ТРАНСВУЗ-2015.Часть 1

Ремонт и динамика подвижного состава

По результатам расчетного исследования предлагается следующая методика диагностирования ПП на примере дизеля Д49. Диагностирование рекомендуется проводить, контролируя вязкость топлива при частоте вращения кулачкового вала nв = 175 мин-1, соответствующей холостому ходу дизеля Д49 (частота вращения коленчатого вала 350 мин-1), с помощью устройства, схема которого представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема устройства для определения величины утечек в ПП ТНВД

Порядок работы следующий. На остановленном дизеле со штуцера насоса, на котором планируется проведение проверки степени износа ПП, демонтируется штатная трубка высокого давления и закрепляется технологическая трубка устройства. Все остальные ТНВД остаются нетронутыми и после запуска работают в обычном режиме. Дизель запускается, выставляется требуемая частота оборотов. Гидрораспределитель 2 устройства устанавливается в проливочном режиме. В этом режиме все впрыснутое технологической форсункой 4 топливо направляется в топливный бак 3. Процесс измерения начинается с изменения положения гидрораспределителя 2, после чего впрыснутое технологической форсункой 4 топливо поступает через

160

ТРАНСВУЗ – 2015

пеногаситель 5 в мерный резервуар известного объема 6 (в нашем случае объем составил 260 см3). В емкость погружено два непрозрачных полых шарикапоплавка.

В момент начала заполнения емкости топливом нижний шарик перекрывает ИК-луч оптоэлектронной пары 7, распложенной в нижней части резервуара 6, информация об этом поступает в блок микропроцессорного управления (БМПУ). Когда резервуар заполняется полностью, верхний шарик всплывает, и срабатывает оптический датчик 7, расположенный в верхней части резервуара. БМПУ переключает гидрораспределитель 2 в проливочный режим, и топливо сливается в топливный бак 3. В процессе заполнения топливом резервуара 6 с момента срабатывания оптического датчика 7, расположенного в нижней части резервуара, до срабатывания датчика 7, расположенного в верхней части резервуара, по сигналу давления топлива, полученному с датчика давления 1, подсчитывается количество впрыснутого топлива. Далее определяется разница между рассчитанным по сигналу давления объемом топлива и реально впрыснутым в резервуар, объем которого заранее известен. Полученные данные отображаются на устройстве индикации, по которой можно будет судить о степени износа прецизионных поверхностей ПП. Результаты сохраняются на карте памяти. В процессе измерения контролируется вязкость топлива в резервуаре с помощью вискозиметра 8.

Выводы:

1.Предложен метод диагностирования ПП ТНВД без демонтажа с дизеля, позволяющий определять степень работоспособности, в том числе и на ранних стадиях износа, основанный на анализе разницы производительностей насоса, определенных мерной емкостью и по сигналу давления в ТВД одновременно, по результатам нескольких сотен последовательных циклов впрыскивания.

2.Предложено устройство [4] для определения степени работоспособности ПП, определен рациональный режим работы и перечень контролируемых параметров для дизеля Д49.

Список литературы

1. Башуров, Б. П. Оценка функциональной надежности элементов топливной системы судовых дизелей в условиях эксплуатации [Текст] / Б. П. Башуров, В. С. Чебанов // Двигателестроение, 2010. – №1.– С.34 – 36.

161

Ремонт и динамика подвижного состава

2.Гуревич, А. Н. Топливная аппаратура тепловозных и судовых двигателей типа Д100 и Д50. [Текст] / А. Н. Гуревич, З. И. Сурженко, П. Т. Клепач. – М.: Машиностроение, 1968. – 245 с.

3.Коньков, А. Ю. Стенд для диагностики топливной аппаратуры [Текст]. А. Ю. Коньков, М. В. Яранцев. Патент на полезную модель №120469 Российская Федерация, МПК F02M 65/00. Патентообладатель: ДВГУПС.– №20121-13456/06; заявка 06.04.2012; опубликовано 20.09.2012. – Бюл.№26.

4.Коньков, А. Ю. Способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля [Текст]. А. Ю. Коньков, М. В. Яранцев. Патент на изобретение №2535799 Российская Федерация, МПК F02M 65/00. Патентообладатель: ДВГУПС. – №2013129210/06; заявка 25.06.2013; опубликовано 20.12.2014. – Бюл.№35.

