Влияние технологических факторов на качество функционирования коллекторных тяговых электродвигателей магистрального электроподвижного состава тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Шантаренко, Сергей Георгиевич

• Шантаренко, Сергей Георгиевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шантаренко, Сергей Георгиевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. КАЧЕСТВО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ: ОТКАЗЫ И ДИАГНОСТИРОВАНИЕ.

1.1. Количественные и качественные показатели повреждаемости тяговых электродвигателей.

1.2. Диагностирование колесно-моторных блоков как фактор повышения качества функционирования.

1.2.1. Задачи технического диагностирования.

1.2.2. Методы диагностирования технического состояния.

1.2.3. Параметры диагностирования.

1.2.4. Диагностические параметры тягового электродвигателя.

1.3. Постановка задач исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В СИСТЕМЕ КОЛЕСНО-МОТОРНОГО БЛОКА.

2.1. Выбор конструктивных параметров ТЭД, параметров рельсового пути и режимов ведения поезда.

2.1.1. Конструктивные параметры тягового двигателя.

2.1.2. Выбор параметров рельсового пути и режимов ведения поезда.

2.2. Выбор расчетных схем и разработка математических моделей динамики ТЭД.

2.2.1. Математическая модель системы возбуждения и управления ТЭД.

2.2.2. Математическая модель динамического поведения тягового двигателя при движении колесной пары по рельсовому пути.

2.2.3. Математическая модель динамики якоря ТЭД.

2.3. Влияние технологических параметров на динамику якоря ТЭД.

2.3.1. Режим трогания с места.

2.3.2. Режим разгона (набора скорости).

2.3.3. Режим длительной тяги, воздействие неровностей пути.

2.4. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ФАКТОРОВ

НА РАБОТУ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ.

3 .1. Математическая модель влияния вихревых токов на магнитный поток массивного магнитопровода.

3.2. Математическая модель влияния вихревых токов на поток добавочных полюсов.

3.3. Численные методы расчета магнитных полей.

3.4. Влияние динамических воздействий на тяговый двигатель.

3.5. Влияние качества ремонта тяговых двигателей на их рабочие характеристики и коммутационную устойчивость.

3.6. Экспериментальные исследования воздушных зазоров в магнитной цепи тягового электродвигателя.

3.7. Выводы.

4. АППАРАТУРНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЭД.

4.1. Диагностирование и контроль качества работы коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей.

4.1.1. Методы и устройства оценки уровня искрения.

4.1.2. Оценка качества работы коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей в процессе приемо-сдаточных испытаний

4.1.3. Прибор контроля качества коммутации в процессе приемосдаточных испытаний тяговых двигателей.

4.1.4. Оценка степени искрения большой интенсивности.

4.2. Вибродиагностирование колесно-моторных блоков электроподвижного состава.

4.2.1. Виброакустические методы диагностирования.

4.2.2. Стенд для вибродиагностирования КМБ мотор-вагонного ЭПС.

4.3. Выводы.

5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

5.1. Технико-экономическая эффективность внедрения стенда для диагностирования КМБ электропоездов.

5.1.1. Методика определения эффективности.

5.1.2. Расчет дополнительных эксплуатационных затрат на диагностирование.

5.1.3. Расчет интегрального экономического эффекта и срока окупаемости затрат.

5.2. Экономическая эффективность внедрения прибора контроля уровня искрения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние технологических факторов на качество функционирования коллекторных тяговых электродвигателей магистрального электроподвижного состава»

Ритмичная и устойчивая работа железнодорожного транспорта во многом обусловлена надежностью тягового подвижного состава и эффективностью его использования.

Суммарные расходы локомотивного хозяйства сети железных дорог являются одной из главных составляющих (примерно 40 %) в общих эксплуатационных расходах, при этом значительные средства, около 30 -35 % от общих расходов в локомотивном хозяйстве, затрачиваются на техническое обслуживание и ремонт локомотивов.

Следует ожидать, что в связи с ростом в настоящее время объема перевозок, а следовательно и повышением интенсивности эксплуатации и ужесточением требований к эксплуатационной надежности тягового подвижного состава в будущем эти затраты еще более возрастут.

Анализ отказов оборудования электровозов по сети железных дорог показывает, что около 25 - 35 % от их общего количества составляют повреждения тяговых электродвигателей (ТЭД). На неплановый ремонт электровозы поступают в основном в результате повреждений тягового привода и колесных пар с буксами. Поэтому, одной из важнейших задач эффективной эксплуатации электроподвижного состава является обеспечение надежной работы колесно-моторных блоков (КМБ) и их основного узла - тягового электродвигателя.

На сети железных дорог России основной парк тягового электроподвижного состава составляют локомотивы прежних лет выпуска, которые находятся в удовлетворительном техническом состоянии. В современных условиях развития экономики страны не приходится рассчитывать на скорое обновление всего локомотивного парка. Поэтому вопросы повышения надежности работы находящихся в эксплуатации локомотивов за счет модернизации наиболее ответственных узлов и деталей и совершенствования системы технического обслуживания и ремонта, при сокращении эксплуатационных расходов, являются актуальными.

