BUDAPESTI MŰSZAKI és GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki Kar
JÁRMŰRENDSZERDIAGNOSZTIKA 1. A járműrendszer-diagnosztika elméleti alapjai Oktatási segédlet Készítette:: Dr. Zobory István egyetemi tanár Dr. Benedek Teofil egyetemi docens Dr. Győri József egyetemi docens
BUDAPEST 2005
1.2
Az eddig készült oktatási segédletek: 1. A járműrendszer-diagnosztika elméleti alapjai 2./a A járműrendszer-diagnosztika mérési gyakorlata és a rendszerdinamika felhasználási lehetőségei (I. rész) 2./b A járműrendszer-diagnosztika mérési gyakorlata és a rendszerdinamika felhasználási lehetőségei (II. rész) 3. A metrológia a járműrendszer-diagnosztikában. Méréstechnika 4. A metrológia a járműrendszer-diagnosztikában. Méréselmélet 5. A futóműdiagnosztikai mérések fejlesztési lehetőségei, a Vasúti Járművek Tanszéken fejlesztés alatt álló futóműdiagnosztikai próbapad 6. A járműüzem szimulációjának néhány alkalmazási lehetősége a futóműdiagnosztikában (készítés alatt) 7. A DB (Német Vasutak) ICE motorvonatainak üzemében alkalmazott karbantartási-javítási rendszer
1.3
1. A járműrendszer-diagnosztika elméleti alapjai Tartalom : 1.1 Járművek állapotfüggő üzemeltetése és fenntartása 1.2 Diagnosztikai információk, mérőszámok 1.3 Diagnosztikai információk értékelése, határértékek 1.4 Diagnosztikai modellek 1.5 A diagnosztika bevezetése az üzemi gyakorlatba
1.4
Felhasznált irodalom: 1. Dr. Zobori I.: A pálya-jármű rendszer diagnosztikája a járműgépész szemével. V. Nemzetközi „Pálya-Jármű Rendszer”. KTE Konferencia, Velem, 1993. 2. Dr. Benedek T.: Futóműdiagnosztika kialakítása dinamikai szimulációval létrehozott adatbank felhasználásával. VIII. Országos Vasúti Futástechnikai Konferencia. Pécs, 1997. május. 3. Görbicz S. – Sasi I. – Vadászy P.: Vasúti járművek minősítő mérései. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. 4. Thamm - Ludwig - Huszár - Szántó: A szilárdságtan kísérleti módszerei. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1968. 5.
Hottinger Baldwin Messtechnik. Product Catalogue 1999. Magyarországi képviselet: 2101. Gödöllő, Remsey krt. 9. Pf: 81.
6. Dr. Sostarics Gy., Dr. Balogh V.: Vasúti járművek. Tankönyvkiadó, Budapest, 1991. 7. Tfirst Gy.: A vasúti járművek futásminősítésének időszerű kérdései. Járművek, Mezőgazdasági Gépek. 30. évfolyam 1983. 10. szám. 8. Dr. Ambrózy András – Jávor András: Mérésadatok kiértékelése. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1976. 9. Gabor C. Temes – Sanjit K. Mitra: Modern Filter Design and Theory. John Wiley, New York, 1973. 10. Dr. Horváth Károly: Mérnöki Fizika. Egyetemi jegyzet. Tankönyvkiadó, Budapest, 1989. 11. Korn, G.A., Korn, T.M.: Matematikai Kézikönyv Műszakiaknak. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1975.
1.5
1. A járműdiagnosztika elméleti kérdései 1. ALKATRÉSZEK ELHASZNÁLÓDÁSA
1.1. 1.1.1.
