Содержание к диссертации
Введение
1 Техническое состояние магистральных грузовых электровозов и работоспособность колесно-моторных блоков .11
1.1 Работоспособность деталей и узлов тягового подвижного состава .11
1.2 Техническое состояние магистральных грузовых электровозов серии 2ЭС6...16
1.3 Конструктивные особенности и работоспособность колесно-моторных блоков .19
1.4 Постановка цели и задач диссертационной работы .32
2 Эксплуатационная надежность тягового электродвигателя и работоспособность коллекторно-щеточного узла .36
2.1 Влияние технического состояния коллекторно-щеточного узла на эксплуатационную надежность тягового электродвигателя .36
2.2 Конструктивные особенности щеткодержателя тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6 .40
2.3 Экспериментальные исследования влияния конструктивных особенностей щеткодержателя и режимов эксплуатации электровоза 2ЭС6 на качество коммутации тягового электродвигателя 42
2.4 Математическое моделирование для оценки фактической площади контакта «щетка-коллектор» с учетом влияния конструктивных особенностей и технологических параметров коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6 48
2.5 Усовершенствованная конструкция щеткодержателя тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6 .53
2.6 Выводы .54
3 Исследование влияния конструктивных особенностей системы подвешивания тягового электродвигателя на работоспособность деталей и узлов колесно-моторного блока
3.1 Система подвешивания тягового электродвигателя электровозов прежних серий .56
3.2 Конструктивные особенности системы подвешивания тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6 57
3.3 Экспериментальные исследования жесткости материала сайлентблока головки поводка подвешивания тягового электродвигателя к раме тележки 59
3.4 Математическое моделирование для оценки напряженного состояния поводка подвески тягового электродвигателя вследствие его циклического нагружения при движении по стыковому рельсовому пути 62
3.5 Математическая модель для расчета напряжений, возникающих в материале корпуса моторно-осевых подшипников качения колесно-моторного блока электровоза 2ЭС6 .71
3.6 Выводы .80
4 Совершенствование технологического оснащения ремонта колесно-моторных блоков с моторно-осевыми подшипниками качения .82
4.1 Технологическое оборудование для разборки колесно-моторных блоков с моторно-осевыми подшипниками качения .82
4.2 Технологическое оборудование для сборки колесно-моторных блоков с моторно-осевыми подшипниками качения 90
4.3 Расчет экономической эффективности внедрения усовершенствованного нестандартного технологического оборудования для ремонта КМБ с моторно осевыми подшипниками качения .101
4.4 Выводы .107
Заключение 108
Список литературы
- Конструктивные особенности и работоспособность колесно-моторных блоков
- Конструктивные особенности щеткодержателя тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6
- Конструктивные особенности системы подвешивания тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6
- Технологическое оборудование для сборки колесно-моторных блоков с моторно-осевыми подшипниками качения
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Рост объемов перевозочной работы на сети железных дорог ОАО «РЖД», повышение их пропускной и провозной способности во многом обусловлены надежностью и эффективностью использования тягового подвижного состава, в том числе за счет обновления парка современными грузовыми магистральными электровозами (2ЭС6 «Синара», 2ЭС4К «Дончак», 2ЭС5К «Ермак» и др.).
Анализ основных показателей технического состояния парка грузовых электровозов как прежних, так и новых серий показывает, что остаются высокими количество отказов и неплановых ремонтов. При этом их значительная часть (25–30 %) приходится на неисправности деталей и узлов колесно-моторных блоков (КМБ). Основными причинами такого положения являются неудовлетворительное качество текущих ремонтов и технического обслуживания, недостаточный уровень надежности конструкции КМБ. Следовательно, одной из актуальных задач в локомотивном хозяйстве ОАО «РЖД» является улучшение технического состояния и повышение качества функционирования колесно-моторных блоков электровозов.
Повышение качества и эксплуатационной надежности машин достигается за счет изменения конструкции, применения при изготовлении более качественных материалов и совершенных вариантов технологического процесса, а также использования прогрессивных методов и средств при сохранении и восстановлении их работоспособности в эксплуатации.
