автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Разработка виброзащиты тяговых электродвигателей с опорно-рамной подвеской от колебаний зубцовой частоты

TAEREHTCffitó ЖШУТ ЙН2ЕЙЕР03 ШЕЗНОДОРОсШОГО ТРАНСПОРТА

Ka правах рукописи

БЫСАКУМЗ ТАГАЙ ТУХТАНОЗИЧ

УДК 629.423.621.333

РАЗРАБОТКА ВЙБРОЗАЩЯШ ТЙГОЗЫХ ЗШОТОЙШГАТЕШ G ОПОРНО-РАМНОЙ ПОДЗЕСКОЛ ОТ НОДЕБАШ ЗУБЦОВОЙ ЧАСТОТЕ

Спэцаазь:»сегь 05.22.07 - Подзюсвоа в се таз гвззэяшс дорог

и тяга асзздоэ

'.Ааторофер-а*

диссертации на соискание учэной степени ¡кандидата тэхяячзскдх nays

Таиквит - 1533

Работа выполнена в Ташкентской институте инженеров железнодорожного транспорта.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор • ТУРАНОЗ ХаСибулла Туранович

Официальные оппоненты: академик АН РУз, доктор технических наук,

профессор ГЛУЩЕНКО Алексей Данилович ;

кандидат технических наук, доцент СКУПЧЕННО Александр Иванович.

Ведущее предприятие: Московская железная дорога

Завита диссертации состоится " 8 м" кю.тр-_ 199 г.

в__9__часов на заседании специализированного совета

К 018.01.^1 при Ташкентском институте инженеров келезнодорокного транспорта по адресу: 700045, Ташкент, ул. Адылходжаева, 1,ТашИИТ.

С диссертацией еокно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " 7 " ига?_199 т.

Отзыв ив,автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета института . -

- Ученый секретарь специализированного совета хвн^и^ат технических наук, профессор "

Э.Т. ТУЙЧЙЕЗ

Общая характеристика работы

_Ак^альноогь_темы;_ Перед чселезнодоролным транспортом стоят задачи не только по бесперебойному обеспечению перевозок народно-хозяйственных грузов, но ч освоение эксплуатации новых видов локомотизов.

Эксплуатационные данные о работе тепловозов по сети железных дорог свидетельствуют, что процент отказов тяговых электродвигателей (ТЭД) практически оставался а пределах 6,5 - 7,5 на I млн. км. пробега локомотивов. Несмотря на то, что основными причинами отказов является' неудовлетворительное техническое обслуживание, перепробеги, запущенность тепловозного парка, резонанс поперечных колеоаний якоря ТЭД усиливает эти недостатки.

Резонансные режимы обнаружены з результате исследований динамики колесно-моторного блока (ЮТ) по признаку резкого увеличения зиброускорений, фиксируемых преобразователями, расположенными в , зенитах подзипниковых щитов при скоростях движения тепловоза 28...30, 58...62 км/ч. Причем в момент резонанса виброускорения возрастали по сравнении с допускаемыми по ГОСТ 2552-72 (15|р'3 2...3 раза. Кроме того, на осциллограммах виброускорений четко зекс-чзно влияние колебаний зусчатой частота.

Вахогл из строя 1ЭД влекут-за собой Оолыаие затраты на их восстановление." Поэтому устранение резонансных ро>тамов в пределах эксплуатируемых скоростей является актуальной прикладной,задачей, необходимой для отрасли кзлезнодорояного транспорта.

Целью саботы является проведение аналитических и зкепери -ментальных исследований по. зяброзаците якорей ТЭД от нолебаний зубцовой частоты.

Кетодыисследования. Для достижения цели работы непользеза-:шг на основе принципа электромеханических аналогий теория электрических цепей с переменными параметрами ; обцке положения теории холебанпй ; метод регистрации иябро/схорзнаЯ, вычислительной математики с приме аениэу ЗЕ'Д .

Расчет экономической эффективнее г:: зшполпзн в соответствии с методикой, разработанной ЦНИИ М11С.