Az elhasználódás anyagszerkezeti alapismeretei
Egykristályok képlékeny alakváltozása
Leggyakrabban τ csúsztató feszültség hatására a legsűrűbb illeszkedési síkoknak a legsűrűbb illeszkedési irányban történő elcsúszása által megy végbe. Az egytengelyű húzó feszültséggel terhelt anyag különböző α - szögű síkjaiban ébredő τ- feszültség nagysága: τ = F/A sin α cos α σ= F/A sin α . cos α legnagyobb értéke α = 45O-nál : 0,5 ezért az α = 45O-os síkban:
τmax = 0,5 σ
Melyikek lesznek a csúszási síkok és irányok? Amelyekben a csúsztató feszültség a legnagyobb (a húzóerő irányához 45O-os, vagy ehhez közeli síkok és irányok) és elmozdítható diszlokációkat tartalmaznak.
1. ábra
2. ábra A hosszirányú nyúlás is csúszósíkok mentén való elcsúszások következménye. kristályrendszer FKK TKK
csúszósík {111} {110}
csúszási irány <110> <111>
γ-Fe, Cu, Ni, Al, Au, Ag α-Fe, Mo, W
Alakváltozás közben az alakváltoztatáshoz szükséges τ- feszültség értéke nő, mert - a kristály orientációja a csúszási síkok elfordulása miatt változik, a Schmid-tényező (sin α . cos α) értéke csökken - kedvezőtlenebb helyzetű diszlokációk aktivizálódnak - diszlokációreakciók, kereszteződések, blokkolódások
1.6
Az elcsúszott rétegek elmozdulása általában a csúszási síkok irányának elfordulását, a terhelési irányhoz képest orientációváltozást is okoz. A csúsztató feszültségnek az elfordult csúszási síkba eső komponense csökken, a csúszás fenntartásához az erő növelése szükséges.
3. ábra 1.1.2. Polikristályos anyagok képlékeny alakváltozása A kisztalithatárokon ugrásszerűen változnak az anyag tulajdonságai, mert -
eltérő orientációjúak a szomszédos kristályok, ezért más irányúak a csúszási síkok más értékűek a csúsztató feszültségek
Az egyik krisztallitban bekövetkező alakváltozás a határon elcsúszási lépcsőket idéz elő, amelyek a szomszédos kristály felületén helyi feszültségcsúcsokat okoznak, amelyek a kristályra ható egyéb terhelésekkel összegeződve alakítják annak deformációját, csúszási rendszereit. Léteznek közelítő számítási módszerek az egykristályos – többkristályos rendszerek terhelési-alakváltozási viszonyainak átszámítására. A krisztallithatároknak alakváltozást akadályozó, ezáltal szilárdságot növelő hatásuk van. A finomszemcsés anyagban több a határfelület, ezért is nagyobb a szilárdsága.
Hall – Petch egyenlet:
σa =σi +
k d
σo : alsó folyáshatár σi : diszlokációk elmozdításához szükséges feszültség d : a krisztallitok átlagos mérete
acél: 23,9; Cu: 3,6; néhány anyag k állandójának értéke [N/mm3 / 2] sárgaréz: 10,0; Al: 2,2; 7,1
Zn:
1.7 1.1.3.
