Федеральное

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Вагоны»

Ю. В. ЗЫКОВ

А. Э. ПАВЛЮКОВ

ПРОГРАММА И МЕТОДИКА

ИСПЫТАНИЙ

Екатеринбург

2011

Федеральное

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Вагоны»

Ю. В. ЗЫКОВ

А. Э. ПАВЛЮКОВ

ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ

Методические рекомендации к разработке методик испытаний при проведении научно-исследовательских работ для аспирантов и докторантов

технических специальностей

Уральского государственного университета путей сообщения

Екатеринбург

УДК 65

П – 50

, Павлюков и методика испытаний. Методические рекомендации к разработке методик испытаний при проведении научно-исследовательских работ для аспирантов и докторантов технических специальностей Уральского государственного университета путей сообщения. – Екатеринбург, УрГУПС, 2011. – 30 с.

Даны методические рекомендации по разработке методик испытаний, проводимых аспирантами и докторантами в рамках исследований по теме диссертаций, а также в рамках выполнения хоздоговорных научно-исследовательских работ технического направления.

Рекомендации одобрены и утверждены на заседании кафедры «Вагоны», протокол от 01.01.2001. Текстовая часть методических рекомендаций выполнена в соответствии с ГОСТ 2.105-95 ЕСКД «Общие требования к текстовым документам».

Авторы: , профессор кафедры «Вагоны», канд. техн. наук

, профессор кафедры «Вагоны», д-р техн. наук

Рецензенты:

А. В. СМОЛЬЯНИНОВ– профессор кафедры «Вагоны» УрГУПС, д-р техн. наук

А. Н. БАРАНОВ – Зам. главного конструктора Уральского

конструкторского бюро вагоностроения

»

Ó Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Следует сказать, что большинство видов испытаний невозможно воспроизвести повторно по техническим, финансовым или организационным причинам, например испытания, в результате которых объект разрушается или повреждается; или натурные испытания, которые проводятся на участке железной дороги в согласованный с большими трудностями и выделенный администрацией дороги интервал времени. Поэтому в такой ситуации огромную роль играет грамотно разработанная методика и программа испытаний, которые должны учесть все обстоятельства при проведении испытаний. Данные документы имеют важное значение не только для самого исследователя, как систематическое представление технологии проведения испытаний, но и как организационный документ, который согласовывает право на проведение испытаний на производственной базе учреждения или предприятия, где планируется провести данные испытания.

Характеристики свойств объекта при испытаниях могут оцениваться, если задачей испытаний является получение количественных параметров или качественных оценок, а могут контролироваться, если задачей испытаний является только установление соответствия характеристик объекта заданным требованиям. В этом случае испытания сводятся к контролю.

Важнейшим признаком любых испытаний является принятие на основе их результатов определенных решений.

Другим признаком испытаний является задание определенных условий испытаний (реальных или моделируемых), под которыми понимается совокупность воздействий на объект и режимов функционирования объекта.

Определение характеристик объекта при испытаниях может производиться как при функционировании объекта, так и при отсутствии функционирования, при наличии тестовых воздействий, до или после их приложения.

Объект испытаний (Item under test) - изделие (часть изделия, образец), подвергаемое испытаниям. Объектом испытаний может быть макет или модель изделия и решение по результатам испытаний может относиться непосредственно к макету или модели. Однако если при испытании какого-либо изделия некоторые элементы его приходится для испытаний заменить моделями или отдельные характеристики изделия определять на моделях, то объектом испытаний остается само изделие, оценку характеристик которого получают на основе испытаний модели.

Объектом испытаний на железнодорожном транспорте могут быть различные виды подвижного состава, отдельные конструктивные элементы или части подвижного состава, элементы верхнего строения пути, устройства электроснабжения, системы и устройства автоматики, технологическое оборудование для ремонта и технического обслуживания, средства технической диагностики, новые материалы, виды защитных покрытий, смазок и др.

Модель для испытаний (Test model) - изделие, процесс, явление, математическая модель, находящиеся в определенном соответствии с объектом испытаний и (или) воздействиями на него и способные замещать их в процессе испытаний.

Макет для испытаний (Test mock-up) - изделие, представляющее упрощенное воспроизведение объекта испытаний или его части и предназначенное для испытаний

Метод испытаний (Test method) - правила применения определенных принципов и средств испытаний.

Объем испытаний (Extent of test) - характеристика испытаний, определяемая количеством объектов и видов испытаний, а также суммарной продолжительностью испытаний. Объем испытаний должен быть достаточным для получения достоверных данных оценки характеристик, параметров и свойств объекта испытаний и обосновывается расчетом.

Средство испытаний (Test means) - техническое устройство, вещество и (или) материал для проведения испытаний.

Испытательное оборудование (Test equipment) - средство испытаний, представляющее собой техническое устройство для воспроизведения условий испытаний.

Данные испытаний (Test data) - регистрируемые при испытаниях значения характеристик свойств объекта и (или) условий испытаний, наработок, а также других параметров, являющихся исходными для последующей обработки.

Результат испытаний (Test result) - оценка характеристик свойств объекта, установления соответствия объекта заданным требованиям по данным испытаний, результаты анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний.

Протокол испытаний (Test report) - документ, содержащий необходимые сведения об объекте испытаний, применяемых методах, средствах и условиях испытаний, результаты испытаний, а также заключение по результатам испытаний, оформленный в установленном порядке.

Исследовательские испытания (Investigation test) - испытания, проводимые для изучения определенных характеристик свойств объекта.

Исследовательские испытания проводятся с целью:

– определения или оценки показателей качества функционирования испытуемого объекта в определенных условиях его применения;

– выбора наилучших режимов применения объекта или наилучших характеристик свойств объекта;

– сравнение множества вариантов реализации объекта при проектировании и аттестации;

– построения математической модели функционирования объекта (оценки параметров математической модели);

– отбора существенных факторов, влияющих на показатели качества функционирования объекта;

– выбора вида математической модели объекта (среди заданного множества вариантов).

Лабораторные испытания (Laboratory test) - испытания объекта, проводимые в лабораторных условиях.

Стендовые испытания (Bench test) - испытания объекта, проводимые на испытательном оборудовании.

Понятие «испытательный стенд» в различных отраслях трактуется по разному. Так, например, в технике вибрационных испытаний под вибрационным стендом понимается вибрирующий стол, на который устанавливается испытуемое изделие, а весь комплекс средств управления и измерения вместе со столом называют вибрационной установкой. В железнодорожной отрасли, например, используются силовые стенды заводского изготовления для испытаний статическими и динамическими нагрузками, а также уникальные стенды, изготовленные специально для исследовательских испытаний.

Поскольку термин «испытательное оборудование» как средство испытаний для воспроизведения условий испытаний полностью охватывает все толкования понятия «испытательный стенд», то соответственно, распространенный термин «стендовые испытания» определяется как испытания, проводимые на испытательном оборудовании.

Полигонные испытания (Ground test) - испытания объекта, проводимые на испытательном полигоне. Типичный пример подобных испытаний в железнодорожной отрасли – это испытания на полигоне Всероссийского научно исследовательского института железнодорожного транспорта на ст. Щербинка (Моск. ж. д.).

Натурные испытания (Verification test in situ) - испытания объекта в условиях, соответствующих условиям его использования по прямому назначению с непосредственным оцениванием или контролем определяемых характеристик свойств объекта.

Натурные испытания реализуются в случае выполнения трех основных условий:

1. Испытаниям подвергается непосредственно изготовленная продукция (т. е. объект испытаний) без применения моделей изделия или его составных частей.

2. Испытания проводятся в условиях и при воздействиях на продукцию, соответствующих условиям и воздействиям использования по целевому назначению.

