Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ТРАНСВУЗ-2015.Часть 1

.pdf
Скачиваний:
131
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
9.36 Mб
Скачать

Ремонт и динамика подвижного состава

потребляется электрическая энергия необходимая только на компенсацию потерь в схеме. Для проведения измерения сопротивления постоянном току обмоток статора необходимо отключить контакторы 11 от преобразователей частоты 1, включить контактор 12 и регулирования величину сопротивления реостата 10 контролировать значение тока и напряжения обмотки статора. При этом значение сопротивления каждой фазы обмотки статора определяется известным методом вольтметра и амперметра, а также использованием расчетных формул в зависимости от схемы соединения фаз обмотки статора [6].

Практическая ценность представленной схемы для испытаний асинхронных двигателей заключается в том, что помимо реализации взаимной нагрузки испытуемых асинхронных двигателей, схема обеспечивает измерение сопротивления обмоток постоянному току асинхронных двигателей за счет функциональных возможностей преобразователей частоты, применения реостатов, поставляемых в комплекте с преобразователями частоты, для изменения тока, протекающего по обмотке, вместо использования дополнительного источника постоянного тока и регулируемого сопротивления (реостата). Все это повышает эффективность использования оборудования и снижает затраты на проведение измерения сопротивлений.

Список литературы

1.Авилов, В. Д. Оценка энергетической эффективности применения метода взаимной нагрузки при испытании асинхронных тяговых двигателей [Текст] / В. Д. Авилов, Д. И. Попов, А. В. Литвинов // Известия Транссиба. 2013. – №3 (15). – С. 2 – 7.

2.Патент на изобретение Р. Ф. №2433419, МПК G01R31/34, 2011.

3.Патент на полезную модель Р. Ф. №145998, МПК G01R31/34, 2014.

4.Патент на полезную модель Р. Ф. №143348, МПК G01R31/00, 2014.

5.Патент на полезную модель Р. Ф. №140678, МПК G01R31/34, 2014.

6.ГОСТ 11828 – 86. Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний [Текст]. – М., 1986. – 28 с.

220

ТРАНСВУЗ – 2015

УДК 629.423.31

И. О. Петров, Р. В. Винтенко, М. В. Казадаев

ВЛИЯНИЕ БАЗИРОВАНИЯ ЯКОРЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ НА ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ

Данная статья посвящена решению вопроса о повышении качества ремонта коллекторов тяговых электродвигателей электроподвижного состава. Предлагается усовершенствовать существующую технологию ремонта коллекторов тяговых электродвигателей за счет выбора рационального способа базирования якоря.

В настоящее время в связи с ростом скоростей, увеличением весовых норм поездов и повышением требований к безопасности движения значительно возросло значение эксплуатационной надежности локомотивов.

Необходимость совершенствования технологий и оснащения технического обслуживания и ремонта тягового подвижного состава обусловлена еще и тем, что в последнее время на сети железных дорог начат процесс обновления локомотивного парка. В эксплуатации растет число новых локомотивов, в конструкции основных узлов которых применены принципиально новые технические решения. На модернизированных локомотивах прежних серий появляются существенные изменения в деталях и узлах механической части и электрооборудования. Все это требует совершенствования технологических процессов ремонта [1].

Анализ технического состояния парка локомотивов показал, что значительное влияние на качество функционирования тяговых электродвигателей электровозов в эксплуатации оказывает качество проведенных технических обслуживаний и ремонтов, а также повышение уровня механизации трудоемких производственных процессов. В то же время общее число неисправных локомотивов сохраняется на уровне 10 – 12 %.

221

Ремонт и динамика подвижного состава

Неисправность коллекторно-щеточного узла (КЩУ) составляет 10 – 15 % от общего числа отказов ТЭД электровозов, из них выплавления припоя из петушков коллектора 10 %, перебросы, оплавления, подгары, затяжка ламелей коллектора – 5 %.

