Інформаційно-вимірювальні технології підвищення точності вібраційної діагностики підшипникових вузлів рухомого складу

Abstract

UA: У статті розглянуто питання підвищення точності вібраційної діагностики підшипникових вузлів рухомого складу на основі удосконалення інформаційно-вимірювальних технологій формування та обробки вимірювальних сигналів. Обґрунтовано актуальність зменшення вимірювальної невизначеності під час оцінювання технічного стану підшипників кочення, що працюють в умовах змінних навантажень та експлуатаційних впливів. Проведено аналіз чинників, які формують структуру діагностичного сигналу та визначають рівень абсолютної і відносної похибок вимірювання, зокрема вплив параметрів вібродатчиків, способів їх кріплення, смуги пропускання, частоти дискретизації та алгоритмів спектральної обробки. Розроблено математичну модель формування вимірювального сигналу, що враховує адитивні та мультиплікативні складові похибки, а також перетворювальні властивості вимірювального каналу. На підставі отриманих аналітичних залежностей визначено умови мінімізації відносної похибки оцінювання інформативних діагностичних параметрів. Запропоновано підхід до підвищення достовірності діагностичних висновків шляхом оптимізації параметрів вимірювального каналу та алгоритмів цифрової обробки. Експериментальні дослідження виконано в умовах вагоноремонтного підприємства на спеціалізованому стендовому обладнанні, що дозволило поєднати результати контрольованих випробувань із реальними режимами експлуатації рухомого складу. Отримані результати підтвердили можливість зниження відносної похибки визначення технічного стану підшипникових вузлів та підвищення інформативності діагностичних ознак. Практичне значення роботи полягає у можливості застосування запропонованих інформаційно-вимірювальних рішень у системах технічної діагностики та моніторингу рухомого складу.

EN: The paper addresses the problem of improving the accuracy of vibration diagnostics of bearing units in railway rolling stock through the enhancement of information and measurement technologies for signal formation and processing. The relevance of reducing measurement uncertainty in assessing the technical condition of rolling bearings operating under variable loads and service conditions is substantiated. An analysis of the factors influencing the structure of the diagnostic signal and determining the levels of absolute and relative measurement errors is carried out. Particular attention is paid to the influence of vibration sensor parameters, mounting methods, frequency bandwidth, sampling rate, and spectral processing algorithms. A mathematical model of the measurement signal formation is developed, taking into account additive and multiplicative error components as well as the transfer characteristics of the measurement channel. Based on the obtained analytical relationships, the conditions for minimizing the relative error in estimating informative diagnostic parameters are determined. An approach aimed at increasing the reliability of diagnostic conclusions by optimizing the parameters of the measurement channel and digital signal processing algorithms is proposed. Experimental studies were conducted both at an operating railway maintenance depot and using a specialized test bench, which made it possible to combine controlled laboratory conditions with real operating modes of railway rolling stock. The obtained results confirm the possibility of reducing the relative error in assessing the technical condition of bearing units and increasing the informativeness of diagnostic features. The practical significance of the study lies in the applicability of the proposed information and measurement solutions in technical diagnostics and condition monitoring systems for railway rolling stock.