Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ технического состояния магистральных электровозов и отказов тяговых электродвигателей 10
1.1. Техническое состояние парка магистральных электровозов и качество функционирования тяговых электродвигателей 10
1.2. Отказы коллекторно-щеточного узла как определяющий фактор работоспособности тягового электродвигателя 16
1.3. Анализ механических факторов, влияющих на износ коллекторно-щеточного узла при эксплуатации 22
1.4. Анализ электрических факторов, определяющих износ коллекторно-щеточного узла при эксплуатации 25
1.5. Анализ существующих методов оценки профиля коллектора 26
1.6. Постановка задач диссертационной работы 29
2. Исследование влияния технологических параметров коллекторно щеточного узла на работоспособность тяговых электродвигателей магистральных электровозов 31
2.1. Постановка задачи экспериментальных исследований состояния рабочей поверхности коллектора 31
2.2. Исследование влияния состояния рабочей поверхности коллектора на работоспособность тягового электродвигателя 33
2.3. Определение граничных значений диагностических параметров для оценки технического состояния коллектора тяговых электродвигателей магистральных электровозов 55
2.4. Выводы 62
3. Методика оценки износа рабочей поверхности коллектора тяговых электродвигателей магистральных электровозов
3.1. Выбор способа определения износа коллектора 63
3.2. Разработка методики оценки износа коллектора 69
3.3. Выводы 86
4. Прогнозирование технического состояния коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя 88
4.1. Обоснование выбора способа моделирования 88
4.2. Оценка факторов для моделирования износа коллектора тягового электродвигателя 92
4.3. Формирование критериев подобия электромеханического износа поверхности коллектора без учета электродугового искрения 96
4.4. Формирование критериев подобия электромеханического износа поверхности коллектора с учетом электродугового искрения 102
4.5. Описание стенда для проведения испытаний 109
4.6. Обоснование выбора способа планирования эксперимента 111
4.7. Формирование регрессионной модели прогнозирования технического состояния коллекторно-щеточного узла в зависимости от эксплуатационных режимов 113
4.8. Выводы 133
5. Применение метода тепловизионного контроля к оценке технического состояния коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей магистральных электровозов 135
5.1. Термографические исследования коллекторно-щеточного узла модельной машины 135
5.2. Термографические исследования коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя магистрального электровоза 147
5.3. Выводы 152
6. Совершенствование технологического процесса ремонта тяговых электродвигателей магистральных электровозов 153
6.1. Аппаратно-программный комплекс для оценки состояния элементов коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя 153
6.2. Определение эффективного расположения операций диагностирования коллекторно-щеточного узла при ремонте ТЭД 154
6.2.1. Определение эффективного расположения операций диагностирования при ремонте якоря ТЭД 154
6.2.2. Определение эффективного расположения операций диагностирования при сборке ТЭД 162
6.2.3. Определение эффективного расположения операций диагностирования при приемо-сдаточных испытаниях ТЭД 166
6.3. Разработка алгоритма диагностирования коллектора тягового электродвигателя магистрального электровоза 172
6.4. Расчет экономической эффективности предложенного технологического процесса 175
Заключение 184
Библиографический список
- Отказы коллекторно-щеточного узла как определяющий фактор работоспособности тягового электродвигателя
- Исследование влияния состояния рабочей поверхности коллектора на работоспособность тягового электродвигателя
- Оценка факторов для моделирования износа коллектора тягового электродвигателя
- Определение эффективного расположения операций диагностирования при сборке ТЭД
Введение к работе
Актуальность исследования. Подвижной состав железных дорог России эксплуатируется в различных климатических зонах и подвержен комплексному воздействию тепловых, электрических и механических факторов. От надежности тягового подвижного состава и эффективности его использования зависит ритмичность и устойчивость работы железнодорожного транспорта. В настоящее время надежность работы тягового подвижного состава обеспечивается за счет совершенствования системы технического обслуживания и ремонта.