Наиболее интенсивный износ коллектора наблюдается при искрении в контакте. Для того чтобы избежать многих данных негативных факторов стоит учесть недочеты не только в процессе обработки детали и оборудовании, но и на этапах ее базирования.

При базировании заготовке придают определенное положение, неизменность которого в процессе обработки обеспечивается за счет сил закрепления. В результате наличия геометрических отклонений базовых поверхностей заготовки, погрешности изготовления и износа опорных элементов приспособления, нестабильности усилия закрепления возникают пространственные отклонения заготовок. Погрешность обработки, которая формируется вследствие указанных причин, называют погрешностью установки εу.

Погрешность установки определяют как предельное поле рассеяния положения рассматриваемой поверхности в направлении получаемого размера. Наиболее вероятное значение погрешности установки при механической обработке (коллекторов электрических машин) можно определить по формуле:

ε

= ε2

+ ε2

+ ε2

 

,

(1)

у

б

З

пр

 

 

где εб – погрешность базирования;

εЗ

погрешность закрепления;

εпр – погрешность, учитывающая точность изготовления и износа опорных элементов приспособлений [2].

Так как вал тягового электродвигателя по конструкторско-технологическим признакам относится к деталям типа «тела вращения», обрабатываемый размер может быть задан от верхней образующей, от центра вала якоря или от нижней образующей. Для механизации технологического процесса продорожки коллектора тягового электродвигателя разработана конструкция установки и схема базирования якоря ТЭД, где s – направление перемещения суппорта, v – скорость вращения фрезы, n – частота вращения установки (табл. 1).

222

ТРАНСВУЗ – 2015

Таблица 1 Базирование якоря электрической машины для обработки коллектора

Схема установки

Базирование

Главное

Подача

движение

 

 

 

 

 

 

 

 

По нижней

Вращение

Перемещение

 

образующей

 

фрезы

суппорта

 

вала

 

 

 

 

 

 

 

 

В центрах

Вращение

Перемещение

 

фрезы

суппорта

 

 

 

 

 

 

 

В патроне

Вращение

Перемещение

 

центре

фрезы

суппорта

 

 

 

 

 

По конусу

Вращение

Перемещение

 

фрезы

суппорта

 

 

 

 

 

 

В данный момент обработка ТЭД в условиях депо ведется с его базированием в центрах. В таком случае величина ошибки базирования составляет 0,5 мм от допуска на базирование в центрах. Две другие горизонтальные схемы также имеют свои недостатки. Конструкторская и технологические базы не совпадают, а величина ошибки базирования составляет допуск на диаметр вала при установке на опоры по нижней образующей. При установке заготовки в патрон или центра, помимо ошибки базирования в центрах, имеет место быть ошибка несоосности центра вращения

223

Ремонт и динамика подвижного состава

трехкулачкового патрона и заднего центра. Отталкиваясь от перечисленных недостатков горизонтальных схем базирования, вертикальная схема базирования является наиболее точной из перечисленных применяющихся видов установки заготовки (рис. 1).

Рис. 1. Вертикальная схема установки якоря

Главные преимущества этой установки и технологии заключаются в механизации продорожки, базировании в вертикальном положении [3]. Улучшение технического состояния и надежности тягового подвижного состава в эксплуатации, несомненно, наступит за счет совершенствования и повышения качества технических обслуживаний и ремонтов тяговых электродвигателей, как важнейших узлов магистральных электровозов, посредством применения в сервисных локомотивных депо прогрессивных технологий и предлагаемых современных средств технического оснащения, т. е. путем совершенствования технологической подготовки производства.

Список литературы

1.Правила ремонта электрических машин электроподвижного состава

ЦТ-ЦТВР-4782: утв. МПС РФ 02.04 1990. [Текст]. – М., 1992. – 296 с.

224

ТРАНСВУЗ – 2015

2.Белан, Д. Ю. Проектирование инструмента для обработки коллектора электрических машин [Текст] / К. В. Аверков, Д. Ю. Белан // Вестник Омского университета: Науч.-тех. журнал. – №1 / Омский гос. тех. ун-т. – Омск, 2011. – С. 57 – 60.