Требование снижения эксплуатационных расходов, в том числе за счет внедрения ресурсо- и энергосберегающих технологий при обслуживании и ремонте железнодорожной техники, отражено в отраслевой научно-технической программе МПС России («Программа энергосбережения на железнодорожном транспорте в 1998 - 2000, 2005 годах»), утвержденной указанием МПС от 19.10.98 № Б - 1166у. Постановлением Коллегии МПС России от 22.02.97 № 4 в качестве одного из основных направлений ресурсосбережения принято снижение потерь, связанных с износом узлов и деталей, внедрение современных технологий их диагностирования и восстановления.

Исследования надежности работы тягового подвижного состава магистральных железных дорог в условиях эксплуатации, систем его технического диагностирования, обслуживания и ремонта проводились различными научными коллективами. Значительный вклад в решение этих проблем внесли В.Д. Авилов, Ю.А. Бахвалов, В.И. Бервинов, И.И. Галиев, А.Д. Глущенко, И.П. Исаев, В.А. Камаев, М.Ф. Карасев, В.И. Киселев,

A.C. Курбасов, B.J1. Кучумов, A.JI. Лисицин, В.Н. Лисунов, В.Б. Медель, Б.А. Метелкин, А.П. Павленко, Е.С. Павлович, М.П. Пахомов, A.B. Плакс,

B.В. Привалов, H.A. Ротанов, А.Н. Савоськин, Т.А. Тибилов, В.П. Феоктистов, H.A. Фуфрянский, В.А. Четвергов и многие другие.

Повышение качества функционирования тяговых электродвигателей на этапе эксплуатации во многом зависит от совершенствования систем технического обслуживания на основе проведения диагностических мероприятий для более достоверного контроля технического состояния ответственных деталей и узлов /1/. Наиболее объективную информацию о техническом состоянии ТЭД можно получить только в условиях рабочей нагрузки с учетом влияния динамических воздействий, возникающих при движении подвижного состава.

В качестве критериев оценки качества функционирования тягового двигателя приняты эксцентриситет и виброускорение якоря, радиальная сила в моторно-якорном подшипнике, небалансная ЭДС в коммутируемом контуре, уровень искрения.

Таким образом, разработка методов и средств объективной оценки качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от изменений технологических параметров, возникающих за счет несовершенства систем технического обслуживания и ремонта и в результате воздействия динамических факторов в условиях эксплуатации, является актуальной для железнодорожного транспорта.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Омского государственного университета путей сообщения по темам г.р. № 01.9.10030325, г.р. № 01.9.6.0000796.

Задачи работы:

- разработать математические модели для оценки динамических составляющих критериев качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути;

- выполнить качественный и количественный анализы влияния отклонений конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути на качество функционирования тягового электродвигателя при динамических воздействиях в условиях эксплуатации;

- определить степень влияния асимметрии магнитной цепи и перераспределения магнитных потоков на условия коммутации в стационарных и переходных режимах работы тягового электродвигателя;

- исследовать и определить степень влияния электромагнитных и механических факторов условий эксплуатации, а также эксцентриситета якоря на коммутационную устойчивость тягового электродвигателя;

- обосновать выбор диагностических параметров для сравнительной оценки интенсивности искрения в процессе приемо-сдаточных испытаний тяговых электродвигателей;

- разработать устройство аппаратурной оценки качества коммутации при приемо-сдаточных испытаниях тяговых электродвигателей;

- разработать стенд для диагностирования колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава.

Основные методы научных исследований.

Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов математической статистики, математического моделирования и аналогового замещения. Эксперименты проводились на лабораторных установках и тяговых электродвигателях электроподвижного состава магистральных железных дорог.

Научная новизна.

Получены математические модели для оценки динамических составляющих критериев качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути.

Получены математические выражения для расчета критериев качества функционирования ТЭД в основных режимах эксплуатации.

Разработана схема замещения магнитной цепи тягового электродвигателя, учитывающая особенности распределения магнитных потоков, насыщение магнитопровода и вихревые токи.

Разработана математическая модель влияния вихревых токов остова на магнитный поток добавочных полюсов ТЭД. Получено математическое выражение закона затухания магнитного потока с учетом вихревых токов.

Разработаны устройство для диагностирования качества коммутации тяговых электродвигателей и блок амплитудной коррекции, обеспечивающий повышение достоверности измерений при большой интенсивности искрения. Схемные решения защищены авторскими свидетельствами.

Практическая ценность.

Полученные математические модели и выражения позволяют проводить оценку влияния возникающих в эксплуатации эксцентриситета якоря, зазоров в моторно-якорных подшипниках параметров рельсового пути на качество функционирования тягового электродвигателя.

Полученные схема замещения магнитной цепи тягового электродвигателя и математические выражения позволяют определять влияние электромагнитных факторов, возникающих в эксплуатации, на коммутационную устойчивость ТЭД.

Предложенный способ измерения магнитной асимметрии тягового электродвигателя позволяет определять полную геометрию немагнитного зазора между якорем и полюсами магни тной системы.

Разработанный прибор позволяет проводить сравнительную оценку степени искрения однотипных тяговых электродвигателей при приемосдаточных испытаниях, а блок амплитудной коррекции обеспечивает повышение достоверности определения уровня искрения большой интенсивности.

Разработанный стенд позволяет проводить вибродиагностический контроль технического состояния колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава.

Реализация результатов работы.

Разработанное устройство оценки степени искрения внедрено на испытательной станции тяговых электродвигателей в локомотивном депо Московка Западно-Сибирской железной дороги.