3. Определяемые характеристики свойств объекта испытаний измеряются непосредственно и при этом не используются аналитические зависимости, отражающие физическую структуру объекта испытаний и его составных частей. Допускается использование математического аппарата статистической обработки экспериментальных данных.

Пример: 1. На испытания представлен вагон поезда «Невский экспресс» на тележках модели 68-4075(4076). Целью испытаний является определение температур нагрева буксовых узлов на четных и нечетных осях. Испытания проводятся в рамках рейса поезда между Москвой и Санкт-Петербургом. В процессе испытаний проводятся измерения температур буксовых узлов и температур подшипников с помощью датчиков температуры, установленных перед поездкой. Следовательно, тележка подвергается натурным исследовательским испытаниям.

Пример 2. На испытания представлен кронштейн подвески железнодорожной контактной сети. Цель испытаний: определение напряженного и деформированного состояния кронштейна в эксплуатационных условиях. С помощью тензорезисторов и датчиков деформации производится запись показаний прямо на перегоне в режиме эксплуатации. При этом напряженно-деформированное состояние кронштейна будет отражать нагрузки, действующие непосредственно в эксплуатации (натуре).

Испытания с использованием моделей (Test with modeling) - Испытания с использованием моделей включают проведение расчетов на математических или физико-математических моделях объекта испытаний и (или) воздействий на него в сочетании с натурными испытаниями объекта и его составных частей (опытно-теоретический метод испытаний), а также применение физической модели объекта испытаний или его составных частей. Данные натурных испытаний необходимы в качестве исходных данных для моделирования, а также используются для проверки правильности функционирования объекта испытаний (правильности стыковки составных частей объекта, способности объекта выполнять задачи, для решения которых он предназначен, и т. д.).

Эксплуатационные испытания (Field test) - испытания объекта, проводимые при эксплуатации. Одним из основных видов эксплуатационных испытаний является опытная эксплуатация. Кроме того, может проводиться подконтрольная эксплуатация, которая в некоторой степени условно может быть отнесена также к эксплуатационным испытаниям. Подконтрольная эксплуатация представляет собой естественную эксплуатацию, ход и результаты которой наблюдаются персоналом, специально предназначенным и подготовленным для этой цели (дополнительным или штатным) и руководствующимся документацией, разработанной также специально для сбора, учета и первичной обработки информации, источником которой служит подконтрольная эксплуатация.

Пример: В течении многих лет эксплуатируется опытный поезд грузовых вагонов УрГУПС – Уралвагонзавод. Объект испытаний, например новый узел в тормозах вагона, устанавливается на несколько вагонов опытного поезда (или изготавливаются новые вагоны и устанавливаются в опытный поезд), в течении определенного программой эксплуатационных испытаний времени производится эксплуатация на путях данного узла. В процессе эксплуатации производится контроль за эксплуатацией установленного узла, периодические осмотры и проведение контрольных замеров, параметров и характеристик с составлением протокола измерений и выводов, то есть осуществляются эксплуатационные испытания.

Нормальные испытания (Normal test) - испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимого объема информации о характеристиках свойств объекта в такой же интервал времени, как и в предусмотренных условиях эксплуатации.

Ускоренные испытания (Accelerated test) - испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимой информации о характеристиках свойств объекта в более короткий срок, чем при нормальных испытаниях.

Пример: Испытаниям подвергается несущая рама тележки. Цель испытаний – определение усталостной прочности рамы. Испытания проводятся на стенде, реализующем циклическое нагружение рамы. Чтобы не воссоздавать на стенде соответствующее за весь срок эксплуатации число циклов, величина нагрузок по отношению к действующим в эксплуатации завышена на коэффициент форсирования нагрузки. Тем самым достигается сокращение срок проведения испытаний, то есть испытания ускоренные.

Неразрушающие испытания (Nondestructive test) - испытания с применением неразрушающих методов контроля.

Разрушающие испытания (Destructive test) - испытания с применением разрушающих методов контроля.

Испытания на прочность (Strength test) - испытания, проводимые для определения значений воздействующих факторов, вызывающих выход значений характеристик свойств объекта за установленные пределы или его разрушение.

Испытания на устойчивость (Stability test) - испытания, проводимые для контроля способности изделия выполнять свои функции и сохранять значения параметров в пределах установленных норм во время действия на него определенных факторов.

Функциональные испытания (Functional test) - испытания, проводимые с целью определения значений показателей назначения объекта.

Испытания на надежность (Reliability test) - испытания, проводимые для определения показателей надежности в заданных условиях. При данном виде испытаний контролируется техническое состояние объекта.

Техническое состояние – характеристика в определенный момент времени свойств объекта, изменяющихся в процессе эксплуатации и заданных признаками, параметрами, установленными нормативно-технической документацией.

Вид технического состояния – категория технического состояния, характеризуемая соответствием или несоответствием качества объекта определенным техническим требованиям, установленным нормативно-технической документацией на этот объект.

Основные категории технического состояния:

-  работоспособное или неработоспособное;

-  исправное или неисправное;

-  предельное.

Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значение всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные (требуемые) функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации.

Неработоспособное состояние – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные (требуемые) функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и конструкторской документации.

Исправное состояние - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации.

Неисправное состояние – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и конструкторской документации.

Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

По данным испытаний на надежность должны разрабатываться рекомендации по обеспечению безотказности объекта, для этого нужен анализ характера и причины того или иного отказа.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение определенного времени или некоторой наработки.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Критерий отказа – признак (диагностический признак) или совокупность признаков неработоспособного состояния объекта.

Независимый отказ – отказ объекта не обусловленный отказом другого объекта.

Зависимый отказ – отказ объекта, обусловленный отказом другого объекта.

Внезапный отказ – отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта. Внезапному отказу не предшествует направленное изменение какого-либо из наблюдаемых эксплуатационных параметров объекта, в связи с этим прогнозировать возникновение внезапного отказа практически невозможно.

В то же время понятие внезапного отказа относительно. При более глубоком изучении процессов и причин, связанных с возникновением отказа может появиться возможность обнаружения таких изменений в объекте, которые закономерно предшествуют возникновению отказа, считавшегося раньше внезапным.

Постепенный отказ – отказ, характеризующийся постепенным изменением значений одного или нескольких параметров объекта.

Перемежающийся отказ – многократно возникающий самоустраняющийся отказ объекта одного и того же характера (вида).

Причина отказа – явления, процессы, события и состояния, обусловившие возникновение отказа объекта.

Причины отказов технических средств, в частности, подвижного состава:

- несовершенство конструкции (недостаточный запас прочности, низкие показатели надежности, ремонтопригодности, контролепригодности, недостаточный ресурс и др.);

- низкое качество изготовления, постройки;

- нарушение правил эксплуатации;

- нарушение технологии ремонта и технического обслуживания.

В соответствии с этими причинами отказы можно разделить на два вида:

- производственные отказы, вызванные нарушением технических условий при изготовлении деталей, комплектующих изделий, постройке подвижного состава, нарушением правил ремонта;

- эксплуатационные отказы, вызванные нарушением правил эксплуатации и технического обслуживания.

Параметр потока отказов – отношение среднего числа отказов восстанавливаемого объекта за произвольно малую его наработку (продолжительность или объем работы объекта) к значению этой наработки.

Поток отказов характеризуется ведущей функцией

(1.1)

где: М – символ математического ожидания;

r(t) – число отказов за время t.

Параметр потока отказов

(1.2)

Имеем соотношение

. (1.3)

Интенсивность отказов – условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник, определяется по формуле

(1.4)

где f(t) –функция плотности вероятности наработки до отказа;

P(t) – вероятность безотказной работы;

F(t) – функция распределения наработки до отказа.

Вагон является восстанавливаемым объектом, его работоспособность восстанавливается на ремонтных предприятиях, в основном, путем замены отказавших деталей или сборочных единиц.

