Файл: Тищенко, А. И. Повышение эксплуатационной надежности локомотивов и эффективности локомотивного хозяйства.pdf

рующем токе. Кроме того, при таком якоре в двигателе имеется большой воздушный зазор (18—22 мм) под главными полюсами, что приводит к повышению коэф­ фициента магнитной устойчивости и к улучшению потен­

якорь, можно создать тяговый двигатель мощностью 800— 900 кВт без компенсационной обмотки, превосходящий по своим коммутационным и потенциальным свойствам двигатели с зубчатым якорем, имеющие компенсационную обмотку. Результаты коммутационных испытаний тяго­ вых двигателей НБ-418К6 и НБ-504А (с беспазовым яко­

рем) показывают, что в эксплуатации количество пере­ бросов на последнем двигателе вдвое меньше, чем у дви­

гателя НБ-418К6. На основании статистических данных об отказах тяговых двигателей в эксплуатации получена следующая наработка на отказ при пробеге электровоза

150 тыс. км:

дованные тяговыми двигателями с беспазовыми якорями.

Если эксплуатационные испытания подтвердят высокую прочность крепления беспазовой обмотки якоря, то по­

явится реальная возможность повысить технико-эконо­ мические показатели тяговых двигателей магистральных электровозов путем применения двигателей с беспазовы­ ми якорями.

Повышение надежности коллекторно-щеточного узла

тяговых двигателей. До последнего времени для тяговых

двигателей применяли нелегированную коллекторную медь, имеющую твердость до 75 НВ. В условиях эксплуа­ тации из-за искрения под щетками или круговых огней,

что сопровождается возникновением температур до 150oC, нелегированная медь подвергается рекристаллизации, вследствие чего нарушается геометрия поверхности кол­ лектора, а это приводит к еще большему искрению со

всеми нежелательными последствиями.

В последнее время электротехническая промышлен­ ность начала выпускать тяговые двигатели с коллектор­

ной медью, легированной серебром в пределах 0,08— 0,12%. Эта медь обладает значительно лучшими физико­ механическими свойствами: твердость коллекторных пластин достигает 90—100 НВ, температура рекристал­ лизации составляет 350oC. Вместе с тем улучшаются и

условия коммутации, потому что. во-пепвых. не изменяет­ ся поверхность пластин (что происходит при искрении), а, во-вторых, образуется на поверхности пластин пленка с повышенным электрическим сопротивлением. Эта плен­ ка уменьшает реактивный ток в короткозамкнутой сек­ ции якоря. По данным эксплуатации коллекторы из меди с присадкой серебра работают лучше, износоустойчи­ вость их выше примерно в 3 раза, чем у коллекторов из нелегироваиной меди.

Применяемые для тяговых двигателей и других элек­ трических машин щетки имеют очень большой разброс физико-механических характеристик, что говорит о не­ стабильности технологического процесса их изготовле­ ния. Срок службы щеток марки ЭГ-2А в эксплуатации составляет 30—40 тыс. км на электровозах и примерно

вдвое больше на тепловозах. Значительное количество щеток (до 20—30%) изымается из работы из-за наличия

сколов, особенно в местах заделки шунтов. Заметим, что

за рубежом для заделки шунтов в тело щетки использу­ ют медный порошок с добавкой серебра и закрепляют шунт связующим, изготовленным на основе эпоксидных смол. Низкое качество щеток резко увеличивает потреб­

потребность транспорта в щетках полностью не удовлет­ ворялась, и в эксплуатации приходилось допускать рабо­ ту тяговых двигателей па составных щетках.

Основная масса (80—85%) щеток выпускается про­

мышленностью на зольной основе. Эти щетки имеют очень высокий коэффициент трения, доходящий до 0,25.