10

Разработанный стенд для вибродиагностирования колесно-моторных блоков внедрен в локомотивном депо Омск Западно-Сибирской железной дороги.

Апробация работы.

Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Коммутация электрических машин» (г. Харьков, 1984 г.), на всесоюзной научно-технической конференции «Методы и средства диагностирования технических средств железнодорожного транспорта» (г. Омск. 1989 г.), на научно-технической конференции «Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири» (г. Новосибирск, 1997 г.), на научно-практической конференции «Энергосбережение на предприятиях ЗападноСибирской железной дороги», посвященной 160-летию отечественных железных дорог (г. Омск, 1997 г.), на межвузовской научно-практической конференции «Железнодорожный транспорт Сибири: проблемы и перспективы» (г. Омск, 1998 г.), на региональной научно-практической конференции «Транссиб-99» (г. Новосибирск, 1999 г.).

Публикации.

Основное содержание работы опубликовано в 12 печатных работах, которые включают 4 статьи, 6 тезисов докладов и 2 авторских свидетельства на изобретения.

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Шантаренко, Сергей Георгиевич

4.3. Выводы

4.3.1. Контроль качества коммутации тягового электродвигателя в целом необходимо осуществлять одновременно как по произведению средней и среднеинтегральной длительностей, так и по максимальной длительности дуговых импульсов. Данные параметры характеризуют износ контактной пары щетка-коллектор, а следовательно и надежность работы коллекторно-щеточного узла ТЭД.

4.3.2. Применен способ оценки степени искрения по длительности дуговых разрядов при сравнительных испытаниях однотипных ТЭД, заключающийся в том, что одновременно измеряют и сравнивают с сигналами уставки произведение среднего и среднеинтегрального значений длительности разрядов и их максимальное значение, усредненное за несколько оборотов коллектора. Оценку качества коммутации производят по наибольшему сигналу из результатов сравнения.

4.3.3. Разработан прибор контроля качества коммутации при приемно-сдаточных испытаниях однотипных тяговых электродвигателей. Прибор позволяет измерять средние, среднеинтегральные и максимальные значения длительностей импульсов искрения, производить оценку качества коммутации по принципу допускового контроля и может быть использован как первичный преобразователь автоматизированной системы тяговых электродвигателей. Устройство защищено авторским свидетельством.

4.3.4. На основе экспериментальных данных получены зависимости интенсивности искрения ТЭД от значений диагностических параметров, позво

154 ляющие производить объективную оценку степени искрения в баллах ГОСТ 183-74 по показаниям разработанного прибора.

4.3.5. Разработан блок амплитудной коррекции, который обеспечивает повышение достоверности определения уровня искрения большой интенсивности путем восстановления нулевого уровня импульсов искрения с разно-полярных щеток. На схемное решение устройства получено авторское свидетельство.

4.3.6. Создан стенд для вибродиагностирования колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава.

5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В данном разделе выполнена оценка экономической эффективности результатов работы. Расчеты выполнены с использованием Методических рекомендаций по обоснованию эффективности инноваций на железнодорожном транспорте /112/ и Методических рекомендаций по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте /113/.

5.1. Технико-экономическая эффективность внедрения стенда для диагностирования КМБ электропоездов

5.1.1. Методика определения эффективности

Для определения экономического эффекта произведено сравнение двух вариантов эксплуатации электропоездов:

I - традиционный способ эксплуатации, технического обслуживания и текущих ремонтов в соответствии с инструкциями и приказами МПС России;

II - эксплуатация электропоездов с использованием результатов диагностирования.

При внедрении второго варианта возможно увеличение межремонтных пробегов и сроков эксплуатации электропоездов, а также уменьшение объемов ремонтов в соответствии с техническим состоянием элементов КМБ.

Эффект от внедрения диагностического комплекса выражается как техническими, так и экономическими показателями.

К техническим показателям относятся повышение уровня надежности функционирования диагностируемых элементов КМБ и уменьшение программы ремонта электропоездов.

Эффект от внедрения диагностического комплекса реализуется за счет сокращения числа неплановых ремонтов, увеличения межремонтных пробегов и уменьшения числа плановых ремонтов.

В качестве экономического критерия принята величина интегрального экономического эффекта от внедрения диагностического стенда в локомотивном депо.

Исследования /114/ выявили, что диагностирование парка электроподвижного состава позволяет снизить программу плановых ремонтов на 10% и неплановых ремонтов - на 50%.

В нашем случае расчеты выполнены применительно к локомотивному депо Омск Западно-Сибирской железной дороги. Эксплуатируемый парк электросекций составляет 81 единицу. Депо Омск выполняет следующие виды обслуживания и текущих ремонтов: ТО-3; ТР-1; ТР-2.

Программа ремонтов, выполняемых депо Омск для первого и второго вариантов эксплуатации электропоездов, а также возможное уменьшение количества ремонтов в результате внедрения диагностического комплекса приведены в табл. 5.1. Для расчета использовалась годовая программа ремонтов депо.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обеспечение качества функционирования тяговых электродвигателей в эксплуатации во многом достигается посредством совершенствования и создания методов и средств диагностирования. Наиболее достоверную информацию о техническом состоянии ТЭД можно получить только при рабочей нагрузке с учетом влияния условий эксплуатации. Применение методов математического моделирования позволяет значительно расширить возможности изучения рабочих процессов двигателя. За критерии оценки качества функционирования тягового двигателя приняты эксцентриситет еа и виброускорение якоря, радиальная сила в моторно-якорном подшипнике Рп, небалансная ЭДС в коммутируемом контуре еНБ, уровень искрения И.