3.Ражковский, А. А. Схемы обработки коллектора электрических машин постоянного тока / А. А. Ражковский, Д. Ю. Белан, О. А. Товгина // Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности

ина транспорте: Материалы научно-практической конференции / Омский гос. ун-т путей сообщения. – Омск, 2012. – С. 156 – 161.

УДК 629.4.027

В. Н. Костюков, Д. В. Казарин, В. В. Басакин

АНАЛИЗ ВИБРАЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Приведены результаты экспериментальных исследований параметров вибрации тяговых электродвигателей моторвагонного подвижного состава в процессе движения. Выделены три периода работы тягового электродвигателя, охватывающие все стадии жизненного цикла, вплоть до разрушения.

Задача исследования, разработки, совершенствования и широкого внедрения средств неразрушающего контроля и диагностики сложных и ответственных узлов является одной из приоритетных в «Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной распоряжением Правительства № 877р от 17 июня 2008 года.

Наиболее эффективными методами обнаружения неисправностей роторного механического оборудования, лимитирующего надежность подвижного состава в целом, являются тепловой и виброакустический. Тепловой метод позволяет лишь констатировать факт предельного критического состояния узла и его разрушения. Виброакустический метод в свою очередь позволяет одинаково точно обнаруживать как зарождающиеся, так и развитые дефекты.

225

Ремонт и динамика подвижного состава

Мониторинг технического состояния роторного механического оборудования по параметрам вибрации позволяет заблаговременно выявить развитие неисправности и не допустить простоев подвижного состава на линии

[1, 2].

Цель работы – повышение достоверности распознавания технического состояния подшипниковых узлов подвижного состава в процессе движения.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

разработана методика и создана экспериментальная установка для сбора информации о значениях параметров вибрации узлов электропоезда в движении;

–произведены экспериментальные исследования по записи сигналов вибрации в реальных условиях эксплуатации;

произведен анализ параметров вибрации.

Структура экспериментальной установки, ее параметры и принцип работы подробно описаны в [3].

Исследования при помощи экспериментальной установки проводились на нескольких электропоездах, введенных в эксплуатацию в различное время на разных участках дороги.

Полученный массив данных (свыше 10000 значений) при доверительной вероятности 0,99 обеспечивает ошибку выборки менее 1 %.

На основе первичного анализа данных был выявлен моторный вагон, с повышенным, по сравнению с остальными, уровнем вибрации одного из тяговых электродвигателей.

Режимы работы тяговых электродвигателей в процессе эксплуатации крайне не стационарны, это связано с переменными скоростями и нагрузочными режимами [4]. Для повышения стабильности показаний дальнейшей обработке подвергались значения параметров вибрации тяговых электродвигателей в режиме «выбег».

Эмпирическая функции распределения значений виброперемещения для 4 тяговых электродвигателей одного вагона в режиме "выбег", а также теоретическая функция, аппроксимирующая ее распределением ВейбуллаГнеденко согласно [5], приведены на рис. 1.

Наличие участка 1 эмпирической функции распределения однозначно указывает на наличие тягового электродвигателя, уровень вибрации которого отличается от уровня вибрации остальных электродвигателей. Участку 2

226

 

 

 

 

 

 

 

ТРАНСВУЗ – 2015

соответствует наиболее вероятные значения параметров вибрации, характерные

для исправного узла (нормальный уровень вибрации).

 

 

 

 

R2 = 0,89; М = 33,01 мкм; S = 22,34 мкм

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

Эмпирическая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вероятность

0,6

 

 

 

 

 

x 15,28 0,8

 

 

 

 

1

 

 

 

0,4 2

Теоретическая

 

 

F (x) 1 e 15,64

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

50

100

150

 

200

мкм250

300

 

 

 

 

Виброперемещение

 

 

 

 

Рис. 1. Эмпирическая и теоретическая функции распределения

 

 

 

 

значений виброперемещения

 

 

В дальнейшем отслеживались изменения параметров вибрации тяговых электродвигателей данного моторного вагона, а также работы по их ремонту и обслуживанию.