Таким образом, повышение работоспособности колесно-моторных блоков электровозов серии 2ЭС6 может быть обеспечено за счет применения новых конструктивных решений их узлов и деталей и повышения качества технического обслуживания и ремонта в условиях сервисных локомотивных депо посредством внедрения современных технологий и средств технологического оснащения.
Задачи повышения эффективности и качества технического обслуживания и ремонта локомотивов отражены в Протоколе расширенного заседания секции «Локомотивное хозяйство» НТС ОАО «РЖД» от 07.06.2012, в распоряжениях ОАО «РЖД» № 498р от 26.02.2015 «О введении в действие Технических требований на разработку технологических процессов для технического обслуживания и текущего ремонта локомотивов» и № 2020р от 11.08.2015 «Оптимизированная система технического обслуживания и ремонта локомотивов», в других распорядительных документах железнодорожной отрасли.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-технических работ Омского государственного университета путей сообщения (тема НИР № г.р. 01201151856).
Степень разработанности темы диссертации. Исследования надежности и работоспособности тягового подвижного состава магистральных железных дорог, систем его технического обслуживания и ремонта проводились научными коллективами ВНИИЖТа, ВНИКТИ, МИИТа, РГУПСа, ДВГУПСа, ИрГУПСа, СамГУПСа, ПГУПСа, ОмГУПСа. Значительный вклад в решение названных проблем внесли известные ученые В. Д. Авилов, И. В. Бирюков, А.А. Воробьев, И. И. Галиев, А. В. Горский, В. Г. Григоренко, И.П. Исаев, М. Ф. Карасев, В. И. Киселев, А. С. Космода-мианский, А. С. Курбасов, В. Н. Лисунов, Г. С. Михальченко, В. А. Нехаев, В. А. Ни-3
колаев, А. Т. Осяев, А. П. Павленко, М. П. Пахомов, А. В. Плакс, Н. А. Ротанов, А. Н. Савоськин, В.В. Стрекопытов, В. В. Харламов, В. А. Четвергов, В.Г. Щербаков и другие исследователи.
Анализ отказов в эксплуатации и неплановых ремонтов электровозов новых серий свидетельствует о том, что остается высоким процент неисправностей деталей и узлов колесно-моторных блоков. Для электровозов 2ЭС6 большое количество неплановых ремонтов (20 - 25%) обусловлено отказами тяговых электродвигателей (ТЭД), значительное число которых (25 – 30 %) связано с неисправностями коллекторно-щеточного узла, в том числе и щеткодержателей. Колесно-моторные блоки электровозов 2ЭС6 имеют конструктивные отличия от КМБ электровозов прежних серий, такие как применение моторно-осевых подшипников (МОП) качения с единым корпусом и система подвешивания тягового электродвигателя. В условиях эксплуатации при движении электровоза по рельсовому пути возникающие динамические нагрузки приводят к появлению неисправностей в деталях и узлах КМБ, в том числе в корпусе МОП, в деталях крепления ТЭД к раме тележки.
Для обеспечения надежной работы электровозов необходимо совершенствовать их конструкцию и технологию производства, разрабатывать и внедрять мероприятия по поддержанию их работоспособности в эксплуатации, что во многом определяется качеством технического обслуживания и ремонта.
Целью диссертационной работы является совершенствование конструкции и технологии ремонта колесно-моторных блоков грузовых электровозов 2ЭС6 для повышения их работоспособности в эксплуатации.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследовать конструктивные особенности колесно-моторного блока электровозов 2ЭС6 с моторно-осевыми подшипниками качения и выполнить оценку работоспособности деталей и узлов КМБ в условиях эксплуатации;
разработать математическую модель для определения площади контакта «щетка-коллектор» с учетом конструктивных особенностей и технологических параметров коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6 и усовершенствовать конструкцию щеткодержателя для обеспечения равномерного распределения давления хвостовика прижимной пружины по поверхности щетки;
предложить математическую модель для расчета напряжений, возникающих в материале корпуса моторно-осевых подшипников колесно-моторного блока электровоза 2ЭС6 при эксплуатации;
разработать математическую модель для оценки напряжений, возникающих в поводке подвески тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6 вследствие его циклического нагружения при движении по стыковому рельсовому пути, и продольных сил в системе колесно-моторного блока;
усовершенствовать комплект нестандартного технологического оборудования для ремонта колесно-моторных блоков электровозов с моторно-осевыми подшипниками качения.