УДК 629.4.015

П. П. Смазнов

СНИЖЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЭПС ПРИГОРОДНОГО СООБЩЕНИЯ

Представлены результаты работ по снижению эксплуатационных расходов по обслуживанию ТЭД ЭПС пригородного сообщения за счет применения электрощеток из новых материалов и конструкций.

Пригородное железнодорожное сообщение в современных условиях играет важнейшую роль в экономическом развитии крупных городов, областных центров и пригородных районов. Это касается в значительной степени перевозок пассажиров, проживающих в пригородных зонах и работающих в городах, а также пассажиров, проживающих в городе и имеющих дачные участки в пригороде. По степени доступности, скорости, комфортности передвижения, времени нахождения в пути, безопасности движения и стоимости пригородное сообщение является наиболее популярным видом транспорта среди пассажиров. В связи с этим становится актуальным

162

ТРАНСВУЗ – 2015

решение путей повышения надежности и снижения эксплуатационных расходов на содержание электроподвижного состава пригородного сообщения.

ЭПС пригородного сообщения представлен электропоездами различных типов (основная доля), дизель – поездами, главным образом зарубежного производства, а также скоростными электропоездами, используемыми для пассажирского сообщения между городами и аэропортами, которые, как правило, расположены в пригороде. Популярными также становятся междугородние перевозки пассажиров электропоездами между городами.

Важную роль в электропоездах пригородного сообщения играют тяговые электродвигатели ТЭД, от работы которых существенно зависит надежность эксплуатации электроподвижного состава. Надежность ТЭД связана с работой щеточно-коллекторного узла, электрощеток. В связи с централизацией поставок щеток в локомотивных депо ТЭД электропоездов снабжаются щетками через региональные филиалы ООО «ТМХ-Сервис», которые закупают щетки у заводов-изготовителей и распространяют их по всей сети железных дорог.

Как показал анализ положения дел в локомотивных депо, в частности в локомотивном депо Домодедово Московской ж. д., депо снабжаются для комплектации ТЭД щетками марки ЭГ2УМК предприятие – изготовитель ОАО «Урал Морган Карбон», изготавливаемыми по чертежам ИЛЕА685211255-01 размером 16 × 32 × 50мм и ИЛЕА685241002 размером

2/10 × 40 × 50.

Электрощетки ЭГ2УМК относятся к категории устаревшей продукции, имеют две стадии изготовления, в отличие от новых марок типа ЭГ61, с одностадийной стадией изготовления [1]. Технология щеток ЭГ2УМКсопряжена со значительными выделениями вредных примесей и газов, загрязняющих окружающую среду, что требует значительных средств на утилизацию отходов. По имеющейся информации («Новый регион-

Екатеринбург» http: //www.nr2,ru/inci-dents/08/03/28/all/) ОАО «Урал Морган Карбон» работает с грубыми нарушениями требований природоохранного законодательства. У ОАО отсутствует разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу и лицензия на сбор, использование и размещение опасных отходов. На предприятии не обеспечено надлежащее хранение отходов производства и потребления, оно не выполнило план мероприятий по

163

Ремонт и динамика подвижного состава

достижению нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу и игнорирует выполнение предписаний Ростехнадзора.

Ростехнадзором предложено вынести ОАО «Урал Морган Карбон» за черту города Екатеринбурга, так как вблизи промплощадки находятся жилые дома и выбросы предприятия с каждым годом растут.

На наш взгляд делать ставку на развитие выпуска щеток ЭГ2УМК на предприятии – изготовителе ОАО «Урал Морган Карбон», особенно в условиях финансового кризиса 2015 г. при сложившейся ситуации недопустимо.

Одним из путей снижения вредных выбросов является внедрение одностадийных технологий, при использовании которых количество выбросов уменьшится в 2 раза за счет использования патента [2] на изобретение, который используется в технологии электрощеток ЭГ61А.