Тяговые машины относятся к наиболее нагруженному оборудованию электроподвижного состава. Одним из важнейших узлов подвижного состава является тяговый электродвигатель (ТЭД). Надежность работы ТЭД определяет бесперебойность и рентабельность работы железнодорожного транспорта. Анализ отказов электровозов по сети магистральных железных дорог России показывает, что процент отказов электровозов по причине неисправностей ТЭД достигает 15 %. Известно, что от состояния коллекторно-щеточного узла (КЩУ) в значительной степени зависит качество работы ТЭД подвижного состава. В процессе эксплуатации ТЭД в наибольшей степени изнашиваются элементы КЩУ. Количество отказов ТЭД по причине неисправности КЩУ по сети магистральных железных дорог России стабильно сохраняется на уровне 10 - 15 %. Подобное состояние электровозного парка и ТЭД обусловливается ненадлежащим качеством текущих ремонтов, неэффективным диагностированием, что свидетельствует о недостаточной степени разработанности исследуемой темы. В связи с этим актуальной остается задача оценки технического состояния и повышения эффективности диагностирования деталей и узлов ТЭД электровозов в условиях локомотивного депо посредством применения современных средств диагностирования.
Диссертационная работа выполнена в соответствии со «Стратегическими направлениями научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г.» («Белой книгой» ОАО «РЖД»), утвержденными президентом ОАО «РЖД» 31.08.2007 г., госбюджетной научно- исследовательской работой Омского государственного университета путей сообщения «Совершенствование технологической готовности технического обслуживания и ремонта железнодорожного подвижного состава» (номер государственной регистрации - 01201151856).
Целью диссертационной работы является совершенствование технологии диагностирования коллекторно-щеточного узла для обеспечения работоспособности тяговых электродвигателей магистральных электровозов в эксплуатации.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
выполнить количественный и качественный анализ влияния состояния рабочей поверхности коллектора на работоспособность тягового электродвигателя и предложить диагностические параметры для оценки его технического состояния;
-
разработать методику оценки износа рабочей поверхности коллектора тяговых электродвигателей магистральных электровозов;
-
сформировать регрессионную модель для прогнозирования технического состояния коллекторно-щеточного узла в зависимости от эксплуатационных режимов и послеремонтных технологических параметров тягового электродвигателя;
-
предложить методику диагностирования коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя с применением метода тепловизионного контроля;
-
усовершенствовать технологический процесс ремонта тяговых электродвигателей магистральных электровозов.
Методы исследования. Поставленные задачи решались, основываясь на положениях теории электрических машин, теорий подобия и размерности, планирования эксперимента, с применением методов физического моделирования, регрессионного анализа. В процессе расчетов и анализа математических зависимостей применялись специализированные пакеты программ Mathcad 14.0, электронные таблицы Microsoft Excel 2010 и встроенный в них язык программирования Visual Basic for Applications. Разработка оригинальных программных продуктов осуществлялась в среде Borland C++ Builder. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных установках и реальных электрических машинах.
Научная новизна настоящей диссертационной работы заключается в следующем:
-
-
предложены диагностические параметры для оценки технического состояния коллектора тяговых электродвигателей магистральных электровозов, удовлетворяющие требованиям доступности измерения и достоверности результатов;
-
разработана методика оценки износа коллекторов тяговых электродвигателей с использованием предложенных диагностических параметров;
-
сформированы критерии подобия для оценки износа рабочей поверхности коллектора тяговых электродвигателей на основе теории подобия и размерностей, учитывающие параметры модельных и натурных машин;
4) получена регрессионная модель для прогнозирования износа рабочей поверхности коллектора, учитывающая послеремонтные технологические параметры, эксплуатационные режимы тягового электродвигателя и сформированные критерии подобия.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
-
-
методика оценки износа коллектора тяговых электродвигателей с учетом предложенных диагностических параметров для оценки его технического состояния;
-
регрессионная модель для оценки износа рабочей поверхности коллектора тягового электродвигателя, учитывающая послеремонтные технологические параметры и сформированные критерии подобия;
-
алгоритм диагностирования технического состояния коллекторно- щеточного узла, позволяющий усовершенствовать технологический процесс ремонта для обеспечения работоспособности тяговых электродвигателей магистральных электровозов в эксплуатации.
Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами экспериментальных исследований. Расхождение результатов теоретических исследований износа коллектора с экспериментальными данными не превышает 8 %.
Практическая ценность диссертации заключается в следующем:
-
-
-
-
разработанная методика оценки износа коллектора позволяет корректировать технологический процесс ремонта тягового электродвигателя в зависимости от фактического технического состояния коллекторно-щеточного узла;
-
сформированная регрессионная модель и предложенный алгоритм оценки износа коллектора позволяют прогнозировать величину износа коллектора и ресурс тягового электродвигателя в зависимости от режимов эксплуатации и послеремонтных технологических параметров;
-
разработанный алгоритм диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла позволяет усовершенствовать технологический процесс ремонта для обеспечения работоспособности тяговых электродвигателей магистральных электровозов в эксплуатации;
-
предложенный диагностический параметр - температурный градиент по направлению «щеткодержатель - щетка - коллектор» позволяет выявлять неисправности в коллекторно-щеточном узле тягового электродвигателя.
Реализация результатов работы. Основные положения диссертационной работы приняты к использованию в технологическом процессе текущего ремонта ТР-3 электровозов ВЛ-10 в ремонтном локомотивном депо Тайга Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава.
Личный вклад соискателя. Предложены диагностические параметры для оценки технического состояния рабочей поверхности коллектора тягового электродвигателя магистральных электровозов; разработана методика оценки износа коллектора тягового электродвигателя, учитывающая предложенные диагностические параметры; сформированы критерии подобия для оценки износа рабочей поверхности коллекторов с использованием физических моделей; составлен алгоритм и получены регрессионные модели для прогнозирования износа коллектора; усовершенствован технологический процесс ремонта тягового электродвигателя магистрального электровоза. Основные положения и результаты, изложенные в диссертации, получены автором самостоятельно.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на XVI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2010); на научно-практической конференции с международным участием «Инновации для транспорта» (Омск, 2010); на научно-практических конференциях «Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (Омск, 2011 - 2012); на всероссийской научно- практической конференции «Транспорт-2012» (Ростов-на-Дону, 2012); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов» (Омск, 2012); на международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию Сибирского государственного университета путей сообщения «Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе» (Новосибирск, 2012).
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 12 печатных работах, из которых три - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, заключения, библиографического списка из 115 наименований и двух приложений. Общий объем диссертации составляет 212 страниц, включая 38 таблиц и 111 рисунков.
Отказы коллекторно-щеточного узла как определяющий фактор работоспособности тягового электродвигателя
В период жизненного цикла ТЭД происходит изменение технических параметров его узлов и деталей, в первую очередь под воздействием старения и износа, причем ухудшение технических параметров ТЭД приводит к увеличению числа неплановых ремонтов. В процессе ремонта должна решаться задача не только восстановления работоспособности системы, но и объективной оценки ее технического состояния и качества выполняемого ремонта. Диагностирование ТЭД до и после ремонта позволит определять узлы, наиболее подверженные выходу из строя, их техническое состояние и производить качественный ремонт [23]. Существующий технологический процесс в условиях локомотивного депо направлен на установление факта отказа и устранение неисправности. Оценка технического состояния деталей и узлов ТЭД в ряде случаев производится визуально. Подобный контроль не позволяет объективно оценивать состояние электрического оборудования, поскольку определяется квалификацией исполнителя. Технологический процесс ремонта должен быть направлен не только на устранение существующей неисправности, но и построен таким образом, чтобы предотвратить возникновение отказа в будущем, путем объективной оценки существующего технического состояния. На сегодняшний день некоторые причины отказов ТЭД закладываются в процессе технического обслуживания и ремонта, другие - обусловлены эксплуатацией. В связи с этим актуальной остается задача оценки технического состояния и повышения эффективности диагностирования деталей и узлов ТЭД электровозов в условиях локомотивного депо посредством применения современных средств диагностирования.
Как уже отмечалось ранее, ТЭД работает в тяжелых климатических и сложных эксплуатационных условиях, что ухудшает качество коммутации. В свою очередь, интенсивное искрение способствует разрушению политуры и, как следствие, к повышенному износу коллектора и щеток.
