Автореферат (792575), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Результаты исследований рекомендованык внедрению в эксплуатационных и сервисных локомотивных депо, эксплуатирующих электровозы в сложных природно-климатических условиях. Материалы используются в учебном процессе на кафедре «Тяговый подвижной состав» Российского университета транспорта при изучении дисциплин «Тяговые электрическиемашины» и «Эксплуатация и ремонт ТПС».8Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: международной научно-практической конференции,посвященной 60-летию Российской открытой академии транспорта Московскогогосударственного университета путей сообщения (Москва, 2011); XXII международной конференции «Актуальные проблемы естествознания и образования вусловиях современного мира» (Нижний Новгород, 2013); республиканской научнотехнической конференции с участием зарубежных ученых «Ресурсосберегающиетехнологии на железнодорожном транспорте» (Ташкент, 2013); заседаниях кафедры «Тяговый подвижной состав» МГУПС (МИИТ) (Москва, 2010-2017), IX международной конференции «Системы безопасности на транспорте» (Будва, Черногория, 2016).Публикации.
По результатам проведенных исследований опубликовано 20научных трудов, в том числе четыре статьи в рецензируемых научных журналах иизданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России; получен патент на полезную модель (№148398 опубликовано 10.12.14 г.).Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,пяти глав, заключения, приложений, списка литературы из 116 наименований и содержит 164 страницы основного текста, 158 рисунков и 3 таблицы.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,сформулированы цель и задачи работы, отражена структура диссертации, характеризуется научная новизна и практическая значимость результатов исследований.Первая глава посвящена рассмотрению результатов анализа безотказностиТЭМ электровозов, как одному из свойств надежности, которое позволяет непрерывно выявлять работоспособность изделия как в период его использования, так ив период хранения и транспортировки.
Для определения работоспособности ТЭМиспользован показатель безотказности ремонтируемых узлов и деталей – параметрпотока отказов, который в нашем случае представляет отношение числа отказовТЭМ электровозов депо за определенный промежуток времени к пробегу. В анализе использованы статистические материалы Восточного и Урало-Сибирского полигонов железных дорог ОАО «РЖД», а также Михайловского ГОК.
На долю отказовТЭМ этих полигонов приходится от 25 до 50 процентов и более повреждений электровозов. Неисправности изоляционных конструкций вызывают большую часть9отказов ТЭМ (рисунок 1). Параметры потока отказов ТЭМ и изоляции в десяткираз превышают допустимые значения. На отказы изоляции якорных обмотокТЭМ электровозов Восточно-Снижение сопротивленияизоляции якорных и остовныхобмоток (56 %)14 %го полигона приходится околополовиныПробой обмоток остова (14 %)12 %остальныеПробой якорной обмотки (12 %)повреждений,отказывызваныповреждениями главных, до-56 %полнительных полюсов, ком-Круговой огонь по коллектору(17 %)17 %пенсационныхПовреждение моторноякорного подшипника (1 %)1%обмотокиподшипников, а также круго-Рисунок 1 – Распределение отказов ТЭМ электровозов 2ЭС6 по видамнеисправностейвыми огнями на коллекторе.Недостаточная безотказностьТЭМ обусловлена как слож-ными климатическими (рисунок 2), так и тяжелейшими эксплуатационнымиусловиями – протяженными расчетными подъемами до 18 ‰, смещением средних тележек секций до предельного значения в многочисленных кривых малогорадиуса (до 200 м), а также переоборудованием двухсекционных электровозовВЛ85 в трех секционные для сокращения количества локомотивных бригад.
Этопривело к повышенному износу бандажей колесных пар. Из-за нехваткиустройств перекатки колесно-моторных блоков в депо Северобайкальск в эксплуатации находились электровозы с чрезмерной разницей по диаметру бандажей (рисунок 3), приводящей к повышенной токовой нагрузке ТЭМ и интенсивному боксованию колесных пар с увеличенным диаметром бандажей.мартапрельянварьфевральноябрьдекабрьоктябрьсентябрьиюльавгустмайиюньмартапрель2000Т1009080706050403020100ммωиз = 0,2289Т2 - 2,6498Т + 16,411R = 0,539январьωиз6050403020100февральотказ106 кмh20011,5ВЛ85 № 105/106hср = 62 мм1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18месяцnРисунок 2 - Динамика изменения показателя безотказности изоляции ТЭМэлектровозов ВЛ85 депо Северобайкальск во времениедРисунок 3 - Толщина бандажей колесных пар трехсекционногоэлектровоза ВЛ85Отмечено, что на частоту возникновения отказов изоляции ТЭМ на полигонах с СПКУ влияет время нахождения электровозов в отстое.10Во второй главе представлены результаты экспериментального исследования ТЭМ электровозов, эксплуатируемых в СПКУ.