Приняв за единицу измерения наработки вагоно-км пробега, (можно принять вагоно-осе-км, поездо-км, поездо-ч) определяем параметр потока отказов вагонов

, (1.5)

где n – число отказов, вызвавших вынужденную остановку поездов в пути следования за время t;

Nl – пробег в вагоно-км по участку за время t.

Наработка между отказами определяется по формуле

. (1.6)

Вероятность безостановочного следования поездов по участку выражается соотношением

, (1.7)

где Nи – количество исправно проследовавших поездов за время t;

No – общее количество поездов, проследовавших по участку;

n – количество поездов, имевших вынужденную остановку из-за отказов вагонов.

В общем случае (1.7) можно преобразовать как функцию параметра потока отказов

(1.8)

Опасность того или иного отказа характеризуется его последствиями.

Последствия отказа – явления, процессы, события и состояния, возникшие при отказе и находящиеся в непосредственной причинной связи с ним.

Перечисленные далее виды испытаний проводят для проверки работоспособности и (или) сохранения внешнего вида изделий в пределах, установленных нормативно технической документацией, в условиях и после воздействия указанных факторов.

Механические испытания (Mechanical test) - испытания на воздействие механических факторов.

Термические испытания (Thermal test) - испытания на воздействие термических факторов.

Климатические испытания (Environmental test) - испытания на воздействие климатических факторов.

Радиационные испытания (Radiation test) - испытания на воздействие радиационных факторов.

Электромагнитные испытания (Electromagnetic test) - испытания на воздействие электромагнитных полей.

Электрические испытания (Electric test) - испытания на воздействие электрического напряжения, тока или поля.

Магнитные испытания (Magnetic test) - испытания на воздействие магнитного поля.

Химические испытания (Chemical test) - испытания на воздействие специальных сред.

Перечисленные выше виды испытаний и пояснения к ним отражают техническую сторону этих испытаний, но не отражают их статус и организационное значение. Во многих случаях, если речь не идет о выпуске (модернизации) народнохозяйственной продукции производственно-технического назначения, то эти виды испытаний осуществляются установленным порядком организации, в которой проводятся испытания. Если говорить о выпуске народнохозяйственной продукции или о порядке постановки ее на производство, то проводимые для данного уровня испытания продукции (или ее опытной партии) должны иметь статус государственных испытаний. Вопросы разработки программ (методик) испытаний, проводимых при выпуске продукции, постановке на производство, сертификации в данном издании не рассматриваются, так как это выходит за рамки научных исследований аспирантов и является специальным разделом промышленности. Ограничимся лишь несколькими определениями и понятиями.

Государственные испытания (State test) - испытания установленных важнейших видов продукции, проводимые головной организацией по государственным испытаниям, или приемочные испытания, проводимые государственной комиссией или испытательной организацией, которой предоставлено право их проведения.

При постановке продукции на производство могут проводиться следующие виды государственных испытаний.

Контрольные испытания (Check test) - испытания, проводимые для контроля качества объекта

Предварительные испытания (Preliminary test) - контрольные испытания опытных образцов и (или) опытных партий продукции с целью определения возможности их предъявления на приемочные испытания. При этом предварительные испытания, с точки зрения техники, не являются каким-то новым типом испытаний, они могут включать в себя любые из перечисленных ранее видов испытаний, однако статус их более высокий из за того, что испытания проводит или специализированная организация, либо испытательное подразделение изготовителя продукции с выполнением специальных требований.

Приемочные испытания (Acceptance test) - контрольные испытания опытных образцов, опытных партий продукции или изделии единичного производства, проводимые соответственно с целью решения вопроса о целесообразности постановки этой продукции на производство и (или) использования по назначению.

Квалификационные испытания (Qualification test) - контрольные испытания установочной серии или первой промышленной партии, проводимые с целью оценки готовности предприятия к выпуску продукции данного типа в заданном объеме.

При сопровождении выпуска продукции могут проводиться следующие виды государственных испытаний.

Периодические испытания (Periodical test) - контрольные испытания выпускаемой продукции, проводимые в объемах и в сроки, установленные нормативно-технической документацией, с целью контроля стабильности качества продукции и возможности продолжения ее выпуска.

Типовые испытания (Type test) - контрольные испытания выпускаемой продукции, проводимые с целью оценки эффективности и целесообразности вносимых изменений в конструкцию, рецептуру или технологический процесс.

Приемо-сдаточные испытания (Approval test) - контрольные испытания продукции при приемочном контроле. Приемо-сдаточные испытания, как правило, проводятся изготовителем продукции. Если на предприятии-изготовителе имеется представитель заказчика, приемо-сдаточные испытания проводятся им в присутствии представителя изготовителя.

Сертификационные испытания (Certification test) - контрольные испытания продукции, проводимые с целью установления соответствия характеристик и её свойств национальным и (или) международным нормативно-техническим документам Порядок и условия проведения сертификационных испытаний устанавливаются в документации по сертификации. По результатам этих испытаний проверяется соответствие качества продукции требованиям национальных или международных стандартов.

2 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ И МЕТОДИКИ ИСПЫТАНИЙ

2.1 Общие требования к программам и методикам испытаний

Определение программы испытаний и методики испытаний согласно ГОСТ 16.504[1]:

Программа испытаний (Test program) - организационно-методический документ, обязательный к выполнению, устанавливающий объект и цели испытаний, виды, последовательность и объем проводимых экспериментов, порядок, условия, место и сроки проведения испытаний, обеспечение и отчетность по ним, а также ответственность за обеспечение и проведение испытаний.

Испытания техники базируются на информационном, техническом и математическом обеспечении.

Информационное обеспечение включает способы получения всех видов информации об объекте и ходе испытаний, ее хранение и систематизацию.

Техническое обеспечение – совокупность устройств получения и обработки информации (измерительные приборы, датчики, преобразователи, сигнализаторы и т. п.).

Математическое обеспечение содержит алгоритмы и программы обработки полученной информации.

Методика испытаний (Test procedure) - организационно-методический документ, обязательный к выполнению, включающий метод испытаний, средства и условия испытаний, отбор проб, алгоритмы выполнения операций по определению одной или нескольких взаимосвязанных характеристик свойств объекта, формы представления данных и оценивания точности, достоверности результатов, требования техники безопасности и охраны окружающей среды. Методика испытаний, определяющая по существу технологический процесс их проведения, может быть оформлена в самостоятельном документе или в программе испытаний, или в нормативно-техническом документе на продукцию (стандарты, технические условия). Согласно ОСТ 32.55–96 [2] аттестации подлежат методики испытаний, используемые для целей сертификации ПС. В остальных случаях методики испытаний подвергаются метрологической экспертизе соответствующими службами разработчиков методик.

Приведенные определения означают, что программа разрабатывается на конкретные испытания (поэтому ее иногда называют «рабочей»), а методика имеет более стратегическое значение и нормативный характер для конкретной отрасли. Программа испытаний, если испытания проводятся не в первый раз или они аналогичные проводившимся ранее, строится на использовании готовых утвержденных методик, что придает программе определенный статус. Если исследователь разрабатывает вместе с программой методику и утверждает ее или аттестует на отраслевом уровне (например в через ВНИИЖТ), то это значительно повышает практическую и научную значимость его работы в отрасли. Если испытания оригинальные, то может быть разработана программа-методика в одном документе. При этом программа испытаний может утверждаться на уровне заинтересованных организаций, проводящих испытания, программа-методика на отраслевом уровне или Госстандарта для получения статуса методики. Как правило, уже опробованная несколько раз по программам испытаний и соответственно доработанная технология испытаний служит основой для разработки методики.