Térbeli feszültségi állapot Huber – Mises egyenlet:
[
1 . (σ1 − σ 2 ) 2 + (σ 2 − σ 3 ) 2 + (σ 3 − σ1 ) 2 2
σ red =
]
σ1 ; σ2 ; σ3 : főfeszültségek τ = 0,5 σred ha σ1 = σ2 = σ3 (hidrosztatikus húzás) akkor τ = 0, csak ridegtörés lehetséges
1.2. Az elhasználódások alaptípusai 1.2.1. Kopás Kopástípusok Adhéziós (hideghegedéses, meleghegedéses) kopás Az egyenlőtlen felületek „mikrodombjain” nagy felületi nyomással érintkező pontokon az anyagok összehegednek, majd kitépődnek. Gyors kopás, roncsolt felület. Oxidációs kopás A felület rugalmas alakváltozása elősegíti az oxigén diffúzióját a fémbe és a felületben oxidok keletkezését. Ezek védőrétegként szerepelnek, lassú leválásuk, porladásuk az oxidációs kopás. Egyenletes felület marad. Abráziós kopás Mikroforgácsolás. Érdes felületek esetén saját anyaggal (bejáródás), finom felületek esetén az anyagpárok közé került abrazív anyagszemcsékkel (por, kopási termék). Fáradásos kopás Mikroméretekben végbemenő fáradásos folyamat. Mikrorepedések, lepattogzások A kenőanyagfilm feladatai a/ surlódási veszteségek csökkentése, b/ kopáscsökkentés, c/ fémes érintkezés esetén kialakuló csúcsterhelések kiküszöbölése. 1.2.2. Anyagok fáradása Ismétlődő igénybevételek fajtái: lengő, lüktető Alapfogalmak:
középfeszültség feszültség-amplitúdó kifáradási határ
Az anyagfáradás fémfizikai alapjai A szakítóvizsgálattal meghatározott folyási határ: ReH alatti terhelés mellett is kialakulhat egyes kristályok bizonyos síkjain maradó alakváltozás, mert - az anyag nem homogén eltérő a kristályok orientációja eltérő lehet a kémiai összetételük eltérő a kristályhibák száma és helyzete - nem homogén a feszültség-eloszlás az alkatrészben vagy próbatestben
1.8
A maradó alakváltozások (esetleg ellenkező irányú) ismétlődése a kristály csúszási síkján repedést indíthat, ill. a meglévő mikrorepedést nagyobb repedéssé növeli. Krisztallithatárok elcsúszása is okozhatja repedések, belső üregek keletkezését.
A fárasztóvizsgálatok eredményeinek értékelése Wöhler-görbék származtatása, jellegzetes alakja Az eredmények szórása, eloszlásés sűrűség-függvények (Gauss, Weibull) alkalmazása
4. ábra
Különböző törési és túlélési valószínűségekhez (P ≅ 0 %, P ≅ 100 %) tartozó Wöhler-görbék szerkesztése Weibull eloszlás-függvényekkel
.
Különböző igénybevételi módok hatása a kifáradási határra: biztonsági területek Smith-diagram
5. ábra
1.9
6. ábra Különböző igénybevételi módok hatása a kifáradási határra: biztonsági területek
1.10 Smith-diagram:
7. ábra 1.3. Károsodási folyamat, a karbantartási intézkedések okai Meghatározások - igénybevétel: a gépet, berendezést vagy alkatrészt üzem közben érő különböző fizikai és kémiai hatások - igénybevehetőség, terhelhetőség: a tervező és gyártó által megadott igénybevételi paraméterek, amelyeket a gép, berendezés a tervezett élettartama alatt teljesíteni tud - károsodás: az atomi vagy molekuláris anyagszerkezetben az igénybevétel hatására kialakuló, nem megfordítható mikro- vagy makroszerkezeti változások. Használat
↓ Igénybevétel Normál igénybevétel
Túligénybevétel
↓
↓
Elhasználódás -
kopás korrózió fáradás öregedés
↓
Gyors elhasználódás -
maradó alakváltozás repedés, törés túlhevülés, égés robbanás
↓