Научная новизна состоит в го*, что:

доказано явление возбуждения гериошчзехйх когебана-Д жрат-них сумме и разности паз спой я зубцевой частот ; при яэхотосах

- ц

сочетаниях этих частот наблюдаются .узкие диапазоны резонансных колебаний вала якоря, модулируемых силами электромагнитного гякения главных полисов ;

аналитическими расчетами обоснована целесообразность размещения зубьев шестерни относительно пазов якоря на угол 3°2й, позволявший достигать эффект существования возможности снижения колебаний зубцовой частоты и динамических напряжений в сечениях вала якоря ТЭ1;

разработана динамическая модель, представлявшая собой круглый упругий сплошной вал с кусочно-постоянной жесткостью и описывающая крутильные колебания вала ТЭД с учетом конструктивных особенностей к закономерностей внешних нагрузок ;

новые результаты экспериментальных исследований по измерению виброускорений поперечных колебаний якоря ТЭД от колебаний зубцовой частоты.

Практическая ценность, работы состоит в том, что: получен полезши эффект в существенном, снижении до 7 раз колебаний виброускорений в зените подшипниковых щитов от зубцовой частоты ;

доказана необходимость сдвига резонанса в зону, нерабочих скоростей двикения теплоэоза (положительное решение) ;

разработана частная методика расчета углов закручивания вала якоря от гармоник зубцовой частоты в различных его сечениях и при различных режимах и нагрузках. ТЭ1;

экспериментально подтверждена работоспособность разработанного способа устранения резонансной колебаний от зубцовой частоты ;

экспериментально обнаружено повышение уровня уравнительных токов при увеличении виброускорений, фиксируемых датчиками в зенитах подшипниковых щитов ; длительная работа в резонансном режиме ТЭД мокег перегружать уравнительные соединения и явиться-одной из причин подгара коллекторных пластин якоря по схеме 1-3 с последующим переходом в 2-2 ;

широкая проверка опытной партии ТЭД в условиях рядовой эксплуатации на Московской ж.д, показала, что они могут сдать рекомендованы к внедрению на эксплуатирующихся и перспективных тепловозах. - .

Внедрение результатов . На основании экспериментальных исследований и эксплуатационных испытаний на протяаении 2-х лег опыт-

host партии ТЭД результаты работы внедрены на Московской ж.д.

Экономическая эффективность составила 157 руб. на I млн.км. пробега.

Ап£обация_£абогы. Результата исследований докладывались и обсуедались на: Всесоюзной научно-технической кснференции "Проблемы надежности и безопасности технических средеств железнодорожного транспорта ( Москва» 1988) ; Зсесооэной научно-технической конференции "Методы и средства д'.тагносгири^и^и^: технических средств железнодорожного транспорта ( Омск, 1969) ; Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы безопасности движения по -ездов" (Ташкент, 1991) ; Заседании кафедры "Локомотивы" ТашЛЛТ (Ташкент, 1993).

По материалам исследований опубликовано 5 статей и получено £ положительное решение по заявке на изобретение.

00ъем_раОог£_. Диссертация состоит из введения, 6 глав, зак-лочения, списка яспальзованнах источников из наименования л

приложений, ее зодер«ание изложено на стр., из которых сгр. занимают рисунки.и стр. таблицы.

Основное содержаниз работы

3 главе I дан анализ отказов ТЭД тепловозов типа ТЭЮ. Динамике КМБ локомотивов посвящены работы Иванова В.й., Блбаева Э.П.. Березовского 3*й,, ¡'Яхмана А.9.', Савоськина А.Н., Бирюкова И.З., Рыбникова E.H.,. Львова Н.Э., Киселева 3.11. Злияниз износа тяговой передачи на динамику КМБ посвящены работы Авраменко 3.G., Королева G.M., Лисака З.А., Добрынина I.K. На основании этих работ создано упругое зусчагое колесо, улучваащее динамику КМБ, Отмечается такте, что з уздах ТЭД имеется возможность появления рззонансных режимов, так, например, частота колебаний выводов монолитных кату-пек полосоз ТЭД ЗД-118А составляат 430-^50 Га, т.е. находятся в диапазоне частот вынужденных колебаний со стороны тягового редуктора^

