ПЗ (1228853), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

- осуществить замену поглощающего аппарата модели 73ZW на поглащающий аппарат АПЭ-120;

- заменить моторно-осевые подшипники скольжения на моторно-осевые подшипники качения.

Рассмотрим каждое из мероприятий подробнее.

4.1 Замена поглащающего аппарата

Необходимость замены поглощающего аппарата модели 73ZW на поглащающий аппарат АПЭ-120 вызвана частыми выходами из строя аппарата 73ZW.

Динамическая характеристика поглащающего аппарата 73ZW при соударении вагонов массой 100 т со скоростью 8,8 км/ч показана на рисунке 4.1 [6].

Рисунок 4.1 – Динамическая характеристика аппарата 73ZW

В 1996 г. году были проведены испытания нескольких макетных образцов эластомерных аппаратов. Опытные образцы одного из вариантов конструкции, разработанного при участии специалистов АК "Ильюшин" и получившего после доработки обозначение АПЭ-120И, в 1998 г. прошли полный комплекс стендовых испытаний. После окончания эксплуатационных испытаний намечается освоение серийного производства на заводе "Авиаагрегат". Так, опытно-промышленные партии аппаратов АПЭ-120И и АПЭ-95-УВЗ устанавливаются на цистерны для перевозки опасных грузов с целью проведения всесторонних испытаний в условиях реальной эксплуатации.

Конструкция эластомерного поглащающего аппарата АПЭ-120 представлена на рисунке 4.2 [6].

1 – шток; 2 – корпус; 3 – поршень; 4 – обратный клапан; 5 – уплотнительная букса;

А, Б – камеры, заполненные эластомером.

Рисунок 4.2 – Поглощающий аппарат АПЭ-120

Конструктивной особенностью аппарата АПЭ-120 является наличие в корпусе 2 двух камер А и Б, заполненных эластомером и разделенных герметичной перегородкой. В цилиндрической камере перемещается поршень 3 со штоком 1, имеющим разные диаметры справа и слева от поршня. Часть штока меньшего диаметра через направляющую и уплотнительную буксу 5 перегородки входит в сферическую камеру Б. При сжатии аппарата в цилиндрической камере А за счет перетекания эластомера через зазор между поршнем 3 и корпусом 2 происходит поглощение энергии, а высокое давление в камере Б обеспечивает надежное восстановление аппарата при снижении нагрузки, т. е. выполняет только функции упругого элемента и создает необходимое усилие при статическом нагружении. В теле поршня имеются обратные клапаны 4 для уменьшения сопротивления перетеканию эластомерного материала при обратном ходе. Заправочные клапаны расположены в крышке и в штоке, что дает возможность при заправке аппарата устанавливать разные зарядные давления в камерах.

Динамическая характеристика аппарата АПЭ-120И при соударении вагонов массой 100 т со скоростью 14 км/ч приведена на рисунке 4.3 [6].

Рисунок 4.3 – Динамическая характеристика аппарата АПЭ-120

По динамическим характеристикам элостамерных поглащающих аппаратов 73ZW и АПЭ-120, соответственно представленным на рисунках 4.1 и 4.3, видно, что максимальная воспринимаемая сила аппарата АПЭ-120 – примерно 2,2 МН, что выше максимальной воспринимаемой силы аппарата 73ZW (1,8 МН) на 0,4 МН, при этом ход аппарата АПЭ-120 – 92 мм, аппарата 73ZW – 75 мм. Таким образом, аппарат АПЭ-120 имеет лучшие динамические характеристики по сравнению с аппаратом 73ZW.

4.2 Замена моторно-осевого подшипника

Моторно-осевой подшипник (МОП) – это одна из важных частей опорных узлов колеснооторного блока транспорта. Он является динамически нагруженным узлом трения, от него зависит эксплуатационная надежность, объем техобслуживания, ремонт колесно-моторного блока и безопасность движения электровозов и тепловозов. Для обеспечения параллельности осей двигателя и колесной пары этот вид подшипника служит второй опорой тягового привода и располагается в двух специальных приливах двигателя локомотива. Такие подшипники могут быть выполнены как из подшипников качения, так и подшипников скольжения.