Пример1: В Приложении А приведена «Программа динамических ходовых и прочностных испытаний тележки модели 18-100». По существу, технология данных испытаний изложена в нормативном на тот момент документе (1999г.) отрасли «РД 24.050.37.95. ВАГОНЫ ГРУЗОВЫЕ И ПАССАЖИРСКИЕ. Методы испытаний на прочность и ходовые качества». В данном документе изложены определения данных видов испытаний и методика проведения этих видов испытаний. В пункте 1.2 программы имеется соответствующая ссылка о том, что методы проведения испытаний соответствуют требованиям данного документа. Назначение программы в данном случае – это описание технологии проведения испытаний в конкретном случае, то есть на участке Свердловской ж. д., какого количества вагонов, типов и моделей, описание конкретных средств измерений, актуальных на данный момент, а также технологии обработки результатов.

Пример2: В Приложении Б приведена «Программа стендовых испытаний буксового узла с коническими подшипниками». Учитывая уникальность стенда, изготовленного в единственном экземпляре, уникальность характера испытаний и применяемых средств регистрации, а также фактическое отсутствие в отрасли методик подобных испытаний, разработана программа испытаний.

Программы и методики испытаний разрабатывают на основе конструкторской и программной документации (ремонтной документации) с использованием (при наличии) типовых программ и методик испытаний и других нормативных документов, касающихся вопросов организации и проведения испытаний конкретного объекта.

Программы и методики испытаний должны предусматривать применение прогрессивных, экономически обоснованных и обеспечивающих необходимую достоверность методов проведения испытаний с использованием в необходимых случаях;

- полученных ранее результатов теоретических и экспериментальных работ;

- результатов моделирования процессов функционирования объекта исследований или его отдельных составных частей, особенно в условиях, которые невозможно полностью или частично реализовать в процессе испытаний;

- моделирования условий применения физической модели объекта исследований, особенно при невозможности проведения натурных испытаний в полном объеме;

- программных средств для моделирования процессов испытаний и обработки их результатов;

- методов ускоренных испытаний, если обычные методы требуют неприемлемо большой продолжительности испытаний.

Программы и методики испытаний объектов, для обеспечения функционирования которых необходимо применение программных средств, должны содержать в соответствующих разделах требования по испытаниям этих программных средств или иметь ссылки на программы и методики испытаний программных средств, разработанные в виде отдельных документов в соответствии с требованиями ГОСТ 19.301 [3].

2.2 Требования к структуре и содержанию программ испытаний и методик

Программа или методика испытаний должны содержать следующие разделы:

- общие положения;

- цель и задачи испытаний;

- объект испытаний, его состав и назначение (количество объектов, поставляемых на испытания);

- средства испытаний;

- определяемые показатели;

- методика испытаний (условия, режимы, порядок, место проведения, виды и этапы испытаний);

- обработка, анализ и оценка результатов испытаний;

- порядок оформления результатов испытаний;

- требования безопасности проведения испытаний.

В зависимости от особенностей и сложности объектов испытаний допускается объ­единять или исключать отдельные разделы при условии изложения необходимых сведений в других разделах программы испытаний, а также включать в нее дополнительные разде­лы (при необходимости).

В разделе «Общие положения» указывают:

- перечень документов, на основании которых проводят испытания;

- место и продолжительность проведения испытаний;

- организации (предприятия), участвующие в испытаниях;

- перечень ранее проведенных испытаний и документов, подтверждающих степень отработки опытного образца объекта;

В разделе «Цель и задачи испытаний» указывают конкретные цели и задачи, которые должны быть достигнуты и решены в процессе испытаний в соответствии с определениями видов и категорий испытаний по ГОСТ 16.504.

В разделе «Объект испытаний» указывают:

- полное наименование объекта испытаний;

- число испытываемых объектов и порядок их отбора;

- комплектность испытываемых объектов;

В разделе «Средства испытаний» указывают: кон­кретные виды материально-технического обеспечения, стендовое оборудование, средства измерений, первичные и вторичные преобразователи, программное обеспечение, приводится состав привлекаемого персонала.

В разделе «Определяемые показатели»

- перечень показателей, количественно выражающих оцениваемую характеристику;

- расчетные соотношения и формулы (математические модели), по которым рассчитывают оцениваемые показатели. При наличии качественной характеристики указывают метод ее оценки.

В разделе «Методика испытаний» указывают:

- условия проведения испытаний [характеристика района (места) проведения испытаний, время года и суток (в программе)] с оценкой, при необходимости, степени их приближения к реальным условиям эксплуатации, а также имеющиеся ограничения и допустимые отклонения условий испытаний от заданных;

- последовательность выполнения операций при испытаниях с указа­нием контрольных точек, способов и количества измерений, используемых средств изме­рений и описанием выполняемых регулировок, операций с переключателями, схем распо­ложения и включения приборов;

- продолжительность, периодичность, цикличность испытаний и последовательность воспроизведения внешних воздействий;

- объем регистрируемой информации и способы ее регистрации;

- требования по объему измерений, достаточному для статистической надежности оценок определяемых характеристик (показателей);

- особенности функционирования испытываемых объектов и привлекаемых к испы­таниям средств, порядок их взаимодействия

- условия начала и завершения отдельных этапов испытаний;

- имеющиеся ограничения в условиях проведения испытаний;

- порядок взаимодействия организаций (предприятий), участвующих в испытаниях.

Если в процессе испытаний предусматривается использование метода моделирова­ния, то должны быть указаны принцип моделирования, порядок применения результатов моделирования, принцип и метод проверки совместимости результатов моделирования с результатами натурных экспериментов.

В разделе «Обработка, анализ и оценка результатов испытаний» указывается:

- методы статистической обработки результатов испытаний, принятые в методике, и оценки достоверности полученных результатов при испытаниях;

- способы и средства обработки информации;

- требования к виду обработанной информации;

- требования к точности обработки информации;

- объем исходных данных, необходимых для оценки результатов испытаний (с заданной достоверностью и точностью);

- способ сравнения полученных данных с требованиями и контрольными нормативами;

- критерии достаточности испытаний;

- критерии прекращения испытаний.

В разделе «Порядок оформления результатов испытаний» указывают наименование отчетных документов, оформляемых по завершению испытаний (к числу отчетных документов относятся протокол испытаний, акт и отчет о результатах испытаний, акт технического состояния объекта после испытаний)

Необходимость оформления того или иного отчетного документа определяется программой испытаний.

Протокол испытаний оформляется сразу после проведения испытаний и подписывается участниками испытаний и утверждается руководящим лицом организации, проводящей испытания. В протоколе фиксируются, например, дата и место проведения испытаний, объект, режимы проведения испытаний, средства измерений и соответствующие полученные данные при измерениях. В приложении В приведен пример оформления протокола испытаний.

Акт испытаний оформляется на основании протокола испытаний, в акте результаты испытаний приводятся в обработанном виде (например, в виде графиков, итоговых таблиц, зависимостей) с рисунками и фотографиями, поясняющими методику и результаты испытаний, также приводится перечень примененного оборудования, использования первичных преобразователей, приводятся данные о точности и погрешности измерений, делаются общие выводы о результатах испытаний, даются предложения о целесообразности продолжения испытаний или проведению новых испытаний с доработкой методики испытаний и т. д. Акт разрабатывается и подписывается комиссией, в состав которой включаются лица, проводившие испытания. Комиссия состоит из председателя комиссии и членов комиссии. Акт утверждается руководящим лицом организации, проводившей испытания, либо, если испытания проводились на каком-то ином предприятии, руководящим лицом данного предприятия.

В зависимости от видов испытаний актов может быть несколько согласно назначенным программой этапам испытаний, то есть для каждого этапа испытаний оформляется протокол и соответствующий акт.

В приложении Г приведен пример оформления акта испытаний.