2. Получен математический метод оценки динамических составляющих критериев качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути. Метод построен на использовании трех систем дифференциальных уравнений второго порядка и совокупности кинематических соотношений. Предложенный метод позволяет моделировать вращение якоря в различных режимах тяги и производить анализ переходных процессов в цепи питания ТЭД; имитирует динамическое поведение КМБ как единого подрессоренного твердого тела, находящегося под воздействием неровностей рельсового пути; моделирует относительное движение якоря и остова и позволяет оценивать уровень виброускорений якоря, динамические добавки эксцентриситета и степень радиальной силы на моторно-якорном подшипнике. В расчетной кинематической схеме учтены технологические параметры системы привода локомотива и внутренние конструктивные параметры тягового электродвигателя, а также центробежные и гироскопические моменты, при определенных условиях оказывающие влияние на динамическое поведение якоря ТЭД.

3. Получены аналитические зависимости, позволяющие значительно упростить расчет принятых критериев качества работы тягового двигателя в основных режимах эксплуатации. Для расчета критериев в режиме трогания с места получены математические выражения, не требующие решений дифференциальных уравнений. В режиме длительной тяги при движении по стыковым неровностям пути получено математическое выражение приращения скорости вращения якоря для различных скоростей движения локомотива. Скачкообразные изменения скорости вращения якоря приводят к возникновению переходных процессов как в механической части, так и в электрической схеме питания и в магнитном поле ТЭД. Следовательно, для оценки влияния стыковых неровностей на колебательные процессы в электрической цепи и условия коммутации можно воспользоваться выражением приращения скорости вращения якоря.

4. На динамические составляющие критериев качества функционирования тягового электродвигателя основное влияние оказывают технологический эксцентриситет в0 и величина возвышения принимающего рельса стыковой неровности. Технологический эксцентриситет £0 в режиме трогания с места оказывает благоприятное воздействие на колебания при повороте якоря. Наблюдается эффект динамического демпфера. Однако в режимах набора скорости и длительной тяги наблюдаются изменения воздушного зазора как по длине якоря, так и во времени, что приводит к существенным нестационарным процессам в магнитном поле. Изменение характеристик магнитного поля, в свою очередь отрицательно сказывается как на условиях коммутации, так и на динамических показателях ТЭД. Пространственные колебания, возникающие из-за несимметрии магнитного поля приводят к увеличению радиальных сил в моторно-якорных подшипниках. Изменение технологического эксцентриситета в пределах 0,1-0,5 мм вызывает увеличение радиальных сил в подшипниках на 15-30%, а виброускорение якоря возрастает с 18-23 до 2528 долей g. При воздействии стыка происходит резкое изменение скорости вращения якоря, приводящее к появлению колебательной составляющей, которая достигает 5-10% в зависимости от величины возвышения принимающего рельса.

5. Зазор в моторно-якорном подшипнике оказывает влияние на работу ТЭД только в переходных режимах. Однако, как показали расчеты, влияние зазора на динамическую составляющую виброускорений якоря и радиальных сил не существенно (в пределах около 3%). Значит в этом случае величину зазора в подшипнике в уравнениях динамики якоря ТЭД можно принять равной нулю. В тоже время перераспределение нагрузки по роликам подшипника при не равном нулю зазоре приводит к возрастанию силы на более нагруженном ролике на 10 - 15%.

6. Аналитическими исследованиями установлено, что, наряду с механическими факторами, основной причиной искрения щеток тяговых электродвигателей, работающих практически постоянно в переходных режимах, являются факторы электромагнитной природы, обусловленные запаздыванием коммутирующего потока от тока якоря за счет действия вихревых токов, наведенных в активных и неактивных конструктивных элементах двигателя. Положительный эффект на коммутацию в переходных режимах оказывает второй воздушный зазор между сердечником добавочного полюса и остовом. Получены зависимости, характеризующие вносимый импеданс катушек добавочных полюсов от величины второго воздушного зазора. При определенных значениях второго зазора мнимая часть вносимого сопротивления катушки добавочных полюсов приближается к нулю. В этом случае влияние вихревых токов остова на коммутирующий поток в зоне коммутации снижается.

7. Получена полная схема замещения магнитной цепи ТЭД, учитывающая насыщение магнитопровода, потоки рассеяния через воздушные промежутки и вихревые токи. Установлено, что в стационарных и переходных режимах магнитный поток добавочных полюсов замыкается через соседние главные полюсы противоположной полярности, особенно это ярко проявляется при асимметрии магнитопровода. Предложено в переходных режимах работы тяговых электродвигателей учитывать влияние вихревых токов, наводимых в активных и неактивных конструктивных элементах, эквивалентным короткозамкнутым контуром, включаемым в те участки остова, по которым замыкается поток добавочных полюсов. Влияние высших гармонических учитывать введением комплексного магнитного сопротивления для всех стальных участков магнитопровода.

8. Установлено, что на коммутационную устойчивость двигателей влияют факторы механической природы, вызванные резонансными колебаниями якоря. Резонансные частоты тяговых электродвигателей расположены в области низких частот 3,5-5,0 Гц. Факторы электромагнитной и механической природы, накладываясь друг на друга, вызывают повышенное искрение щеток. На резонансных частотах механические факторы превалируют над электромагнитными.