По типу тягового привода электровозы серии 2(3)ЭС5К относятсся к приводу 1-го класса: опорно-осевое подвешивание тягового электродвигателя. Конструктивная особенность привода 1-го класса заключаются в том, что половина веса тягового электродвигателя передается подрессорено на шкворневую балку рамы тележки, а вторая половина веса – через моторно-осевой подшипник (МОП) скольжения на ось колесной пары. Появляющаяся при этом связь двигателя с колесной парой позволяет технически просто (с помощью МОП) обеспечить параллельность вала якоря двигателя и оси колесной пары и постоянство расстояний между ними. Это дает возможность применить простейшую тяговую передачу, состоящую из шестерни и зубчатого колеса, жестко посаженных на вал двигателя и ось колесной пары. Однако для данной конструктивной схемы характерны большие разрушающие нагрузки на двигатель, и в настоящее время она считается устаревшей.

В свою очередь, колесно-моторные блоки (КМБ) с МОП скольжения имеют собственную классификацию по типам смазки:

- фитильная;

- постельная;

- циркуляционная;

- с постоянным уровнем смазки;

- циркуляционная с резиновыми лабиринтными уплотнениями.

По сути, данные типы смазок являются эволюционным развитием конструкции относительно друг друга, но, несмотря на различные усовершенствования, значительное число повреждений МОП происходит из-за неудовлетворительной подачи смазки в рабочую зону. Кроме того, невозможность надежной герметизации ведет к загрязнению окружающей среды, требует большого расхода смазки и цветных металлов.

С увеличением частоты вращения вследствие действия гидродинамического эффекта несущая способность сначала повышается, однако тепловые процессы при высоких скоростях приводят к уменьшению вязкости смазочного материала и потере несущей способности подшипников скольжения.

Скорость изнашивания подшипника скольжения зависит от многих факторов: действующей нагрузки (контактного давления), температуры, вида движения, частоты вращения, агрессивного воздействия окружающей среды, физико-химической модификации поверхностей в процессе трения. Решающее значение имеют материалы трущихся сопряжений, физико-химические и механические свойства смазочного материала, метод смазывания. Конструктивное оформление узла трения – обеспечение точности и жесткости корпуса, оптимального зазора и самоустановки подшипника, соосности вала и втулки подшипника.

Характерные повреждения вкладышей МОП скольжения (рисунок 4.4) и осей колесных пар (рисунок 4.5) подтверждают специфические условия работы механической части электроподвижного состава: динамические нагрузки как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, неравные зазоры в МОП скольжения.

Рисунок 4.4 – Вкладыш моторно-осевого подшипника скольжения

В свою очередь, зазор в МОП скольжения приводит к смещению зацепления и пятна контакта в зубчатой передаче к вершине зуба, в результате чего в нем возрастают напряжения, что ведет к сокращению срока службы зубчатых колес (рисунок 4.6), а также к увеличению динамических нагрузок на зубчатую передачу и моторно-якорные подшипники тягового электродвигателя.

Рисунок 4.5 – Влияние зазоров в МОП скольжения на поверхности износа

Рисунок 4.6 – Влияние зазоров в МОП скольжения на смещение зацепления и пятно контакта

Наиболее интенсивное изнашивание подшипников скольжения протекает в период приработки, пуска и остановки реверса. Повреждения подшипников, работающих с использованием масел, многообразны и различны: абразивное, коррозионное, механическое, кавитационное, эрозионное изнашивание, задир, усталостные разрушения антифрикционного слоя.

Задир является наиболее серьезным видом повреждения, приводящим к аварийным ситуациям. Усталостные разрушения поверхностных слоев материалов вызываются циклическими изменениями напряжений. Эрозионный износ возникает под влиянием в контакте электрического тока. Кавитационное разрушение особенно интенсифицируют вибрационные воздействия. Обобщая все вышесказанное, можно сделать вывод, что конструкции МОП скольжения являются трудоемкими в обслуживании и ремонте, тем самым подталкивая к поиску альтернативных решений, которым стало использование МОП качения.