Методы исследования. При решении поставленных задач теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов математической статистики, математического моделирования, в том числе с использованием универсальной математической программы MathCAD, структурного анализа. Эксперименты проводились на колесно-моторных блоках и тяговых электродвигателях магистраль-4
ных грузовых электровозов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана математическая модель для оценки фактической площади контакта «щетка-коллектор» с учетом влияния конструктивных особенностей и технологических параметров коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6;
предложена математическая модель для расчета напряжений, возникающих в материале корпуса моторно-осевых подшипников колесно-моторного блока электровоза 2ЭС6, в зависимости от режима работы тягового двигателя, скорости движения локомотива и величины зазора стыкового рельсового соединения;
разработана математическая модель для определения напряжений, возникающих в поводке подвески тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6 вследствие его циклического нагружения при движении электровоза по стыковому рельсовому пути, и продольных сил в системе колесно-моторного блока.
Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы подтверждена экспериментальными исследованиями, практической реализацией и основана на доказанных и корректно использованных положениях и постулатах физики твердого тела, математического моделирования. Адекватность математических моделей подтверждена достаточно высокой степенью согласования теоретических расчетов с экспериментальными данными и практическими результатами (расхождение составляет не более 10 %).
Практическая значимость работы. Предложенная математическая модель позволяет производить оценку максимальных напряжений, возникающих в материале корпуса моторно-осевых подшипников колесно-моторного блока электровоза 2ЭС6, в зависимости от режима работы тягового двигателя, скорости движения локомотива и величины зазора стыкового рельсового соединения.
Разработанная математическая модель для определения напряжений и продольных сил в системе колесно-моторного блока позволяет выполнять оценку прочности деталей и узлов КМБ и крепления ТЭД к раме тележки электровоза 2ЭС6.
Усовершенствованная конструкция щеткодержателя тягового электродвигателя электровозов 2ЭС6 обеспечивает равномерное распределение давления хвостовика прижимной пружины по поверхности щетки, повышение стабильности площади контакта и качества токосьема в контакте «щетка-коллектор».
Использование в технологических процессах текущего ТР600 и среднего СР ремонтов электровозов 2ЭС6 усовершенствованного комплекта нестандартного технологического оборудования для разборки-сборки колесно-моторных блоков с моторно-осевыми подшипниками качения позволяет повысить качество и сократить время ремонта КМБ.
Реализация результатов работы. Усовершенствованное нестандартное технологическое оборудование технологических позиций разборки и сборки колесно-моторных блоков с моторно-осевыми подшипниками качения внедрено в технологические процессы текущего ТР600 и среднего СР ремонтов электровозов 2ЭС6 в сервисном локомотивном депо «Московка» Западно-Сибирского управления сервиса ООО «СТМ-Сервис».
Основные положения, выносимые на защиту:
математическая модель для оценки фактической площади контакта «щетка-коллектор» с учетом влияния конструктивных особенностей и технологических параметров коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6;
математическая модель для расчета напряжений, возникающих в материале корпуса моторно-осевых подшипников колесно-моторного блока электровоза 2ЭС6, в зависимости от режима работы тягового двигателя, скорости движения локомотива и величины зазора в стыковом рельсовом соединении;
математическая модель для оценки напряжений, возникающих в поводке подвески тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6, и продольных сил в системе ко-лесно-моторного блока;
усовершенствованная конструкция щеткодержателя тягового электродвигателя электровозов 2ЭС6, обеспечивающая равномерное распределение давления хвостовика прижимной пружины по поверхности щетки;
усовершенствованный комплект нестандартного технологического оборудования для ремонта колесно-моторных блоков с моторно-осевыми подшипниками качения.
