференция «Региональная информатика», 26-28 октября 2016 г. -Санкт-Петербург : С.-Петерб. Общество информатики, вычислительной техники, систем связи и управления, 2016. - С. 123-125.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Зависимости моментов инерции деталей КШМ рядного двигателя от угла

ПКВ

180

Рисунок А.1 - Эквивалентный момент инерции поршневого комплекта в поступательном

движении

Здесь и далее:

сплошная черная линия - по результатам расчета КЭМ; пунктирная синяя линия - при учёте плоско-параллельного движения шатуна; точечная красная линия - при разбиении деталей КШМ на две массы.

о

180

Рисунок А.3 - Эквивалентный момент инерции шатуна от горизонтального поступательного

движения

180

Рисунок А.4 - Момент инерции шатуна относительно оси вращения кривошипа от вращательного движения вокруг центра тяжести

о

330 30

300 / i i / "0:4........\ \ 02 У \ / ' \ 60

i \ ^ Ш

240 210 \—) 150 / 120

180

Рисунок А.5 - Суммарный момент инерции шатуна относительно оси вращения кривошипа от

вращательного и поступательного движений

Зависимости моментов инерции деталей КШМ ^образного двигателя от

угла ПКВ

210 150

180

Рисунок Б.1 - Эквивалентный момент инерции главного поршневого комплекта в

поступательном движении

Здесь и далее:

сплошная черная линия - с помощью КЭМ по (2.51); точечная синяя линия - по (2.87) с интервалом 1°; штрихпунктирная красная линия - по (2.87) с интервалом 6°; пунктирная зелёная линия - по (2.87) с интервалом 10°.

Рисунок Б.3 - Эквивалентный момент инерции главного шатуна в поступательном движении

о

210 ^ 150

180

Рисунок Б.4 - Момент инерции главного шатуна во вращательном движении относительно его

центра тяжести

Рисунок Б.5

180

Рисунок Б.7 - Момент инерции прицепного шатуна во вращательном движении относительно

его центра тяжести

о

180

Рисунок Б.8 - Эквивалентный суммарный момент инерции прицепного шатуна относительно

оси вращения кривошипа

Система дифференциальных уравнений частоты вращения коленчатого вала

дизеля ПД1М

(

чг=<р*

а<р2

ЧГ = >Р10 й<р4

<1<Рб <1<Р(, d<p7

ЧГ = (р14

¿Фъ М1{(р1) -Ъг^(р8- с 12 • {(Рг - (Р2)

<1г

М2{(Р2) -Ь2^<р9 + с 12 • {(Рг - Ф2) - - С2з • {Ф2 - ~<Рз)

]2{<Р2)

Щ{<Рз) - Ьз • (Р10 + С23 • {<Р2 - <Рз) - Сз4 • {Фз -<Р4)

]з{<Рз)

МА{фА) - ЬА • Ф11 + Сз4 • {(Рз - (рА) - С45 • {Ф4 -ф5)

¡4{^4)

а<рг2 М5{ф5) - ь5 • (Р12 + С45 • {(Р4 - ф5) - с56 • {Ф5 -96)

]*{<Р*)

(1<р13 М6{у6) - ь6 • Фгз + с56 • {(рБ - (р6) -С67 • {Ф6 -ф7)

]6{<Р6)

Лф14 Мсопр{Ф7) - Ь7 • Ф14 + С67 ' {Ф6 - ^7)

аг 17{<Р7)

к

Система дифференциальных уравнений частоты вращения коленчатого вала

дизеля Д49

¿1 • ^10 С12

^11 ^ А(^1) ^13(^2) + ^4(^2) - Ь2 • ^ц + С12 • (<?1 - ^2) - 23 ' ( <?2 - ^3)

^12 М7(^3) + М14(^3) - ¿3 • ^12 + С23 • (<?2 - ^3) - 34 • (<?3 - ^4)

^13 Мц(^4) + М2(^4) - ¿4 • ^13 + С34 • (<?3 - ^4) - 45 • ' (<?4 - ^5)

/4 ( ^4) М3(^5) + Мю(^5) - ¿5 • ^12 + С45 • (<?4 - ^5) - 56 ' (<?5 - ^6)

^15 ^15(^б) + ^б(^б) - ¿6 • ^13 + ^56 • (<?5 - ^6) - 67 ' (<?6 - ^7)

^16 /б( ^6) М5(^7) + М12(^7) - ¿7 • ^16 + С67 • (<?6 - ^7) - 78 ' (<?7 - ^8)

^17 М9(^8) + ^16(^8) - ¿8 • ^17 + С78 • (<?7 - ^8) - 89 ' ( <?8 - ^9)

/6( ^6) ^18 ^СОПР(^9) - ¿9 • ^18 + ^89 • ( <?8 - ^9)

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Справка об использовании результатов диссертационной работы

об использовании результатов диссертационной работы Панченко Максима Николаевича «Оценка технического состояния тепловозных дизелей по неравномерности частоты вращения коленчатого вала»

Общество с ограниченной ответственностью «Проектно-производственное предприятие Дизельавтоматика» является ведущим отечественным разработчиком систем электронного управления впрыском транспортных дизелей и газодизелей. В настоящее время продукция предприятия эксплуатируется на дизелях серийно выпускаемых тепловозов ТЭП70БС, 2ТЭ25КМ, ТЭМ18ДМ, а также тепловозах 2ТЭ116У, 2ТЭ116, ТЭМ2, ЧМЭЗ.

Результаты диссертационной работы Панченко М.Н. используются предприятием как для уточнения параметров существующих систем управления, так и при проектировании перспективных систем управления транспортными дизелями.

Предложенная автором уточненная математическая модель валопровода тепловозного дизеля используется и основанный на ней метод определения собственных частот валопровода используются для анализа работы валопровода дизеля и связанных с ним вапов привода вспомогательных агрегатов тепловоза в области низких частот вращения с целью определения минимально допустимых частот вращения коленчатого вала, которые могут быть реализованы в современных системах электронного управления впрыском топлива.

Предложенные автором методы контроля технического состояния цилиндров дизеля по сигналу мгновенной угловой скорости коленчатого вала планируется использовать в разрабатываемых предприятием перспективных системах управлением впрыском тепловозных дизелей и газодизелей.

СПРАВКА

В.В.Фурман