Динамике зубчатых передач и подоипников посвящены расоты Пет-русозпча А.И.» Гвнхяна Й.Д., Гриневича З.Г., Тптииа Б.И., Аладьи-ия Г.П., Гладнрезсчого С.Н., Чкоаьника 1.М., Беляева А.Й., коза, Пиоемуха Б.5., Колчана Н.й., Решогоза Д.Н., Зайца З.А., Кочу-ра I.E., Картшюнхо A.M., Проскуряноаа С.И.» Глуценко Л.Д., Гря -горьег?а Н.З., Банаха Я.Я., ДвивигЬерга §.Н., Звенигородского Н.З. я многих других.

г

— о -

Итогом исследований, перечисленных авторов работ явилось выявление причин вибрации, генерируемых зубчатыми передачами ; неуравновешенностью вращающихся масс ; кинематическими погрешностями изготовления; переменной жесткостью зуочатого зацепления; наличием дефектов зубьев.

Анализ отказов ТЭд'л эксплуатации показывает, что неисправности якорных подшипников из года в год находятся примерно на одном довольно высокой уровне, а буксовые подшипники качения, работающие на первый взгляд в более тяжелых условиях, практически не имеют отказов. Мексвитковые замыкания и пробой изоляции обмотки якоря такке остаются на высоком уровне.

Проведенный анализ свидетельствует об актуальности прикладкой задачи по повышению надежности ТЭД. Для.достижения цели решены следующие прикладные задачи по:

аналитическому исследованию возможности возникновения резонанса подеречных колебаний якоря.ог колебаний зубцовой частоты ;

разработке технических решений, позволявших сдвинуть резонанс поперечных колебаний Б зону нерабочих скоростей тепловоза;

аналитическому исследованию крутильных колебаний для расчета углов закручивания вала якоря ТЗД в различных сечениях ;

оценке технико-экономической эффективности разработанного технического решения. ,

3 главе 2; исследованы поперечные колебания якоря и разработан способ, позволяющий сдвинуть резонанс от зубцовой частоты в зону нерабочих скоростей тепловоза.

Рассмотрена схема передач тепловоза с электрической передачей, т.е. КМБ с действующими на Него силами (рис. I): Ьд - сила тяжести якоря ТЗД; ./"щ окружная сила шестерни ; Кк - реакция со стороны зубчатого колеса ; ь Ро - сила одностороннего магнитного тяжения (ОМГ) ; Р0 - , Р0 — силы ОКТ под ни «ним и верхним полюсами; р^ , - окружная сила под нижним и

верхним полисами ; 8{ , . , <$<, -. зазоры между якорем и

главными полюсами; оС - угол между пазами якоря; Щ , ^ угол между осью зуба шестерни и пазами якоря; рщ , резуль-

тирующая сила от окружной силы и.

Совпадение максимального значения вектора периодической составляющей сиди адностороннего'магнитного тяжения (ОМТ) с осью нижнего главного1полюса зависит:от числа пазовых делений якоря на полосную дугу и полюсное деление. Эти соотношения у ГЭД серии

3*1-118 тепловозов типа ТЭЮ таковы, что имеется некратность, приводящая к измеиен-дп аурахтиэного воздушного зазора меаду полосами я якорем при его вращении. Таким образом, образуется периодическая составляла* сила СМГ, которая модулирует холеоляцуася массу якоря.

5

Ряс. I. Расчетная схема КМБ с двйстзуоп:««! сйлам'л. ; I - якорь ; £ - зусцы (пазя) гг'орд ; 3 - глазныа полюс ТЗд з ого оСмсгий воз будняя ; 4 - -тастеряя ; 5 - зус-чатоз ; 6 - коде с о ; 7 - язг.ьо).

7стзкозлено, что сиди магнитного тяговая со агорою» глапиа'х я о лес за С П) ) д зкруднаа сила ¡¡¡естепкл со сгогюка тягового сз-,'.укгога ддйстэрт «а zzл яхооя с '»астотгии

О Я и л

*n~~6o'Zn u > (i)

где - пазовая частота, Гц; зубцовая частота, Гц;

Пя - частота вращения якоря, мин-1; 2а - число пазов (зуоцов) якоря ; З.щ - число зубьев вестерни.