Апробация результатов работы. Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов» (Омск, 2014), на международной научно-практической конференции «Повышение энергетической эффективности наземных транспортных систем» (Омск, 2014), на девятой научно-практической конференции «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте, посвященной Дню Российской Науки» (Омск, 2015), на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» (Омск, 2015), на расширенном заседании кафедры «Технология транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава» ОмГУПСа (Омск, 2015), на постоянно действующем научно-техническом семинаре ОмГУПСа «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта, объектов промышленной теплоэнергетики, телекоммуникационно-информационных систем, автоматики и телемеханики» (Омск, 2016).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликованы двенадцать научных работ, в том числе четыре научные статьи в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, и четыре патента РФ на полезные модели.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы из 108 наименований и двух приложений и содержит 137 страниц текста, включая 48 рисунков и 12 таблиц.
Конструктивные особенности и работоспособность колесно-моторных блоков
Важнейшими критериями работоспособности являются прочность, жесткость, устойчивость, теплостойкость, износостойкость, виброустойчивость и надежность.
Рассмотрим ряд критериев, характерных для оценки работоспособности деталей и узлов тягового подвижного состава.
Прочность - это способность детали сопротивляться разрушению или пластическому деформированию под действием приложенных нагрузок. Прочность является главным критерием работоспособности, так как непрочные детали не могут работать.
Разрушение деталей или узлов приводит к отказу всей механической системы. Расчеты на прочность проводятся по допускаемым напряжениям: и [о\, г [г]; по коэффициентам запаса прочности: s [s]; по вероятности безотказной работы: Р(t) [P(t)\
В большинстве случаев нарушением прочности считают возникновение в детали напряжения, равного предельному ( Jпред-, тпред). Для обеспечения достаточной прочности (запас прочности) необходимо выполнение следующих условий: сг [d\=(o-пред /[s\); т [r]=(rпред /X); s [s].
В зависимости от свойств материала и характера нагружения в качестве предельного напряжения принимают предел текучести, предел прочности (при расчете на статическую прочность) или предел выносливости при соответствующем цикле изменения напряжений (при расчете на усталостную прочность - выносливость) [4]. При проектировании следует учитывать, что сопротивление усталости значительно понижается при наличии концентраторов напряжений, связанных с конструктивной формой деталей (галтели, канавки, отверстия и т.п.) или с дефектами производства (царапины, трещины и пр.).
В ряде случаев детали работают под нагрузками, вызывающими в поверхностных слоях переменные контактные напряжения сгн, приводящие к усталостному выкрашиванию контактирующих поверхностей. Расчет в этом случае производят из условия выносливости рабочих поверхностей [5].
Допускаемый коэффициент запаса [s] устанавливают на основе дифференциального метода как произведение частных коэффициентов, отражающих достоверность формул и расчетных нагрузок, однородность механических свойств материалов, специфические требования безопасности.
Допускаемый коэффициент запаса [s] по отношению к пределу текучести при расчете деталей из пластичных материалов под действием постоянных напряжений назначают минимальным при достаточно точных расчетах ([s] = 1,3 - 1,5). Коэффициент запаса по отношению к временному сопротивлению ОВ при расчете деталей из хрупких материалов, даже при постоянных напряжениях, назначают достаточно большим ([s] 3). Это связано с опасностью разрушения даже при однократном превышении максимальным напряжением предела прочности. Коэффициент запаса по пределу выносливости уо назначают относительно небольшим ([s] = 1,5 - 2,5), так как единичные перегрузки не приводят к разрушению. Жесткость - способность деталей сопротивляться изменению формы и размеров под нагрузкой. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих деформаций деталей в пределах, допустимых в конкретных условиях работы (например, качество зацепления зубчатых колес и условия работы подшипников ухудшаются при больших прогибах валов). Значение расчетов на жесткость возрастает в связи с тем, что совершенствование конструкционных материалов происходит главным образом в направлении повышения их
прочностных характеристик (сгВ и сг? ), а модули упругости Е (характеристика жесткости) повышаются при этом незначительно или даже сохраняются постоянными. Нормы жесткости устанавливают на основе практики эксплуатации и расчетов. Встречаются случаи, когда размеры, полученные из условия прочности, оказываются недостаточными по жесткости. Расчеты на жесткость более трудоемки, чем расчеты на прочность. Поэтому, в ряде случаев ограничиваются лишь последними, но принимают заведомо повышенные коэффициенты запаса прочности, чтобы таким косвенным способом обеспечить должную жесткость [6].