Идея заменить трение скольжения на трение качения родилась давно. Сейчас трудно найти механизм, в котором бы не использовались подшипники различных форм: шариковые, цилиндрические и т. д. От их качества (от марки стали, от точности обработки) во многом зависит надежность машин. В большинстве случаев величина трения качения гораздо меньше величины трения скольжения при прочих равных условиях, и поэтому качение является распространенным видом движения в технике. Преимущества подшипников качения (рисунок 4.7) перед подшипниками скольжения следующие:

- малые габариты в радиальном направлении;

- возможность работы при высоких скоростях вращения и нагрузках, в воде и в агрессивных средах;

- обеспечение высокой точности установки валов;

- малая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам.

Все новые импортные локомотивы оборудованы моторно-осевыми подшипниками качения. Их внедрение позволяет проводить ТО-2 локомотивов не через 4–5 суток, а через 12–15 и более. Именно ради обслуживания осевой смазки 90 % парка электровозов требуют необходимость проведения столь частого ТО-2 (таблица 4.1).

Рисунок 4.7 – Сферический двухрядный подшипник качения

С начала подконтрольной эксплуатации локомотивов с МОП качения в 2010 году нововведение вызывало серию вопросов, но после устранения ряда конструктивных недочетов тенденция обрела положительный характер.

Таблица 4.1 – Сравнительные данные по объему работ для обслуживания МОП качения и скольжения

В целях освоения конструкции ходовой части электровоза с МОП качения ОАО РЖД в мае 2006 года был утвержден «График разработки и внедрения в производство конструкции ходовой части с опиранием тяговых электродвигателей электровоза 2ЭС5К на моторно-осевые подшипники качения». Чтобы его исполнить, НЭВЗ изготовил опытный электровоз 3ЭС5К № 020 с МОП качения, который был подвергнут предварительным приемочным

и сертификационным испытаниям. В марте 2008 года состоялась приемочная комиссия, результатом которой явилось присвоение конструкторской документации литеры О1. Позже был получен сертификат соответствия на установочную партию в количестве 15 штук.

Электровоз 3ЭС5К № 20 был передан в РЖД для осуществления эксплуатационных испытаний в локомотивном депо Смоляниново ДВЖД. При пробеге электровоза 102000 км при комиссионном осмотре в мае 2009 года были выявлены неисправности моторно-осевых подшипников качения, в результате чего он был отстранен от эксплуатации.

С целью уменьшения времени простоя электровоза 3ЭС5К № 20 НЭВЗ предпринял несколько шагов. Электровоз 3ЭС5К № 20 был укомплектован шестью серийными тележками с МОП скольжения и пружинами «Флексикойл». После восстановления этот электровоз был оставлен для эксплуатации в депо Смоляниново. Все колесно-моторные блоки с МОП качения с электровоза 3ЭС5К № 20 отправлены на НЭВЗ.

Параллельно были продолжены работы по обеспечению надежной работы узла МОП качения. Состоялось заседание НТС (научно-технического совета) НЭВЗа, участники которого договорились изготовить опытный электровоз 3ЭС5К с применением роликовых сферических двухрядных подшипников фирмы FAG «Шеффлер», Германия, установленных по схеме с одной плавающей опорой. Разработку конструкторской документации решено было произвести с учетом положительного опыта эксплуатации электровоза ВЛ60 № 608, оборудованного МОП качения, с пробегом более 1 млн км.

В начале 2012 года по конструкторской документации, разработанной ВЭлНИИ, НЭВЗ изготовил электровоз 3ЭС5К № 250 с МОП качения и передал в опытную эксплуатацию в январе 2012 года в локомотивное депо Хабаровск ДВЖД. Результаты опытной эксплуатации и последующий трехлетний мониторинг технического состояния МОП качения показали, что затраты заказчика в процессе технического обслуживания и эксплуатации снизились примерно на 10 %.

С 2012 по 2015 год была изготовлена установочная партия из 15 локомотивов 3ЭС5К, а также трех электровозов 4ЭС5К, оборудованных КМБ с МОП качения. По результатам их эксплуатации в локомотивных депо Хабаровск, Вихоревка и Смоляниново получены положительные отзывы.

Характеристики

Список файлов ВКР