9. Установлено, что несовершенство технологии ремонта моторно-осевых горловин приводит к короблению остова, вызывающему эксцентриситет магнитной системы двигателя. Это влечет за собой одностороннее магнитное притяжение якоря. Радиальные магнитные силы достигают значительных величин и повышают износ моторно-якорных подшипников, а асимметрия магнитной цепи снижает коммутационную устойчивость ТЭД и приводит к появлению подшипниковых токов.

10. Предложен новый способ измерения воздушных зазоров между якорем и наконечниками главных и добавочных полюсов, позволяющий выяснить характер неравномерности профиля железа якоря, главных и добавочных полюсов, то есть полную геометрию немагнитного зазора.

11. Контроль качества коммутации тягового электродвигателя в целом необходимо осуществлять одновременно как по произведению средней и среднеинтегральной длительностей, так и по максимальной длительности дуговых импульсов. Данные параметры характеризуют износ контактной пары щетка-коллектор, а, следовательно, и надежность работы коллекторно-щеточного узла ТЭД. Применен способ оценки качества коммутации по длительностям дуговых разрядов при сравнительных испытаниях однотипных ТЭД, заключающийся в том, что одновременно измеряют и сравнивают с сигналами уставки произведение среднего и среднеинтегрального значений длительности разрядов и их максимальное значение, усредненное за несколько оборотов коллектора. Оценку уровня искрения производят по наибольшему сигналу из результатов сравнения.

12. Разработан прибор контроля качества коммутации при приемно-сдаточных испытаниях однотипных тяговых электродвигателей. Прибор позволяет измерять средние, среднеинтегральные и максимальные значения длительностей импульсов искрения, производить оценку качества коммутации по принципу допускового контроля и может быть использован как первичный преобразователь автоматизированной системы испытаний электрических машин. Устройство защищено авторским свидетельством. На основе экспериментальных данных получены зависимости интенсивности искрения ТЭД от значений диагностических параметров, позволяющие производить объективную оценку степени искрения в баллах ГОСТ 183-74 по показаниям разработанного прибора. Разработан блок амплитудной коррекции, который обеспечивает повышение достоверности определения уровня искрения большой интенсивности. На схемное решение устройства получено авторское свидетельство.

13. Разработан стенд для диагностирования колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава. Стенд позволяет осуществлять контроль технического состояния подшипников букс и редуктора моторной тележки и моторно-якорных подшипников тягового двигателя.

171

14. Экономическая эффективность разработанных аппаратурных методов диагностирования колесно-моторных блоков и тяговых электродвигателей достигается путем экономии эксплуатационных расходов, полученной за счет совершенствования технического обслуживания подвижного состава.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шантаренко, Сергей Георгиевич, 2000 год

1. Прочность и безотказность подвижного состава железных дорог / А. Н. Савоськин, Г. П. Бурчак, А. П. Матвеевичев и др./ Под общ. ред. А. Н. Савоськина. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.

2. Заводской ремонт тяговых двигателей и вспомогательных машин. Е. Б. Френкель, В. Г. Комолов, С. И. Файб, В. В. Савченко./ М.: Транспорт, 1961.368 с.

3. Исаев И. П., Матвеевичев А. П., Козлов Л. Г. Ускоренные испытания и прогнозирование надежности электрооборудования локомотивов./ М.: Транспорт, 1984. 248 с.

4. Галкин В. Г. Исследование влияния технологических отклонений в геометрии магнитной системы тяговых электродвигателей на состояние коммутации: Дис. канд. техн. наук./М., 1965. 201 с.

5. Елкин С. Н. Анализ методов повышения коммутационной надежности тяговых двигателей пульсирующего тока: Дис. канд. техн. наук./ Л., 1967. 235 с.

6. Великанов С. А. Исследование влияния электромагнитных процессов на коммутационную устойчивость тягового двигателя в переходных режимах: Дис. канд. техн. наук./ Омск, 1972. 198 с.

7. Волков В. К., Суворов А. Г. Повышение эксплуатационной надежности тяговых двигателей./ М.: Транспорт, 1988. 128 с.

8. Шил ер В. Г. Исследование влияния режимов вождения поездов на уровень искрения тяговых двигателей. Дис. канд. техн. наук./ Омск, 1974. 249 с.

9. Исмаилов Ш. К., Шилер В. Г., Галкин В. Г. Влияние качества коммутации на показатели надежности тяговых электродвигателей постоянного тока ТЛ-2К1/ Тезисы научно-практической конференции кафедр Омского ин-та инж. ж.-д. тр-та / Омск, 1984. С. 73.

10. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями./ М.: Иностранная литература, 1956. 664 с.

11. Смирнов Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятности и математической статистики для технических приложений./ М.: Наука, 1969.512 с.

12. Савоськин А. Н., Сердобинцев Е. В. Надежность несущих деталей подвижного состава при усталостных повреждениях.// Вестник ВНИИЖТ. 1984. №7. С. 33-36.

13. А. С. Курбасов. Повышение работоспособности тяговых двигателей./ М.: Транспорт, 1977. 223 с.

14. Развитие локомотивной тяги/ Под. ред. Н. А. Фуфрянского и А. Н. Бевзенко./ М.: Транспорт, 1982. 276 с.