В некоторых случаях приходится учитывать перемещения, обусловленные не только общими, но и контактными деформациями, т.е. выполнять расчеты на контактную жесткость.
Износостойкость – свойство деталей сопротивляться изнашиванию, то есть процессу постепенного изменения размеров и формы деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в кинематических парах, что, в свою очередь, приводит к нарушению точности, появлению дополнительных динамических нагрузок, уменьшению поперечного сечения и, следовательно, к уменьшению прочности, к снижению КПД, возрастанию шума. При современном уровне техники порядка 85 - 90 % деталей и узлов выходят из строя в результате изнашивания, что вызывает резкое удорожание эксплуатации в связи с необходимостью периодической проверки их состояния и ремонта. Для тягового подвижного состава затраты на ремонты и техническое обслуживание в связи с изнашиванием могут значительно превосходить стоимость нового ТПС.
Расчет деталей на износостойкость заключается либо в определении условий, обеспечивающих жидкостное трение (режима работы, когда соприкасающиеся поверхности разделены достаточным слоем смазки), либо в обеспечении их достаточной долговечности путем назначения для трущихся поверхностей соответствующих допускаемых давлений.
Конструктивные особенности щеткодержателя тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6
Кроме этого щетки имеют глубоко утопленные в тело медные шунты, что при предельном износе приводит к повреждениям коллектора тягового электродвигателя.
Отдельные партии электрических щеток имеют разброс размера амортизатора в интервале 20,5 - 21,0 мм при ширине окна щеткодержателя 20 мм, что в процессе эксплуатации приводит к зависанию щеток с последующим срабатыванием защиты на электровозе и отключением ТЭД. При проведении ТО-2 электровоза не всегда выполняются указания завода – изготовителя по постановке требуемой марки щеток при техническом обслуживании ТЭД. Систематически выявляются случаи неравномерного износа и перекоса щеток в окнах щеткодержателей.
Конструкция щеткодержателя электровоза 2ЭС6 (рисунок 2.3) представляет собой корпус 2, в окна которого вставлены две разрезные щетки 4. Нажатие на щетки обеспечивается плоскими хвостовиками 3 спиральных пружин. Спиральные пружины расположены на оси, зафиксированной в корпусе щеткодержателя при помощи шплинта.
Особенностью конструкции щеткодержателей тяговых электродвигателей электровозов 2ЭС6 является то, что по мере износа щетки изменяется место приложения силы давления пружины: с ближнего к пружине края щетки на дальний край. Это приводит к неравномерному распределению давления хвостовика прижимной пружины по поверхности щетки, что вызывает нестабильность фактической площади контакта «щетка-коллектор» и повышение интенсивности изнашивания щеток. Поэтому зачастую щетки работают под углом к контактной поверхности коллектора, тем самым происходит их неравномерный износ в эксплуатации.
Проведенный анализ существующей конструкции щеткодержателей ТЭД
ЭДП-810 электровоза 2ЭС6 и ее влияния на работу КЩУ показал, что для повышения работоспособности тягового электродвигателя необходимо усовершенствовать конструкцию щеткодержателя для устранения вышеперечисленного недостатка. Новая конструкция должна обеспечивать равномерное распределение давления хвостовика прижимной пружины по поверхности щетки, повышение стабильности площади контакта и качества токосьема в контакте «щетка-коллектор».