Выявлена корреляционнаясвязь между метеорологическими факторами окружающей среды и безотказностью ТЭМ и их изоляционных конструкций. Так, для изоляции ТЭМ электровозов ВЛ80Р депо Северобайкальск наблюдалась корреляционная связь междубезотказностью изоляции ТЭМ ωиз и: температурой ϑв, абсолютной влажностьюокружающей среды eв, уровнем вертикальных вибраций от пути авωиз = 0,0067ϑв2 - 0,9333ϑв + 23,012, R = 0,581;ωиз = - 15,14ln(eв) + 42,384, R = 0,597;ωиз = 0,0038ав2 - 0,2049ав + 11,86, R = 0,756.При рассмотрении прямой безотказности якорных обмоток ТЭМ электровозов ВЛ80Р депо Иланская ωЯ от среднемесячной температуры окружающеговоздуха ϑв, приведенной на рисунке 4, можно отметить возрастание параметрапотока отказов изоляции обмоток якоря с увеличением температуры воздуха.Это указывает на резко ухудшенное состояние изоляции обмоток якорей.
Около90 % ТЭМ электровозов ВЛ80Р депо Иланская эксплуатировались с непропитанной изоляцией якорных обмоток.В то же время характер изменения зависимости безотказности остовныхобмоток тяговых электрических машин ωост от среднемесячной температурывоздуха ϑв этого же парка электровозов, приведенной на рисунке 5, свидетельствует о том, что изоляция остовных обмоток была пропитана.
Однако значительный разброс ежемесячных значений параметра потока отказов ωост относительно средней линии тренда зависимости указывает на снижение качества пропитки изоляции обмоток остова.1614ωЯ = 0,0512ϑв + 2,8881R = 0,268отказ106 км 14отказ106 км 1212ωост = - 0,0962ϑв + 4,0881R = 0,4101010886644ωЯωост20-30ϑв-20-10010200С2030-30Рисунок 4 - Влияние среднемесячнойтемпературы воздуха на безотказностьизоляции якорных обмоток ТЭМϑв-20-10010200С 30Рисунок 5 - Характер изменения параметра потока отказов остовных обмоток ТЭМ от среднемесячной температуры воздуха11При рассмотрении прямой, описывающей связь показателя безотказностиизоляции якорных обмоток ТЭМ ωЯ электровозов ВЛ80Р депо Иланская и уровнем вертикальных вибраций от пути (рисунок 6), видно, что с увеличением вибраций, безотказность изоляции якорных обмоток ТЭМ повышается.
Это свидетельствует о проявлении эффекта «гироскопа» якорных обмоток. В то же время, интенсивный рост параметра потока отказов изоляции обмоток остова ТЭМс увеличением вертикальных вибраций от пути указывает на существенное влияние вибраций на безотказность этих обмоток (рисунок 7) и свидетельствует онеобходимости совершенствования конструкции их крепления.1614отказ14106 кмωЯ = - 0,0114ав + 3,4598R = 0,252отказ106 км 1212ωост = 0,0246ав + 2,8593R = 0,4421010886644ωЯ2ωост020-25ав2575125о.е.-25175Рисунок 6 - Влияние величины вертикальных вибраций ТЭМ на безотказность изоляции якорных обмотокав2575125о.е.175Рисунок 7 – Безотказность изоляцииобмоток остова от величины вертикальных вибраций ТЭМНа рисунке 8 приведены данные о токовой нагрузке и превышении температуры якорной обмотки ТЭМ электровоза ВЛ85 при ведении поезда массой5700 т по участкам южного направления Транссиба Тайшет-Междуреченск.а)б)30,0%25,020,0mi%I = 619,8 Аs = 279,96 Аv = 0,45230,020,015,015,010,010,05,05,0mi0,0Iя = 63,2 0Сs = 19,74 0Сv = 0,31225,00,0яАРисунок 8 - Токовая нагрузка (а) и превышение температуры якорнойобмотки ТЭМ (б) электровоза ВЛ85 при ведении поезда массой 5700 т120СПараметры определены с использованием программного обеспечения«КОРТЭС».
