Совершенствование технологической подготовки ремонта тяговых электродвигателей магистральных электровозов Белан, Дмитрий Юрьевич

Содержание к диссертации

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ И ОТКАЗОВ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 9

   1. Техническое состояние парка магистральных электровозов и качество функционирования тяговых электродвигателей 9

   2. Анализ типового технологического процесса ремонта коллектора тягового электродвигателя при текущем ремонте ТР-3 16

   3. Постановка задач диссертационной работы 24

   ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНОГО УЗЛА НА КАЧЕСТВО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 27

   1. Обоснование выбора технологических параметров, влияющих на качество функционирования коллекторно-щеточпого узла тягового электродвигателя 28

   2. Моделирование контактного взаимодействия щетка-коллектор в тяговом электродвигателе 31

   3. Исследование контактной температуры коллектора 37

   4. Выводы 49

   ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА КОЛЛЕКТОРА ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАУГЛЕРОЖИВАНИЯ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ПЛАСТИН 51

   1. Влияние неровностей коллектора на работу тяговых двигателей 51

   2. Анализ результатов применения графитовых материалов для изготовления коллекторов электрических машин 53

   3. Электрические свойства скользящего контакта из углеродных материалов и их влияние на коммутацию тягового электродвигателя 59

   4. Анализ существующих методов нанесения покрытий на поверхность

   материала и выбор технологии науглероживания рабочей поверхности

   коллектора : 66

   3. 5. Исследование влияния науглероживания рабочей поверхности коллектора на коммутационные свойства контакта «щетка — коллектор» 73

      6. Выводы 77

      СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОДОРОЖКИ КОЛЛЕКТОРА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 78

      1. Анализ существующих технологий продорожки коллекторов тяговых электродвигателей 78

      2. Разработка технологии и технологической оснастки для продорожки коллектора ТЭД 82

      3. Графоаналитическая модель червячной фрезы для продорожки

      коллектора тягового электродвигателя 86

      4.4 Выводы 100

      5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

      РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 102

      5.1. Расчет экономической эффективности внедрения установки для продорожки коллектора тягового электродвигателя электровоза 102

      Расчет себестоимости базового способа обработки межламельного пространства коллектора со снятием фаски ручным методом 102

      Определение себестоимости и расчет экономического эффекта от использования разработанной технологии и установки для продорожки

      коллектора тягового электродвигателя 103

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ 108

      СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 110

      ПРИЛОЖЕНИЯ 122

      Приложение 1 Документы, подтверждающие внедрение результатов

      диссертационной работы 123

      Приложение 2 Документы, подтверждающие новизну технических разработок 126

      Введение к работе

      Актуальность работы. Ритмичная и устойчивая работа железнодорожного транспорта во многом обусловлена надежностью тягового подвижного состава (ТПС) и эффективностью его использования.

      Суммарные расходы локомотивного хозяйства сети железных дорог являются одной из главных составляющих (примерно 30 %) в общих эксплуатационных расходах, при этом значительная их часть (около 30 — 35 %) приходится на техническое обслуживание и ремонт локомотивов.

      В настоящее время в связи с ростом скоростей, увеличением весовых норм поездов и повышением требований к безопасности движения значительно возросло значение эксплуатационной надежности локомотивов. Надежность локомотивов в эксплуатации обеспечивается в основном своевременным и качественным техническим обслуживанием и ремонтом, что во многом зависит от уровня технологической готовности локомотиворемонтного производства.

      Анализ основных показателей технического состояния локомотивного парка сети магистральных железных дорог показывает, что общее число неисправных локомотивов сохраняется на уровне 10 — 12 %. Высокими - остаются показатели простоев на всех видах ремонта, количество отказов и случаев непланового ремонта локомотивов. Наиболее часто выходят из строя электрическая аппаратура - 44 - 55,0 %; тяговые электродвигатели (ТЭД) — 13 - 17 %; вспомогательные электрические машины — 3,5 - 5,3 % от общего числа отказов. Неисправности коллекторно-щеточного узла (КЩУ) составляют 10 - 15 % от общего количества отказов ТЭД электровозов [1-3]. Основными причинами такого положения являются неудовлетворительное качество текущего ремонта и технического обслуживания, недостаточный уровень механизации трудоемких производственных процессов ремонта.

      Таким образом, одной из актуальных задач в локомотивном хозяйстве сети железных дорог является улучшение технического состояния электровозов в эксплуатации за счет совершенствования и повышения качества технического обслуживания и ремонта посредством применения в ремонтных локомотивных депо прогрессивных технологий и современных средств технологического оснащения, т. е. путем совершенствования технологической подготовки производства.

      Задачи повышения эффективности и качества локомотиворемонтного производства отражены в распоряжениях президента ОАО «РЖД» от 17.01.2005 № Зр «О системе технического обслуживания и ремонта локомотивов» и от 13.01.2006 № 181 «Дополнительные меры по повышению уровня обеспечения безопасности движения в локомотивном хозяйстве железных дорог ОАО "РЖД"», в поручении первого вице-президента ОАО «РЖД» от 26.08.2010 № П-ВМ-120 «Об оптимизации структуры и повышении эффективности локомотиворемонтного комплекса» и в других организационно-распорядительных документах железнодорожной отрасли.

      Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно- технических работ Омского государственного университета путей сообщения (темы НИР № г.р. 01.9.70002371 и 01201151856).

      Целыо диссертационной работы является совершенствование технологии ремонта коллекторов тяговых электродвигателей электроподвижного состава для повышения качества их функционирования в эксплуатации.

      Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: разработать математические модели для оценки качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от технологических параметров коллекторно-щеточного узла; выполнить качественный и количественный анализ влияния отклонений конструктивных и технологических параметров коллекторно-щеточного узла на тепловое состояние тягового электродвигателя; исследовать влияние материалов контакта «щетка — коллектор» на условия коммутации и обосновать применение науглероживания рабочей поверхности коллектора для повышения коммутационной устойчивости тягового электродвигателя; разработать установку и технологию для науглероживания рабочей поверхности коллектора при ремонте тяговых электродвигателей; предложить технологию и создать установку для продорожки коллектора тягового электродвигателя; разработать графоаналитическую модель и методику проектирования специального режущего инструмента для продорожки коллектора тягового электродвигателя.

      Методы исследования. При решении поставленных задач проведены теоретические и экспериментальные исследования на основе методов математической статистики и математического моделирования. Эксперименты проводились на лабораторных установках и на тяговых электродвигателях электровозов магистральных железных дорог. Научная новизна работы заключается в следующем: получена математическая модель для определения фактической площади контакта «щетка - коллектор» в тяговом двигателе с учетом технологических параметров контактирующих поверхностей; разработана математическая модель формирования термодинамических процессов в коллекторно-щеточном узле, позволяющая оценить влияние технологических параметров на техническое состояние тягового электродвигателя; создана графоаналитическая модель и предложена методика проектирования специального режущего инструмента для продорожки коллектора тягового электродвигателя с использованием созданной модели.

      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 ценность работы.

      Полученные математические модели позволяют выполнять расчеты фактической площади контакта и температуры коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя в зависимости от значений технологических параметров коллектора, приобретенных при ремонте, а также производить оценку допусков на технологические параметры коллекторно-щеточного узла.

      Использование в технологическом процессе ремонта тягового электродвигателя разработанных технологии и установки для формирования на рабочей поверхности коллектора углеродного слоя снижает негативное воздействие от несовершенства механической обработки коллекторных пластин и улучшает коммутационные характеристики тягового электродвигателя. ¹ Разработанные технология и установка для продорожки коллектора с использованием оригинального режущего инструмента позволяют повысить качество обработки коллекторов и сократить время выполнения технологических операций.

      Предложенная методика проектирования специального режущего инструмента позволяет разрабатывать оригинальные червячные фрезы для продорожки коллекторов тяговых электродвигателей, с учетом технических параметров обрабатываемых поверхностей.

      Реализация результатов работы. Разработанная установка для продорожки коллектора тягового электродвигателя с оригинальным режущим инструментом принята к использованию в технологическом процессе текущего ремонта ТР-3 электровозов ВЛ-10 в ремонтном локомотивном депо Московка Западно-Сибирской железной дороги — филиала ОАО «РЖД».

      Апробация работы. Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на четвертой научно- практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии для транспортного комплекса» (Омск, 2010), на научно-практической конференции «Проблемы развития железнодорожного транспорта» (Красноярск, 2010), на всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2010» (Ростов-на-Дону, 2010), на международной научно- технической конференции «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2010), на международной научно-технической конференции «Инновации для транспорта» (Омск, 2010).

      Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 научных работах, которые включают 11 статей (две из них — в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России) и два патента на полезные модели.

      Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка литературы из 105 наименований и двух приложений и содержит 133 страницы текста, включая 37 рисунков и 3 таблицы.

      Похожие диссертации на Совершенствование технологической подготовки ремонта тяговых электродвигателей магистральных электровозов

      

      Совершенствование технологии диагностирования коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей магистральных электровозовДолгова, Анна Владимировна

      

      Использование электромеханического процесса пуска тягового электродвигателя электровоза для контроля положения щеток двигателя относительно его нейтралиОвсейчик Сергей Здиславович

      

      Повышение эксплуатационной эффективности тяговых электродвигателей электровозовТрубицина Надежда Анатольевна

      

      Мониторинг и управление качеством эксплуатации тяговых электродвигателей подталкивающих электровозов Восточно-Сибирской железной дорогиГамаюнов Иван Сергеевич

      

      Диагностирование тяговых электродвигателей грузовых электровозов по параметрам магнитного поляТычков Александр Сергеевич

      Повышение эффективности использования электровоза с микропроцессорной системой управления за счет оперативного уточнения тепловых параметров тягового электродвигателя и сопротивления движению поездаХудорожко, Максим Викторович

      

      Обеспечение работоспособности колесно-моторных блоков электровозов путем совершенствования технологии их ремонтаЛаптев, Алексей Анатольевич

      

      Совершенствование системы ремонта электровозов ВЛ-10У на основе информационных технологийКурунов Александр Владимирович

      

      Совершенствование системы технического содержания узлов электровозов с учетом изменений климатических условий Булатов Андрей Александрович

      Совершенствование технологической готовности производства при ремонте электровозов новых серийПономарев, Евгений Владимирович