Экспериментальные исследования влияния конструктивных особенностей щеткодержателя и режимов эксплуатации электровозов 2ЭС6 на качество коммутации тягового электродвигателя
Тяговые электродвигатели электровозов работают в реверсивном режиме. В технологической документации по техническому обслуживанию и ремонту ТЭД для коллекторно-щеточного аппарата устанавливаются допуски на размеры окон щеткодержателей, как по ширине, так и по длине [49 - 51].
В связи с этим имеет место зазор между щеткодержателем и щеткой, в результате чего щетка в процессе работы может быть установлена на коллекторе с перекосом.
Для тяговых электродвигателей электровозов 2ЭС6 дополнительное неблагоприятное воздействие на расположение щетки в окне щеткодержателя оказывает неравномерное распределение давления прижимной пружины по поверхности щетки, обусловленное конструктивной особенностью щеткодержателя.
Все это может привести к тому, что набегающий край щетки изнашивается быстрее сбегающего, в результате чего сбегающий край принимает остроугольную форму.
После реверсирования тягового электродвигателя край щетки, который был сбегающим, становится набегающим и образовавшаяся ранее остроугольная кромка начинает скалываться.
Происходит засорение межламельных канавок угольными частицами (замыканию соседних коллекторных пластин между собой), на коллекторе возникает искрение, которое может повлечь за собой отказ ТЭД в эксплуатации.
Немаловажным фактором, влияющим на неравномерный износ щеток, является удлинение тяговых плеч электровозов 2ЭС6 (до 900 – 1000 км). В данном случае, даже при минимальных зазорах между щеткой и корпусом щеткодержателя, происходит неравномерный износ набегающего и сбегающего краев щеток вследствие длительного вращения электродвигателя в одну сторону.
В результате чего после изменения направления движения (реверса) локомотива происходят явления, подобные вышеописанным. На испытательной станции сервисного локомотивного депо Московка был проведен ряд экспериментов по изучению влияния на работу коллекторно щеточного узла (наработку «зеркала» щеточного контакта и фактическую площадь контакта щетка-коллектор) конструктивных особенностей щеткодержателя и времени вращения якоря в одном направлении с его последующим реверсом при различных режимах работы ТЭД.
Суть экспериментов заключалась в том, что производилась притирка щеток к коллектору при одном направлении вращения до образования «зеркала» щеточного контакта. После полной притирки щеток выполнялся реверс ТЭД и задавался один из режимов, имитирующих рабочую схему соединения электродвигателей электровоза постоянного тока (последовательное (С) - I режим, последовательно-параллельное (СП) - II режим, параллельное соединение (П) - III режим), при номинальном токе якоря без ослабления поля обмотки возбуждения.
После реверса ТЭД эксперимент выполнялся до тех пор, пока не происходила полная притирка щеток с образованием нового «зеркала» на их поверхности.
На каждом из режимов работы ТЭД через определенные промежутки времени замерялась степень притирки (ширина «зеркала»), а также, посредством прибора контроля коммутации ПКК-2М, работа которого основана на измерении импульсов искрения под сбегающем краем щетки, качество коммутации (уровень искрения).
Конструктивные особенности системы подвешивания тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6
Тяга подвески выполнена поковкой из стали 45 с последующей механической обработкой, имеет головку, при помощи которой крепится к брусу шаровой связи рамы тележки посредством плавающего валика из стали 45, проходящего через марганцовистые втулки, запрессованные в проушинах бруса и в головке тяги подвески. Предохранение плавающего валика от выпадания осуществляется планками, перекрывающими отверстия проушин бруса, из которых одна приварена, а другая закреплена двумя болтами М16. Сами болты стопорятся планкой, края которой загнуты по граням головок болтов. Для стягивания пакета из дисков и резиновых шайб на тяге подвески нарезана круглая резьба диаметром 60 мм. Кронштейн 5, выполненный отливкой из стали 12ГТЛ или 25Л-II, прикреплен к остову ТЭД шестью болтами, попарно застопоренными планками.