В основе данного изобретения по созданию электрощеток типа ЭГ61 из сырья собственного российского производства для ТЭД ЭПС пригородного сообщения были взяты рекомендации и практические результаты, представленные в диссертационной работе [3], по созданию и освоению щеток с мономодальной пористой структурой. Данная работа явилась основой нового направления в совершенствовании коммутационного процесса ТЭД. Исследования, выполненные по изобретению, позволили четко регламентировать параметры технологии электрощеток ТЭД, целенаправленно формировать пористую структуру электрощеток с обеспечением получения материала с мономодальным распределением открытых сквозных пор.

Освоение и расширение объема выпуска одностадийных электрощеток взамен двухстадийных является одним из путей снижения себестоимости электрощеток для ТЭД ЭПС пригородного сообщения.

По данным локомотивного депо Домодедово Московской ж. д. щетки ЭГ2УМК (чертеж ИЛЕА.685211.255-01), производства ОАО «Урал Морган Карбон» имеют по сравнению со щетками типа ЭГ61 повышенный износ в эксплуатации, заделка токоведущих проводов не обеспечивает надежной работы из-за их перегрева, перегорания, выпадения и перегрева (разрушения) клеммных наконечников 6ВГ. Кроме того, количество токопроводящих проводов недостаточно для подвода тока к материалу щеток в современных условиях эксплуатации при наличии значительных перегрузок в ТЭД из-за максимальной загрузки электропоездов. Конструкция щеток ЭГ2УМК (чертеж

164

ТРАНСВУЗ – 2015

ИЛЕА685244002) существует уже более 40 лет и не претерпела серьезных изменений. Наличие латунных накладок, закрепляемых в щетках при помощи медных шайб и втулок, с одной стороны ослабляет верхнюю часть щеток, что приводит часто к ее разрушению и выпадению токоведущих проводов, а с другой стороны осложняет производство и повышает себестоимость электрощеток за счет высокой цены шайб и втулок, дополнительных операций по механообработке и сборке узла крепления накладок. Кроме того, накладка не является изолятором между нажимным устройством и телом щетки и при определенных условиях, когда переходное сопротивление между токоведущим проводом и телом щетки достигает значительных величин часть тока замыкается через нажимное устройство и накладку, в результате чего нарушается работа деталей нажимного устройства, главным образом пружин, снижается давление на щетку, что ухудшает работу узла токосъема.

Для ликвидации указанных недостатков для ТЭД ЭПС пригородного сообщения применена конструкция разрезной электрощетки, разработанная МГУ ПС (МИИТ) и ОАО «НИИЭИ» (ВНИИЭИ) [4] – чертеж ИЛЕА.685271.195, освоенный в ОАО «Опытный завод электроугольных изделий» (г. Электроугли).

Электрощетки имеют усиленный токоподвод, применено четыре токоведущих провода вместо двух. Щетка выполнена из нового материала типа ЭГ61, изготовленного по одностадийной технологии, и состоит из разрезных по тангенциальному размеру элементарных частей, в которых закреплены токоведущие провода и выполнены отверстия в верхней нерабочей части щетки, резиновой соединительной накладки, верхняя часть которой в сечении выполнена прямоугольной формы, а нижняя – в форме усеченного круга и посредством выступа соединена с верхней частью накладки. Отверстия внутри боковых разрезных элементарных частей щетки со стороны набегающего и сбегающего краев выполнены глухими, причем толщина стенки между дном глухого отверстия и боковой поверхностью щетки и тангенциальный размер щетки связаны соотношением 1:6,67, что соответствует формуле изобретения.

Электрощетки сплошной конструкции (чертеж ИЛЕА685211255-01) разработаны и освоены на самых первых образцах ТЭД более 50 лет назад и не имеют практически никаких изменений. Длительная эксплуатация данных электрощеток ЭГ2А выявила ряд существенных недостатков в процессе работы:

165

Ремонт и динамика подвижного состава

–отсутствие изоляции между нажимным пальцем и телом щетки;

–наличие ярко выраженного «двойного зеркала» на контактной поверхности щеток из-за наличия реверса и износа боковых поверхностей;

–низкая надежность токоподвода, всего один токопроводящий провод сечением 6 мм²;

–клеммный наконечник 6ВГ не обеспечивает работу щетки при перегрузках, перегревается, а при наличии значительных вибрационных и ударных нагрузок подвержен разрушению.

