1. Условия работы электровозов и их узлов.

В процессе эксплуатации узлы и детали электровоза подвергаются значительным нагрузкам. Они возрастают, когда механические силы, электрический ток и напряжение превышают номинальные значения.

При движении электровоза с поездом статические и динамические силы создают большие механические нагрузки в первую очередь в узлах механической части.

Когда по проводам электрических цепей, катушкам электромагнитных аппаратов и обмоткам электрических машин протекают токи величиной значительно превышающие номинальную, это может привести к местному обгоранию изоляции проводов, выплавлению припоя из наконечников проводов, петушков коллекторных пластин электрических машин, подгару контактов аппаратов или к их привариванию. Кроме этого, непрерывное протекание тока по ним, приводит к постепенной утрате диэлектрических свойств изоляции, т.е. к "старению" и способствует ее разрушению и пробою.

Переключения, производимые в электрических цепях сопровождаются коммутационными перенапряжениями, которые приводят к пробою и перекрытию изоляционных частей аппаратов, что усугубляется плохим состоянием изоляции, запыленностью среды и повышенной влажностью.

В особо трудных условиях работают тяговые двигатели. Они подвержены вибрациям от неровностей пути, особенно при опорно-осевом подвешивании, воздействию внешней среды (запыленность влажность, колебание температуры), изменениям нагрузки в широких пределах и колебаниям напряжения в контактной сети.

Работу отдельных узлов электровоза усложняет колебание температуры окружающего воздуха. При температурах ниже -30 градусов в приводах аппаратов и тормозных приборах теряют эластичность резиновые манжеты и диафрагмы, густеет консистентная смазка. При плюсовых повышенных температурах ухудшаются условия охлаждения аппаратов и электрических машин, поэтому температура резисторов, шунтов катушек аппаратов, обмоток электрических машин их коллекторов и подшипников могут находиться на грани предельно-допустимых.

2. Виды износов узлов электровоза и причины отказов

При работе узлов и деталей электровоза происходит непрерывный их износ, имеющий различные причины и характер.

Молекулярное схватывание происходит при трении скольжения с малыми скоростями и при давлениях превышающих предел текучести металла. Оно усугубляется отсутствием смазки и слоя окислов. При относительном перемещении фрикционных деталей разрушается поверхность той детали, которая выполнена из менее прочного металла. Износ подобного рода наблюдается у опор кузова, хвостовика головки автосцепки, фрикционного аппарата и т.д.

Окислительный износ имеет место как при трении качении, так и при трении скольжения. Является результатом разрушения слоя окислов при взаимном перемещении деталей. Особую опасность этот износ представляет для тонкостенных деталей.

Тепловой износ образуется при трении скольжения с большими скоростями и давлениями. Высокая температура, возникающая при этом, снижает прочность фрикционных поверхностей, вызывает схватывание и отрыв частиц металла. Износ подобного рода характерен для тормозных колодок.

Абразивный износ возникает при трении скольжении вследствие попадания в зону контакта деталей абразивных частиц, например, песка. Они срезают частицы металла. Такому износу подвергаются детали шарнирных соединений тормозной рычажной передачи, рессорного подвешивания.

Осповидный износ наблюдается при трении качения и нагрузках, превышающих предел текучести металла. На фрикционных поверхностях появляются различного рода выщербины. Такой износ характерен для роликов и колец подшипников.

Термический износ возникает под действием тепла, выделяющегося в элементах электрических цепей при прохождении по ним электрического тока. Выделение тепла приводит к потере электрической прочности изоляции (старению). Происходит отжиг меди, уменьшающий механическую прочность токоведущих элементов, теряют запирающие свойства диоды.

Электроэрозионный износ связан с уносом металла с рабочей поверхности контактов электрических аппаратов из-за появления дуги между ними в момент разрыва электрической цепи. Такой износ характерен для полозов токоприемников, контактов контакторов, коллекторов электрических машин, также токопроводящих контактов трения: моторно-осевые подшипники, буксовые подшипники и зубчатые передачи на электровозах без токоотводящих устройств.

Коррозионный износ обусловлен окислением металлов кислородом воздуха. Процесс коррозионных повреждений ускоряется в условиях повышенной влажности. Методом борьбы с этим износом является покраска, анодирование или хромирование деталей.

В нарастании износов отмечается три периода:

-В первом периоде износ нарастает быстро, так как происходит приработка деталей друг к другу.

-Во втором периоде износ достигает предельно-допустимой величины. Этот износ при правильном уходе за узлом и своевременной смазке не приводит к его поломке.

-В третьем периоде износ превышает предельно-допустимую величину. Этот период характерен появлением постороннего шума и стука. Такой износ может привести к поломке узла или всего механизма.

Для поддержания электровозов в работоспособном состоянии и обеспечения надежной и безопасной их эксплуатации на железных дорогах России действует система планово-предупредительных ремонтов и технических обслуживаний, не допускающая износа узлов и деталей выше предельно-допустимой величины.