автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Влияние технологических факторов на качество функционирования коллекторных тяговых электродвигателей магистрального электроподвижного состава

ШАНТАРЕНКО СЕРГЕЙ ГЕОРГИЕВИЧ

УДК 629.423.31

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА КАЧЕСТВО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОЛЛЕКТОРНЫХ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ МАГИСТРАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Специальность 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог и тяга поездов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОМСК 2000

Работа выполнена в Омском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор АВИЛОВ Валерий Дмитриевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ЛИСУНОВ Владимир Николаевич; кандидат технических наук, доцент КОВАЛЕВ Владимир Захарович.

Ведущее предприятие:

Западно-Сибирская железная дорога

зо

Защита состоится « 27 » июня 2000 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 114.06.01 при Омском государственном университете путей сообщения по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГУПСа.

Автореферат разослан « 25 »мая 2000 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета университета по почте.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации

В. К. ОКИШЕВ

Омский гос. университет путей сообщения, 2000

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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

Суммарные расходы локомотивного хозяйства являются одной из главных составляющих (примерно 40 %) в общих эксплуатационных расходах сети железных дорог, при этом значительные средства, около 30-35 % от общих расходов в локомотивном хозяйстве, затрачиваются на техническое обслуживание и ремонт локомотивов. В связи с ростом в настоящее время объема перевозок, а следовательно с увеличением интенсивности эксплуатации и повышением требований к эксплуатационной надежности тягового подвижного состава следует ожидать возрастания этих затрат.

На неплановый ремонт электровозы поступают в основном в результате повреждений тягового привода и колесных пар с буксами. Анализ повреждений оборудования электровозов на сети железных дорог показывает, что около 25 - 35 % от общего количества отказов составляют повреждения тяговых электродвигателей (ТЭД), поэтому одной га важнейших задач эксплуатации электроподвижного состава является обеспечение надежной работы колесно-моторных блоков (КМБ) и их основного узла - тягового электродвигателя.

На сети железных дорог России основной парк электроподвижного состава составляют локомотивы прежних лет выпуска. В условиях современного состояния экономики страны не приходится рассчитывать на скорое обновление всего парка за счет локомотивов нового поколения, поэтому вопросы повышения надежности работы имеющихся в эксплуатации локомотивов путем совершенствования системы технического обслуживания и ремонта, при сокращении эксплуатационных расходов, являются актуальными.

Требование снижения эксплуатационных расходов, в том числе за счет внедрения ресурсо- и энергосберегающих технологий при обслуживании и ремонте железнодорожной техники, отражено в отраслевой научно-технической программе МПС России («Программа энергосбережения на железнодорожном транспорте в 1998 - 2000, 2005 годах»), утвержденной указанием МПС от 19.10.98 № Б - 1166у. Постановлением Коллегии МПС России от 22.02.97 № 4 в качестве одного из основных направлений ресурсосбережения принято снижение потерь, связанных с износом узлов и деталей, путем внедрения современных технологий их диагностирования и восстановления.

Повышение качества функциошгрования тяговых электродвигателей в эксплуатации во многом зависит от совершенствования системы технического обслу-

3

живания с использованием диагностических мероприятий для более достоверного контроля технического состояния ответственных деталей и узлов.

Целью работы является создание методов и средств оценки качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от изменений ряда технологических параметров, обусловленных несовершенством ремонта, повышенным износом и динамическими воздействиями в условиях эксплуатации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: разработать математические модели для оценки динамических составляющих критериев качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути;

выполнить качественный и количественный анализ влияния отклонений конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути на качество функционирования тягового электродвигателя при динамических воздействиях в условиях эксплуатации;

определить степень влияния асимметрии магнитной цепи и перераспределения магнитных потоков на условия коммутации в стационарных и переходных режимах работы тягового электродвигателя;

исследовать и определить степень влияния электромагнитных и механических факторов условий эксплуатации, а также эксцентриситета якоря на коммутационную устойчивость тягового электродвигателя;

обосновать выбор диагностических параметров для сравнительной оценки интенсивности искрения в процессе приемо-сдаточных испытаний тяговых электродвигателей;

разработать устройство объективной оценки качества коммутации при приемо-сдаточных испытаниях тяговых электродвигателей;

разработать стенд для диагностирования колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава.

Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов математической статистики, математического моделирования и аналогового замещения. Эксперименты проводились на лабораторных установках и на тяговых электродвигателях электроподвижного состава (ЭПС) магистральных железных дорог.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Получены математические модели для оценки динамических составляющих критериев качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути.

2. Разработана схема замещения магнитной цепи тягового электродвигателя, учитывающая особенности распределения магнитных потоков, насыщение магни-топровода и вихревые токи.

3. Разработана математическая модель влияния вихревых токов остова на магнитный поток добавочных полюсов ТЭД.

4. Разработаны устройство для диагностирования качества коммутации тяговых электродвигателей в процессе приемо-сдаточных испытаний и блок амплитудной коррекции для повышения достоверности измерений при большой интенсивности искрения. Схемные решения защищены двумя авторскими свидетельствами на изобретения.

5. Предложен способ определения величины и геометрии немагнитного зазора между якорем и полюсами статора, по которому подана заявка на изобретение.

Практическая ценность работы.

1. Полученные математические модели позволяют проводить оценку влияния эксцентриситета якоря, зазоров в моторно-якорных подшипниках (МЯП) и параметров рельсового пути на качество функционирования тягового электродвигателя.

2. Схема замещения магнитной цепи тягового электродвигателя и математические выражения позволяют определять влияние электромагнитных факторов, возникающих в эксплуатации, на коммутационную устойчивость ТЭД.

3. Предложенный способ позволяет определять полную геометрию немагнитного зазора между якорем и полюсами магнитной системы статора тягового электродвигателя.

4. Разработанный прибор позволяет проводить сравнительную оценку степени искрения однотипных тяговых электродвигателей при приемо-сдаточных испытаниях, а блок амплитудной коррекции обеспечивает повышение достоверности при определении уровня искрения большой интенсивности Прибор может быть использован как первичный преобразователь АСИ тяговых электродвигателей.

5. Разработанный стенд позволяет проводить автоматизированный вибродиагностический контроль технического состояния колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава, что повышает достоверность диагностирования и качество технического обслуживания.

Реализация результатов работы. Разработанное устройство оценки степени искрения внедрено на испытательной станции тяговых электродвигателей в локомотивном депо Московка Западно-Сибирской железной дороги. Разработанный стенд вибродиагностического контроля колесно-моторных блоков внедрен в локомотивном депо Омск Запад но-Сибирской железной дороги.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конфе-

5

ренции «Коммутация электрических машин» (г. Харьков, 1984 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции «Методы и средства диагностирования технических средств железнодорожного транспорта» (г. Омск, 1989 г.), на научно-технической конференции «Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири» (г. Новосибирск, 1997 г.), на научно-практической конференции «Энергосбережение на предприятиях Западно-Сибирской железной дороги», посвященной 160-летию отечественных железных дорог (г. Омск, 1997г.), на межвузовской научно-практической конференции «Железнодорожный транспорт Сибири: проблемы и перспективы» (г. Омск, 1998 г.), на региональной научно-практической конференции «Транссиб-99» (г. Новосибирск, 1999 г.), а также на научно-технических семинарах в ОмГУПСе.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 12 печатных работах, которые включают в себя четыре статьи, шесть тезисов докладов и два авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объем диссертации 214 страниц, в том числе 148 страниц машинописного текста, 37 рисунков, 7 таблиц, список использованных источников из 114 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи работы, характеризуются новизна и практическая ценность результатов исследований.

Первый раздел посвящен качественному анализу отказов тяговых электродвигателей подвижного состава магистральных железных дорог и обзору методов и средств диагностирования его систем и узлов.

Исследования надежности работы тягового подвижного состава магистральных железных дорог в условиях эксплуатации, систем его технического диагностирования, обслуживания и ремонта проводились различными научными коллективами. Значительный вклад в решение названных проблем внесли наши соотечественники, доктора технических наук В.Д. Авилов, Ю.А. Бахвалов, И.И. Галиев, А.Д. Глущенко, И.П. Исаев, В.А. Камаев, М.Ф. Карасев, В.И. Киселев, В.Л. Кучумов, A.JI. Лисицин, В.Н. Лисунов, В.Б. Медель, Б.А. Метелкин, М.Н. Новиков, А.П. Павленко, Е.С. Павлович, М.П. Пахомов, A.B. Плакс, В.В. Привалов, H.A. Ротанов, А.Н. Савосыдан, Т.А. Тибилов, В.П. Феоктистов, H.A. Фуфрянский, В.А. Четвергов, В.Г. Щербаков и многие другие.

Анализ отказов тяговых электродвигателей свидетельствует о том, что значительная их часть приходится на коммутационные повреждения, связанные с неудовлетворительной работой коллекгорно-щеточного узла, и механические повреждения, выражающиеся в неисправностях подшипников и подшипниковых щитов, зубчатой передачи, в обрывах секций и выводов обмоток, биении якоря и др.

