Введение к работе
Актуальность работы. Железнодорожный транспорт России, работая в ых экономических условиях, требует незамедлительного решения ряда задач, к лу которых в первую очередь необходимо отнести эффективное использование омотивного парка с высокой эксплуатационной надёжностью. Во многом ению такой важной для железных дорог России задачи препятствует серьезная блема современного эксплуатируемого парка подвижного состава, которая лючается в том, что темпы его износа очень сильно опережают объемы закупок О «РЖД» новых локомотивов. При этом модернизация тягового подвижного :ава (ТПС) с продлением срока его службы, выполняемая заводами Дирекции елдорреммаш» не затрагивает важнейшие узлы, связанные с системой тягового ктропривода. Одним из направлений для решения данной проблемы является личение показателей надежности агрегатов и узлов эксплуатируемого парка С, которые наиболее часто выходят из строя.
В настоящее время появилась тенденция к использованию локомотивов с ее перспективными бесколлекторными тяговыми электродвигателями (ТЭД), но не менее подвижной состав с коллекторными ТЭД будет эксплуатироваться в роких масштабах в ближайшие годы, так как он составляет подавляющее тьшинство приписного парка железных дорог России, тем более что в ОАО ЖД» действует «Программа создания и освоения производства локомотивов с тлекторными и бесколлекторными тяговыми двигателями в 2004-2010 гг.».
В соответствии с «Энергетической стратегией ОАО РЖД на период до 2010 а и на перспективу до 2020 года» первостепенной задачей является повышение плуатационной надежности ТЭД и снижение эксплуатационных затрат за счет ершенствования существующей системы ремонта и перехода от системы онта по пробегу к системе ремонта по техническому состоянию.
Современный зарубежный и отечественный опыт эксплуатации тепловозов казывает, что основными видами повреждений ТЭД являются: пробой изоляции МВЗ обмоток якоря - 16,5 %, круговой огонь - 16,3 %; повреждение якорных дшипннков - 16,3 %; пробой изоляции и МВЗ обмоток главных и полнительных полюсов и компенсационной обмотки - 14,4 %; низкое противление изоляции якорных и полюсных обмоток - 5 %.
Таким образом, для повышения вероятности безотказной работы и увеличения емени пробега до отказа ТПС, в первую очередь, необходимо исследовать новые зможности повышения надежности и долговечности коллекторного узла (КУ) Д в эксплуатации.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является совершенствование прогнозирования износа коллекторов ТЭД тепловозов в зависимости от их пробега.
Для достижения поставленной цели в диссертации были поставлены и решены следующие задачи;
исследовать современное состояние проблемы износа элементов КУ ТЭД тепловозов;
разработать математическую модель износа коллекторов в зависимости от пробега ТЭД;
экспериментально исследовать процесс износа коллекторов ТЭД;
разработать структуру автоматизированной системы учета, контроля и прогнозирования износа коллекторов ТЭД локомотивов в условиях ремонтного производства, а также программу для расчета параметров износа коллекторов ТЭД в эксплуатации.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились путем математического моделирования процессов, протекающих при работе КУ ТЭД. Кроме того, в работе использовались основы теории электрических машин, методы теории вероятностей, методы математической статистики, методы планирования и обработки эксперимента, а также дисперсионного и регрессионного анализа. Основные расчетные соотношения получены с применением дифференциального и интегрального исчислений. При построении графических зависимостей в двух и трех координатных осях использовались пакеты программ Microsoft Excel, CorelDRAW Graphics Suite 12, КОМПАС-ЗБ V7, Delphi 7 и др.
Экспериментальные исследования осуществлялись в локомотивном депо Сызрань (ТЧ-8) Самарского отделения Куйбышевской железной дороги - филиала ОАО «РЖД».
Научная новизна состоит в следующем:
изложен новый подход к повышению надежности и долговечности коллекторов ТЭД тепловозов, позволяющий увеличить срок эксплуатации коллекторов за счет повышения качества измерений ' износа и своевременности обточек;
разработана математическая модель износа коллекторов в зависимости от пробега ТЭД, которая позволяет учитывать скорость продвижения эрозии по ширине ламелей и обточки коллекторов на ремонтах;
разработана методика проведения экспериментального исследования износа коллекторов, которая основана на статистическо-микрометрическом методе исследования износа деталей механизмов и машин.
Практическая ценность:
- предложена структура автоматизированной системы учета, контроля и
прогнозирования износа коллекторов ТЭД локомотивов в условиях
ремонтного производства, отличающаяся от известных систем тем, что
позволяет осуществлять непрерывный учет и контроль параметров износа коллекторов ТЭД в локомотивном депо, а также определяет остаточный ресурс коллектора ТЭД по данным износа в эксплуатации; - разработана программа для расчета статистических параметров износа коллекторов ТЭД в эксплуатации, позволяющая анализировать данные измерений износа и прогнозировать параметры износа коллекторов в зависимости от пробега ТЭД. Реализация результатов работы. Результаты работы реализованы в технологии текущего ремонта и технического обслуживания ТЭД тепловозов в локомотивном депо Сызрань (ТЧ-8) Куйбышевской железной дороги - филиала ОАО «РЖД». Разработанная программа для ЭВМ используется в учебном процессе кафедры «Локомотивы» СамГУПС при изучении дисциплин «Электрические передачи локомотивов» и «Компьютерные системы в эксплуатации и ремонте локомотивов».
Апробация работы. Основные материалы диссертации поэтапно докладывались, обсуждались и получили одобрение на международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (г. Екатеринбург, 2006 г., УрГУПС), на международной научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения ИЛ. Каца «Устойчивость, управление и моделирование динамических систем» (г. Екатеринбург, 2006 г., УрГУПС), на Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии - НМТ-2006» (г. Москва, 2006 г., РГТУ им. К.Э. Циолковского), на 3-й международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта» (г. Самара, 2006 г., СамГАПС), на Всероссийской научно-практической конференции «Развитие транспорта в регионах России: проблемы и перспективы» (г. Киров, 2007 г., филиал МГИУ), на 4-й научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса», посвященной 35-летию СамГУПС (г. Самара, 2008 г., СамГУПС) и др.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, а именно: 5 статей, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК для публикации материалов диссертаций, тезисы 11 докладов, одно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников и 3 приложений. Материалы диссертации содержат 128 страниц основного текста, 34 рисунка, 9 таблиц и 3 приложения на 76 страницах. Список использованных источников содержит 124 наименования. Общий объем работы 204 страницы.