Тренды изменения значений параметров вибрации для двух тяговых электродвигателей, расположенных на одной тележке, приведены на рис. 2.

Анализ трендов изменения параметров во времени показал, что один тяговый двигатель имеет низкий уровень параметров вибрации на протяжении всего времени наблюдения за узлом, что соответствует исправному состоянию. По другому тяговому электродвигателю наблюдался явно выраженный рост уровня виброперемещения.

Рост тренда значений параметра виброперемещения можно разделить на 2 этапа, соответствующих разным стадиям деградации технического состояния узла: первый соответствует развитию неисправности, второй – интенсивной деградации технического состояния с последующим разрушением узла.

Спустя 6 месяцев развития неисправности в процессе эксплуатации произошел выход тягового электродвигателя из строя, связанный с разрушением подшипника, факт которого был подтвержден при разборе тягового двигателя.

227

Ремонт и динамика подвижного состава

После проведения замены неисправного узла параметры вибрации снизились и стали соизмеримы с параметрами остальных двигателей. За этим последовал этап нормальной эксплуатации.

 

550

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мкм

 

 

 

 

 

 

 

мкм440

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Несправный

 

оперемещение

330

 

Исправный

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

220

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

110

 

 

 

 

 

 

Вибр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

30 июн

19 авг

8 окт

27 ноя

 

16 янв

7 мар

 

 

 

Дата

 

 

 

 

Рис. 2. Тренды изменения значений виброперемещения двух тяговых электродвигателей: 1 – развитие неисправности; 2 – интенсивная деградация состояния; 3 – момент разрушения узла; 4 – замена узла; 5 – нормальная эксплуатация

По данным экспериментальных исследований построены эмпирических функций распределения значений параметров вибрации с целью определения границ разделения классов состояний. На рис. 3 приведены функция распределения значений виброперемещения неисправного узла и обратная функция распределения значений виброперемещения, соответствующих исправным узлам.

Из рисунка наглядно видно, что функции распределений не пересекаются, что указывает на возможность однозначного, с высокой достоверностью, разделения на классы техническое состояние тягового электродвигателя в процессе эксплуатации по параметру виброперемещение.

Исходя из анализа трендов параметров и эмпирических функций распределения значений параметров можно с уверенностью сказать, что в процессе работы узла существует 3 периода:

период нормальной эксплуатации – допустимо;

228

ТРАНСВУЗ – 2015

период работы с наличием развивающихся неисправностей – требует принятия мер (ТПМ);

период работы с интенсивной деградацией технического состояния узла, приводящей к его разрушению – недопустимо (НДП).

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0,9

 

Нормальная

 

 

 

 

 

 

0,8

 

эксплуатаци

 

 

 

Интенсивная

 

 

 

 

 

 

 

деградация

 

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

состояния

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

Вероятность

 

 

Развитие

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

неисправности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0,00

50,00

100,00

150,00

Se

200,00

мкм250,00

300,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виброперемещение

 

 

 

Рис. 3. Эмпирическая функция распределения значений виброперемещения неисправного и обратная функция распределения исправного тяговых электродвигателей

Представленные данные, полученные в ходе длительных экспериментальных исследований, наглядно демонстрируют возможность осуществления диагностики узлов механической части подвижного состава, а именно тяговых электродвигателей непосредственно в процессе эксплуатации, выявляя дефекты на ранней стадии.

Полученные результаты анализа согласуются с выводами о мультимодальном (многостадийном) характере износа и развития неисправностей в узлах оборудования различных типов, эксплуатируемых в существенно различающихся условиях и областях применения [6, 7]. Таким образом, в процессе эксплуатации тяговые электродвигатели электропоездов находятся в одном из трех состояний, характеризующих соответствующие стадии развития неисправности при этом прямые и обратные переходы между этими состояниями происходят под действием как деградирующих (износ, некачественное и/или несвоевременное обслуживание или ремонт), так и

229