Обеспечение качества функционирования ТЭД в эксплуатации возможно за счет улучшения системы технического обслужившим и ремонта, что во многом достигается посредством совершенствования и создания методов и средств технического диагностирования. Выбор наиболее информативных и эффективных диагностических параметров является главной задачей при разработке средств диагностирования тяговых электродвигателей.

Наиболее достоверную информацию о техническом состоянии такого объекта, как тяговый электродвигатель, который работает в тяжелых эксплуатационных условиях, можно получить только при рабочей нагрузке с учетом влияния динамических воздействий, возникающих при движении подвижного состава. Применение методов математического моделирования позволяет значительно расширить возможности изучения рабочих процессов ТЭД с учетом условий' эксплуатации.

В качестве критериев оценки качества функционирования тягового двигателя приняты эксцентриситет и виброускорение якоря, радиальная сила в моторно-якорном подшипнике, небалансная ЭДС в коммутируемом контуре, уровень искрения.

Во втором разделе приведены результаты исследования влияния эксцентриситета якоря, зазоров в моторно-якорных подшипниках (МЯП) и стыковых неровностей рельсового пути на качество функционирования тягового электродвигателя.

Тяговый двигатель ЭПС является центральным звеном сложной электромеханической системы. При математическом моделировании целесообразно эту единую систему представить в виде совокупности расчетных схем, объединенных между собой кинематическими и упругодиссипативными связями. Математическое описание можно производить в системах координат, наиболее «выгодных» для каждого случая с использованием наиболее удобных принципов моделирования.

При исследовании колебаний в электрической цепи ТЭД использовалась расчетная схема, приведенная на рис. 1.

"(О

а.

£ р

Ьв

Рис. 1. Схема включения ТЭД

Данной схеме соответствует следующая математическая модель:

ь. + * А - К+ с.Ф(|.)(а>. + Ф. )= и(0;

ш

ш

1.Ф. "ЬМ^+М, =с„Ф(1в)|.>

где и(1) - напряжение, кратное напряжению в сети в зависимости от режима ведения поезда; Ф(ь) - магнитный поток; 1», ¡„ - сипы тока в цепях якоря и возбуждения соответственно; <в„ ф, - средняя и динамическая составляющие скорости вращения якоря; Ц,

Ьв - индуктивности цепей якоря и возбуждения; Ла, - активные

сопротивления обмоток якоря, возбуждения и шунтирования; Мвр — мо мент в системе редуктора, приведенный к валу якоря; М„ - момент сопротивления качению в моторно-якорных подшипниках ТЭД; Мэм = с„Ф (!,) Ц - электромагнитный момент на валу двигателя.

Для оценки воздействия стыковой неровности на динамику КМБ использовались теоремы об изменении количества движения и кинетического момента при соударении абсолютно твердых тел. На основе предложенной расчетной схемы, приведенной на рис. 2, получена математическая модель:

'/„(оа-о1) = Ч51(К-2ь)+81Х11;

тУх2-шУх! = -8х; (2)

тУг2 -тУг1 = 5г,

где индексы 1 и 2 - значения величин до и после удара; ^ - момент инерции колесной пары; ш - масса колесно-моторного блока; со = УЖ - угловая скорость колесной пары; = Хь =л/2КЬ — Ь2 - координаты точки соударения; Ь - возвышение принимающего рельса; Ух1 = V- скорость движения локомотива; У21 =7,т-вертикальная составляющая скорости центра масс колесной пары до удара.

Решением системы (2) является:

СТ^шй5) ; (3)

V,, =о2(К-Ь>, Уй=<в,Хь; 8х=-т[со2(К-Ь)+У]; в, =т[согХь -¿„]. Для приближенной оценки можно принять:

аг^^-тЖ-тт/гМ^У^-тЯ2). (4)

Динамика колесно-моторного блока представлена системой дифференциальных уравнений, полученных на основе предложенной расчетной схемы на рис. 3:

тд£д +(жт -нЖр +Жп)гд +(1,ЖТ -12Жр +12Ж„)фд +

+ +Рр-ри)гд +(1^-12рр+12рп)фд = 0;

зл$д + (1,ЖТ - 12ж р + 12Ж. )гд+(1^ - 12рр + 12рп )гд +

+ (1,2ЖТ +^Жр-1^Жп)фд +(1?РТ -1*рр +1*р„)фд = О,

где - момент КМБ относительно центра тяжести; 2Я - вертикальное перемещение центра тяжести КМБ; <рд - поворот вокруг центра тяжести; Ь - расстояние от центра тяжести до траверсы; 12 - расстояние от центра тяжести КМБ до центра колесной пары; Жт- Жр, Ж„ - жесткости и £$т, рр, р„ - коэффициенты демпфирования соответственно траверсы, рессор подвешивания тележки и рельсового пути.

Рис. 3. Динамика колесно-моторного блока

Математическая модель пространственных колебаний якоря согласно предложенной расчетной схеме, приведенной на рис. 4, имеет вид:

таха +х, 5г

Ша^+га

2Кд11»1 5г

ЕоБтср =а,

Опл бпп Ог

Рпл _|_Рпп_

8оСОЗф=0;

\Оил бпп Ог У

ГПа

4 3 2,

V

2

ео.

9а +^соз2ф 0, -¿зт2ф \|/а

"ШаЕО

х(вт2ф 0а +2соз2ф )+2а1Е

Кт Рпл ,8пп 5пл.

6г

(Фа+Ша)*

+еосо5ср)+

ГОа

4 3 2

Фа +^соз2(р <|>а -а^т29 0а

"ШаБо

(Фа +С0а)>

х(ба соз2ф -+- $т2ф )+Ха1,

Рпп_Рпл _5пп 8пл_

2КЛ/

'(ха+Ео8тф)+

+2Роп1РЧ;. -пи

оп'Р

( т»2

; ФФ. =0;

Ша

(6)

^•+^)ф+2РРГш1-4КдКаг[2ео(хаС05ф -гавшф )-ео^(фасо5ф +е,8Шф)]н

2 / 8г

+ 2РшГш1| Фа+©а+~Фи

Гш1

где х,, г, - продольное и вертикальное перемещения оси якоря; Рш,, Бт, ~ радиальные упругие силы в левом и правом моторно-якорных подшипниках соответственно; йцд, йщ, - упругие деформации в левом и правом МЯП соответственно; 6г- расстояние от поверхности якоря до остова; Кд - постоянный коэффициент

J

для данного типа двигателя; I. - половина длины якоря; Роп, рш - коэффициенты демпфирования в материалах МЯГ1 и шестерен; у,, 0, - динамические составляющие углов поворота оси якоря вокруг осей 02 и ОХ соответственно; е0 - технологический эксцентриситет якоря; ср - угол поворота якоря вокруг собственной оси; 1р - расстояние между центрами МЯП; Рр - упругая сила в редукторе; гш1> гш2 "" радиусы ведущей и ведомой шестерен редуктора соответственно; Фкп ~ У14511 поворота колесной пары; ^ - коэффициент трения качения.

На основе полученных математических моделей проведены расчеты динамических составляющих критериев качества функционирования ТЭД (е - суммарного эксцентриситета; ЭД1, - виброускорения якоря; Р - радиального усилия на наиболее нагруженном ролике МЯП) в режимах трогания с места, набора скорости и длительной тяги. Расчетные данные получены при ео = 0,1; 0,25; 0,5 мм; <Ь>=0,6 мм; У=0+80км/ч; е„*0 (рис. 5-7).

Т°2'I

-Е

Мг

£

л*

а

<Р.

/

Рис. 4. Пространственные колебания якоря ТЭД

В третьем разделе рассмотрены вопросы влияния электромагнитных факторов на работу ТЭД в переходных режимах. Из-за отставания магнитного потока добавочных полюсов от изменяющегося тока двигателя в коммутируемых секциях возникает небалансная ЭДС, которая является, наряду с механическими факторами, одной из основных причин нарушения процесса коммутации.

Главной причиной запаздывания потока добавочных полюсов (ДП) в переходных режимах являются вихревые токи. Переходный процесс в ферромагнитном теле описывается уравнением:

а2в г2в д2в гв

и

25 ё 15 10

I

5 0

3

/ 1/ 2

г

1 к.

/

/

20 30 40 50 60 км/ч 80 V -

25

ё 15 10 5 0

20 40 60 км/ч 100 V -

1,5 1,4 1,3

А 1,2

Ео

1,1 1

Рис. 5. Виброускорения центра тяжести якоря ТЭД: а - длительная тяга, б - набор скорости (1-ео = 0,1мм; 2-бо = 0,25;3-£о=0,5)

2,0 1,8 1,6

2

/ Ч

р 4

О 20 40 60 км/ч 100

V -

Рис. 6. Эксцентриситет якоря

1,2

10 20 40 60 км/ч 100

V -^

Рис. 7. Радиальная сила в моторно-якорном подшипнике

На рис. 6,7 обозначено: длительная тяга: 1 -е0 = 0,1 мм; 2 -ео = 0,25; 3 -ео = 0,5; набор скорости: 4- ео=0,25 мм

где (1 - магнитная проницаемость; у - удельная электрическая проводимость.