Все факторы, воздействующие на КЩУ [24], условно можно разделить на две большие группы: механические и электрические (рисунок 1.12).
Среди факторов механического характера, воздействующих на износ коллекторно-щеточного контакта, следует отнести вибрации, возникающие при прохождении подвижным составом неровностей пути (стыки рельс, стрелочных переводов и т.д.), которые способствуют возникновению искрения [7].
Среди распространенных причин повышенного износа щеток следует выделить попадание продуктов масляного разложения на коллектор ввиду неисправности подшипниковых узлов ТЭД. При попадании на коллектор продукты масляного разложения увеличивают коэффициент трения щетки по коллектору, что в свою очередь, повышает износ трибопары «коллектор-щетка».
Фактором, в значительной степени определяющим износ коллектора ТЭД, является твердость материала щетки и наличие в нем абразивных частиц. Износ коллектора в случае наличия большого числа абразивных частиц в щетках носит неравномерный характер [19].
В конечном счете, накопление продуктов износа коллекторно-щеточного контакта в совокупности с частицами масла могут привести к отрыву щетки от коллектора, как следствие, к повышенному искрению и появлению кругового огня.
Параметры макро- и микрогеометрии коллектора оказывают значительное влияние на работу контакта «коллектор-щетка». Отклонение таких параметров от идеальных значений носит индивидуальный характер, не повторяющийся регулярно [104]. Среди параметров макрогеометрии целесообразно выделить биение и эксцентриситет коллектора, конусность, вогнутость, бочкообразность, являющие результатом ненадлежащего, как правило, изношенного, состояния металлообрабатывающего оборудования. Частным случаем биения можно также считать равномерную выработку коллектора по окружности, либо по образующей. Как правило, подобные отклонения формы не существенно влияют на износ щеток. Известно, что коммутационные циклы неидентичны по коллектору, ввиду этого коллекторные пластины изнашиваются неодинаково [100].
Основным параметром микрогеометрии коллектора является шероховатость поверхности. Движение щетки по коллектору обусловливает коммутационную устойчивость контакта «коллектор-щетка» [38]. Среди микрогеометрических параметров следует выделить профиль коллектора, в значительной степени определяющего работу коллекторно-щеточного контакта ТЭД [82].
Среди факторов механического характера, определяющих состояние контакта «коллектор-щетка» в ТЭД, выделим заволакивание межламельного пространства медью. Возникновение неидентичности коммутационных циклов, обусловленное перемещением медных частиц в межламельное пространство, способствует возникновению искрения, и, как следствие, круговому огню по коллектору. Заволакивание межламельного пространства происходит, как правило, на высоких частотах вращения коллектора. Следует отметить, что в этом случае перемещенные частицы меди действуют как абразив, тем самым увеличивая износ щеток. Изменение шероховатости трибопары «коллектор-щетка» способствует увеличению износа коллектора [90]. Одним из факторов, определяющих работу коллекторно-щеточного контакта, является подгар ламелей коллектора. Среди причин, вызывающих подгар коллекторных пластин, следует отметить заедание щетки в гнезде щеткодержателя, и, как следствие, искрение. В свою очередь, искрение в коллекторно-щеточном контакте приводит к повышенному износу как щеток, так и коллектора.
Причиной повышенного износа коллектора также может являться недостаточное нажатие на щетки, расположенные в окне щеткодержателей, что приводит к разрыву контакта с коллектором и возникновению искрения.
Исследование влияния состояния рабочей поверхности коллектора на работоспособность тягового электродвигателя
Таким образом, с помощью теории подобия и размерностей получены критерии подобия электромеханического износа рабочей поверхности коллектора для ТЭД ТЛ-2К1 и модельной машины постоянного тока П31М. По результатам математической обработки исходных данных получено значение суммарной площади щеток в модельной машине SmM = 372,65 мм2, а также значение тока якоря 1ам = 32,9 А, при прочих номинальных значениях выбранных параметров.