Folyamatos károsodás
Váratlan károsodás
Karbantartás megelőzés hiba-megállapítás (diagnózis) javítás, helyreállítás
1.11
p1(x): igénybevétel-eloszlás p2(x): terhelhetőség-eloszlás
8. ábra
S: közepes biztonsági tartomány Igénybevételi és terhelhetőségi paraméterek valószínűség-eloszlása
9. ábra Az élettartam szórása
Elhasználódás miatti meghibásodások száma az üzemidő függvényében
10. ábra
2. Karbantartási stratégiák A karbantartás fogalma tartalmazza mindazokat az intézkedéseket és tevékenységeket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a jármű eredeti használati értékét egész élettartama alatt fenntartsuk, helyreállítsuk és ha lehet, növeljük. A karbantartás részfeladatai: ellenőrzés, hiba-megállapítás (diagnózis) elhasználódás, kopás csökkentése (megelőzés) kopásjelenségek kiküszöbölése, hibák elhárítása (javítás) Túligénybevétel következtében előálló kényszerhasználat -okozta sérülések operatív karbantartási intézkedéseket követelnek. Karbantartási stratégiák a mindenkor legkedvezőbb karbantartási rendszert meghatározott időszakban egy célfüggvény alapján állapítják meg. Minden karbantartási tervnek és -szervezetnek választ kell adnia a Mit, mikor, milyen módon kell javítani? kérdésre. A karbantartási tevékenység tervezésének sokféle lehetőségéből az elhasználódási viszonyoktól és a termelési-szervezési eszközök fejlettségétől függően három alapstratégia alakult ki és terjedt el:
1.12
•
Operatív karbantartás (váratlan meghibásodások javítása)
•
Merev karbantartási rendszer (meghatározott periódikus sorrendben, előírt terjedelmű , megelőző javítások)
•
Állapotfüggő karbantartás (karbantartás periodikus ellenőrzéssel vagy folyamatos diagnosztikai módszerekkel)
11. ábra
λ=
∆N : meghibásodási tényező N (t ).∆t N (t ) : még üzemben levő berendezések száma ∆N : meghibásodott berendezések száma
Korai hibák (üzemzavarok) t0 – t1 időköz Okai:
λ értéke csökkenő
nem megfelelő felszerelés, ellátás anyaghibák szerelési hibák tervezési hiányosságok véletlen események
A t0 – t1 időtartam hossza a berendezés, szerkezet jellegétől függ (több év is lehet), nagyjavítások, felújítások, fődarabcsere alkalmával újra kezdődik. Karbantartási stratégia ebben az időközben - karbantartás egyedi javítással a keletkezett hibának megfelelően (operatív karbantartás), - vizsgálati eljárások és diagnosztikai eljárások alkalmazása a károsodások kiküszöbölése ill. csökkentése és a kezdődő kopások megállapítása érdekében. A korai hibák jelentősen korlátozhatók és idejében felismerhetők, ha a berendezést és részegységeit az üzembehelyezés előtt alaposan átvizsgálják, számítva a várható üzemi és igénybevételi viszonyokra. Az üzembehelyezés során vizsgálandók a számításba jöhető hibalehetőségek.
1.13 Véletlen hibák λ értéke állandó
t1 – t2 időköz
az egész üzemidő alatt felléphetnek véletlen hibák Okai:
üzemeltetési, kezelési hibák (személytől függő) példa: kenőanyaghiány, érzékelés: hőmérséklet és rezgésméréssel túlterhelés
Karbantartási stratégia - egyedi javítás a keletkezett hibának megfelelően (opratív karbantartás) - vizsgálati és diagnosztikai eljárások alkalmazása a károsodások kiküszöbölése ill. csökkentése és a kezdődő kopások megállapítása érdekében.