Решением уравнения (7) для первой гармонической составляющей магнитного потока будет:

Ф„ =7 7 Висо5^со8^е"^х dy = / ь ' / Ь

'г "2

= ^2Во / Ье"^ = ^ Ф„ = 0>б6 Фо .

Выражение (8) показывает, что на долю первой гармонической составляющей магнитного потока ДП приходится 2/3 основного потока, на высшие гармонические -1/3. В ТЭД вихревые токи сосредоточены в основном в массивном остове. В этой связи рассмотрены вопросы влияния вихревых токов остова на собственное поле добавочных полюсов.

Для описания взаимодействия собственного поля ДП с полем вихревых токов остова используем понятие векторного потенциала электромагнитного поля А, удовлетворяющего неоднородному уравнению Гельмгольца:

АА + к2А=-цц^ст, (9)

где Д - оператор Лапласа; _|"ст - плотность тока в обмотке ДП; ц - магнитные постоянные воздуха и материала остова; к2 = —] ц. ц0<в а - коэффициент, учитывающий токи проводимости остова; а - удельная проводимость материала остова; <о - циклическая частота тока; j - мнимая единица.

Из уравнения (9) получены зависимости, характеризующие влияние вихревых токов на поток ДП в зоне коммутации. Предложенные математические модели позволяют провести качественный анализ влияния вихревых токов массивных участков магнитопровода на коммутационную устойчивость ТЭД.

Для количественного анализа влияния вихревых токов, наводимых в маг-нитопроводе ТЭД, а также насыщения и асимметрии магнитной цепи разработана полная схема замещения, учитывающая перераспределение магнитного потока в случае нарушения геометрии немагнитного зазора под главными или добавочными полюсами ТЭД. Расчет магнитных сопротивлений схемы замещения, содержащих стальные участки, проводится через удельные комплексные сопротивления стали.

Совокупное влияние всех вихревых токов, наведенных в различных элементах двигателя, приводится к эквивалентному действию коропсозамкнутого витка, расположенного на остове, с параметрами, обеспечивающими постоянную затухания, равную первой гармонической составляющей затухания коммутирующего по-

тока. Она определяется экспериментально путем измерения экспоненциальной характеристики магнитной индукции с помощью тарированного датчика Холла, помещенного по центру ДП, при сбросе тока двигателя на заторможенном якоре.

В процессе движения локомотива на тяговый электродвигатель передаются возмущения со стороны пути. Эти возмущения можно представить в виде гармонической функции, позволяющей провести анализ работы ТЭД в заданных режимах на основе решения дифференциальных уравнений (1), описывающих двигатель. Аналитически установлено, что в ТЭД наблюдаются резонансные явления. По амплитудно-частотной характеристике в динамике и в стационарном режиме работы двигателя проведена качественная оценка влияния резонансных явлений. Для этого введено понятие коэффициента усиления колебаний

где Аа(Г2) - амплитудно-частотная характеристика ТЭД при гармоническом возмущении; Ао — амплитуда колебаний частоты вращения в стационарном режиме;

Т

ш = —2— коэффициент демпфирования магнитного поля двигателя; П - текущая

частота гармонического возмущения; Пэм - частота свободных электромеханических колебаний ТЭД; Тт - электромеханическая постоянная двигателя; Та - постоянная времени якорной цепи.

По выражению (10) рассчитаны зависимости коэффициента усиления колебаний при гармоническом изменении момента на валу тяговых двигателей типа ТЛ-2К1, НБ-412К, НБ-418К в диапазоне частот от 0 до 10 Гц (рис. 8). Расчеты проводились при номинальном токе возбуждения.

Собственные частоты электромеханических резонансных колебаний для двигателей ТЛ-2К1, НБ-412К и НБ-418К соответствуют 3,8; 3,7; 5,0 Гц с максимальными значениями коэффициентов на этих частотах ку = 1,63; 1,32; 1,59 соответственно.

На работу ТЭД существенное влияние оказывает технология восстановления изношенных цилиндрических поверхностей моторно-осевых горловин. При ручной дуговой наплавке из-за неравномерного нагрева (тегаювложения) происходит коробление моторно-осевой горловины и деформация остова, вызывающая неравномерность воздушного зазора под главными полюсами. Это приводит к появлению силы одностороннего магнитного притяжения якоря и снижает коммутационную устойчивость ТЭД.

(10)

Для измерения воздушных зазоров в магнитной цепи тягового двигателя разработан бесконтактный способ, который позволяет измерить не только величину, но и геометрию (форму) немагнитного зазора между якорем и полюсами статора ТЭД. По предложенному способу подана заявка на изобретение.

2

отн. ед.

л

1

ку

ГЛ - 2К1 \ НБ-418 / С

НБ -412 к/

О 2 4 6 8 Гц 10

{ -►

Рис. 8. Зависимости коэффициента усиления колебаний от гармонических возмущений

Четвертый раздел посвящен созданию аппаратурных: методов и средств оценки качества функционирования тягового электродвигателя - процесса коммутации и вибрации основных узлов.

Обоснован выбор параметров диагностического сигнала для сравнительной оценки степени искрения однотипных тяговых электродвигателей в процессе приемо-сдаточных испытаний.

Электроэрозионный износ контактной пары щетка-коллектор зависит от количества электричества, прошедшего через дугу,

<2*=^. (И)

где ид - напряжение дуги; тд - длительность дугового разряда; Ц - результирующая индуктивность секции при разрыве.

Поскольку напряжение дуги Т1д зависит только от материалов контакта и остается практически неизменным во время горения дуги, а индуктивность Ц у од-

нотипных ТЭД неизменна, то длительность дугового разряда тд однозначно определяет количество электричества Од.

Электроэрозионный износ коллекторных пластин зависит от интенсивности разрядов на них и определяется количеством электричества единичного дугового разряда. При этом повышенные подгар и износ даже одной ламели коллектора являются недопустимыми, а наработка коллектора на отказ определяется наработкой на отказ той ламели, искрение на которой наиболее интенсивно. Следовательно, при контроле качества коммутации требуется определять максимальную длительность горения дуги на коллекторе хт, а для устранения влияния случайных факторов необходимо производить оценку по величине тт, являющейся средней из результатов измерений т оборотов:

(12)

ты *

где хтк - результат измерения максимальной длительности душ за к-й оборот коллектора.

Износ щеток зависит от интенсивности разрядов на всех ламелях коллектора и определяется суммарным значением количества электричества дуг, выделившегося на коллекторе в единицу времени,

дт=ь1(1+у2)^=к1(1+у2)^-, аз)

_ 1 N

где к! = ид /2Ь - коэффициент пропорциональности; т = — Ет, - среднее значе-

N¡=1

1ч

ние длительности дуг; хт = —- среднеингегральное значение длительности;

N.¡-1

т} - длительность горения _)-й дуги; N - количество импульсов дуг за время горения Т; V = /х - коэффициент вариации длительности; а, - среднеквадратичное отклонение т.

Анализ законов распределения коэффициента вариации V на примере тяговых двигателей ТЛ-2К1 позволил заключить, что коэффициент V с достаточной для практики точностью можно принять постоянным для однотипных ТЭД. Учитывая взаимосвязь между параметрами хт и г, можно записать:

дт=к1(1 + У2)х1х=кгхт?, (14)

где кг - коэффициент пропорциональности.

Таким образом, износ щеток, определяемый среднеинтегральным количеством электричества С?т, зависит от произведения средней тт и среднеинтегральной х длительностей дуговых разрядов.

Поскольку максимальная длительность дуговых разрядов характеризует ресурс коллектора, а произведение средней и среднеинтегральной длительностей -ресурс щеток, то оценку состояния коммутации необходимо производить

ПО Тш И Хт ' I .

По результатам анализа предложен способ оценки степени искрения И при сравнительных испытаниях однотипных ТЭД, заключающийся в том, что одновременно измеряют и сравнивают с сигналами уставки произведение среднего и сред-неинтегрального значений длительностей разрядов и их максимальное значение, усредненное за несколько оборотов коллектора. Оценку качества коммутации производят по наибольшему из результатов сравнения:

И=51в1т -х ), (15)

Т > Т /доп/ т то доп/ 4

[1, еслих £Т ; где БщСт-Хдоп)^

[О, если х £ гдап,

здесь (?т Т)лш и х"шдоп — допустимые значения (сигналы уставки) диагностических параметров.

Такая оценка характеризует надежность работы коллекгорно-щеточного аппарата и учитывает все виды причин нарушения коммутации - электромагнитные и механические.

Предложенный способ оценки интенсивности искрения реализован в приборе контроля качества коммутации ПКК-РП (рис. 9), схемные решения которого защищены а.с. № 1356931.