Из рассмотрения гистограмм, можно отметить, что токовая нагрузка выше допустимой величины, а температура якорной обмотки ТЭМ, при номинальных значениях конструктивных параметров электровоза, не превышаетпредельно допустимого значения. При этом необходимо отметить, что в приведенных результатах не учтено влияние различий диаметров бандажей колесныхпар электровоза, напряжений ВИП, магнитных потоков главных полюсов, сопротивлений обмоток, снижения расхода охлаждающего воздуха ТЭМ.
На рисунке 8: s – средние квадратические отклонения; v – коэффициенты вариациитока и превышения температуры якорной обмотки.В третьей главе рассмотрены результаты теоретического исследованиябезотказности ТЭМ, электровозов полигонов с СПКУ. Определено влияние различий в характеристиках ТЭМ, ВИП (ВУК); КМБ на величину силы тока ТЭМ(магнитных потоков главных полюсов, сопротивлений обмоток, величины смещения траверс щеткодержателей относительно нулевого положения, напряжений ВИП (ВУК), диаметров бандажей колесных пар КМБ). При коэффициентеиспользования ТЭМ по току (КI) до 0,8 (рисунок 9) тепловой износ изоляции составлял 35 – 40 % общего износа.
С увеличением КI до 1,3 – 1,4 доля тепловогоизноса достигала 70 – 90 % общего износа. С уменьшением количества охлаждающего воздуха тепловое старение изоляции возрастало. При расходе охлаждающего воздуха Q, близком к нулевому значению в схеме вентиляции ТЭМ сразворотом охлаждающего воздуха на 2700 и КI = 0,47, температура перегрева14изоляции якорной обмотки такая же,ωиз = 0,3071e2,5727КIR = 0,987отказ106 км 12что и при токе продолжительного ре-108жима и номинальной вентиляции.
В6схеме же вентиляции с разворотом4ωизвоздуха на 900 и Q = 0 это же значение200КI0,511,5ед.Рисунок 9 - Характер изменения показателя безотказности изоляции ТЭМэлектровозов переменного тока от коэффициента использования по токуперегрева наблюдалось при КI = 0,73.Колебания температуры обмоток ТЭМзначительно повышали износ изоляции. При этом термомеханический износ изоляции ТЭМ может превыситьтепловой (рисунок 10). Анализ гисто-грамм колебаний температуры якорных обмоток ТЭМ электровоза ВЛ80Р при13ведении грузовых поездов, массой 1600, 4200 и 5700 т по направлению Мариинск-Тайшет центрального направления Транссиба и расчет показали, что колебания температуры обмоток, вызывающие термомеханическое старение изоляции, увеличивали ее износ соответственно на 2,9; 18,1 и 33,8 % по сравнению степловым износом при неизменной средней температуре обмотки.
Термомеханическое старение изоляции непропитанных якорных обмоток ТЭМ электровозов ВЛ85 Восточно-Сибирской железной дороги значительно возрастало из-запониженной упругости (хрупкости) изоляции как в зимний, так и, в еще большей степени, в летний период эксплуатации.250%Механизм пробоя изоляции от-∆dтр = 0,0844 Δ2 + 0,0316 Δ + 99,8R = 0,969225крытых лобовых соединений ТЭМ, по-200175лигонов с СПКУ, обусловлен действи-150ем результирующих сил – центробеж-125ной, тяготения и силы, создаваемой100∆dтр75бандажом задних лобовых соединений.500102030Δ40Эти силы при вращении якоря ТЭМ0СсоздавалиРисунок 10 - Влияние колебанийпревышения температурына износ изоляциипульсирующий, изменяю-щийся по величине момент, приложенный в центре тяжести открытых лобо-вых соединений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