A műszaki diagnosztika módszereinek alkalmazása különösen ebben az időközben eredményezheti azt, hogy a jövőbeni karbantartáshoz idejében hozhassák meg a döntéseket. Kopásból eredő meghibásodások λ emelkedő
t > t2 Oka: kopási folyamat
Mindhárom karbantartási stratégia előfordul a gép, szerkezet vagy berendezés jellegétől, üzembiztonsági követelményeitől függően. Az állapotfüggő és a merevperiódusú karbantartási rendszer összehasonlítása Jellemző sajátság Állapotfüggő karbantartás karbantartás_________
Merevperiódusú
Kopási tulajdonság mérhető Primer meghibásodás jelzőrendszerrel kizárható, ill.ciklikus mérésekkel korlátozható
a közepes elhasználódás becsülhető a periódusok megválasztásával csökkenthető
Következményes meghibásodás Üzembentarthatósági prognózis Kopási tartalék veszteség Megbízhatóság-biztonság Alkalmazhatóság A karbantartás tervezhetősége Diagnosztika A karbantartás munkaerőszükséglete
megakadályozható
nem zárható ki
biztonsággal adható
pontossága független a prognózis időpontjától a kopás szórásának megfelelő
teljesen kihasználható a kopási tulajdonság ismerete által nagy optimálható korlátozott, követelmény a rövid reakcióidő követelmény a diagnosztikához többletmunkaerő, a karbantartáshoz kevesebb munkás
a korai karbantartás miatt nagy optimálható jól tervezhető alig szükséges nagy karbantartási igény
Összes költségek optimálhatók optimálhatók --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1.14
Trendanalízis és üzembentarthatósági prognózis Műszaki diagnosztikai eszközökkel végzett állapotfüggő karbantartás szervezése megköveteli az elhasználódási folyamat időbeli előrehaladásához a tervezhető karbantartás megvalósítását, az elhasználódás folyamatának prognózisát. A műszeres ellenőrzés megtervezéséhez a következő kérdésekre kell választ adni: 1. Az elhasználódási folyamat melyik határértékeit kell megállapítani (kitűzni)? 2. Milyen vizsgálati periódusokat kell választani? 3. Melyik időpontot kell az üzembentarthatósági prognózis határértékének választani? 4. Milyen prognózismódszert választunk? A diagnosztikai algoritmussal szemben támasztott követelmények A folyamatos és a spontán károsodási folyamat előfordulásának lehetősége két konkrét feledatot állít a diagnosztika elé: 1. A károsodás kifejlődésének megfigyelése és a határállapotok megfelelő időbeni jelzése, hogy a gépeket és berendezéseket az üzemből kivonják, valamint a karbantartási intézkedéseket foganatosítsák. 2. A fellépő károsodásokat idejében felismerni, hogy a következményes károsodásokat ki lehessen küszöbölni. Valóságos okok és a hiányzó alkalmas diagnosztikai módszerek jelenleg is arra kényszerítenek, hogy mind az üzemből kivont, leállított gépek vizsgáló eljárásait, mind a folyamatos üzemben működő diagnosztikai eljárásokat is alkalmazzák. A műszaki diagnosztika fejlesztése elé kitűzött általános cél, hogy a berendezéseket, gépeket azok leállítása nélkül diagnosztizálják. A kitűzött cél akkor érhető el, ha figyelünk a következő követelményekre: 1. a diagnosztikai paraméternek a károsodási folyamattal, mint alapfeltétellel való jó korrelációja a nagy megbízhatóság érdekében 2. gyors beavatkozás a károsodási folyamatba a károsodási láncolat mielőbbi megszakítása érdekében 3. a valóságos üzemi körülmények között felvett mérési értékek meghatározásának, értékelésének nagyfokú megbízhatósága 4. a berendezések, gépek diagnosztikára alkalmas kialakítása. Diagnosztikai paraméterek Diagnosztikai paraméterül felhasználhatók minden, a műszaki (károsodási) állapotra utaló tárgy- és folyamatellenőrzési (mérési) értékek. Egyidejűleg több diagnosztikai paraméter párhuzamosan is alkalmazható a műszaki állapot egyértelmű leírására. Általában kimondható, hogy függetlenül a fizikai értékek fajtájától, azoknak mindig van időtől függő összetevője is.