Шестерня на валу мокет занимать различные положения отш -сительно пазов (зубцов) якорк.

При сдвиге зубьев шестерни по окружности на угол = частота возмущавщего воздействия со стороны Fg и Fju будет близкой к сумме

где П «= 1,2,3,..,,111 - номера гармоник.

Собственная частота поперечных колебаний вала якоря в подшипниках качения при зазоре ( В = 0,03,..., 0,3 мм) по данным А.Д. Глуценко находится в пределах = 43,5,..., 87 Гц.

Рассмотрим влияние зубцовой частоты на якорь, например, при скорости движения тепловоза V= 30 км/ч, что соответствует вращение якоря ТЭД ШЛ= 668 мин~* пазовые и зубцовые частоты имеет следующие значения . = 601 Гц и 189 Гц, а частота биений ( усиление и сникение)

601 +• 189 = 790.. .412 ñu

Отсюда видно, что пазовая частота и частота биений являются почти частотными кратными зубцовой частоте 3,2 , (4,17... 2.17)

Возможность возникновения, биений от суммы или разности па-зов-ых и зубцовых частот подтверждена экспериментальными исследованиями по измерению виброускорений в зенитах подшипниковых щитов якоря ТЭД (рис. 2). Осциллограмма виброускорений записыва -лись при скорости движения • У= 30 км/ч, направление движения ТЭД "двигателем-вперед", сила тока Зг =2800А, напряжение Ur = = 480 В, скорость протяжки осциллографной бумаги 25 мм/с. Виброускорения фиксировались.датчиками ДУ-5С виброизыерительной аппаратуры ЗИ-fiTH с диапазоном измерения от 0 до 200 Гц.

Поэтому предложено техническое решение по виброзащиге якоря от з-убцовой частоты установкой шестерни на вал относительно пазов якоря на угол у/ * ~ . для ТЗД типа ЭД-П8А этот угол

составляет ^-Ц/^ 3°20.

?ис- 2. Осциллограмма виброусковениД якоря ТЭД (1-зядниЯ подшипниковин цит ; 2-перздтШ г.одштниксгна пит).

Для оценки целесообразности этого предложения бала выполнены исследования крутильных колебаний валз с цельа выявления зго изменения от действупщях в эксплуатации нагрузи;:: и экспержэнталь-но подгзерздаацие правильность речения задачи.

В главе 3 рассмотрены крутильные колебания зала якоря ТЭД. 3 связи с спобенностьв конструкции якоря ТЭД за расчетнуп принята схема крутого упругого сплошного вала с кусочно-постоянной жесткостью^ имеющего на.консоли постоянную по значении сосрз-доточеннув массу шестерня с моментом инерции <л нагругсен-чсго сосредоточенный моментом сопротивления Та С ; и распределенными внешними нагрузками по его длине. Закон изменения последних принят в Лорме уточняющей расчетнуп схему, рассмотренную д.т.н. Киселевым В.И. Такой- характер внешних нагрузок объясняется осяаб-лением магнитных сил по краям якоря, что соответствует реальному нагрукенив вала.

На расчетной динамической схекз (рис. Э) для выеодз уравна -нкй крутильных колебаний зала 'ТЭД приняты обозначения¡О^З»^3^

- жесткость различных участкоз вала при кручении ; (£ = 1,2)

- интенсивность момента инерции масс различных участков ваза относительно его оси ; Та (."£)■ - крутящий момент шестерни привода, создающий сопротивление вращению якоря ТЭД; ("£ )

- моменты сил трения в опорах ТЭД ( - радиальная нагрузим ка опору ; - коэффициент трения качения в опорз ; - радиус-

цапфы и ) - интенсивность крутящего :-:омента магнитных

сил, носящая грапециодалькыи характер на участке вала й£2£с1.