15. Бирюков И. В., Беляев А. И., Рыбников Е. К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог./ М.: Транспорт, 1986. 256 с.

16. Медель В. Б. Подвижной состав электрических железных дорог. Конструкция и динамика/ М.: Транспорт, 1979. 232 с.

17. Калихович В. Н. Тяговые приводы локомотивов. Устройство, обслуживание, ремонт./М.: Транспорт, 1983. 111 с.

18. Павленко А. П. Динамика систем «экипаж тяговый привод — путь» магистральных локомотивов в режимах торможения. Создание и техническое обслуживание локомотивов большой мощности// Ворошиловград: 1985. С. 24-25.

19. Разработка и испытание макетного образца бортовой системы измерения и регистрации параметров работы тепловозов: Отчет о НИР /

20. ВНИИЖТ: Руководитель А. С. Нестрахов. №ГР 78015376; Инв. № 674417 -Москва, 1978. 85 с.

21. Основы технической диагностики/ Под ред. Пархоменко П. П./ М.: Энергия, 1966.

22. В. И. Бервинов. Техническое диагностирование локомотивов. Учебное пособие./ УМК МПС России, 1998. 190 с.

23. Совершенствование методов и средств контроля технического состояния и технического обслуживания электрического подвижного состава/ Под ред. Н. А. Ротанова/ Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 28. М., 1985.

24. Основы технической диагностики. В 2-х книгах. Кн.1. Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза/ Под ред. П. П. Пархоменко./ М.: Энергия, 1976.

25. Павленко А. П. Динамика тяговых приводов магистральных локомотивов./М.: Машиностроение, 1991. 192 с.

26. Оценка уровня импульсного воздействия рельсовых стыков на колесо локомотива./ М. П. Пахомов, Н. П. Буйнова, И. И. Галиев.// Взаимодействие подвижного состава и пути, динамика локомотивов./ Омский ин-т инж. ж.д. тр-та. Омск, 1971, т. 128, С. 9-16.

27. Исследование динамики необрессоренных масс вагонов/ Под ред. Н.Н. Кудрявцева.//Труды ВНИЖТа./М.: Транспорт, 1965. вып. 287.

28. Оценка параметров сил упругого сопротивления пути./ М. П. Пахомов, Н. П. Буйнова, И. И. Галиев, и др.// Взаимодействие подвижного состава и пути, динамика локомотивов./ Омский ин-т инж. ж.д. тр-та. Омск, 1971, т. 128, С. 74-77.

29. Пановко Я. Г. Введение в теорию механического удара./ М.: Наука, 1977. 234 с.

30. Опоры осей и валов машин и приборов. Спицын Н. А. и др./ М.: Машиностроение, 1970. 520 с.

31. Лузин В. М. Разработка методов повышения коммутационной надежности высокоиспользованных машин постоянного тока: Дис. канд. техн. наук./ М., 1987. 253 с.

32. Скобелев В. Е. Двигатели пульсирующего тока./ Л., 1985. 208 с.

33. Гринберг Г. А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений./ М.-Л., 1948. 647 с.

34. Кошляков Н. С., Глинер Э. Б., Смирнов М. М. Основные дифференциальные уравнения математической физики./ М., 1962. 767 с.

35. Никольский В. В. Теория электромагнитного поля./ М., 1964.384 с.

36. Герасимов В. Г., Соломенцев Е. Д., Сухоруков В. В. Приближенный метод расчета величин сигналов вихретоковых дефектоскопов с проходными датчиками // Дефектоскопия. 1967. № 4. С. 42-46.

37. Соболев В. С., Шкарлет Ю. М. Накладные и экранные датчики./ Новосибирск: Наука, 1967. 144 с.

38. Авдуевский В. Ф. Вычисление реакций вихретокового преобразователя // Дефектоскопия. 1975. № 5. С. 27-31.

39. Жерве Г. К. Промышленные испвтания электрических мшин./ Л., 1968. 574 с.

40. P. Silvester, М. V. Chari. Finite-element solution of saturable magnetic field problem./ IEE Trans. PAS. V. 89. 1970. № 7. P. 1537-1542.

41. M. V. Chari, P. Silvester. Finite-element analysis of magnetically saturated D-C machines./ IEE Trans. PAS. V. 90. 1971. № 5 P. 2362-2372.

42. M. Decreton. Calcul des champs electromagnetiques par la methode des elements finis./Full. Schweiz. 1973. № 19. P. 1162-1203.

43. M. V. Chari. Non-linear finite element solution of electrical machines under no-load and full-load conditions./ IEE Tranc. PAS. 1974. № 10. P. 686-689.

44. S. Cescotto, J. -Z. Lilien. Application d'un principe variationnel incrementiel en calcul par elements fines de la repartition du champ magnetique dans les machines electriques./ Bull. Montefiore., 1977. № 1. P. 25-40.

45. P. Silvester, P. Rafinejad. Curvilinear finite elements for two-dimensional saturable magnetic fields./IEE Tranc. 1974. № 6. P. 1861-1867.

46. E. A. Erdelyi, S. V. Ahamed, R. D. Burtness. Flux distribution in saturayed direct current machines no-load./ IEE Tranc. PAS. V. 84. 1965. № 5. P. 375-381.