Так, коэффициент трения при испытании составляет 0.22

у щеток ЭГ-2А и 0,17 — у щеток ЭГ-61. У лучших зару­

бежных электрощеток он равен 0,13—0,15. Заводы Мини­ стерства электротехнической промышленности длитель­ ное время осваивают выпуск щеток новых типов ЭГ-74

34

и ЭГ-61. Эти щетки выполнены на сажевой основе, тех­ нология их изготовления по сравнению с технологией из­ готовления щеток ЭГ-2А улучшена. Пробег щеток в эксплуатации составляет для ЭГ-74 до 70 тыс. км, а для ЭГ-61 — 50—90 тыс. км; отдельные партии щеток имеют пробег до 145 тыс. км.

На пассажирских электровозах ЧС2 и ЧС4, поставля­ емых ЧССР, стоят щетки английской фирмы, пробег ко­

0,03—0,07 мм за 300 тыс. км пробега, т. е. пробег до об­ точки коллектора при допустимом износе 0,2 мм равен 1—2 млн. км. У щеток, выпускаемых отечественными за­ водами, коллектор на 0,2 мм изнашивается через 50—150 тыс. км, или в среднем через 100 тыс. км. Поэтому работ­ ники депо вынуждены осуществлять обточки коллекто­ ров на малых и больших периодических ремонтах без выкатки тяговых двигателей из-под электровозов, т. е.

по существу применяют несовершенную технологию об­ точки.

Таким образом, для снижения износа коллекторов и щеток целесообразно как можно быстрее наладить мас­ совый выпуск щеток на сажевой основе с улучшенной технологией изготовления и снять с производства элек­

трощетки марки ЭГ-2А.

У работников эксплуатации, а также ремонтных за­ водов МПС имеются возможности повысить надежность, щеточно-коллекторного узла путем повсеместного внед­ рения алмазной'обточки коллекторов. Это позволит сни­

зить нажатие щеток на коллектор, а следовательно,,

уменьшить износ и щеток, и коллекторов. Кроме того, целесообразно систематически, не реже одного раза че­ рез каждые 6 месяцев (т. е. на каждом большом перио­ дическом и подъемочном ремонтах), проверять коллекто­ ры профилографом, чтобы своевременно обнаружить и устранить биение якоря, а также нарушения геометрии коллектора, что также увеличит долговечность работы щеток. Трудоемкость этой работы небольшая: за 1 ч можно обслужить 6 двигателей.

Заслуживает внимания опыт депо Орел Московской дороги по снижению расхода щеток. Анализ продолжи­ тельности работы щеток, сделанный в депо, показал, что при среднем сроке службы щеток 45—48 тыс. км на от­

дельных электровозах он доходит до 70—75 тыс. км, а иногда составляет всего 30 тыс. км. Наименьший срок службы имеют щетки на электровозах, где количество срабатываний зашиты из-за возникновения круговых огней на коллекторах тяговых двигателей было макси­ мальным. Боксование электровозов в пути следования,

кроме всего прочего, приводит еще и к увеличенному

истиранию щеток вследствие образования шероховато­ стей на коллекторах. Поэтому машинисты не должны

допускать боксования, а в депо при ремонте нужно тща­ тельно осматривать тяговые двигатели, производить по­ лировку коллекторов, устраняя следы перекрытия элек­ трической дугой.

Имеет-значение и правильная работа щеткодержате­

лей. В депо Орел применяют вибрационный прибор для измерения нажатия пальцев щеткодержателей на щетку. Как известно, нажатие пальцев щеткодержателей в на­ стоящее время измеряют пружинными динамометрами,

дающими большую погрешность из-за наличия трения в узлах щеткодержателя и в самом динамометре. Вибра­ ционный измерительный прибор позволяет исключить влияние трения. В этом приборе в процессе измерения вибрирует шток, а не щеткодержатель, что создает удоб­ ства для работающих и сокращает время замера. Если діри виброиспытаничх установлена разница в нажатии

более 0,5 кгс, то производят регулировку такого щетко­ держателя для устранения заедания.