Таким образом, электромеханическое изнашивание, происходящее в ТЭД ТЛ-2К1 и в модельной машине П31М, может быть описано аналогичными параметрами, численные значения которых в модельной машине должны быть пересчитаны с учетом масштабов подобия. Полученные значения масштабов подобия позволят проводить экспериментальные исследования электромеханического износа на модельной машине, а результаты могут быть распространены на двигатель ТЛ-2К1.
Для исследований электромеханического изнашивания коллектора ТЭД на базе лабораторий ОмГУПС создана экспериментальная установка, параметры которой определены расчетом с применением теории подобия. Внешний вид экспериментальной установки приведен на рисунке 4.1.
Экспериментальная установка состоит из двух машин постоянного тока П31М, включенных по схеме взаимной нагрузки: машины постоянного тока соединены между собой механически и электрически и подключены к источнику питания. Одна из машин работает в режиме генератора, отдавая вырабатываемую электрическую энергию испытуемой машине, работающей в режиме двигателя и расходующей механическую энергию на вращение генератора [27, 28, 46].
Для удобства регистрации профилограмм, ввиду особенностей конструкции, в испытуемой машине выполнено технологическое отверстие и установлено технологическое приспособление (рисунок 4.3), обеспечивающее постоянство измерительной базы для датчика прибора контроля профиля коллектора ГЖП-4М [34], т.е. все измерения будут производиться при расположении датчика на одинаковом расстоянии от поверхности коллектора.
При планировании экспериментальных исследований важным фактором является получение максимального количества сведений об отклике системы в минимально краткие временные сроки и с минимальными затратами. В теории планировании экстремальных экспериментов [4] широко известны две категории планов: планы первого и второго порядка. При движению к области оптимума при использовании планов первого порядка, как правило, используют шаговое движение к экстремуму методом крутого восхождения [5].
Из теории планирования эксперимента известно, что шаговое движение к экстремуму методом крутого восхождения может продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута область, близкая к экстремуму [35]. Уточнить вероятность попадания в область, близкую к экстремуму, возможно при помощи воспроизведения экспериментов с условиями, отвечающими центру плана. По степени соответствия среднего значения функции отклика, полученного при проведениях опытов в центре плана у0, и теоретического значения Ь0 целесообразно делать вывод о близости к области оптимума.
Известно, что область, близкую к оптимуму с достаточной точностью удается описать регрессионным полиномом второго порядка [4].
Следует отметить, что для вычисления полинома второго порядка, число уровней варьируемых факторов должно быть, как минимум, три. Таким образом, при планировании полного факторного эксперимента должно быть поставлено минимум двадцать семь опытов для трех факторов. С ростом числа учитываемых факторов, число опытов в матрице планирования эксперимента будет резко возрастать. В условиях физического моделирования износа коллектора с продолжительным временным периодом для получения результатов одного эксперимента, нерационально применять полный факторный эксперимент для получения регрессионного полинома поскольку число варьируемых факторов будет более трех, а это характеризуется значительным увеличением объема эксперимента [91].
Наиболее рациональным выбором при планировании эксперимента по износу коллектора будет использование центральные композиционные планы (ЦКП), разработанные Боксом и Уилсоном, ядром которых являются линейные ортогональные планы [35]. Большое преимущество этих планов состоит в том, что если гипотеза о линейности математической модели, соответствующей исследуемому процессу, в результате анализа экспериментальных данных не подтвердилась, то нет необходимости ставить все эксперименты заново для получения модели более высокого порядка. Достаточно, в этом случае, добавить несколько специально спланированных экспериментальных точек, чтобы получить план, соответствующий полиному 2-го порядка [4].
Оценка факторов для моделирования износа коллектора тягового электродвигателя
Одним из наиболее значимых факторов, определяющих величину электромеханического износа, является ток якоря ia. Согласно Р. Хольму [114] увеличение износа при прохождении тока в коллекторно-щеточном контакте не является результатом непосредственного влияния тока. В случае отсутствия искрообразования при прохождении тока через коллекторно-щеточный контакт непосредственное ее влияние состоит во фриттинге коллекторной пленки и электролизе, которые увеличивают износ. Электролиз, в конечном счете, являясь причиной образования абразивных зерен меди и окислов, приводит к изменению шероховатости поверхности. Особенно влияние тока при отсутствии искрения проявляется в том, что фриттинг коллекторной пленки и электролиз, в конечном счете, зависят от полярности. При сравнении износа при наличии тока и в отсутствии, следует отметить, что абразивный износ заметно увеличивается при протекании тока под катодной графитовой щеткой, в то время как под анодной графитовой щеткой износ остается практически неизменным [67, 68].