47. S. V. Ahamed, E. A. Erdelyi. Flux distribution in direct current machines at load and overload./ IEE Tranc. V. 85. 1966. № 9. P. 960-967.

48. R. F. Jackson, E.A. Erdelyi. Combination and separation of coordinates and modular programming for direct current machine fields./ IEE Tranc. PAS. V. 87. 1968. №3. P. 659-664.

49. E. A. Erdelyi, E. F. Fuchs. Non-linear magnetic field analysis of D-C machines. Part I: Theoretical fundamentals./ IEE Trans. PAS. V. 89. 1970/ № 7. P.1546-1554.

50. E. A. Erdelyi, E. F. Fuchs. Non-linear magnetic field analysis of D-C machines. Part II: Application of the improved treatment./ IEE Tranc. PAS. V. 89. №7. P. 1555-1564.

51. S. V. Ahamed, E. A. Erdelyi. Non-linear theory of salient role machines./ IEE Tranc. PAS. V. 85. 1966. № 1.

52. E. A. Erdelyi, S. V. Ahamed, R. E. Hopkins. Non-linear theory of sunchronous machines on load./ IEE Tranc. PAS. V. 85. 1966. № 7.

53. E. A. Erdelyi, M. S. Sarma, S. S. Coleman. Magnetic fields in nonlinear salient pole alternators./IEE Trans. PAS. V.87. 1968. № 10. P. 1848-1856.

54. F. F. Fuchs, E. A. Erdelyi. Non-linear theory of turboaltemators./ IEE Trans. PAS. V. 92. 1973. № 2. P. 158-163.

55. Иванов-Смоленский А. В. Метод проводимостей зубцовых контуров и его применение к электромагнитному расчету ненасыщенной электрической машины с двухсторонней зубчатостью сердечников // Электричество. 1976. № 9. С.35-38.

56. Иванов-Смоленский А. В. Анализ магнитного поля контура в электрических машинах с двухсторонней зубчатостью сердечников./ Изв. АН СССР. М.: Энергетика и транспорт, 1976. № 4. С.

57. Аркадьев В.К. Электромагнитные процессы в металлах./ М.-Л., 1936. 630 с.

58. Сорокер Т. Г. О переходных процессах в цепях с массивными сердечниками // Электричество. 1941. № 5. С. 25-29.

59. Бессонов Л. А. Электрические цепи со сталью./ М., 1948. 226 с.

60. Руцкий А. И. Динамическая кривая намагничивания и комплексная магнитная проницаемость стали // Тр. Белорусе, политехи, ин-та./ Минск, 1956. Вып. 46. С. 35-39.

61. Ротерс Г. Электромагнитные механизмы/ Пер. с англ. М.-Л., 1949. 236 с.

62. Алексеев А. Е., Калиниченко С. П., Блошенко И. Я. Уточненная методика расчета магнитного потока дополнительных полюсов машин постоянного тока при изменении тока нагрузки // Тр. НИИ з-да Электротяжмаш./Харьков, 1971. Вып. 3. С. 77-102.

63. Толвинский В. А. Электрические машины постоянного тока./М., 1956. 468 с.

64. Бенедикт О. В. Номографический метод расчета сложных сильно насыщенных магнитных цепей./ М.-Л., 1948. 247 с.

65. Дука А. К., Мандрыка О. Р., Нестеров Н. Г. Сравнение различных методов расчета зубцов электрических машин // Тр. НИИ з-да Электротяжмаш./Харьков, 1970. Вып. 2. С. 61-73.

66. Пашкевич В. И. Учет влияния вихревых токов в обмотке якоря на коммутацию машин постоянного тока: Афтореф. дис. канд. техн. наук./ Л., 1976.20 с.

67. Авилов В. Д., Лузин В. М. Теоретические исследования параметров форсирующего реактора при изменении тока нагрузки по синусоидальному закону // Коммутация коллекторных электрических машин: Тр. Омского ин-таинж. ж.-д. трансп./ Омск, 1973. С. 31-43.

68. Араманович И. Г. Лунц Г. Л., Эльсгольц Л. Э. Операционное исчисление./ М., 1968. 240 с.

69. Ламмеранер И., Штафль М. Вихревые токи./ М.-Л., 1967. 208 с.

70. Яковенко В. А. Способы улучшения коммутации машин постоянного тока при толчкообразных нагрузках./ Изв. ВУЗов. Электромеханика. 1959. № II. С. 20-30.

71. Преображенский А. А. Магнитные материалы и элементы./ М., 1976. 335 с.

72. Чиликин М. Г., Ключев В. И., Сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода./М., 1979. 616 с.

73. Инструктивные указания по сварочным работам при ремонте тепловозов, электровозов и мотор-вагонного подвижного состава/ МПС России М.: Транспорт, 1995. 208 с.

74. Бычков Г.В., Ковалев В.А. Установка для наплавки в СО? внутренних цилиндрических поверхностей крупногабаритных деталей // М.: Сварочное производство, 1974. № 9. С. 47-48.

75. Находкин М. Д., Василенко Г. В., Козорезов Н. А., Лупкин Д. М. Проектирование тяговых электрических машин./ М., 1967. 536 с.

76. Шилер В. Г., Исмаилов Ш. К. Повышение коммутационной надежности тяговых электродвигателей важный резерв бесперебойной работы железнодорожного транспорта: Тез. докл. // VI Всесоюзная научно-техническая конф./ ВЭлНИИ. Тбилиси. 1987. С. 48.