Рис. 9. Функциональная схема прибора ПКК-РП

Входное устройство 1 выделяет из сигнала с разнополярных щеток импульсы искрения и формирует прямоугольные импульсы, длительность которых соответствует длительности импульсов искрения. Генератор тактовых импульсов 2 и схема совпадения 3 осуществляют преобразование каждого выделенного импульса искрения в периодическую последовательность импульсов. Двоично-десятичный счетчик 5 подсчитывает число тактовых импульсов за заданный интервал измерения Т при измерении тт либо за заданное число импульсов искрения N при измерении г . В процессе измерения хш число импульсов, подсчитанных счетчиком 5, сравнивается в цифровом компараторе 6 с результатом предыдущего измерения, хранящимся в регистре памяти 7. Для устранения влияния случайных помех максимальная длительность определяется как среднее из результатов измерений за десять интервалов времени. Микропрограммный автомат 4 предназначен для формирования импульсов управления, задания интервалов измерения и времени индикации. Блок сравнения и индикации 8 обеспечивает регистрацию измеренных значений гт,т и и их сравнение с сигналами уставок.

На основе экспериментальных данных с использованием методов классификации и принципов квалиметрии получены зависимости интенсивности искрения И в баллах ГОСТ 183-74 от показаний прибора ПКК-РП применительно к тяговым электродвигателям ГЛ-2К1.

Для обеспечения помехоустойчивости прибора при большой интенсивности искрения (дуговое искрение с длительностью тд > 70 мкс) был разработан блок амплитудной коррекции (а.с. № 1457034), использование которого повышает достоверность оценки качества коммутации при различных режимах работы испытуемых ТЭД, что, в свою очередь, позволяет повысить точность настройки двигателя и увеличить срок службы коллехторно-щеточного узла.

Реализацией виброакустического метода явился разработанный с участием автора стенд для диагностирования колесно-ыоторного блока электропоезда ЭР2 (ТЭД тала УРТ-110А) (рис. 10).

Стенд предназначен для контроля технического состояния подшипников букс и редуктора моторной тележки электропоезда, коллекторно-щеточного узла и якорных подшипников тягового электродвигателя и позволяет автоматизировать процесс диагностирования.

Стенд снабжен регулируемым источником питания тягового двигателя, фотоэлектрической системой контроля и блоком измерения частоты вращения. Измеряются и контролируются следующие параметры вибрации: виброускорение, виброскорость, виброперемещение. По результатам измерений определяются на ПЭВМ количественные характеристики физических величин на основе методов

цифровой обработки сигналов (средние, эффективные, максимальные, минимальные значения) и отображаются на экране монитора в виде специального табло.

-380

Рис. 10. Структурная схема вибродиагностического стенда КМБ: Р - редуктор; Т - тормозное устройство; вибродатчики: ДЩ - коллекторно-щеточный узел; ДТ - подшипники ТЭД; ДР - редукторный; ДБ - буксовый; ДО - датчик частоты вращения; ИП - источник питания; НУ - нормирующий усилитель; МВП-8 - коммутатор каналов; ДС - диагностическая станция

Система контроля архивирует результаты измерений и отображает графики изменения во времени, а также информирует персонал световым и звуковым сообщениями о состоянии оборудования.

Результатом испытаний является протокол, на основе которого делается вывод о пригодности колесно-моторного блока к эксплуатации. Применение стенда позволяет повысить качество технического обслуживания и ремонта КМБ за счет повышения достоверности диагностирования.

В пятом разделе выполнена оценка экономической эффективности использования результатов диссертационной работы.

Основными показателями при этом приняты интегральный экономический эффект (чистый дисконтированный доход) и срок окупаемости затрат на разработку и внедрение аппаратурных методов оценки качества функционирования ТЭД.

В качестве прибыли взята экономия годовых эксплуатационных расходов, полученная в результате улучшения технического обслуживания подвижного состава. Расходы определены как сумма единовременных затрат на создание и внедрение устройства (стенда) и эксплуатационных затрат.

Чистый дисконтированный доход за срок службы (10 лет) стенда для диагностирования КМБ электропоездов, внедренного в локомотивном депо Омск Западно-Сибирской железной дорога, составит 330 тыс. р. с индексом доходности 4,9 р. на 1 р. затрат, а срок окупаемости равен 1,1 г.

Чистый дисконтированный доход за срок службы (10 лет) прибора контроля коммутации, рассчитанный на годовую программу ремонта 500 двигателей ТЛ-2К1 на локомотивное депо, составит 1690 тыс. р. с индексом доходности 9,7 р. на 1 р. затрат и сроком окупаемости - 0,6 г.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выбраны критерии оценки качества функционирования тягового двигателя: эксцентриситет якоря еа, виброускорение якоря \¥а, радиальная сила в мотор-но-якорном подшипнике Рп, небалансная ЭДС в коммутируемом контуре ен6, уровень искрения И. Получены математические модели оценки динамических составляющих критериев качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути. Найдены аналитические зависимости, позволяющие значительно упростить расчет принятых критериев качества работы тягового двигателя в основных режимах эксплуатации. Получено математическое выражение приращения скорости вращения якоря при движении по стыковым неровностям. Так как изменение скорости вращения якоря приводит к возникновению переходных процессов в электрической схеме управления и в магнитном поле ТЭД, то полученное выражение может использоваться для оценки влияния стыковых неровностей на условия коммутации.

2. На динамические составляющие критериев качества функционирования тягового электродвигателя в эксплуатации доминирующее влияние оказывают технологический эксцентриситет ео и величина возвышения принимающего рельса стыковой неровности Ь. Изменение технологического эксцентриситета в пределах 0,1 - 0,5 мм вызывает увеличение радиальных сил в моторно-якорных подшипниках на 15 - 30 %, а виброускорение якоря возрастает с 18 - 23 до 25 - 28& При воздействии стыка происходит резкое изменение скорости вращения якоря, приводящее к появлению колебательной составляющей, которая достигает 5 - 10 %. Зазор в моторно-якорном подшипнике оказывает влияние на работу ТЭД только в переходных режимах (прохождение стыковых неровностей и переключение с режима на режим). Однако влияние зазора на динамическую составляющую виброускорений якоря и на радиальные силы в подшипнике несущественно (около 3 %). В тоже время наличие зазора приводит к возрастанию силы на более нагруженном ролике на 10 -15%.

3. Основной причиной искрения щеток тяговых электродвигателей в переходных режимах, наряду с механическими факторами, является запаздывание коммутирующего потока от тока якоря за счет вихревых токов, наведенных в активных и неактивных конструктивных элементах двигателя, и, как следствие этого, небалансная ЭДС, появляющаяся в коммутируемых секциях. Получены зависимости импеданса катушек добавочных полюсов от величины второго воздушного зазора.

4. Разработана полная схема замещения магнитной цепи ТЭД, учитывающая насыщение мапштопровода, потоки рассеяния через немагнитные промежутки и вихревые токи. Обоснована возможность учета влияния вихревых токов эквивалентным короткозамкнутым контуром, включаемым в остов. Влияние высших гармонических составляющих учитывается введением комплексного магнитного сопротивления для всех стальных участков матнитопровода. Постоянная времени затухания вихревых токов определяется экспериментально непосредственно в зоне коммутации из экспоненциальной характеристики затухания магнитной индукции, которая учитывает вихревые токи, наводимые в активных и неактивных элементах конструкции ТЭД.

5. Установлено, что на коммутационную устойчивость тяговых электродвигателей влияет механический резонанс якоря. Факторы электромагнитной и механической природы, при наложении друг на друга, вызывают повышенное искрение щеток. На резонансных частотах механические факторы превалируют над электромагнитными. Несовершенство технологии ремонта моторно-осевых горловин приводит к несимметрии воздушного зазора двигателя, что влечет за собой одностороннее магнитное притяжение якоря. Силы одностороннего магнитного притяже-

ния повышают износ моторно-якорных подшипников, а асимметрия магнитной цепи снижает коммутационную устойчивость ТЭД и приводит к появлению подшипниковых токов.

6. Предложен новый способ измерения воздушных зазоров между якорем и наконечниками главных и добавочных полюсов, позволяющий определять полную геометрию немагнитного зазора.

7. Обоснован выбор в качестве диагностических параметров для сравнитель-' ной оценки интенсивности искрения тяговых электродвигателей произведение средней и среднеинтегральной длительностей и максимальная длительность дуговых импульсов, возникающих в коллекторно-щеточном узле.

8. Разработан прибор контроля качества коммутации при приемо-сдаточных испытаниях однотипных тяговых электродвигателей. Прибор позволяет измерять средние, среднеинтегральные и максимальные значения длительностей импульсов искрения, производить оценку качества коммутации по принципу допускового контроля и может быть использован как первичный преобразователь автоматизированной системы испытаний электрических машин. Устройство защищено авторским свидетельством. На основе экспериментальных данных получены зависимости интенсивности искрения ТЭД от значений диагностических параметров, позволяющие производить оценку степени искрения в баллах ГОСТ 183-74 по показаниям разработанного прибора. Разработан блок амплитудной коррекции, который обеспечивает повышение достоверности определения уровня искрения большой интенсивности. На схемное решение устройства получено авторское свидетельство.

9. Разработан автоматизированный стенд для диагностирования колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава. Стенд позволяет осуществлять контроль технического состояния подшипников букс и редуктора моторной тележки и моторно-якорных подшипников тягового двигателя. Его использование повышает достоверность процесса диагностирования и качество технического обслуживания КМБ.