Согласно Р. Хольму, искрение оказывает на износ различное влияние. С одной стороны, оно вызывает испарение материала с поверхности контактов, увеличивая электроэрозионную составляющую износа, с другой - делает поверхности контактной пары трения шероховатыми, увеличивая тем самым механическую составляющую износа.
Одним из факторов, влияющих на искрообразование, является плотность тока в щеточном контакте ущ, которая, в свою очередь, определяется величиной тока якоря 1а и площадью поперечного сечения щеток щ [56].
В качестве фактора, определяющего уровень искрения целесообразно включить ток подпитки Іп в перечень параметров, влияющих на величину электромеханического износа.
К факторам, определяющим величину электромеханического износа, следует отнести индуктивность обмотки якоря LH [87], линейную скорость точки на коллекторе олин Рассмотрим в пунктах 4.3. и 4.4. формирование критериев подобия для ТЭД ТЛ-2К1 применительно к процессам изнашивания, происходящим в наиболее ответственном и наименее надёжном КЩУ ТЭД.
Формирование критериев подобия электромеханического износа поверхности коллектора без учета электродугового искрения
Выполним анализ электромеханического износа поверхности коллектора ТЭД без учета электродугового искрения [103]. Среди факторов, определяющих электромеханический износ коллектора, следует выделить: величину удельного давления на щетку рщ, частоту вращения якоря п, диаметр коллектора D, твердость поверхности коллектора НВ [10, 26, 97]. Численные значения основных параметров, характеризующих износ коллектора для рассматриваемых электрических машин, представлены в таблице 4.1.
Для данного типа износа при анализе данной системы достаточно трех первичных величин: длины, времени и массы, при этом число критериев подобия равно разности между числом участвующих в процессе параметров п и числом основных параметров г [85].
Определим критерии подобия классическим способом, основанным на к-теореме. Обозначим критерии подобия через ям, и запишем: nM=[pmr [np-[Dp-[HBr
В данном математическом выражении показатели степеней z,, z2, ... z4 должны быть определены так, чтобы размерность тс стала равной нулю. Примем в качестве первичных величин параметры рщ, п, D и проверим независимость выбранных основных единиц [36], для чего рассчитаем следующий определитель: Полученное значение определителя D отлично от нуля, следовательно, выбранные первичные величины действительно независимы [33]. Подставим размерности параметров, выраженные через первичные единицы измерений, и получим:
Значения показателей степеней z,, z2, ... z4 определим из решения следующей системы уравнений:
Таким образом, с помощью теории подобия и размерностей получен критерий подобия электромеханической составляющей износа поверхности коллектора без учета электродугового искрения для ТЭД ТЛ-2К1 и модельной машины постоянного тока П31М. По результатам математической обработки исходных данных получено значение удельного давления на щетку в модельной машине ршм = 0,245 кг/см2 при прочих номинальных значениях выбранных параметров.
Среди факторов, определяющих электромеханический износ коллектора, следует выделить: ток якоря 1а, плотность тока в щеточном контакте ущ, ток подпитки /п, величину удельного давления на щетку рщ, линейную скорость точки на коллекторе илин, площадь щетки S , индуктивность обмотки якоря La [48]. Численные значения основных выбранных параметров для рассматриваемых электрических машин при оценке электромеханического износа коллектора с учетом электродугового искрения представлены в таблице 4.3.
Число участвующих в процессе параметров в случае исследования электромеханического износа равно семи. При исследовании электрической системы достаточно четырех первичных величин: тока, длины, времени и массы. Обозначив критерии подобия через nh, запишем.
Определение эффективного расположения операций диагностирования при сборке ТЭД
После демонтажа ТЭД из-под локомотива с помощью аппаратно-программного комплекса Profilometr регистрируем профиль коллектора до деповского ремонта.