л (¿Л'

лп

ТаШ

'Э а

а

6

_

{ /7 Та(т)

ШЩШ2ёь-{ и

г

в

ж

х кг —•->-

Рис. 3. Расчетная динамическая схема вала ТЗ;

Примем:

сосредоточенные крутящие моменты иестерни привода и моменты трения е опорах изменяется по закону

та>=т0 , о)

гр гр П=1

где 1(] и 1ц. - постоянные и переменные составляющие крутящих моментов ; "Л- .= 1,2.,...,Яг - номера гармоник.; С*) - круговая частота возмущающих сил.

интенсивность -крутящих моментов от магнитных сил изменяется по трапециодальному закону, как разрывная функция от 2

— ] //(I- а0и) ) при а^х^а.

ь

где р. и а0 - постоянные для данного диапазона скоростей, определяемые по тяговой характеристике тепловоза. •

Поскольку К валу якоря в опоре Ь приложен момент трения \ ( + ) , ТО интенсивность внешней цаг^узки £¡,-(.2 ) окончательно можно представить одним аналитическим выражением в виде

о^иМ —6,(2* /д-^ ал),

где б. (2-Е)- импульсная функция первого порядка. 1

На основании принятой расчетной схемы и допущений с использованием вариационного принципа Осгроградского-Гамильтона било получено уравнение крутильных колебаний вала ТЭД с кусочно-постоянной жесгкосгьв при действии на него сосредоточенной и рас -пределе иной нагрузок в виде

где 9 (ЗД) - угол поворота вала якоря ;

¿(2) и ~ кусочно-постоянные интенсивности момен-

тов инерции масс различных участков к жесткость при кручении, определяемые по выражениям:

¿(2)= \и[/+ ес(б0(з-аьб"вгз£-а>)] ;

где <х= ( 114)/ 1г{ > ^/(хЦ/М . - коэффициенты, учитывающие инерции, масс и геометрических характеристик

отдельных участков ; . , /•_ _ г _ *

20)[20б{аДс/}_

- запаздывавцая единичная функция ле-

висаада.

действие моментов сопротивления к моментов трения в опорах вызывает изменение скорости вращения вала и закручивание его сечений друг относительно друга. Для разделения этих составлявших движения угол поворота вала представим в виде суммы

812/Ь= ухЪ-мгг/О , (7)

где 1рсЪ~ угол поворота вала якоря как жесткого тела )

- функция угла закручивания сечений зала. _ >

, После подстановки (7) в (6) с учетом условия ч^фСи^

^(с! получим уравнения крутильных колебаний модели вали.

Решение уравнения крутильных колебаний модели вала отроки -ввек в форме, соответствуете?, характеру изменения внешних нагру-

зсг.

= ¿сю + £ /кянпП0{ , (3)

где ~ Функция угла закручивания сечений от постоянных

составлявших внеааних нагрузок; амплитуды угла зак-

ручивания сечений вала, от " П- " гармоники внешних нагрузок функции .

Лая реаения уравнений форм " П- " гармоник ( Л = 1,2,3 ) крутильных колебаний использован метод операционного исчисления по одной переменной с учетом гармонических условий. Для определения максимальных углов закручивания для нагруженного сечения при 2 = 0,964 м использован метод двух расчетов, предложенный 3.1. Бидерманом. 3 результате получены закономерности изменения углов закручивания сечений по длине вала и касатель -

ных напряжений

Нй основа выполненных исследований с использованием обобщенной методики расчета на колебания и прочность роторов широкого класса мами различного технологического назначения, разработан -мой Х.Т. Х'уранозьм, были выполнены расчеты напряаений при различных участках по длине вала якоря и режимах работы ТЭД и скоростях движения тепловоза. Результаты этих расчетов для наиболее нагруженного сечения вала при 0,964 м. (, рис. 3 сечения 1-Х перед передним подшипниковым щитом ) приведены в табл. I.