10. Определена экономическая эффективность разработанных аппаратурных методов диагностирования колесно-моторных блоков и тяговых электродвигателей, которая достигается путем сокращения эксплуатационных расходов за счет совершенствования технического обслуживания подвижного состава.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Ш а и т а р е н к о С. Г., Ш к р е б а В. Ф. Специфические явления в машинах постоянного тока с трехходовыми обмотками при динамическом эксцентриситете якоря // Коммутация электрических машин: Тезисы докл. республ. науч.-техн. конф./ Харьковский ин-т инж. ж.-д. трансп. Харьков, 1985. С. 53, 54.

2. Особенности работы машины постоянного тока с трехходовой обмоткой при динамическом эксцентриситете якоря/ III а н т а р е н к о С. Г., Ш к р е б а В. Ф.; Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. - Омск, 1985.- 15с. - Библиогр. 5 назв.- Деп. в Ин-формэлектро 22.10.85, № 84-эт.

3. A.c. 1356931 СССР, MKH3G01R 31/34. Устройство контроля работы ще-точно-коллекторного узла электрической машины / Ю. Я. Безбородо в,

B. В. X а р л а м о в, В. А. С е р е г и н, С. Г. Ш а н т а р е н к о.

4. A.c. 1457034 СССР, MKH3G01R 31/34. Устройство для диагностики и определения уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока / Ю. Я. Безбородое, В. В. Харламов, В. А. Серегин, В. И. Тимошина,

C. Г. Шантаренко.

5. Л у з и н В. М., Ш а н т а р е н к о С. Г. Динамическая устойчивость тяговых двигателей постоянного токаУ/Методы и средства диагностирования технических средств железнодорожного транспорта: Тезисы докл. Всесоюз. науч.-техн. конф./ Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1989. С. 120.

6. Измерительная система для диагностики качества коммутации машин постоянного тока / Безбородое Ю. Я., Харламов В. В., Козлов В. Н., Серегин В. А., Ш а н т а р е и к о С. Г.; Омский ин-т инж. ж.-д. трансп,- Омск, 1990 - 40с. - Библиогр. 9 назв. - Деп. в Информэлектро 30.08.90, № 123-эт.

7. Л у з и н В. М., Шантаренко С. Г. Влияние внешних воздействий на динамическую устойчивость тяговых электродвигателей // Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири: Тезисы докл. Всесоюз. науч.-техн. конф./ Сибирский гос. ун-т путей сообщения. Новосибирск, 1997. С. 211.

8. Влияние качества ремонта тяговых двигателей на их рабочие характеристики и экономические показатели в эксплуатации / В. МЛузин,В. А. Ковалев, А. К. Кузнецов, С. Г. Шантаренко// Энергосбережение на предприятиях Западно-Сибирской железной дороги: Материалы науч.-практ. конф./ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1997. С. 49,50.

9. Лузин В. М.,Шантаренко С. Г. Динамическая устойчивость тяговых двигателей при изменении внешних воздействий // Железнодорожный транспорт Сибири: проблемы и перспективы: Материалы межвуз. науч.-практ. конф./ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1998. С. 33.

10. Влияние технологии ремонта на коммутационную устойчивость тяговых электродвигателей локомотивов/В. А Ков ал ев, В. М.Лузин, А. К. Кузнец о в, С. Г. Шантаренко// Совершенствование технологических процессов ремонта подвижного состава: Межвуз. темат. сб. науч. тр./ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1998. С. 11-19.

11. Выбор технологии ремонта тяговых электродвигателей локомотивов /

B. М. Лузин, В. А. Ковалев, А. К. Кузнецов, С. Г. Шантаренко// Транесиб-99: Тезисы докл. регион, науч.-практ. конф./ Сибирский гос. ун-т путей сообщения. Новосибирск, 1999. С. 190.

12. Повышение экономичности ремонта тяговых электрических машин дизельного подвижного состава / В. А. Ковалев, А. К. Кузнецов, В. М. Лузин,

C. Г. Шантаренко// Повышение надежности и экономичности дизельного подвижного состава: Межвуз. темат. сб. науч. тр./ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2000. С. 79-82.

Автор выражает признательность кандидатам технических наук В. Ф. Кузнецову и В. М. Лузину за научные консультации при выполнении работы.

ВВЕДЕНИЕ.

1. КАЧЕСТВО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ: ОТКАЗЫ И ДИАГНОСТИРОВАНИЕ.

1.1. Количественные и качественные показатели повреждаемости тяговых электродвигателей.

1.2. Диагностирование колесно-моторных блоков как фактор повышения качества функционирования.

1.2.1. Задачи технического диагностирования.

1.2.2. Методы диагностирования технического состояния.

1.2.3. Параметры диагностирования.

1.2.4. Диагностические параметры тягового электродвигателя.

1.3. Постановка задач исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В СИСТЕМЕ КОЛЕСНО-МОТОРНОГО БЛОКА.

2.1. Выбор конструктивных параметров ТЭД, параметров рельсового пути и режимов ведения поезда.

2.1.1. Конструктивные параметры тягового двигателя.

2.1.2. Выбор параметров рельсового пути и режимов ведения поезда.

2.2. Выбор расчетных схем и разработка математических моделей динамики ТЭД.

2.2.1. Математическая модель системы возбуждения и управления ТЭД.

2.2.2. Математическая модель динамического поведения тягового двигателя при движении колесной пары по рельсовому пути.

2.2.3. Математическая модель динамики якоря ТЭД.

2.3. Влияние технологических параметров на динамику якоря ТЭД.

2.3.1. Режим трогания с места.

2.3.2. Режим разгона (набора скорости).

2.3.3. Режим длительной тяги, воздействие неровностей пути.

2.4. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ФАКТОРОВ

НА РАБОТУ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ.

3 .1. Математическая модель влияния вихревых токов на магнитный поток массивного магнитопровода.

3.2. Математическая модель влияния вихревых токов на поток добавочных полюсов.

3.3. Численные методы расчета магнитных полей.

3.4. Влияние динамических воздействий на тяговый двигатель.

3.5. Влияние качества ремонта тяговых двигателей на их рабочие характеристики и коммутационную устойчивость.

3.6. Экспериментальные исследования воздушных зазоров в магнитной цепи тягового электродвигателя.

3.7. Выводы.

4. АППАРАТУРНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЭД.

4.1. Диагностирование и контроль качества работы коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей.

4.1.1. Методы и устройства оценки уровня искрения.

4.1.2. Оценка качества работы коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей в процессе приемо-сдаточных испытаний

4.1.3. Прибор контроля качества коммутации в процессе приемосдаточных испытаний тяговых двигателей.

4.1.4. Оценка степени искрения большой интенсивности.

4.2. Вибродиагностирование колесно-моторных блоков электроподвижного состава.

4.2.1. Виброакустические методы диагностирования.

4.2.2. Стенд для вибродиагностирования КМБ мотор-вагонного ЭПС.

4.3. Выводы.

5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

5.1. Технико-экономическая эффективность внедрения стенда для диагностирования КМБ электропоездов.

5.1.1. Методика определения эффективности.

5.1.2. Расчет дополнительных эксплуатационных затрат на диагностирование.

5.1.3. Расчет интегрального экономического эффекта и срока окупаемости затрат.

5.2. Экономическая эффективность внедрения прибора контроля уровня искрения.

Ритмичная и устойчивая работа железнодорожного транспорта во многом обусловлена надежностью тягового подвижного состава и эффективностью его использования.

Суммарные расходы локомотивного хозяйства сети железных дорог являются одной из главных составляющих (примерно 40 %) в общих эксплуатационных расходах, при этом значительные средства, около 30 -35 % от общих расходов в локомотивном хозяйстве, затрачиваются на техническое обслуживание и ремонт локомотивов.

Следует ожидать, что в связи с ростом в настоящее время объема перевозок, а следовательно и повышением интенсивности эксплуатации и ужесточением требований к эксплуатационной надежности тягового подвижного состава в будущем эти затраты еще более возрастут.

Анализ отказов оборудования электровозов по сети железных дорог показывает, что около 25 - 35 % от их общего количества составляют повреждения тяговых электродвигателей (ТЭД). На неплановый ремонт электровозы поступают в основном в результате повреждений тягового привода и колесных пар с буксами. Поэтому, одной из важнейших задач эффективной эксплуатации электроподвижного состава является обеспечение надежной работы колесно-моторных блоков (КМБ) и их основного узла - тягового электродвигателя.

На сети железных дорог России основной парк тягового электроподвижного состава составляют локомотивы прежних лет выпуска, которые находятся в удовлетворительном техническом состоянии. В современных условиях развития экономики страны не приходится рассчитывать на скорое обновление всего локомотивного парка. Поэтому вопросы повышения надежности работы находящихся в эксплуатации локомотивов за счет модернизации наиболее ответственных узлов и деталей и совершенствования системы технического обслуживания и ремонта, при сокращении эксплуатационных расходов, являются актуальными.