Для ориентации резиновых шайб 3 кронштейн 5 и диски 4 имеют выточки. Шайбы 3 выполнены из формовочной резины и уложены по обе стороны кронштейна 5 между дисками 4. Резиновые шайбы 3 обеспечивают упругость подвески. Диски 4 выполнены из листовой стали. Усилия от кронштейна 5 передаются через резиновые шайбы и диски на заплечики тяги подвески 2. На случай обрыва тяги подвески 2 в качестве дополнительной страховки служат специальные приливы на остове тягового электродвигателя и шкворневом брусе рамы тележки.
На магистральных электровозах серии 2ЭС6, эксплуатируемых на сети железных дорог ОАО «РЖД», применяются новые технические решения в конструкциях ряда узлов и агрегатов, в том числе механической части и тягового привода.
По мере увеличения пробегов этих локомотивов накапливается статистика их эксплуатационной надежности, отказов и неисправностей, в том числе и системного характера. Это вызывает необходимость проведения исследований технических характеристик и работоспособности основных конструктивных элементов и сборочных единиц, обеспечивающих безопасность и надежность новых локомотивов, с целью разработки предложений по совершенствованию их конструкции. Качество функционирования колесно-моторных блоков электровозов оказывает существенное влияние на их надежность в эксплуатации. По результатам анализа отказов КМБ электровозов 2ЭС6 за 2012-2014 годы можно сделать вывод, что их значительное количество приходится на тяговые электродвигатели и систему подвешивания ТЭД к раме тележки.
Опорно-осевое подвешивание ТЭД электровоза 2ЭС6 с основными габаритными размерами показано на рисунке 3.2. – ТЭД; 2 – поводок подвески ТЭД; 3 – вал якоря ТЭД; 4 – колесная пара; 5 – рама тележки; 6 – головки поводка с сайлентблоками; 7 – кронштейн для крепления ТЭД к поводку
Тяговый электродвигатель одной стороной опирается через моторно-осевые подшипники качения на ось колесной пары, а другой - на раму тележки через специальную подвеску. Подвеска должна обеспечивать снижение динамических воздействий, передающихся на колесно-моторный блок, которые возникают при трогании электровоза с места, прохождении колесной парой стыковых соединений и неровностей пути, а также возможность изменения взаимного положения тягового электродвигателя и рамы тележки при движении электровоза.
Связь тягового электродвигателя с рамой тележки – маятниковая. Подвешивание ТЭД к раме тележки осуществлено через поводок, имеющий на концах две головки с резиновыми или полиуретановыми сайлентблоками. Клинообразные концы осей шарниров (сайлентблоков) устанавливаются в приваренном к раме тележки и в закрепленном шестью болтами на остове ТЭД кронштейнах, в которых они крепятся каждый двумя болтами, зафиксированными стопорными шайбами.
В качестве страховки от падения тягового двигателя на рельсовый путь при обрыве поводка служат специальные приливы на остове ТЭД и среднем брусе рамы тележки [10].
Для расчета напряжений, возникающих в поводке подвешивания тягового электродвигателя электровоза 2ЭС6 при движении электровоза по стыковому рельсовому пути в специализированной лаборатории были проведены экспериментальные исследования жесткости материала сайлентблока головки поводка при его статическом нагружении различной величиной усилия.
В каждом эксперименте производилось нагружение поводка с постепенным повышением величины усилия, при этом, посредством микрометра часового типа, производилось измерение величины сжатия сайлентблока головки поводка (жесткость) в зависимости от задаваемого усилия.