Уральское отделение ЦНИИ МПС исследовало рабо­

ту щеточного узла и, как известно, дало рекомендации о снижении нажатия пружин щеткодержателя на 1 кгс.

В депо Орел также проводили опыт по снижению нажа­ тия щеток до 2 кгс. Видимо, целесообразно снижать на­

жатие на щетки для увеличения срока их работы.

В депо Орел было установлено, что во время обточки коллекторов без выкатки тяговых двигателей из-под

электровозов щетки изнашиваются на 3—7 мм, а это уменьшает срок их службы. Поэтому при обточке кол­ лекторов рабочие щетки изымают и вместо них вставля­ ют только две бывшие в употреблении изношенные щет­

ки, а после окончания обточки ставят на место рабочие щетки.

Нуждается в улучшении конструкция щеткодержате­ лей, так как существующие щеткодержатели не обеспе­

36

чивают постоянства нажатий (статического 3,5 кгс, ди­ намического до 20 кгс). Существующий способ посадки изолятора щеткодержателя на палец с применением ми­ канитовой втулки и битумной массы ненадежен: в экс­ плуатации наблюдаются пробои и ослабления крон­

штейнов на пальцах, что ухудшает условия работы щеток. В депо Орел в массовом порядке перешли на ре­ монт кронштейнов щеткодержателей с применением пластмассы ACT-T, что дало положительный результат.

Из приведенных примеров следует, что локомотив­ ные бригады и ремонтники депо многое могут сделать для увеличения долговечности электрических щеток.

Повышение надежности электрических цепей. Здесь

немаловажное значение имеет качество кабелей и про­ водов, применяемых на электровозах и тепловозах. Срок службы их таков, что полностью заменять кабели прихо­ дится на каждом заводском ремонте второго объема. Недостаточно высокое качество кабелей и проводов вы­ зывает преждевременное старение их изоляции, истира­

ние и пробои в эксплуатации. Частая смена кабелей и

проводов значительно удорожает ремонты локомотивов. На участках подключения к аппаратам резиновая изоляция проводов разрушается более интенсивно вслед­ ствие повышенного нагрева, обусловленного наличием переходного сопротивления провода. Уральским электро­ механическим институтом инженеров транспорта разра­

ботаны рекомендации по защите проводов цепей управ­ ления в местах подключения их к аппаратам: предложе­ но применять липкую изоляционную полихлорвиниловую ленту и липкую стеклоленту, а также полихлорвинило­ вые трубки с внутренним диаметром 5—6 мм. Предпо­ лагается, что осуществление этих мероприятий может увеличить долговечность изоляции проводов примерно

вдвое.

Увеличение долговечности зубчатой передачи. У всех

тепловозов, электровозов и электропоездов с электри­ ческой передачей вращающий момент от вала тягового двигателя на ось колесной пары передается через зубча­ тую передачу.

В первый период электрификации железных дорог, когда наблюдался массовый выход из строя шестерен и зубчатых колес по износу и излому зубьев, этим вопро­ сом активно занимались в Главном управлении локомо­

37

тивного хозяйства МПС, ЦНИИ МПС и на заводах.

В результате было повышено качество применяемых в зубчатой передаче материалов. Начали применять леги­ рованные стали марок 37XH3A, 12ХНЗА, 45ХН и другие,

а на заводах по требованию МПС внедрять зубошлифо­ вальные станки для повышения чистоты обработки зубь­ ев. Разрабатывали и внедряли новые методы термиче­ ской обработки шестерен и зубчатых колес для увеличе­ ния срока их службы: шестерен — до 550—600 тыс. км, а

зубчатых колес — до 800 тыс. км.