Требование снижения эксплуатационных расходов, в том числе за счет внедрения ресурсо- и энергосберегающих технологий при обслуживании и ремонте железнодорожной техники, отражено в отраслевой научно-технической программе МПС России («Программа энергосбережения на железнодорожном транспорте в 1998 - 2000, 2005 годах»), утвержденной указанием МПС от 19.10.98 № Б - 1166у. Постановлением Коллегии МПС России от 22.02.97 № 4 в качестве одного из основных направлений ресурсосбережения принято снижение потерь, связанных с износом узлов и деталей, внедрение современных технологий их диагностирования и восстановления.

Исследования надежности работы тягового подвижного состава магистральных железных дорог в условиях эксплуатации, систем его технического диагностирования, обслуживания и ремонта проводились различными научными коллективами. Значительный вклад в решение этих проблем внесли В.Д. Авилов, Ю.А. Бахвалов, В.И. Бервинов, И.И. Галиев, А.Д. Глущенко, И.П. Исаев, В.А. Камаев, М.Ф. Карасев, В.И. Киселев,

A.C. Курбасов, B.J1. Кучумов, A.JI. Лисицин, В.Н. Лисунов, В.Б. Медель, Б.А. Метелкин, А.П. Павленко, Е.С. Павлович, М.П. Пахомов, A.B. Плакс,

B.В. Привалов, H.A. Ротанов, А.Н. Савоськин, Т.А. Тибилов, В.П. Феоктистов, H.A. Фуфрянский, В.А. Четвергов и многие другие.

Повышение качества функционирования тяговых электродвигателей на этапе эксплуатации во многом зависит от совершенствования систем технического обслуживания на основе проведения диагностических мероприятий для более достоверного контроля технического состояния ответственных деталей и узлов /1/. Наиболее объективную информацию о техническом состоянии ТЭД можно получить только в условиях рабочей нагрузки с учетом влияния динамических воздействий, возникающих при движении подвижного состава.

В качестве критериев оценки качества функционирования тягового двигателя приняты эксцентриситет и виброускорение якоря, радиальная сила в моторно-якорном подшипнике, небалансная ЭДС в коммутируемом контуре, уровень искрения.

Таким образом, разработка методов и средств объективной оценки качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от изменений технологических параметров, возникающих за счет несовершенства систем технического обслуживания и ремонта и в результате воздействия динамических факторов в условиях эксплуатации, является актуальной для железнодорожного транспорта.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Омского государственного университета путей сообщения по темам г.р. № 01.9.10030325, г.р. № 01.9.6.0000796.

Задачи работы:

- разработать математические модели для оценки динамических составляющих критериев качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути;

- выполнить качественный и количественный анализы влияния отклонений конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути на качество функционирования тягового электродвигателя при динамических воздействиях в условиях эксплуатации;

- определить степень влияния асимметрии магнитной цепи и перераспределения магнитных потоков на условия коммутации в стационарных и переходных режимах работы тягового электродвигателя;

- исследовать и определить степень влияния электромагнитных и механических факторов условий эксплуатации, а также эксцентриситета якоря на коммутационную устойчивость тягового электродвигателя;

- обосновать выбор диагностических параметров для сравнительной оценки интенсивности искрения в процессе приемо-сдаточных испытаний тяговых электродвигателей;

- разработать устройство аппаратурной оценки качества коммутации при приемо-сдаточных испытаниях тяговых электродвигателей;

- разработать стенд для диагностирования колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава.

Основные методы научных исследований.

Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов математической статистики, математического моделирования и аналогового замещения. Эксперименты проводились на лабораторных установках и тяговых электродвигателях электроподвижного состава магистральных железных дорог.

Научная новизна.

Получены математические модели для оценки динамических составляющих критериев качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути.

Получены математические выражения для расчета критериев качества функционирования ТЭД в основных режимах эксплуатации.

Разработана схема замещения магнитной цепи тягового электродвигателя, учитывающая особенности распределения магнитных потоков, насыщение магнитопровода и вихревые токи.

Разработана математическая модель влияния вихревых токов остова на магнитный поток добавочных полюсов ТЭД. Получено математическое выражение закона затухания магнитного потока с учетом вихревых токов.

Разработаны устройство для диагностирования качества коммутации тяговых электродвигателей и блок амплитудной коррекции, обеспечивающий повышение достоверности измерений при большой интенсивности искрения. Схемные решения защищены авторскими свидетельствами.

Практическая ценность.

Полученные математические модели и выражения позволяют проводить оценку влияния возникающих в эксплуатации эксцентриситета якоря, зазоров в моторно-якорных подшипниках параметров рельсового пути на качество функционирования тягового электродвигателя.

Полученные схема замещения магнитной цепи тягового электродвигателя и математические выражения позволяют определять влияние электромагнитных факторов, возникающих в эксплуатации, на коммутационную устойчивость ТЭД.

Предложенный способ измерения магнитной асимметрии тягового электродвигателя позволяет определять полную геометрию немагнитного зазора между якорем и полюсами магни тной системы.

Разработанный прибор позволяет проводить сравнительную оценку степени искрения однотипных тяговых электродвигателей при приемосдаточных испытаниях, а блок амплитудной коррекции обеспечивает повышение достоверности определения уровня искрения большой интенсивности.

Разработанный стенд позволяет проводить вибродиагностический контроль технического состояния колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава.

Реализация результатов работы.

Разработанное устройство оценки степени искрения внедрено на испытательной станции тяговых электродвигателей в локомотивном депо Московка Западно-Сибирской железной дороги.

10

Разработанный стенд для вибродиагностирования колесно-моторных блоков внедрен в локомотивном депо Омск Западно-Сибирской железной дороги.

Апробация работы.

Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Коммутация электрических машин» (г. Харьков, 1984 г.), на всесоюзной научно-технической конференции «Методы и средства диагностирования технических средств железнодорожного транспорта» (г. Омск. 1989 г.), на научно-технической конференции «Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири» (г. Новосибирск, 1997 г.), на научно-практической конференции «Энергосбережение на предприятиях ЗападноСибирской железной дороги», посвященной 160-летию отечественных железных дорог (г. Омск, 1997 г.), на межвузовской научно-практической конференции «Железнодорожный транспорт Сибири: проблемы и перспективы» (г. Омск, 1998 г.), на региональной научно-практической конференции «Транссиб-99» (г. Новосибирск, 1999 г.).

Публикации.

Основное содержание работы опубликовано в 12 печатных работах, которые включают 4 статьи, 6 тезисов докладов и 2 авторских свидетельства на изобретения.

4.3. Выводы

4.3.1. Контроль качества коммутации тягового электродвигателя в целом необходимо осуществлять одновременно как по произведению средней и среднеинтегральной длительностей, так и по максимальной длительности дуговых импульсов. Данные параметры характеризуют износ контактной пары щетка-коллектор, а следовательно и надежность работы коллекторно-щеточного узла ТЭД.

4.3.2. Применен способ оценки степени искрения по длительности дуговых разрядов при сравнительных испытаниях однотипных ТЭД, заключающийся в том, что одновременно измеряют и сравнивают с сигналами уставки произведение среднего и среднеинтегрального значений длительности разрядов и их максимальное значение, усредненное за несколько оборотов коллектора. Оценку качества коммутации производят по наибольшему сигналу из результатов сравнения.

4.3.3. Разработан прибор контроля качества коммутации при приемно-сдаточных испытаниях однотипных тяговых электродвигателей. Прибор позволяет измерять средние, среднеинтегральные и максимальные значения длительностей импульсов искрения, производить оценку качества коммутации по принципу допускового контроля и может быть использован как первичный преобразователь автоматизированной системы тяговых электродвигателей. Устройство защищено авторским свидетельством.

4.3.4. На основе экспериментальных данных получены зависимости интенсивности искрения ТЭД от значений диагностических параметров, позво

154 ляющие производить объективную оценку степени искрения в баллах ГОСТ 183-74 по показаниям разработанного прибора.

4.3.5. Разработан блок амплитудной коррекции, который обеспечивает повышение достоверности определения уровня искрения большой интенсивности путем восстановления нулевого уровня импульсов искрения с разно-полярных щеток. На схемное решение устройства получено авторское свидетельство.

4.3.6. Создан стенд для вибродиагностирования колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава.

5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В данном разделе выполнена оценка экономической эффективности результатов работы. Расчеты выполнены с использованием Методических рекомендаций по обоснованию эффективности инноваций на железнодорожном транспорте /112/ и Методических рекомендаций по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте /113/.

5.1. Технико-экономическая эффективность внедрения стенда для диагностирования КМБ электропоездов

5.1.1. Методика определения эффективности

Для определения экономического эффекта произведено сравнение двух вариантов эксплуатации электропоездов:

I - традиционный способ эксплуатации, технического обслуживания и текущих ремонтов в соответствии с инструкциями и приказами МПС России;

II - эксплуатация электропоездов с использованием результатов диагностирования.

При внедрении второго варианта возможно увеличение межремонтных пробегов и сроков эксплуатации электропоездов, а также уменьшение объемов ремонтов в соответствии с техническим состоянием элементов КМБ.

Эффект от внедрения диагностического комплекса выражается как техническими, так и экономическими показателями.

К техническим показателям относятся повышение уровня надежности функционирования диагностируемых элементов КМБ и уменьшение программы ремонта электропоездов.