Таблица I

Значение угла, закручиваняя и касательных напряжений при г« 0,964 и

Режим нагрузки | Скорости движения тепловоза,км/ч ; £=0,964 м

г 24; 40 ; 60 | 30 Т 100

Номинальная 0,0025 9,89 0,0029 11,56. 0,0035 • 11.В1 0,0040 16,11 0,0047 18,41

Увози чана на

203 динамическая 0,005 0,0058 0,0057 о,ооа 0,0093

нагрузка зубцо -

зон частоты 19,78 23,01 0 27,62 32,22 36,83

Анализ данных расчетов и гаолицы показывают, что: наибольвее значение угла закручивания сечения вала якоря достигает 0,0093 рад. при скорости тепловоза 100 км/ч и увеличенной на 20/2 нагрузке. Данное значение угла закручивания сечения вала якоря находится'в предела* допустимого С СД] = 0,017 рад.), т.е. по условии жесткости вал удовлетворяет предъявляемому требованию ;

значения качественных напряжений в указанном сечении вала якоря ( Т = 18,41 МПа) при номинальной нагрузке ТЭД и увеличенной на 20/с динамической составляющей нагрузок в эксплуатируемых скоростях двиисения тепловоза меньше, чем допускаемое значение этих напряжений ( [Т] = 25 МПа), т.е. вполне удовлетворяет условию прочности.

Кроме того, на основании результатов расчетов построены графики изменения углов закручивания соч'ения Д(гД) и касательных напряжений Т ) при фиксированных сечениях С при 5 = = 0,964 м ) в течение одного оборота ТЭД при различных его нагрузках и скоростях движения тепловоза. Для примера на-рис. 4 показан график изменения угла закручивания для наиболее нагруяанного сь-чения при £ = 0,964 м вала ТЭД при номинальной его нагрузкз к различных скоростях движения тепловоза' V- 40, 60, .-60 км/ч. Анализ этих зависимостей показывает на наличие знакопеременного характера угла закручивания сечения вала якоря, который следует учитывать при прочностных расчетах.

В главе 4 приведены методика и результаты эксперименгаль -ных исследования опытных ТЭД. ■

Для экспериментальных исследований в локомотивном депо Ташкент Среднеазиатской ж.д. было опубликовано два ТЭД, серийный я опытный.

У опытного ТЭД зуб шестерни был расположен в соответствии с разработанным техническим решением, т.е. зуб шестерни был размещен относительно паза якоря на угол

У обоих тяговых электродвигателей в соединениях между одно-полярными щеточными бракетми для записи в них тока были установлены шунты.

В зенитах подшипниковых щитов были приварена оооышки к которым при помощи угольников крепились датчики ДУ-5с виброизмери -тельной аппаратуры Ш-6ТН.

рЖ*р* д

— ВО км/и

0,7- I 0,60,544-

<13-

о,от1:'с

Рис. График изменения угла закручивания вала якоря.

( 2 = 0,964- м ; I - номинальная нагрузка ; 2 - увеличенная на 20;? динамическая нагрузка зуСцовой частоты).

Режим работы тепловоза обеспечивали раоогу тяговых электродвигателей с нагрузкой и на холостом ходу как "колесом вперед", так и "двигателем вперед".

Запись падений напряжения на главных полисах по числу колебаний переменной составляющей в соответствии с числом пазов якоря давала возможность на временной оси определить один оборот якоря и составить суждение с переменной составляющей силы одностороннего магнитного притязания. Пульсации переменной составляющей тока меаду однополярнами щеточными бракетами отрэкали характер и Ее-личину тока в уравнительных соединениях.

По результатам исследований кзкекеиие эаоро/скоровкя в зо«а-гс подгипникозих сигоз н:-:оря ТЭД заявлено, что для ясох исследуемых рзтдмоз резонанс поперечных кодесакцЯ якоря у опытного Т2Д не обнаружено, что подтвэрадает правильность раараооганиого способа устранения резонанса зуСцовой частоты. Различие з величинах злороускорений, рпкелруемых датчиками, при дэагсенаи ''ТЭД вбэред"

и "колесом вперед" также свидетельствует об этом. На осциллограммах экспериментальных исследований по изменении виброускорений ( рис. 5) четко видны наложения зубцовой частоты на характер колебаний виброускорений в серийных конструкциях ТЗД С рис. 5а) и ее отсутствие на опытных'ТЗД ( рис. 56).