Для ликвидации отмеченных недостатков применена конструкция сплошной щетки типа ЭГ61 по одностадийной технологии с резиновой накладкой и с двумя токоведущими проводами вместо одного. В качестве клеммного наконечника применен наконечник 6ПГ вместо 6ВГ. Данная конструкция по чертежу ИЛЕА685241017 освоена в ОАО «Опытный завод электроугольных изделий» г. Электроугли.

Электрощетки ЭГ2УМК производства ОАО «Урал Морган Карбон» не обеспечивают гарантированной пробег ЭПС пригородного сообщения из-за наличия отмеченных выше недостатков, в связи с чем согласованные цены с ОАО «РЖД» не покрывают их себестоимость. В связи с низкой ценой объем закупок щеток ЭГ2УМК очень высок, что приводит к существенному увеличению эксплуатационных расходов.

Современные типы ЭПС подвижного состава пригородного и междугороднего сообщения оборудованы ТЭД, в составе которых использованы щеткодержатели с рулонной пружиной, позволяющей обеспечить равномерное нажатие на щетку в течение всего срока службы.

По имеющимся данным, поставленные на Октябрьскую ж. д. ЗАО «Манком» электрощетки ЭГ61А ИЛГТ.685271.1351 2/10 × 40 × 64 в количестве 16250 штук производства ЗАО «Электроконтакт» (г. Кинешма) имеют ряд существенных недостатков из-за выкрашивания материала с поверхности щетки, искрение, что выводит из строя ТЭД и были забракованы.

Одной из причин такого положения является несовершенство щеток из-за применения профильной специальной стеклотексталитовой накладки («наездника»). Цена таких щеток высока и на 15 – 20 % превышают цену аналогичных серийных щеток.

166

ТРАНСВУЗ – 2015

Для улучшения эксплуатационных характеристик и снижения стоимости подобных щеток предложена щетка для электрических машин по изобретению

[5].Щетка содержит резиновую накладку, нижняя часть которой выполнена в виде цилиндра и соединена с верхней ее частью перемычкой, на контактной поверхности верхней части резиновой накладки выполнен желоб цилиндрической формы, причем радиус желоба Rж и радиус нажимного элемента Rнэ связаны соотношением Rж = (1,1 ÷ 1,5) Rнэ , а контактная поверхность покрыта антифрикционным материалом.

Спризнаками данного изобретения в ОАО «Опытный завод электроугольных изделий» разработана конструкция щетки ЭГ61А по чертежу ИЮЕВ.685271.198 размером 2/10 × 40 × 64, конструкция К1-3, ПЩ2,5-138, накладка НК8 из резины 6429 ТУ38.105376-82 со встроенным антифрикционным вкладышем из полиамида ПА6-Л-С320 ТУ6-06.204-91 под рулонную пружину. На контактной поверхности вкладыша выполнен желоб цилиндрической формы с размером, удовлетворяющим соотношению изобретения. Конструкцию накладки с полиамидным вкладышем является универсальной, применяется на всех ТЭД электропоездов, метрополитена, городского транспорта и может быть использована повторно на новых щетках после снятия накладок с изношенных. Стоимость таких щеток на 17,6 % ниже стоимости аналогичных щеток с «наездниками».

Сцелью улучшения эксплуатационных характеристик предложена конструкция одностадийных, более дешевых сплошных щеток по изобретению

[6].Предлагаемая щетка содержит скошенную относительно оси под углом в верхней плоскости площадку для нажимного устройства, преимущественно рулонной пружины постоянного нажатия, и отличается от известных тем, что отношение угла скоса площадки к величине удельного нажатия выбирают в пределах 0,36 – 0,82 градус/кПа, причем соотношение тангенциального и радиального размеров щетки устанавливают в пределах 0,2 – 04.

Указанные соотношения позволяют обеспечить устойчивость работы скользящего контакта при повышенных электрических и вибрационных нагрузках, что позволяет в эксплуатации по сравнению с известными снизить износ щеток на 9 – 20 %, увеличить срок службы щеток в 1,2 – 2,5 раза, улучшить состояние щеточно-коллекторного узла.