Технологическое оборудование для сборки колесно-моторных блоков с моторно-осевыми подшипниками качения
Ход технологической тележки, мм 1120 Усилие на штоке главного цилиндра при съеме шестерни, т 230 Масса вынимаемой КП, т 3,5 Ход штоков гидроцилиндров - домкратов, мм 375 На технологическую позицию получен патент на полезную модель № 156708 [91]. Работа на технологической позиции производится одним человеком следующим образом. Перед началом работы технологическая тележка 13 находится в исходном положении между рабочим местом съема малых шестерен 16 и гайковертом 2.
Колесно-моторный блок 14 со снятыми кожухами тяговой зубчатой передачи цеховым краном устанавливается на технологическую тележку 13. Технологическая тележка 13 с установленным колесно-моторным блоком перемещается к стационарной стойке портального типа 1. Двумя гидравлическими домкратами 9 за буксовые узлы фиксируется колесная пара 10. Механизм фиксации 12 опускается на корпус МОП и производится фиксация корпуса моторно-осевых подшипников на оси колесной пары.
Гайковертом 2 отвинчиваются болты крепления корпуса моторно-осевых подшипников к остову тягового электродвигателя. После чего гайковерт 2 с втянутым ключом поднимается в крайнее верхнее положение и подвигается до упора к боковине с пультом управления стационарной стойки портального типа 1.
Технологическая тележка 13 вместе с установленным на ней тяговым электродвигателем приводится в движение в направлении от стационарной стойки портального типа 1, за счет чего производится съем колесной пары 10 (она зафиксирована на гидравлических домкратах 9) с зафиксированным корпусом моторно-осевых подшипников механизмом 12.
Гидравлическими домкратами 9 колесная пара 10 опускается на рельсовый путь 11. Механизм фиксации 12 снимается с корпуса моторно-осевых подшипников и поднимается в крайнее верхнее положение на двух консолях балки стационарной стойки. После чего колесная пара передается в накопитель 3.
Технологическая тележка 13 с тяговым электродвигателем перемещается на рабочее место съема малых шестерен. Гидросъемниками малых шестерен 16 производится поочередно съем обеих малых шестерен.
После съема малых шестерен технологическая тележка 13 с тяговым электродвигателем перемещается в исходное положение между рабочим местом съема малых шестерен и гайковертом.
Цеховым краном тяговый электродвигатель разобранного колесно-моторного блока снимается с технологической тележки 13 и передается в электромашинный цех.
Конструкция технологической позиции имеет преимущественные отличия по сравнению с аналогичным технологическим оборудованием, разработанным ранее [92, 93].
Оборудование для проведения технологических операций расположено стационарно, а перемещается колесно-моторный блок, что позволило сократить площадь позиции и исключить операции по перемещению колесной пары. Технологическая позиция менее металлоемка и компактна.
Неподвижная рабочая площадка совмещена с накопителем на три колесные пары. Применен оригинальный механизм фиксации корпуса моторно-осевых подшипников качения на оси колесной пары, который позволяет фиксировать свободно вращающийся корпус МОП и обеспечивать надежный и безопасный съем колесной пары при разборке КМБ. Гайковерт с более мощным приводом.
Конструкция направляющих вертикального перемещения гайковерта позволяет четко позиционировать гайковерт относительно корпуса моторно-осевых подшипников.
Гидросистема смонтирована внутри технологической позиции. КМБ устанавливается на подвижной технологической тележке, а колесная пара фиксируется на домкратах благодаря ложементам специальной формы, что исключило механическую фиксацию буксовых узлов. Оптимальный ход тележки позволяет обеспечивать более плавный съем колесной пары.
Подвижная часть рабочей площадки перемещается вместе с технологической тележкой, обеспечивая безопасность при передвижениях слесаря во время работы. Закрытая конструкция создает необходимые условия для поддержания чистоты на рабочем месте.
Новые конструктивные решения по прессу для съема малых шестерен обеспечивают более легкий и надежный захват шестерни. Технологически изменены вкладыши съемника (более прочная сталь и оптимальная геометрическая форма), что позволяет обеспечивать гарантированный съем шестерен. Массивная конструкция съемника обеспечивает его инерционность и безопасные условия при работе.