Критерием оценки виброзащиты является значения виброускорений в зенитах подшипниковых щитов, которые согласно ГОСТ 2532-72 не должны превыиать 15,1 д . Результатами экспериментальных исследований по изменение виброускорегшй в указанных местах серийных конструкций ТЭД при скоростях движения тепловоза 28-62 км/ч, обнаружены резкое увеличение' значений виброускорений до 42 д. , т.е. в 3 раза.

а

В

Рис. 5. Осциллограмма виороускорений якоря ТЗД серийного . (а) и опытного (б)

Результатами экспериментальных исследований по измерение виброускорений зубцовой частоты в опытных ТЗД, оборудованных на

основе предложенного нами способа, их значения при двикенни тепловоза под нагрузкой "ТЭД вперед" при У= 40км/ч достигли 2§ у заднего подшипникового щита (ЗПЩ) и 4 д. у переднего подшипникового щита (ППЩ), ( т.е. значение виброускорений снижены з 4-7 раз сравнительно в допускаемым значением) ; при V« 60 км/ч достигли 4,2 д у 31Ш и 3,3 £ у ППЩ С т.е. значение виброускорений снижены в 3-5 раз, чем их допускаемые значения) ; при движении

в 2,4 3. раза.

тепловоза под нагрузкой "колесом вперед" при V = 30 км/ч до -стигди 0Д| у ЗПЩ и 0,3 О у Ш1Щ;прн V = 60 км/ч - 0,4 ^ у ПОД и 0,6 £ у ЗЕЩ.

В главе 5 приведена методика и результаты эксплуатацией -ных испытаний опытных ТЭД на тепловозах 2ТЭ10М приписки депо Узловая Московской «.д.

Эксплуатационные испытания опытной партии ТЭД тепловозов 2Т310М проводились в течении 2 дет. Периодически С раз э квар -тал) проводилось комиссионное обследование опытной ТЭД. Через год эксплуатации осмотрены и сфотографированы коллектора опытных ТЭД.

За время эксплуатационных испытаний 1991-1992 гг. проведено взсть комиссионных обследований, во время которых открывались нижние лвки и осматривалось состояние коллекторно-цепочного узла ТЭД. Комиссионные обследования актировались.

Эксплуатационные испытания показали:

на опытных ТЭД не «аблвдалось•выхода из строя по причинам, характерным для резонансных режимов ;

опытные-ТЭД тепловоза 2ТЭ10Н-917 на момент освидетельствования имели пробег 167000 кы без замечаний и были установлены после рзмонта под другие тепловозы.

Посла полуторагодичной эксплуатации коллектора опытных ТЭД находились вхороаем состоянии, не имели потемнений коллекторных пластин по схеме 1-3 и 2-2, что подтверждает результат« аналити -ческих и экспериментальных исследований.

В главе 6 приведены расчеты экономической эффективности от внедрения результатов работы.

Экономическая эффективность от внедрения результатов раооты составила 157 руб. ка I млн.. км. пробега в ценах 1990 г.

Выводы и- рекомендации

1. Анализ статистических-данных отказов ТЭД тепловозов и работ во кзучанаа динамика якоря как упругого вала показал, что одним из -причин выхода из строя уздов ТЭД является его работа в резонансных зонах.

2, Доказано явление возбуждения гармонических колебаний кратных сумке л разности пазовой и зуоцовой частот. При накогорах сочетаниях этих частот наСявдаится узако диапазоны разонапених ко -дебаниз ваза якоря, иодувируеиых силами электромагнитного тя'-хания

главных полюсов.

3. Аналитическими расчетами обоснована целесоооразность размещения зубьев, шестерни относительно пазов якоря на угол 3°20, позволяющий достигать эффект существования, возможности сникения колебаний зубдовой частоты и динамических напряжений в сечениях вала якоря ТЭД.