Отчет по результатам испытаний оформляется по завершению всех испытаний, предусмотренных программой. Если до этого оформлялось несколько актов этапов испытаний, то информация с данных актов входит в общий отчет. Отчет содержит более подробные данные об объекте испытаний и его характеристиках, задачах испытаний, технологии проведенных испытаний, применяемых средствах измерений, результатах испытаний, выводы и рекомендации. Отчет может содержать материал об анализе проводившихся ранее испытаний объекта или аналогичных объектов, составленный по научным публикациям или техническим отчетам других исследователей. В отчете, в отличие от акта испытаний, предоставляется информация по испытаниям систематизированного характера с полученными закономерностями и моделями, выведенными на основе статистического материала испытаний, или же сопоставления с результатами, полученными на математических детерминированных моделях объекта испытаний. В приложения к отчету могут быть включены протоколы и акты испытаний. Оформление отчета производится по ГОСТ 7.32 [4].

При проведении испытаний должен вестись журнал, в который следует заносить все необходимые данные по испытаниям: хронологические данные, режимы и условия приложения нагрузок, порядок измерений, особенности условий окружающей среды.

В разделе "Требования безопасности" указывают основные требования по обеспечению безопасности работы обслуживающего персонала, по защите окружающей среды в соответствии с требованиями стандартов системы безопасности труда и других нормативных документов по технике безопасности и по защите окружающей среды, действующих в организации, где проводятся испытания.

В зависимости от поставленных задач, особенностей испытуемого объекта, реальных условий и режимов проведения испытаний отдельные разделы программы и методики допускается объединять и дополнять. Так, в примерах программ, приведенных в приложении, разделы: средства испытаний, определяемые показатели, методика испытаний; обработка, анализ и оценка результатов испытаний объединены в один раздел – методика испытаний.

2.3 Оформление программ и методик испытаний

Программы и методики испытаний выполняют машинописным способом или с помощью средств вычислительной техники или других средств информационных технологий и оформляют в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми к текстовым конструкторским документам по ГОСТ 2.105 [5], на листах формата А4 по ГОСТ 2.301[6] без рамки, основной надписи и дополнительных граф к ней.

Схемы, чертежи и таблицы выполняют на листах форматов, установленных в ГОСТ 2.301.

Программы и методики испытаний оформляют в виде отдельных брошюр. При этом порядок их компоновки должен быть следующим:

- обложка;

- титульный лист (первый лист документа);

- содержание;

- основной текст документа;

- приложение.

Обложку применяют в документах, имеющих объем до 50 листов. При объеме более 50 листов документы переплетают. На обложке (переплете) указывают наименование организации, выпустившей документ, наименование и год выпуска документа. Наименование документа выполняют крупным шрифтом и включают в него полное наименование объекта и вид документа.

Титульный лист – пример оформления приведен в Утверждающие подписи должностных лиц располагают в верхней правой части титульного листа. Согласующие подписи должностных лиц располагают в верхней и нижней левой части титульного листа. Подписи должностных лиц разработчиков программы и непосредственно разработчиков помещают ниже названия программы (методики) в правой части, в случае, если подписи непосредственных разработчиков не входят, то их помещают на послед­нем листе основного текста документа.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ . Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

2. ОСТ 32.55–96. Стандарт отрасли. Система испытаний подвижного состава. Требования к составу, содержанию, оформлению и порядку разработки программ и методик испытаний и аттестации методик испытаний. Утвержден указанием МПС РФ от 01.01.01 г. N К-605у.

3. ГОСТ 19.301-79. Единая система программной документации. Программа и методика испытаний. Требования к содержанию и оформлению.

  4. ГОСТ 2.105-95. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам.

5. ГОСТ 2.301-68. Единая система конструкторской документации. Форматы.

6. ГОСТ 7.32-2001. Межгосударственный стандарт. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИМЕР 1 ОФОРМЛЕНИЯ ПРОГРАММЫ ИСПЫТАНИЙ

ПРОГРАММА ДИНАМИЧЕСКИХ ХОДОВЫХ И ПРОЧНОЧСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ТЕЛЕЖКИ МОДЕЛИ 18-100

Проректор УрГУПС

____________ Ф. И.О.

«____»__________________

Зав. кафедрой Вагоны УрГУПС

______________Ф. И.О.

«_____» _________________

Екатеринбург 1999
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая программа-методика устанавливает порядок и методы проведения ходовых прочностных и динамических испытаний тележек модели 18-100, установленных под полувагонами и цистернами.

1.2. Основные методы проведения испытаний соответствуют требованиям РД 24.050.37.95 ВАГОНЫ ГРУЗОВЫЕ И ПАССАЖИРСКИЕ. Методы испытаний на прочность и ходовые качества /1/.

1.3. Испытания осуществляются Уральской Государственной Академией Путей Сообщения и Свердловской железной дорогой совместно с ФГУП "ПО Уралвагонзавод" в рамках исследований износа гребней колесных пар. Настоящие испытания производятся в рамках исследований взаимодействия колесо-рельс на участке между станциями Свердловск-Шаля, ходовые динамические испытания полувагонов и цистерн со скоростями до 120 км/ч на участке Сверловск-Камыщлов

2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Целью ходовых прочностных и динамических испытаний является определение уровня сил и перемещений в тележке грузовых вагонов при движении на характерных участках эксплуатационного пути соответствующей конструкции и текущего состояния при движении с различными скоростями.

2.2. Задачей испытаний является установление зависимостей влияния величин измеряемых факторов на взаимодействие и износ в паре колесо-рельс, также уточнение по полученным результатам расчетной модели кинематического и силового взаимодействия колесо-рельс.

3. ОБЪЕКТ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Объектом испытаний является тележка модели 18-100, предназначенная для подкатки под грузовые вагоны колеи 1520 мм.

3.2. Качество изготовления тележки модели 18-100, представленной на испытания должно соответствовать конструкторской и технологической документации завода-изготовителя ФГУП "ПО Уралвагонзавод". Тележка должна быть принята ОТК объединения и инспекцией МПС.

4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Организация испытательных поездок

4.1.1. Исследуемая тележка находится под одним из трех полувагонов производства ФГУП "ПО Уралвагонзавод", которые подвергаются пробеговым испытаниям с целью оценки износа гребней колесных пар.

Схема расстановки полувагонов в составе и вагона лаборатории приведена на рисунке 1.

исследуемые полувагоны и цистерны

Рисунок 1 – Схема формирования опытного поезда

Поездки проводятся следующим образом: после следования на участке в одном направлении (рисунок 1) производится отцепка полувагонов и вагона лаборатории для проведения осмотра и измерений колесных пар, тарировок измерительных приборов и предварительной обработки результатов. Для следования в обратном направлении сцеп снова подсоединяется к составу через полувагон, находившийся в первом случае в конце поезда, при этом измерительная тележка становится не набегающей.

4.1.2. Для проведения записей процессов во время движения с машинистом поезда согласовывается скорости движения по характерным участкам (прямая, кривые), обсуждается план участка с привязкой на пикеты (начало кривой, конец кривой и т. д.). Для обеспечения проведения испытаний необходимо во время поездки иметь радиосвязь с машинистом поезда.

4.1.3. Режим загрузки опытных вагонов груженый. Перед проведением испытаний после загрузки полувагон с измеряемой тележкой должен быть взвешен.

4.1.4. Необходимый объем записей процессов по исследуемым величинам определяется руководителем испытаний во время испытаний. Суммарная продолжительность записей на каждый интервал скорости (10-15 км/ч) должна быть не менее 180 с.

4.1.5. Для последующей обработки результатов испытаний руководителем испытаний ведется журнал, в который заносятся калибровочные данные, даты тарировок, данные о количестве и характере записей процессов, данные о скорости движения, наблюдения, данные об отказах и т. д.

4.2. Исследуемые характеристики

Перечень исследуемых характеристик приведен в таблице .