Эффект от внедрения диагностического комплекса реализуется за счет сокращения числа неплановых ремонтов, увеличения межремонтных пробегов и уменьшения числа плановых ремонтов.

В качестве экономического критерия принята величина интегрального экономического эффекта от внедрения диагностического стенда в локомотивном депо.

Исследования /114/ выявили, что диагностирование парка электроподвижного состава позволяет снизить программу плановых ремонтов на 10% и неплановых ремонтов - на 50%.

В нашем случае расчеты выполнены применительно к локомотивному депо Омск Западно-Сибирской железной дороги. Эксплуатируемый парк электросекций составляет 81 единицу. Депо Омск выполняет следующие виды обслуживания и текущих ремонтов: ТО-3; ТР-1; ТР-2.

Программа ремонтов, выполняемых депо Омск для первого и второго вариантов эксплуатации электропоездов, а также возможное уменьшение количества ремонтов в результате внедрения диагностического комплекса приведены в табл. 5.1. Для расчета использовалась годовая программа ремонтов депо.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обеспечение качества функционирования тяговых электродвигателей в эксплуатации во многом достигается посредством совершенствования и создания методов и средств диагностирования. Наиболее достоверную информацию о техническом состоянии ТЭД можно получить только при рабочей нагрузке с учетом влияния условий эксплуатации. Применение методов математического моделирования позволяет значительно расширить возможности изучения рабочих процессов двигателя. За критерии оценки качества функционирования тягового двигателя приняты эксцентриситет еа и виброускорение якоря, радиальная сила в моторно-якорном подшипнике Рп, небалансная ЭДС в коммутируемом контуре еНБ, уровень искрения И.

2. Получен математический метод оценки динамических составляющих критериев качества функционирования тягового электродвигателя в зависимости от конструктивных и технологических параметров колесно-моторного блока и рельсового пути. Метод построен на использовании трех систем дифференциальных уравнений второго порядка и совокупности кинематических соотношений. Предложенный метод позволяет моделировать вращение якоря в различных режимах тяги и производить анализ переходных процессов в цепи питания ТЭД; имитирует динамическое поведение КМБ как единого подрессоренного твердого тела, находящегося под воздействием неровностей рельсового пути; моделирует относительное движение якоря и остова и позволяет оценивать уровень виброускорений якоря, динамические добавки эксцентриситета и степень радиальной силы на моторно-якорном подшипнике. В расчетной кинематической схеме учтены технологические параметры системы привода локомотива и внутренние конструктивные параметры тягового электродвигателя, а также центробежные и гироскопические моменты, при определенных условиях оказывающие влияние на динамическое поведение якоря ТЭД.

3. Получены аналитические зависимости, позволяющие значительно упростить расчет принятых критериев качества работы тягового двигателя в основных режимах эксплуатации. Для расчета критериев в режиме трогания с места получены математические выражения, не требующие решений дифференциальных уравнений. В режиме длительной тяги при движении по стыковым неровностям пути получено математическое выражение приращения скорости вращения якоря для различных скоростей движения локомотива. Скачкообразные изменения скорости вращения якоря приводят к возникновению переходных процессов как в механической части, так и в электрической схеме питания и в магнитном поле ТЭД. Следовательно, для оценки влияния стыковых неровностей на колебательные процессы в электрической цепи и условия коммутации можно воспользоваться выражением приращения скорости вращения якоря.

4. На динамические составляющие критериев качества функционирования тягового электродвигателя основное влияние оказывают технологический эксцентриситет в0 и величина возвышения принимающего рельса стыковой неровности. Технологический эксцентриситет £0 в режиме трогания с места оказывает благоприятное воздействие на колебания при повороте якоря. Наблюдается эффект динамического демпфера. Однако в режимах набора скорости и длительной тяги наблюдаются изменения воздушного зазора как по длине якоря, так и во времени, что приводит к существенным нестационарным процессам в магнитном поле. Изменение характеристик магнитного поля, в свою очередь отрицательно сказывается как на условиях коммутации, так и на динамических показателях ТЭД. Пространственные колебания, возникающие из-за несимметрии магнитного поля приводят к увеличению радиальных сил в моторно-якорных подшипниках. Изменение технологического эксцентриситета в пределах 0,1-0,5 мм вызывает увеличение радиальных сил в подшипниках на 15-30%, а виброускорение якоря возрастает с 18-23 до 2528 долей g. При воздействии стыка происходит резкое изменение скорости вращения якоря, приводящее к появлению колебательной составляющей, которая достигает 5-10% в зависимости от величины возвышения принимающего рельса.

5. Зазор в моторно-якорном подшипнике оказывает влияние на работу ТЭД только в переходных режимах. Однако, как показали расчеты, влияние зазора на динамическую составляющую виброускорений якоря и радиальных сил не существенно (в пределах около 3%). Значит в этом случае величину зазора в подшипнике в уравнениях динамики якоря ТЭД можно принять равной нулю. В тоже время перераспределение нагрузки по роликам подшипника при не равном нулю зазоре приводит к возрастанию силы на более нагруженном ролике на 10 - 15%.

6. Аналитическими исследованиями установлено, что, наряду с механическими факторами, основной причиной искрения щеток тяговых электродвигателей, работающих практически постоянно в переходных режимах, являются факторы электромагнитной природы, обусловленные запаздыванием коммутирующего потока от тока якоря за счет действия вихревых токов, наведенных в активных и неактивных конструктивных элементах двигателя. Положительный эффект на коммутацию в переходных режимах оказывает второй воздушный зазор между сердечником добавочного полюса и остовом. Получены зависимости, характеризующие вносимый импеданс катушек добавочных полюсов от величины второго воздушного зазора. При определенных значениях второго зазора мнимая часть вносимого сопротивления катушки добавочных полюсов приближается к нулю. В этом случае влияние вихревых токов остова на коммутирующий поток в зоне коммутации снижается.

7. Получена полная схема замещения магнитной цепи ТЭД, учитывающая насыщение магнитопровода, потоки рассеяния через воздушные промежутки и вихревые токи. Установлено, что в стационарных и переходных режимах магнитный поток добавочных полюсов замыкается через соседние главные полюсы противоположной полярности, особенно это ярко проявляется при асимметрии магнитопровода. Предложено в переходных режимах работы тяговых электродвигателей учитывать влияние вихревых токов, наводимых в активных и неактивных конструктивных элементах, эквивалентным короткозамкнутым контуром, включаемым в те участки остова, по которым замыкается поток добавочных полюсов. Влияние высших гармонических учитывать введением комплексного магнитного сопротивления для всех стальных участков магнитопровода.

8. Установлено, что на коммутационную устойчивость двигателей влияют факторы механической природы, вызванные резонансными колебаниями якоря. Резонансные частоты тяговых электродвигателей расположены в области низких частот 3,5-5,0 Гц. Факторы электромагнитной и механической природы, накладываясь друг на друга, вызывают повышенное искрение щеток. На резонансных частотах механические факторы превалируют над электромагнитными.

9. Установлено, что несовершенство технологии ремонта моторно-осевых горловин приводит к короблению остова, вызывающему эксцентриситет магнитной системы двигателя. Это влечет за собой одностороннее магнитное притяжение якоря. Радиальные магнитные силы достигают значительных величин и повышают износ моторно-якорных подшипников, а асимметрия магнитной цепи снижает коммутационную устойчивость ТЭД и приводит к появлению подшипниковых токов.

10. Предложен новый способ измерения воздушных зазоров между якорем и наконечниками главных и добавочных полюсов, позволяющий выяснить характер неравномерности профиля железа якоря, главных и добавочных полюсов, то есть полную геометрию немагнитного зазора.

11. Контроль качества коммутации тягового электродвигателя в целом необходимо осуществлять одновременно как по произведению средней и среднеинтегральной длительностей, так и по максимальной длительности дуговых импульсов. Данные параметры характеризуют износ контактной пары щетка-коллектор, а, следовательно, и надежность работы коллекторно-щеточного узла ТЭД. Применен способ оценки качества коммутации по длительностям дуговых разрядов при сравнительных испытаниях однотипных ТЭД, заключающийся в том, что одновременно измеряют и сравнивают с сигналами уставки произведение среднего и среднеинтегрального значений длительности разрядов и их максимальное значение, усредненное за несколько оборотов коллектора. Оценку уровня искрения производят по наибольшему сигналу из результатов сравнения.

12. Разработан прибор контроля качества коммутации при приемно-сдаточных испытаниях однотипных тяговых электродвигателей. Прибор позволяет измерять средние, среднеинтегральные и максимальные значения длительностей импульсов искрения, производить оценку качества коммутации по принципу допускового контроля и может быть использован как первичный преобразователь автоматизированной системы испытаний электрических машин. Устройство защищено авторским свидетельством. На основе экспериментальных данных получены зависимости интенсивности искрения ТЭД от значений диагностических параметров, позволяющие производить объективную оценку степени искрения в баллах ГОСТ 183-74 по показаниям разработанного прибора. Разработан блок амплитудной коррекции, который обеспечивает повышение достоверности определения уровня искрения большой интенсивности. На схемное решение устройства получено авторское свидетельство.