12. ábra x : mért értékek
x : rövid időtartamú középértékek x(t) = x(t) + x (t)
x : rezgések (zajok)
1.15
Az üzemi folyamatvezérlésére és felügyeletére a folyamat-mérőszámok (fordulatszám, nyomás, hőmérséklet) x (t) rövid időtartamú középértékei használhatók. A kutatások eredményei azt mutatják, hogy a műszaki diagnosztika céljára a szerkezet műszaki állapotáról mind a k9özépértékek, mind a rezgések tartalmaznak használható információkat. A rezgések (zajok) mérése és értékelése azonban lényegesen nagyobb követelményeket támaszt a mérőberendezéssel szemben, mint egy hagyományos középérték-képzés. A diagnosztikai folyamat szerkezete A gépek és berendezések műszaki állapotának értékelése megköveteli a végbemenő károsodási folyamat szerkezetére vonatkozó elképzelések kidolgozását. A legritkább esetben vagyunk ma abban a helyzetben, hogy ezeket a szerkezeteket fizikálisan és matematikailag leírjuk. A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a többnyire nagyon komplex lefolyású folyamatok csak igényesebb matematikai apparátussal írhatók le.Ezek az összeállítások kevésbé alkalmasak arra, hogy a károsodások ismertető jegyei és a diagnosztikai paraméterek közti összefüggést egyszerűen és késleltetés nélkül kimutassák. A diagnosztikai gyakorlatban ezért a károsodási folyamatot az egyes szerelési egységekre megállapítható károsodásreleváns paraméter által írható le. Ezeket a paramétereket azonban nem csak maga a károsodási folyamat, hanem az üzemi és környezeti hatások is befolyásolják. A műszaki diagnosztika lényeges feladata, hogy ezekből a paraméterekből olyan információkat nyerjünk, amelyek a diagnosztizált objektum műszaki állapotának körülírását lehetővé teszik. Egy tetszőleges üzemidőhöz (t*) tartozó diagnosztikai paraméternek a kiindulási (t=0) vagy referencia állapottal való összehasonlítása lehetővé teszi a károsodás abszolut értékének és
13. ábra folyamatának közelítő meghatározását. Jóllehet az a törekvés, hogy a diagnózist lehetőleg egy jellegzetes paraméter alapján állítsák fel, a gyakorlatban több paraméter is szükséges. Az elvi összefüggést a diagnosztikai paraméter mért értékei relatív gyakoriság-eloszlásának ábrázolása szemlélteti. A diagnosztikai paraméter mért értékeinek gyakoriság-eloszlása új (0) és károsodott (t*) állapotban hi: relatív gyakoriság, x : diagnosztikai paraméter 0 : új állapotban t*: károsodott állapotban a/
Egyparaméteres diagnosztika lehetséges, ha a diagnosztikai paraméter értéke a kiindulási állapotban x(0) és a károsodott állapotban x(t*) egyértelmű változásokat mutat.
b/
Egyetlen paraméterrel csak hiba lehetőségét is tartalmazó diagnózis állítható fel, ha a gyakoriság-görbék részleges átfedésben vannak. Az ilyen folyamatok kezelése (feldolgozása) statisztikai módszerekkel és valószinűségszámítással lehetséges.
c/
Az egyparaméteres diagnosztika nem vezet célhoz, ha paraméterváltozások nincsenek, vagy csak a mérések szórástartományában fordulnak elő, ill. ha más befolyásoló tényezők is okoznak egyidejűleg paraméterváltozásokat. Ilyen esetekben más diagnosztikai jellemzők képzése, vagy mintavizsgálati eljárások vezethetnek megoldáshoz. Az üzemvezetési és karbantartási döntésekhez minden esetben szükséges az állapotváltozás struktúrájának konkretizálása. Ehhez modellelképzelések szükségesek.