Таблица - Перечень характеристик (процессов), регистрируемых при

испытаниях

4.3. Определения напряжений в надрессорной балке

Для определения напряжений под подпятником sш и напряжений в надрессоной балке под скользуном тензорезисторы наклеиваются и собираются как показано на рисунке 2.

4.4. Вертикальные силы на боковой раме

Схема установки тензорезисторов приведена на рисунке 3.

4.5. Горизонтальные рамные силы

Схема установки тензорезисторов приведена на рисунке 4.

Рисунок 2 - Схема установки и соединения тензорезисторов на надрессорной балке для измерения вертикальных сил

Рисунок 3 - Схема установки и соединения тензорезисторов на боковой раме для измерения вертикальных сил

Рисунок 4 - Схема установки тензорезисторов на боковой раме для измерения рамных сил

4.6. Определение перемещений

Схема определения поворотов надрессорной балки относительно боковой рамы (забегание боковин) и схема поворота надресорной балки относительно кузова (виляние) приведены на рисунке 5.

Схема определения вертикального прогиба рессорного комплекта приведена на рисунке 6.

4.7. Средства измерений

4.7.1. В качестве первичных преобразователей деформаций используются тензорезисторы КФ-5 сопротивлением 200 Ом.

4.7.2. В качестве первичных преобразователей перемещений используются прогибомеры пластинчатого типа, изготовленные из балочки с наклеенными тензорезисторами.

4.7.3. В качестве средств измерений используются тензометрические установки ТУП-12 или усилители "Айна". для регистрации измеряемых процессов могут быть использованы светолучевые осциллографы, например К20-21, или запись на магнитный диск компьютера в цифровом виде (при наличии соответствующего интерфейсного оборудования).

4.8. Калибровка измерительных схем и приборов

Цель калибровки (тарировки) состоит в определении коэффициентов (масштабов) цены деления измерительных приборов.

4.8.1.Определение коэффициента для измерения деформаций (напряжений) осуществляется шунтированием одного плеча мостовой схемы эталонным сопротивлением шунтом, вызывающим разбаланс мостовой схемы и связанное с ним отклонение показаний на регистрирующей аппаратуре.

Коэффициент напряжений при использовании в качестве регистрирующей аппаратуры осциллографа определяется из выражения :

МД = sД/АД (МПа/мм),

где: sД - напряжение (МПа), соответствующее эталонному

сопротивлению RШ шунта, т. е. действие шунта создает такой

же разбаланс в мостовой

схеме как и определенная нагрузка.

АД - отклонение в мм луча шлейфа осциллографа, соответствующее

напряжению sД.

Величина напряжения sД определяется из выражения:

sД=E´RРП / g´RШ (МПа),

Рисунок 5 - Схема измерения поворотов надрессорной балки относительно боковой рамы (забегание боковин) и поворотов надресорной балки относительно кузова (виляние)

Рисунок 6 – Схема измерения вертикального прогиба рессорного комплекта

где :E - модуль упругости материала в МПа;

g - коэффициент тензочувствительности тензорезистора;

Rрп - сопротивление рабочего плеча мостовой схемы в Ом;

RШ - сопротивление шунта в Ом.

Контрольные проверки масштабов измерения регистрируемых величин производятся перед началом и после окончания каждого цикла опытных поездок. Для определения физических величин статических прогибов рессорного подвешивания и напряжений в элементах тележек под нагрузкой от силы тяжести производятся (по возможности) контрольные тарировочные подъемки кузова до полной обезгрузки тележек.

4.8.2. Определение коэффициента для измерения боковых сил производится на подготовленной соответствующим образом тележке путем приложения к боковым рамам поперечной силы определенной величины и записи соответствующих показаний разбаланса схем тензорезисторов.

Коэффициент для определения рамных сил по тензорезисторной схеме (рис.4) при использовании в качестве регистрирующей аппартуры осциллографа находится из выражения:

МБ=НБ / АБ (МПа/мм),

где: НБ - усилие в кН, создаваемое тягой динамометром поперек рам

тележки

при осуществлении тарировки ;

АБ - отклонение луча шлейфа осциллографа в мм, к которому

подключена измерительная схема боковой рамы тележки, при

действии боковой силы на рамы тележки во время тарировки..

Тарировка рамных сил производится при подготовке к испытаниям в цеховых условиях после монтажа схем.

4.8.3. Определение коэффициентов датчиков перемещений заключается в имитации перемещения подвижной части датчика вдоль масштабной линейки на определенный размер по заданному направлению.

Перемещение рычага создает разбаланс мостовой схемы и соответствующие показания на измерительных приборах.

Коэффициент прогибомера при использовании в качестве регистрирующей аппартуры осциллографа находится из выражения:

МПР= hП / аП,

где: hП - перемещение рычага (стержня) в мм;

аП - отклонение луча шлейфа осциллографа в мм, соответствующее

перемещеению рычага hП.

Тарировки прогибомеров проводятся перед началом испытаний и при необходимости в промежутках между циклами поездок.

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ОФОРМЛЕНИЕ

5.1. Результаты испытаний обрабатываются в соответствии с задачами исследований методами математической статистики и выдаются в форме функциональных зависимостей и таблиц.

Черновики испытаний, журналы, таблицы градировок, осциллограммы, файлы целесообразно хранить и после составления отчета для возможности уточнения результатов, а также получения новой информации или более подробного анализа.

5.2. Результаты испытаний сводятся в научно-исследовательском отчете, в котором отражаются цели испытаний, методика проведения, оборудование, анализ экспериментальных данных, оценка полученных результатов, выводы и дальнейшие направления исследований.

6. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

6.1. При подготовке и проведении динамических ходовых и прочностных испытаний должны соблюдаться требования, изложенные в РД /1/ и типовых инструкциях, действующих на предприятии, на котором производится подготовка испытаний..

6.2. При проведении испытаний и следовании по путям МПС необходимо строгое соблюдение Правил Технической Эксплуатации ж. д. РФ, ЦРБ-162 утв.26.04.93; Инструкции по Движению Поездов и маневровой работе на ж. д. РФ, ЦД-206 утв.02.10.93 г.; Инструкции по сигнализации на ж. д. РФ, ЦРБ-176 утв.26.04.93г.; Правил безопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифицированных линиях, ЦЭ-3288, 1986 г.; Инструкции электромеханику пассажирского поезда N 324 ПКБ ЦВ.

7. ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ДОКУМЕНТОВ

1. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества. РД 24.030.37.95., ГосНИИВ, М., 1995г.

Доцент кафедры «Вагоны» Ф. И.О.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИМЕР 2 ОФОРМЛЕНИЯ ПРОГРАММЫ - МЕТОДИКИ

СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ

ПРОГРАММА-МЕТОДИКА СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ

БУКСОВОГО УЗЛА С КОНИЧЕСКИМИ ПОДШИПНИКАМИ

Зав. кафедрой «Вагоны» УрГУПС

___________ Ф. И.О.

"____"__________________

Доцент кафедры «Вагоны» УрГУПС

___________ Ф. И.О.

"____"__________________

Екатеринбург 2010
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1.1 Настоящая программа-методика устанавливает порядок и методы проведения стендовых испытаний буксового узла колесной пары РУ1-950-А (черт. 100.10.000-0 СБ) с коническими подшипниками кассетного типа TBU 130х250, изготовленных по ТУ ВНИПП. "Подшипники качения для железнодорожного подвижного состава. Подшипники конические двухрядные кассетного типа. Технические условия"

1.2 Испытания проводятся совместно и УрГУПС.

2. ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИЙ.

Целью стендовых испытаний является

2.1 Определение характера распределения температуры нагрева деталей буксового узла.

2.2 Определение зависимости нагрева деталей подшипников от времени работы в исследуемом режиме работы буксового узла.