В настоящее время зубчатые передачи изготовляют по OCT 24-149-03 (действие его ограничивается 1973 г.),

по которому срок службы новых зубчатых передач опре­ делен пробегом 1200 тыс. км для 1970 г. и 1800 тыс. км. —

для 1972 г. При этом вероятность безотказной работы должна быть не менее 0,95. Однако заданные сроки службы зубчатых передач пока не выдерживаются. Что­ бы выкатывание колесных пар для перепрессовки зубча­ тых колес производилось на ремонтных заводах, а не в

депо, долговечность работы зубчатой передачи должна соответствовать 1800—2000 тыс. км пробега.

Для увеличения срока службы зубчатой передачи не­ обходимо: установить рациональное соотношение вели­ чин твердости у шестерен и зубчатых колес; осущест­ влять отбраковку в эксплуатации по величине нарушения профиля, как это делается на дорогах Франции, а не по величине износа зубьев; установить рациональный ради­ альный зазор между осью и моторно-осевым подшипни­ ком, что определяет величину перекоса шестерни относи­ тельно зубчатого колеса; определить допустимую по­ грешность при формировании колесных пар с косозубы­ ми зубчатыми колесами и влияние этой величины па распрессовку шестерен, работу якорных подшипников, износ зубьев и пр. В настоящее время в ЦНИИ МПС ведутся работы в этом направлении. Целесообразно так­ же разработать рациональный метод термической обра­ ботки шестерен и зубчатых колес, а также провести ис­ следование для выбора наиболее приемлемых сталей

для шестерен и зубчатых колес, но не более двух марок.

Последнее облегчит организацию нормального снабже­ ния и производство ремонта колесных пар.

Представляет интерес опыт эксплуатации зубчатых передач с зацеплением Новикова, изготовленных Челя­

38

бинским электровозоремонтным заводом и установлен­ ных в виде опыта на электровозах ВЛ22М и ВЛ8.

Предполагается, что прочность этих передач будет в

1,5—1,8 раза больше, чем эвольвентных. Промышлен­ ность освоила изготовление необходимых для этого фрез,

не требующих специальных зубонарезных станков.

Как известно, от эластичного элемента, устанавлива­

емого между венцом и центром зубчатого колеса, отка­ зались вследствие больших трудностей по замене паке­ тов при ремонте. Кроме того, наблюдались случаи попа­

дания деталей упругих пакетов на зубья, что приводило к их излому. Вместе с тем при отсутствии эластичного элемента (тем более в двусторонней передаче) наруша­ ются условия, необходимые для равномерной работы

обоих зубчатых колес. Эластичные элементы неплохо зарекомендовали себя в эксплуатации и на косозубом колесе. Такие элементы распространены за рубежом и используются, в частности, в приводе фирмы СименсШуккерт.

Над созданием упругого самоустанавливающегося зубчатого колеса для тягового редуктора тепловозов при спорно-осевом подвешивании ведутся работы во ВНИТИ и МИИТе, а также на Ворошиловградском заводе.

Применение упругого зубчатого колеса позволит сни­ зить напряженность состояния не только зубьев шестер­ ни, но и других элементов колесно-моторного блока и в

первую очередь тягового электродвигателя и улучшить

его коммутацию.

Рассматривая вопрос об увеличении долговечности работы шестерен тягового привода, надо иметь в виду,

что срок службы шестерни, насаженной на вал тягового двигателя, например, у тепловозов, в 3—4 раза меньше,

чем зубчатого колеса, насаженного на ось ведущей ко­ лесной пары. Поэтому зубчатому колесу приходится ра­ ботать с несколькими шестернями. На новом или вышед­ шем из заводского ремонта локомотиве, на котором уста­

новлены новые и зубчатые колеса и шестерня, условия их работы нормальны. Когда же выходит из строя шес­ терня, то новая шестерня уже работает с зубчатым коле­ сом, частично изношенным: зубья его имеют измененную форму, так как они приработались к шестерне, имевшей предельный износ зубьев. В этих условиях срок службы

как зубчатого колеса, так и шестерни укорачивается.

39