После обработки профиля коллектора по величине математического ожидания и СКО относительных высот ламелей коллектора, а также по значениям амплитуд 1 +- 5 гармонических составляющих профиля коллектора следует сделать вывод о степени отклонения профиля коллектора от идеальной цилиндрической формы и необходимости механической обработки профиля коллектора.
При отсутствии вмешательства в состояние коллектора, необходимо перейти к следующему этапу диагностирования, который заключается в оценке площади фигуры изменения интенсивности электромеханического износа ламелей коллектора по отношению к площади контактирующего участка ламели и щетки. В случае принятия решения об удовлетворительном состоянии рабочей поверхности коллектора ТЭД можно, исключив операции механической обработки рабочей поверхности коллектора, транспортировать его на участок сборки.
В случае принятия решения о необходимости механической обработки коллектора ТЭД разбирается и ремонт производится согласно имеющейся технологической документации.
По режимам, предложенным существующим технологическим процессом производят механическую обработку коллектора и, не снимая со станка, производят регистрацию профиля коллектора ТЭД. По изменению амплитуд 1 - 5 гармонических составляющих профиля коллектора сделать вывод о качестве механической обработки. По величине СКО относительных высот ламелей коллектора и степени соответствия закона распределения относительных высот коллекторных пластин нормальному закону распределения сделать вывод о степени отклонения профиля коллектора от идеальной цилиндрической формы. В случае неудовлетворительного результата механической обработки следует уточнить режимы механической обработки коллектора и произвести технический осмотр металлообрабатывающего оборудования в депо. В случае вынесения положительного решения о качестве механической обработки якорь необходимо транспортировать на следующие операции согласно технологическому процессу.
После выполнения всех операций, регламентируемых действующим технологическим процессом, якорь транспортировать на сборку ТЭД. Проведение сборочных операций целесообразно, как уже было отмечено ранее, завершать регистрацией профиля коллектора. По изменению амплитуд низкочастотных составляющих функции профиля коллектора после сборочных операций следует оценить качество сборки. В случае неудовлетворительного качества сборки ТЭД, проверить состояние подшипниковых узлов.
После оценки качества сборки ТЭД транспортировать на испытательную станцию. В процессе испытания ТЭД на нагревание регистрировать термограммы в точках, представленных на рисунок 4.5.2 в период наибольшего нарастания температуры в работающем коллекторно-щеточном узле. По температурному градиенту в направлении щеткодержатель - щетка - коллектор судить о состоянии КЩУ. При неудовлетворительных результатах оценки технического состояния коллекторно-щеточного узла ТЭД, проверить нажатие на щетки, качество электрических соединений, настройку щеток на геометрическую нейтраль. В случае положительного решения по оценке состояния КЩУ регистрировать профиль коллектора в горячем состоянии. По изменению СКО относительных высот коллекторных пластин без учета первой и второй гармонических составляющих функции профиля коллектора, а также по изменению степени соответствия закона распределения относительных высот коллекторных пластин нормальному - судить о качестве формовки коллектора на заводе-изготовителе.
В случае положительного решения комплексно оценить качество механической обработки коллектора, степень соответствия режимов механической обработки коллектора и состояние оборудования в депо, качество сборки ТЭД, качество формовки коллектора на заводе-изготовителе.
Разработка технологического процесса ремонта изделия неизменно сопровождается определением экономической эффективности проектируемого варианта по сравнению с существующим технологическим процессом. Одним из основных критериев эффективности проектируемого варианта технологического процесса ремонта является себестоимость ремонта [9].
При сопоставлении двух вариантов технологического процесса используют коэффициент сравнительной экономической эффективности Ер или расчетный срок окупаемости Тр дополнительных капитальных вложений за счет снижения себестоимости ремонта. Вариант технологического процесса считается экономически эффективным, если коэффициент сравнительной экономической эффективности больше нормативного (Ер Ен) и расчетный срок окупаемости меньше нормативного (Тр Тн) [49, 50].
Похожие диссертации на Совершенствование технологии диагностирования коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей магистральных электровозов
-
-
-
-
-
-