2.3 Идентификация параметров и экспериментальное подтверждение математической модели распределения температур буксового узла, разрабатываемой для анализа тепловых процессов буксового узла.

2.4 Определение интегральной силы сопротивления вращению подшипника при различных режимах работы: нагрузках и температурах.

3. ОБЪЕКТ ИСПЫТАНИЙ

3.1 Объектом испытаний является буксовый узел колесной пары, установленный на макете колесной пары.

Подшипник TBU 130х250 (TBU 130х250/3) устанавливается в серийный корпус буксы грузовых вагонов в соответствии с рисунком 1 (крепление шайбой – в нашем случае гайкой) и вместе с корпусом буксы и дополнительным лабиринтным кольцом (далее лабиринтом) напрессовывается на шейку и предподступичную часть оси. Торцевое крепление подшипника осуществляется крепительной шайбой с четырьмя болтами М20. Корпус буксы закрывается крепительной и смотровой крышками. Внешним отличительным признаком является наличие на лабиринте выступающего у основания цилиндрического пояска шириной 4 мм. На смотровой крышке буксового узла белой краской нанесена буква “К” высотой 100-150 мм.

Под левый болт М20 крепительной крышки правого буксового узла монтируется бирка (установленной формы для серийных буксовых узлов), на которой холодным способом выбиваются номер колесной пары, дата установки на шейку оси буксовых узлов, буква “К“ и условный номер предприятия, производившего установку буксовых узлов.

4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

4.1 Испытания проводятся на стенде (Рисунок 2). Стенд позволяет реализовать на исследуемый буксовый вертикальную нагрузку от веса вагона в эксплуатации (радиальную по отношению к подшипнику) и осевую нагрузку в направлении оси колесной пары, появляющейся в эксплуатационных условиях.

4.2 Проведение испытаний. Испытания проводятся посредством задания вращения оси макета колесной пары и соответствующего значения вертикальной и осевой нагрузки с помощью штатных средств испытательного стенда и имитации тем самым движения вагона с различной степенью загрузки при скорости движения »60 км/ч.

4.3.1 Выход на стационарный режим теплового состояния (или близкий к нему)

а) вращение макета оси с числом оборотов (без принудительного обдува), соответствующим движению вагона со скоростью 60 км/ч при отсутствии радиальной и осевой нагрузок на буксовый узел – измерение температур в выбранных точках измерений (см. далее), измерение крутящего момента (на разных температурах – через интервал времени);

б) вращение макета оси (без принудительного обдува и с обдувом) с числом оборотов, соответствующим движению вагона со скоростью 60 км/ч при отсутствии радиальной и изменяющейся осевой ступенями 1т, 2т, 3т, 4т, 5т[1] - измерение температур в выбранных точках измерений (см. далее), измерение крутящего момента (на разных температурах – через интервал времени);

в) вращение макета оси (без принудительного обдува) с числом оборотов, соответствующим движению вагона со скоростью 60 км/ч при отсутствии осевой и изменяющейся радиальной ступенями 2т, 4т, 6т, 8т[2] - измерение температур в выбранных точках измерений (см. далее), измерение крутящего момента (на разных температурах – через интервал времени);

4.3.2 Выход на режим заклинивания

а) вращение макета оси (с обдувом)с числом оборотов, соответствующим движению вагона со скоростью 60 км/ч при постоянной радиальной max (подбирается) и постоянной осевой max (подбирается) с обдувом - измерение температур в выбранных точках измерений (см. далее), измерение крутящего момента (на разных температурах – включая момент заклинивания);

4.4 Измерения.

При испытаниях регистрируются следующие параметры:

а) температура посадочной поверхности наружного кольца переднего и заднего подшипника в восьми сечениях (восемь точек на каждое кольцо – всего шестнадцать) через просверленные в корпусе буксы отверстия и установленные в них датчики измерения температуры (схема измерительных сечений по корпусу буксы приведена на рисунке 3);

б) температура корпуса буксы в шестнадцати точках (восьми сечениях) в районе просверленных отверстий бесконтактным термометром или цифровым контактным термометром Dallas Semiconductor с памятью на основе устройства iButton DS 1921;

в) температура смотровой (внутри и снаружи в центре) и крепительной крышек буксового узла (с обдувом) цифровым контактным термометром Dallas Semiconductor с памятью на основе устройства iButton DS 1921;

г) температура торца шейки оси колесной пары. цифровым контактным термометром Dallas Semiconductor с памятью на основе устройства iButton DS 1921

4.5 Средства измерений

Для измерения температуры наружных колец через отверстия в теле буксы используются прецизионные полупроводниковые датчики температуры LMштук, протарированные перед началом испытаний и имеющие чувствительность 10 мВ на 0С, заявленная погрешность в диапазоне температур 0....125 0С – 1 0С, диапазон рабочих температур минус 40 – плюс 125 0С.

Для считывания данных с полупроводниковых датчиков температуры используется плата многоканального аналого-цифрового преобразователя PCI-1802L фирмы ICP-DAS, точность преобразования ±2 мВ. Для последующей обработки используется программное обеспечение для преобразования аналоговой величины в температуру и представления данных в табличной форме. Результат записывается в текстовый файл, имеющий формат, совместимый с Microsoft Excel.

Бесконтактные измерения температуры на поверхности буксы производятся инфракрасным электронным термометром RAYMX4P (фирма "RAYTEK"), который тарируется по входящей в комплект термометра образцовой термопаре типа К (по которой тарируется и полупроводниковые датчики температуры LM

Контактные измерения на торце оси, смотровой крышке и возможно на корпусе буксы проводятся цифровым контактным термометром Dallas Semiconductor с электронной памятью на основе устройства iButton DS 1921. Считывание информации о тепловом мониторинге производится после проведения испытаний с использованием соответствующего коммутационного оборудования в память персонального компьютера при поддержке поставляемого с датчиком программного обеспечения.

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

5.1. Результаты исследований оформляются в виде графиков:

а) зависимостей температуры колец, корпуса буксы, шейки оси, смотровой и крепительной крышек от времени работы буксового узла в режиме, имитирующем эксплуатационный на скорости 60 км/ч для различных режимов исследований (п. 4.3);

б) зависимостей величины сопротивления (момента поворота) от температуры наружных колец и нагрузки на буксовый узел.

в) других зависимостей, связывающих полученные величины

По полученным результатам делается вывод об изменении или совершенствовании плана эксперимента и методика дорабатывается соответствующим образом. Результаты испытаний оформляются отчетом с выводами и предложениями

6. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

6.1. При подготовке и проведении испытаний должны соблюдаться требования безопасности, изложенные в РД 24.050.37.95 [1].

6.2. При проведении испытаний следует руководствоваться требованиями техники безопасности, принятыми для предприятия, на территории которого проводятся испытания.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ДОКУМЕНТОВ

1.  РД 24.050.37.95. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества. М., ГосНИИВ, 1995г.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ

ПРОТОКОЛ промежуточных измерений

ППИ № 4

(на 6 листах)

1. Объектом испытаний являются композиционные тормозные колодки (деталь ) изготовленные -АСБ» 24 октября 2001г.

Объект испытаний был получен 28 октября 2001г

2. Испытательный центр проводит испытания в объеме, регламентированном программой испытаний и требований технического регламента ФТС ЖТ. Объект принимается на испытания с 28 октября 2001г г. на срок до 01 ноября 2002г.

3.При проведении испытаний были использованы следующие методики: «Программа эксплуатационных испытаний на грузовых вагонах композиционных тормозных колодок (деталь ) производства -АСБ», утверждена зам. руководителя Департамента вагонного хозяйства МПС РФ Сорокиным 15.11.2001г.

4.Перед проведением испытаний объект хранился в следующих условиях: склад -АСБ».