77. Исмаилов Ш. К. Анализ эксплуатационной надежности тяговых электродвигателей TJI-2K1 и НБ-418К6/ Ом. ин-т инж. ж.д. транспорта. Омск. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 23.07.86. № 3689.

78. Харламов В. В. Оценка качества работы коллекторно-щеточного узла машин постоянного тока инструментальными методами: Дис. канд. техн. наук./ Омск. 1990. 254 с.

79. Авилов В.Д. Методы анализа и настройки коммутации машин постоянного тока./ М.: Энергоатомиздат, 1995. 237 с.

80. Стрельбицкий Э. К., Стукач В. С., Цирулик А. Я. Износ коллекторов машин постоянного тока коммутационным искрением и расчет долговечности коллекторов // Известия Томского политехнического института/Томск, 1970. т. 211. С. 111-115.

81. Карасев М. Ф. Коммутация коллекторных машин постоянного тока./ M.-J1. 1961. 224 с.

82. Исследование связи длительностей дуговых разрядов на коллекторе со степенью искрения в баллах / Ю. Я. Безбородов, В. П. Клюка, В. С. Стукач, В. И. Тимошина И Депонированные рукописи: Указатель ВИНИТИ., 1982. № 11. С. 73.

83. Roumanis S. J. The null point method of commutation adjustment./ Trans AIEE., 1956, pt. Ill, V. 75.

84. Плющ В. М., Ломакин В. А. Об измерении интенсивности искрения в машинах постоянного тока // Изв. вузов./ Электромеханика. 1969. №4. С. 385-390.

85. Сидоров О. П. Коммутационные пульсации напряжения в коллекторных электрических машинах постоянного тока // Электротехника., 1972. №9. с. 11-14.

86. А. с. 855873 СССР, МКИН02 К 15/00. Устройство для объективной оценки коммутации электрических машин / А. С. Курбасов, В. В. Шумейко, В. К. Волков, Б. Г. Максимов // Открытия, изобретения. 1981. № 30.

87. Дерябин Л. И., Рунов Ю. А. Наладка коммутации тяговых двигателей электровозов постоянного и переменного тока./ М., 1969. 32 с.

88. Хольм Р. Электрические контакты./ М.: Иностранная литература, 1961.464 с.

89. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов./М.: Энергия, 1972. 456 с.

90. Безбородов Ю. Я. Выбор параметров диагностического сигнала для оценки степени искрения/ Ом. ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1984. 7 с. Деп. в Информэлектро 23 Л 0.84, № 270-ЭТ.

91. Закс Л. Статистическое оценивание./ М.: Статистика, 1976. 598 с.

92. А. с. 1365258 СССР, МКИ Н 01 Я 39/58. Устройство для объективной оценки коммутации электрических машин / Ю. Я. Безбородов, В. В. Харламов, В. А. Серегин, В. Н. Козлов // Открытия. Изобретения. 1988. № 1.

93. А. с. 1372434 СССР, МКИ Н 01 Я 39/59. Устройство для определения уровня искрения щеток электрической машины постоянного тока / В. В. Харламов // Открытия. Изобретения. 1988. № 5.

94. Азгальдов Г. Г., Райхман Э. П. О квалиметрии./ М.: Издательствово стандартов, 1973. 172 с.

95. A.c. 1356931 СССР, MKH3G01R 31/34. Устройство контроля работы щеточно-коллекторного узла электрической машины. / Ю. Я. Безбородов, В. В. Харламов, В. А. Серегин, С. Г. Шантаренко.

96. A.c. 1457034 СССР, MKH3G01R 31/34. Устройство для диагностики и определения уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока / Ю. Я. Безбородов, В. В. Харламов, В. А. Серегин, В. И. Тимошина, С. Г. Шантаренко.

97. Галкин В. Г., Парамзин В. П., Четвергов В. А. Надежность тягового подвижного состава: Учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп./ М.: Транспорт, 184 с.

98. Глушенко А. Д., Юшко В. И. Динамика тяговых электродвигателей тепловозов./Ташкент: Фан УзССР, 1980. 168 с.

99. Глушенко А. Д. и др. Стенд для диагностирования колесно-моторных блоков локомотивов. Авт. свид. СССР № 578579. «Бюллетень изобретений», 1977. № 40.

100. Автоматический контроль технического состояния электрического подвижного состава/ Под ред. В. В. Привалова. Тр. ВЗИИТа М., 1970. вып. 45.

101. Диагностика роликовых подшипников. М. В, Орлов, А. Ф. Тагиров, С. В. Сидоров, Б. А. Зарницкий // Ж.-д. трансп. 1985, № 7. С. 53 54.

102. Толкунов В. П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока/ М.: Энергия, 1979. 224 с.

103. Дальнейшее развитие теории оптимальной коммутации машин постоянного тока/ М. Ф. Карасев, В. П. Беляев, В. Н. Козлов и др./ Омск, Омский ин-т инж. ж.-д. транспорта, 1967, 176 с.

104. Методические рекомендации по обоснованию эффективности инноваций на железнодорожном транспорте. М.: МПС, 1999. 230 с.183

105. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1991.

106. Михаленок Н. О. Повышение экономической эффективности технического диагностирования тепловозов.: Автореферат диссертации / М., 1988