1.16 Diagnosztikai mérőszámok Gépek és termelőberendezések üzemvezetéséhez és karbantartásához késleltetés nélküli és megbízható, de lehetőleg egyszerű diagnosztikai algoritmusok szükségesek. Egyparaméteres diagnosztikai algoritmusok erre a feladatra jól alkalmazhatók, de az üzemi és környezeti hatások változása (pl. a fordulatszám, a nyomás és a hőmérséklet, az anyagáramlás változásai) ezek pontosságát gyakran befolyásolják. Ezért a diagnosztika számára további folyamatinformációk használata is szükséges. A több diagnosztikai paraméter használata megnehezíti a diagnosztikai eljárást (folyamatot), nagyobb számítástechnikai apparátust igényel és meghosszabbítja a szükséges elemzési időt. A több befolyásoló tényezőt figyelembe vevő és ezzel több diagnosztikai méretet, adatot feldolgozó diagnosztikai folyamat értékelésénél a ráfordítás csökkentésére potenciális lehetőségként adódik az információtömörítés. Diagnosztikai mérőszámok képzésével a diagnosztikai méretek formájában rögzített több információt egyetlen diagnosztikai paraméterbe lehet összefoglalni. A mérőszámok mint egyparaméteres diagnosztikai adatok a további műveletek alapjai lehetnek (pl. automatizált rendszerek átállító értékei, határ- és jelző értékek). Ez az előny áttekinthetetlen. Diagnosztikai mérőszámokat mindeddig csak konkrét alkalmazási példákra, kísérleti eredményekre támaszkodó vizsgálatok alapján nyertek. Egy pi /p0 nyomásarány képzése, vagy a t hőmérséklet viszonya egy t0 referenciahőmérséklethez, vagy egy lengésmérés csúcsértékéből x (t) és effektív értékéből x (t) számított hányados a diagnosztikai mérőszámok képzésének legegyszerűbb esetei közé tartoznak. A hasonlósági elmélet alkalmazásával a diagnosztikai mérőszámok fizikai törvényszerűségek szerint dimenzióanalízissel képezhetők. Ennek feltétele a folyamat szerkezetének és a lényeges befolyásoló hatások nagyságának ismerete.
Diagnosztikai mérőszámok gyakorlati képzése Mozdonykompresszorokhoz diagnosztikai mérőszám, amely jellemzi a kompresszor teljesítményét munkajellegét:
Dc1 =
M .ϑ0 n.m.ϑ
M : a szállított levegő tömege m : a kompresszor tömege n : a kompresszor fordulatszáma
(1)
ΰ0 : a külső levegő hőmérséklete ΰ : levegő hőmérséklete a kompresszor után A következő mérőszám a teljesítmény jellemzésére ad lehetőséget: p : sűrítési nyomás
p.Q Dc 2 = P
Q : a szállított levegő tömege
(2)
P : a hajtómotor teljesítménye A kompresszorok akusztikai jellemzőin alapul a következő mérőszám: Lj : zajszint a kompresszor közelében egy meghatározott helyen Lc : a kompresszor teljes zajszintje
Dc3 =
L j. f Lc .n
f : a kompresszor karakterisztikus zajfrekvenciája n : a kompresszor fordulatszáma
(3)
1.17 A gépek állapotának osztályozásához meghatározandó a mérőszám optimális értéke Dc,opt és határill jelző (jelzést adó) értéke. Egy mozdony más gépcsoportjának jellemzésére használható a következő mérőszám:
DEM =
M .n.Θ P.Θ 0
M : csavarónyomaték n : fordulatszám P : hajtás-teljesítmény
(4)
Θ : a környezet és a gép hőmérsékletkülönbsége Θ0 : a környezet és a gép normális hőmérsékletkülönbsége Egy mozdony teljes állapota jellemezhető egy további diagnosztikai mérőszámmal:
DL =
Q.w.Θ T .Θ 0
Q : tüzelőanyag-felhasználás w : a vonat sebessége Θ : a kipufogó gázok hőmérséklete
(5)
Θ0 : a környezet hőmérséklete T : a vonóhorgon átadott vonóerő Könnyen felismerhető, hogy a mérőszámként megadott (1), (2), (4), (5) egyenletek módosított hatásfokbecslések, fizikai dimenziókkal ábrázolhatatlanok. A diagnosztikai mérőszámok empirikus kialakítására irányuló vizsgálatok azt mutatják, hogy ez a módszer a diagnosztika számára használható megoldásokhoz vezethet, de a következő alapvető hiányok megmaradnak: • Az empirikusan felállított diagnosztikai mérőszámok többnyire dimenzió-hibásak. • Ezeknek a mérőszámoknak a fizikai értelmezése alig lehetséges. • A diagnosztika megbízhatósága nem megalapozható és így nem is növelhető. • Új diagnosztikai mérőszámok képzéséhez szükséges ráfordítás magas.