5.При проведении испытаний были использованы следующие средства измерений ИЦ «XXX»

Таблица 1 – Сведения о средствах измерения

8.  В результате испытаний были получены следующие данные: толщины тормозных колодок в верхней и нижней частях; толщины гребней и величины прокатов колесных пар. Результаты представлены в таблице 2.

9.  Протокол испытаний касается только тех образцов, которые четко идентифицированы как прошедшие испытания.

10.  Внесение дополнений и исправлений в протокол допускается только в дополнительном документе (приложении к отчету, в новом отчете, отменяющем и заменяющем предыдущий, исправленных страницах с новой датой выпуска, заменяющих старые страницы).

Таблица 2 Результаты измерений толщин тормозных колодок (Сентябрь-октябрь 2002г.)

Продолжение таблицы 2

Продолжение таблицы 2

Руководитель испытаний ______________________

Ответственный за проведение измерений ____________________

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ АКТА ИСПЫТАНИЙ

Утверждаю:

Начальник вагонного депо

ст. Каменск-Уральский

Свердловской ж. д.

_______________ Ф. И.О.

19 декабря 2003г.

АКТ

комиссионного осмотра (2 этап эксплуатационных испытаний)

полувагонов модели 12-132

опытного поезда «РЖД-УВЗ-УрГУПС»

оборудованных двухосными тележками модели 18-100М-УВЗ

с частичной модернизацией

Мы, нижеподписавшиеся, составили настоящий акт о том, что согласно телеграфного указания № 000А от 01.01.2001г., комиссией в составе:

в период с 16.12.2003г. по 19.12.2003г. в вагонном депо ст. Каменск-Уральский Свердловской ж. д. был проведен комиссионный осмотр полувагонов опытного поезда «РЖД-УВЗ-УрГУПС» за №№ , , в рамках эксплуатационных испытаний.

За период эксплуатационных испытаний с 08.01.2003г. по 15.12.2003г. общий пробег вагонов составил от 41869 до 67350 км. Полувагоны использовались для перевозки строительных грузов с погрузкой на ст. Сатка, Аносово Южно-Уральской ж. д. и с выгрузкой на Свердловской, Горьковской, Московской ж. д.

Испытания полувагонов опытного поезда «РЖД-УВЗ-УрГУПС-Мониторвагонтранс» проводятся в соответствии с «Программой эксплуатационных испытаний 50Э-16-02 ПМ-8. Тележка двухосная модели 18-100М-УВЗ с частичной модернизацией по черт. № 50.100.01132 СБ» разработанной специалистами УКБВ », УрГУПС и ИЦ «ХХХ» и утвержденной руководителем Департамента вагонного хозяйства МПС РФ

Эксплуатация вагонов на сети железных дорог РФ регламентируется Указанием МПС РФ № 000у от 01.01.2001г.

Выше указанные полувагоны были оборудованы двухосными тележками модели 18-100М-УВЗ с частичной модернизацией в следующей комплектации:

-  балка надрессорная № 000.00.090 СБ, с износостойкими элементами в подпятнике в виде полуколец и прокладок из стали 30ХГСА без приварных планок на наклонных плоскостях;

-  скользун PU-ISB12R производства компании «А. Стаки» (США);

-  откорректированная ответная часть скользуна на кузове полувагона;

-  серийные колесные пары с осями из непрерывно-литого металла по ТУ ;

В ходе комиссионного осмотра, в соответствии с программой испытаний, были проведены визуальный и инструментальный контроль опытных скользунов.

Результаты испытаний

Перед подъемкой вагонов был произведен осмотр скользунов, в результате которого было установлено, что контактная поверхность скользуна «А. Стаки» находилась в контакте с ответной частью, при этом роликовая часть скользуна находилась в свободном состоянии и свободно перемещалась «от руки». Зазор между роликом и ответной частью скользуна составлял до 5 мм.

После подъемки вагонов и выкатки тележек было установлено, что на ответной части наблюдаются следы контакта с износостойким колпачком скользуна, при этом величина износа на ответной части составляла до 0,1 мм. Кроме этого у ответных частей скользунов, установленных на полувагоны №№ и , были отмечены следы контакта с роликом.

При подетальном осмотре элементов упруго-роликового скользуна, было отмечено, что все детали в основном находились в исправном состоянии (рисунок 1). Однако, у двух упругих элементов (вагон № тел. № 000 и 16284) были обнаружены по две трещины, направление которых показано на рисунке 2.

1 – упругий блок; 2 – башмак; 3 – ролик;;

4 – заглушка; 5 – корпус скользуна

Рисунок 2 – Трещины в элементах упругого блока «А. Стаки».

Для оценки технического состояния упругих элементов скользунов были выполнены замеры их высоты. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты замеров высоты упругих элементов

Анализ данных таблицы 1 показывает, что после общего пробега км, что все упругие элементы имеют допустимую просадку от 1,6 мм до 9,6 мм.

Выводы и предложения

1) По истечении первого этапа эксплуатационных испытаний полувагонов модели 12-132 опытного поезда «РЖД-УВЗ-УрГУПС-Мониторвагонтранс» оборудованных двухосными тележками модели 18-100М-УВЗ с частичной модернизацией (общий пробег 41869 – 67350 км), все опытные скользуны находятся в технически исправном состоянии и удовлетворяют требованиям общесетевой эксплуатации.

2) Необходимо разработать требования, к испытываемым узлам в эксплуатации и при производстве деповского ремонта.

3) Комиссия считает целесообразным продолжить, согласно программы испытаний, эксплуатационные испытания полувагонов опытного поезда на сети железных дорог РФ до первого деповского ремонта обусловленного календарной продолжительностью работы вагонов новой постройки, или по достижению ими установленного норматива пробега 210 тыс. км.

Начальник Службы вагонного хозяйства

Свердловской ж. д. .

Заместитель начальника вагонного депо

по эксплуатации ст. Каменск-Уральский

Заместитель начальника вагонного депо

по ремонту ст. Каменск-Уральский

Заведующий кафедрой «Вагоны» УрГУПС,

д. т.н.,

Профессор кафедры «Вагоны» УрГУПС,

д. т.н., профессор

Начальник отдела испытаний ИЦ «Х»,

к. т.н.,

Техник-исследователь ИЦ «Х»

Инженер-конструктор УКБВ

»

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИМЕРНАЯ ФОРМА

титульного листа программы (программы, методики) испытаний

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

______________________ ____________________

__________________________ _______________________

подпись, инициалы, фамилия подпись, инициалы, фамилия

"___"___________20__г. "__"____________20__г.

ПРОГРАММА

________________________________________________________________________испытаний

вид испытания

_____________________________________________________________________________

полное наименование и обозначение объекта

СОГЛАСОВАНО

_____________________________ _____________________________

_____________________________ _____________________________

подпись, инициалы, фамилия подпись, инициалы, фамилия

"___"___________20__г. "____"____________20__г.

_____________________________ _____________________________

_____________________________ _____________________________

подпись, инициалы, фамилия подпись, инициалы, фамилия

"__"___________20__г. "____"____________20__г.

Екатеринбург

2011

Юрий Валентинович ЗЫКОВ

Александр Эдуардович ПАВЛЮКОВ

ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ

Методические рекомендации к разработке методик испытаний при проведении научно-исследовательских работ для аспирантов и докторантов

технических специальностей

Уральского государственного университета путей сообщения

Редактор

6 Екатеринбург, , УрГУПС

Редакционно-издательский отдел

Подписано в печать

Бумага писчая №1 Формат 60х84 1/16 Усл. п. л. 1,8 Уч.-изд. л. 1,6

Тираж 100 экз. Цена договорная Заказ

[1] величины нагрузок выбираются из возможностей оборудования и уточняются перед испытаниями

[2] величины нагрузок выбираются из возможностей оборудования и уточняются перед испытаниями