Совершенствование контроля и прогнозирования износа коллекторов тяговых электродвигателей тепловозов

• Автор: Золкин, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 204 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ эксплуатационной надежности и долговечности КУ ТЭД

1.2. Исследование современного состояния проблемы износа элементов

1.3. Анализ условий работы ТЭД.

1.4. Роль КУ в процессе коммутации ТЭД локомотивов.

1.5. ТТрсдмет, цели и задачи исследования

ВЫВОДЫ.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕШЕНИЯ ОБОЗНАЧЕННОЙ ПРОБЛЕМЫ.

2.1. Общие положения и сведения о моделях долговечности.
2.2. Анализ характера электрозрозионного износа коллектора и щеток
2.3. Математическая модель износа коллекторов в зависимости от пробега ТЭД
2.4. Определение показателей износа и технического ресурса коллекторов
2.5. Анализ процесса кругового огня на коллекторе
ВЫВОДЫ.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИЗНОСА КОЛЛЕКТОРОВ ТЭД ТЕПЛОВОЗОВ.
3.1. Методика проведения экспериментальных исследований.
3.2. Определение межремонтных периодов работы ТЭД тепловозов.
3.3. Статистическое исследование износа коллекторов ТЭД тепловозов в эксплуатации.
3.4. Исследование основных неисправностей рабочей поверхности коллекторов и разработка их классификации
ВЫВОДЫ.
4. УЧЕТ, КОНТРОЛЬ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИЗНОСА КОЛЛЕКТОРОВ ТЭД В УСЛОВИЯХ РЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА.
4.1. Структура автоматизированной системы учета, контроля и прогнозирования износа коллекторов ТЭД
4.2. Выбор средства обработки результатов измерений.
4.3. Порядок работы с программой
ВЫВОДЫ
5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ СОЗДАНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ В ЛОКОМОТИВНОМ ДЕПО ПРОГРАММЫ ДЛЯ РАСЧЕТА СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗНОСА КОЛЛЕКТОРОВ ТЭД В ЭКСПЛУАТАЦИИ
5.1. Характеристика мероприятия.
5.2. Расчет затрат на разработку программы
5.3. Расчет годового экономического эффекта от создания и внедрения в локомотивном депо программы для расчета статистических параметров
износа коллекторов ТЭД в эксплуатации.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Многолетними наблюдениями за работой ТЭД в условиях эксплуатации выявлена зависимость числа отказов от воздействия внешних сил механической природы на колесно-моторный блок, а также и на КУ [,]. Так, наибольшее число отключений ТЭД приходится на участки с неудовлетворительным состоянием верхнего строения пути. В тепловозе насчитывается несколько десятков тысяч деталей. Приблизительно 6-8 % из них подвергаются интенсивному износу. Как показывает практика эксплуатации и исследования [. Из приведенного статистического анализа показателей фактической надежносги ТЭД в целом и КУ, в частности, вытекает необходимость проведения исследования процесса износа коллекторов в эксплуатации. Надежность работы ТЭД на подвижном составе эксплуатируемого парка железнодорожного фанспорта в значительной степени зависит от способности КУ обеспечивать нормальный токосъем. Длительное воздействие электрического тока, процессы трения и удара приводят к новообразованию и сильному износу деталей КУ, ухудшая качество его работы, тем самым, снижая надежность эксплуатации ТЭД. Механический износ коллектора и щеток, как правило, невелик, хотя могут быть случаи значительного износа этих элементов в зависимости от структуры щеток и нецилиндричности формы коллектора. Механический износ обусловлен трением вследствие взаимного зацепления шероховатых поверхностей и их пластическим оттеснением при скольжении, а также силами адгезионного взаимодействия между контактными выступами и абразивным изнашиванием, когорое происходит из-за попадания между трущимися поверхностями продуктов износа, пыли, разности в твердости контактных материалов [. Механический износ деталей КУ при протекании тока гораздо больше, чем износ без тока. Это объясняется тем, что ионные процессы, происходящие в контактом слое при протекании тока, разрушают гладкие поверхности коллектора и щеток. Данный вид износа в основном является следствием электрической эрозии, плавления, переноса материала иод действием электрических разрядов. При контактой эрозии износ обусловлен разрушением пятен страгивания при прохождении но ним тока, вследствие замыкания и размыкания контакта. На величину элекгрической эрозии влияет межкоитактная среда, стойкость контактного материала и температура в контакте [,]. Особенно разрушительное действие оказывает электрическая дуга, образующаяся при расхождении контактных поверхностей коллекгора и щетки, например, при фиске ТЭД. Чисто электрический износ коллекгора происходит в том случае, когда имеются условия образования дуги, например, когда щетка скользит по изоляционным прокладкам, выступающим между пластинами коллекгора, пракгичсски не касаясь его поверхности. Сильный электрический износ трущихся поверхностей коллектора и щеток наступает при возникновении кругового огня [J. Под круговым огнем понимается аварийная ситуация, при которой па коллекторе возникает мощная элекгрическая дуга между щетками различной полярности. Такая дуга возникает обычно в месте расположения коллекторных пластин, напряжение между которыми превышает номинальное значение. При круговом огне происходит самый интенсивный износ коллектора, даже возможно его разрушение, если ТЭД своевременно не отключить. Но и эксплуатация ТЭД подвижного состава в режимах работы, близких к номинальному, связана с искрением между сбегающим краем щегки и коллекторными пластинами [,,]. Коммутация с искрением приводит к износу щеток и коллектора, потерям мощности, повышению температуры КУ, порче рабочей поверхности коллектора. Рабочие поверхности коллектора и щеток изнашиваются за счет вырывания микрочастиц меди и 1рафита при искрении также, как это происходит при электроискровой обработке материалов. Но в нашем случае это явление имеет резко выраженный отрицательный эффект. Процессы, происходящие в КУ, наиболее тесно связаны не только с протеканием электрического тока, но и с трением контактных материалов. Ввиду значительной изношенности подвижного состава и пути, нормальные условия работы КУ не соответствуют уровню фактических ударных и циклических нагрузок, что приводит к преждевременному выходу ТЭД из строя.