167

Ремонт и динамика подвижного состава

В настоящее время ОАО «Опытный завод электроугольных изделий» освоил для ТЭД с рулонными пружинами ЭПС пригородного сообщения одностадийные электрощетки ЭГ61А по чертежу ИЮЕВ685271198 размером 2/10 × 40 × 64мм, в которых применена резиновая накладка НК8 со специальным пластмассовым профильным вкладышем для фиксации рулонной пружины.

Проведенные испытания данных электрощеток в локомотивных депо Московской ж.д.показали удовлетворительные результаты.

Выводы.

1.Снижение эксплуатационных расходов при обслуживании ТЭД ЭПС пригородного и междугородного сообщения достигается применением одностадийных электрощеток типа ЭГ61 взамен двухстадийных электрощеток ЭГ2УМК. При этом существенно уменьшается количество вредных выбросов в атмосферу, снижается уровень загрязнения окружающей среды.

2.Для ТЭД всех типов массовых серий ЭПС рекомендуется применять взамен двухстадийных, электрощеток ЭГ2УМК, одностадийные электрощетки типа ЭГ61, изготовленные в новом конструктивном исполнении с применением усиленного токопровода и профильной соединительной резиновой накладкой. Конструкция позволяет использовать более дешевый медный провод ПЩ2,5 взамен ПЩ4 и отказаться от применения дорогих комплектующих изделий из меди и латуни.

3.Одностадийные сплошные электрощетки типа ЭГ61 с резиновой накладкой и увеличенным в 2 раза количеством токоведущих проводов (два провода ПЩ2,5 взамен одного провода ПЩ6) следует применять в ТЭД устаревших типов ЭПС взамен двухстадийных сплошных электрощеток ЭГ2УМК.

4.Снижение эксплуатационных расходов при обслуживании новых ТЭД

сиспользованием щеткодержателей с рулонными пружинами и разрезных электрощеток типа ЭГ61 с применением специальной дорогостоящей стеклотексталитовой накладки («наездника») достигается использованием разрезных щеток с резиновой накладкой типа НК-8 со встроенным специальным полиамидным профильным вкладышем для фиксации рулонной пружины, а также запатентованной дешевой сплошной щетки типа ЭГ61.

168

ТРАНСВУЗ – 2015

Список литературы

1. Бордаченков, А. М. Коллекторно-щеточный узел тяговых электрических машин локомотивов [Текст] / А. М. Бордаченков, Б. В. Гнездилов. – М., Транспорт, 1974. – 158 с.

2.Смазнов, П. П. Патент РФ №2115989. Способ изготовления щеток для электрических машин [Текст] / П. П. Смазнов, Ф. Ф. Гончарова. Опубл. в Б.И. –

№20. 1998.

3.Смазнов, П. П. Характеристики щеточно-коллекторного узла тяговых электрических машин при использовании щеток с мономодальной пористой структурой. Дисс… канд.техн.наук [Текст] / П. П. Смазнов. – М. 1993. – 257 с.

4.№1647717. Щетка для электрических машин [Текст] / П. П. Смазнов, А. М. Бордаченков и др. Опубл. в Б. И. – № 17. 1991.

5.Патент РФ № 2416847. Щетка для электрических машин [Текст] / В. Н. Жуликов, Л. Г. Козлов и др. Опубл. в БИ. – № 11. 2011.

6.Патент РФ № 2150772. Щетка для электрической машины [Текст] / П. П. Смазнов, В. П. Степанов и др. Опубл. в Б.И. – № 16. 2000.

УДК 629.42:629.4.054

О. С. Аблялимов

К ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗОВ 3ТЭ10М НА РАВНИННОМ УЧАСТКЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Представлены результаты исследований по оценке топливно – энергетической эффективности использования тепловозов 3ТЭ10М на виртуальном равнинном участке железной дороги при движении грузовых поездов без остановок на промежуточных станциях и раздельных пунктах.

Настоящая работа выполнена на основании договора о взаимном сотрудничестве между Управлением «Темирйўленилғитаъмин» АО «Ўзбекистон темир йўллари» и кафедрой «Локомотивы и локомотивное хозяйство» ТашИИТа, согласно которого сотрудники кафедры проводят теоретические и экспериментальные исследования по комплексной разработке мероприятий и рекомендаций, направленных на изыскание возможностей повышения

169