4. Составлена расчетная динамическая схема вала ТЗД с учетом его конструктивных особенностей и характера внешних нагрузок, на основании которой выведены и решены уравнения крутильных коаеба -ний. „

5. Результатами экспериментальных исследований по измерение виброускорений в зените подшипниковых щитов доказан полезный эффект в существенном снижении до 7 раз, колебаний зубдовой частоты на основании рекомендации теоретических расчетов ( п. I вы -вода). Кроме того, такой полезный эффект привел к с ни ее и и в суммарных динамических напряжений на 15-ZÖ%.

6. Эксплуатационные испытания опытнйх ТЗД в локомотивном депо Узлозая Московской.к.д. показали:

на опытных ТЗД не наблвдалось выхода из строя ТЗД по причинам, характерным для резонансных режимов;

опытные ТЭД тепловоза 2T3I0M-99I7 проили от ГРЗ доТРЗ.пмея пробег 167000 км. • '

Таким образом, в диссертации изложены сделанные автором научно- обоснованнее технические разработки по вяброзащите тяговых электродвигателей тепловозов от колебаний зубцовой частоты, обес-печиваициь решение важных прикладных задач в отрасли транспортного машиностроения.

Материалы диссертации опуьяикованы в следующих работах:

1. Обнаружение резонансных режимов.якорей тяговых электродвигателей тепловозов. Тезисы ВНТК "Методы и средства диагностирования технических средств, железнодоронного транспорта" , Омск, 1939, I, 3 с. (соавторы Вавилов 3.$., Муракаев i.A., Жидков З.Н.).

2. Аналитическое исследование крутильных колебаний вала тягового электродвигателя. Деп. рук. К 5016'ЗНИИТЙ, М., 1990, 2.6 с. соавторы буранов Х.Т., Завилов 3.$.).

3. Установление резонансных поперечных колеоаний якоря тепловозных электрических машин. Тезисы ВНТН "Дроблены безопасностя движения поездов", Ташкент, 1991, 0,25 с. С соавторы Вавилов

Жидков З.К.).

4. К расчету частоты резонансных поперечных колебаний якоря тягового электродвигателя тепловозов. Вопросы динамики и надежности локомотивов в условиях Средней Азии. Деп. соорник ШШТЭИ МПС & 5784, М., 1992, с. 14-18 (соавторы Вавилов 3.4., Жидков З.Н).

5. Система передачи локомотива с электрической передачей. Положительное решение по заявке № 4953 977-07 (048373) от 10.06.91 (соавторы Вавилов В.Ф., Валиев Б.Т., йидков З.Н. и др.).

ELABORATION CF THE TRACTIVE ELEKTRIC ENGINE WITH A EETfiRXNBFRAME SUSPENSION BRACKET VIBRATION PROTECTION FROM THE TOOTH FREQUENCY DSCILLATIDN

Beisal:ulov T.T.

Tashkent Railway Engineering Institute Tô&lii.&nt, 1993 ABSTRACT

Tne work represents the study of transversal and torsional vibrations of the TMB disel lokomotive rotor T3ft by means of the theory and experiments.

The study is caused by the negative effects they exert on the reliability of- T3ft.

A physical model, of the rotor an a vertical plane as a

paramétré . system uas worked oat for theoretic investigations of transversal rotor vibrations. '

The qualitative analysis allowed to «ork out the T3fl vibration protection frcrr, the. tocth frequency oscillation for diesel î oi.onioti V6S th s bear i ngf ram e suspension bracket.

Tas&ri on the- Elaborated dynamic model the work also repr<?— scrts the study cif the torsion vibrations Df the T3ft shafts. It also describes the tarsien vibrations of the shaft 6y means of not uniform di f ferentional equations in particular i^Lrivati vers of the second order with riece-invariable coefficients regarding the ccnrt.-ucti ve? features find the conformity with external loads, giver. ty mp^ns; of regular and singular generalized functions.

On the 'basis of the adopted analytical dependence methods of rivrua: r calculation of strength wds worked out to determine rational constructive paramétrés of constructions ori the stade of designing T?a. The calculations made on its basis proved the work ability r>f the- elaborated technical solution from the enflu-enrt? of the tooth frequency.

The operational . tests of the exper-imental lot Df T3fl -for » twG-yoar period allowed to recommend the elaborated vibration prctcction for applying it in industry.