13. Разработан стенд для диагностирования колесно-моторного блока мотор-вагонного подвижного состава. Стенд позволяет осуществлять контроль технического состояния подшипников букс и редуктора моторной тележки и моторно-якорных подшипников тягового двигателя.

171

14. Экономическая эффективность разработанных аппаратурных методов диагностирования колесно-моторных блоков и тяговых электродвигателей достигается путем экономии эксплуатационных расходов, полученной за счет совершенствования технического обслуживания подвижного состава.

1. Прочность и безотказность подвижного состава железных дорог / А. Н. Савоськин, Г. П. Бурчак, А. П. Матвеевичев и др./ Под общ. ред. А. Н. Савоськина. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.

2. Заводской ремонт тяговых двигателей и вспомогательных машин. Е. Б. Френкель, В. Г. Комолов, С. И. Файб, В. В. Савченко./ М.: Транспорт, 1961.368 с.

3. Исаев И. П., Матвеевичев А. П., Козлов Л. Г. Ускоренные испытания и прогнозирование надежности электрооборудования локомотивов./ М.: Транспорт, 1984. 248 с.

4. Галкин В. Г. Исследование влияния технологических отклонений в геометрии магнитной системы тяговых электродвигателей на состояние коммутации: Дис. канд. техн. наук./М., 1965. 201 с.

5. Елкин С. Н. Анализ методов повышения коммутационной надежности тяговых двигателей пульсирующего тока: Дис. канд. техн. наук./ Л., 1967. 235 с.

6. Великанов С. А. Исследование влияния электромагнитных процессов на коммутационную устойчивость тягового двигателя в переходных режимах: Дис. канд. техн. наук./ Омск, 1972. 198 с.

7. Волков В. К., Суворов А. Г. Повышение эксплуатационной надежности тяговых двигателей./ М.: Транспорт, 1988. 128 с.

8. Шил ер В. Г. Исследование влияния режимов вождения поездов на уровень искрения тяговых двигателей. Дис. канд. техн. наук./ Омск, 1974. 249 с.

9. Исмаилов Ш. К., Шилер В. Г., Галкин В. Г. Влияние качества коммутации на показатели надежности тяговых электродвигателей постоянного тока ТЛ-2К1/ Тезисы научно-практической конференции кафедр Омского ин-та инж. ж.-д. тр-та / Омск, 1984. С. 73.

10. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями./ М.: Иностранная литература, 1956. 664 с.

11. Смирнов Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятности и математической статистики для технических приложений./ М.: Наука, 1969.512 с.

12. Савоськин А. Н., Сердобинцев Е. В. Надежность несущих деталей подвижного состава при усталостных повреждениях.// Вестник ВНИИЖТ. 1984. №7. С. 33-36.

13. А. С. Курбасов. Повышение работоспособности тяговых двигателей./ М.: Транспорт, 1977. 223 с.

14. Развитие локомотивной тяги/ Под. ред. Н. А. Фуфрянского и А. Н. Бевзенко./ М.: Транспорт, 1982. 276 с.

15. Бирюков И. В., Беляев А. И., Рыбников Е. К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог./ М.: Транспорт, 1986. 256 с.

16. Медель В. Б. Подвижной состав электрических железных дорог. Конструкция и динамика/ М.: Транспорт, 1979. 232 с.

17. Калихович В. Н. Тяговые приводы локомотивов. Устройство, обслуживание, ремонт./М.: Транспорт, 1983. 111 с.

18. Павленко А. П. Динамика систем «экипаж тяговый привод — путь» магистральных локомотивов в режимах торможения. Создание и техническое обслуживание локомотивов большой мощности// Ворошиловград: 1985. С. 24-25.

19. Разработка и испытание макетного образца бортовой системы измерения и регистрации параметров работы тепловозов: Отчет о НИР /

20. ВНИИЖТ: Руководитель А. С. Нестрахов. №ГР 78015376; Инв. № 674417 -Москва, 1978. 85 с.

21. Основы технической диагностики/ Под ред. Пархоменко П. П./ М.: Энергия, 1966.

22. В. И. Бервинов. Техническое диагностирование локомотивов. Учебное пособие./ УМК МПС России, 1998. 190 с.

23. Совершенствование методов и средств контроля технического состояния и технического обслуживания электрического подвижного состава/ Под ред. Н. А. Ротанова/ Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 28. М., 1985.

24. Основы технической диагностики. В 2-х книгах. Кн.1. Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза/ Под ред. П. П. Пархоменко./ М.: Энергия, 1976.

25. Павленко А. П. Динамика тяговых приводов магистральных локомотивов./М.: Машиностроение, 1991. 192 с.

26. Оценка уровня импульсного воздействия рельсовых стыков на колесо локомотива./ М. П. Пахомов, Н. П. Буйнова, И. И. Галиев.// Взаимодействие подвижного состава и пути, динамика локомотивов./ Омский ин-т инж. ж.д. тр-та. Омск, 1971, т. 128, С. 9-16.

27. Исследование динамики необрессоренных масс вагонов/ Под ред. Н.Н. Кудрявцева.//Труды ВНИЖТа./М.: Транспорт, 1965. вып. 287.

28. Оценка параметров сил упругого сопротивления пути./ М. П. Пахомов, Н. П. Буйнова, И. И. Галиев, и др.// Взаимодействие подвижного состава и пути, динамика локомотивов./ Омский ин-т инж. ж.д. тр-та. Омск, 1971, т. 128, С. 74-77.

29. Пановко Я. Г. Введение в теорию механического удара./ М.: Наука, 1977. 234 с.

30. Опоры осей и валов машин и приборов. Спицын Н. А. и др./ М.: Машиностроение, 1970. 520 с.

31. Лузин В. М. Разработка методов повышения коммутационной надежности высокоиспользованных машин постоянного тока: Дис. канд. техн. наук./ М., 1987. 253 с.

32. Скобелев В. Е. Двигатели пульсирующего тока./ Л., 1985. 208 с.

33. Гринберг Г. А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений./ М.-Л., 1948. 647 с.

34. Кошляков Н. С., Глинер Э. Б., Смирнов М. М. Основные дифференциальные уравнения математической физики./ М., 1962. 767 с.

35. Никольский В. В. Теория электромагнитного поля./ М., 1964.384 с.

36. Герасимов В. Г., Соломенцев Е. Д., Сухоруков В. В. Приближенный метод расчета величин сигналов вихретоковых дефектоскопов с проходными датчиками // Дефектоскопия. 1967. № 4. С. 42-46.

37. Соболев В. С., Шкарлет Ю. М. Накладные и экранные датчики./ Новосибирск: Наука, 1967. 144 с.

38. Авдуевский В. Ф. Вычисление реакций вихретокового преобразователя // Дефектоскопия. 1975. № 5. С. 27-31.

39. Жерве Г. К. Промышленные испвтания электрических мшин./ Л., 1968. 574 с.

40. P. Silvester, М. V. Chari. Finite-element solution of saturable magnetic field problem./ IEE Trans. PAS. V. 89. 1970. № 7. P. 1537-1542.

41. M. V. Chari, P. Silvester. Finite-element analysis of magnetically saturated D-C machines./ IEE Trans. PAS. V. 90. 1971. № 5 P. 2362-2372.

42. M. Decreton. Calcul des champs electromagnetiques par la methode des elements finis./Full. Schweiz. 1973. № 19. P. 1162-1203.

43. M. V. Chari. Non-linear finite element solution of electrical machines under no-load and full-load conditions./ IEE Tranc. PAS. 1974. № 10. P. 686-689.

44. S. Cescotto, J. -Z. Lilien. Application d'un principe variationnel incrementiel en calcul par elements fines de la repartition du champ magnetique dans les machines electriques./ Bull. Montefiore., 1977. № 1. P. 25-40.

45. P. Silvester, P. Rafinejad. Curvilinear finite elements for two-dimensional saturable magnetic fields./IEE Tranc. 1974. № 6. P. 1861-1867.

46. E. A. Erdelyi, S. V. Ahamed, R. D. Burtness. Flux distribution in saturayed direct current machines no-load./ IEE Tranc. PAS. V. 84. 1965. № 5. P. 375-381.

47. S. V. Ahamed, E. A. Erdelyi. Flux distribution in direct current machines at load and overload./ IEE Tranc. V. 85. 1966. № 9. P. 960-967.

48. R. F. Jackson, E.A. Erdelyi. Combination and separation of coordinates and modular programming for direct current machine fields./ IEE Tranc. PAS. V. 87. 1968. №3. P. 659-664.

49. E. A. Erdelyi, E. F. Fuchs. Non-linear magnetic field analysis of D-C machines. Part I: Theoretical fundamentals./ IEE Trans. PAS. V. 89. 1970/ № 7. P.1546-1554.

50. E. A. Erdelyi, E. F. Fuchs. Non-linear magnetic field analysis of D-C machines. Part II: Application of the improved treatment./ IEE Tranc. PAS. V. 89. №7. P. 1555-1564.

51. S. V. Ahamed, E. A. Erdelyi. Non-linear theory of salient role machines./ IEE Tranc. PAS. V. 85. 1966. № 1.

52. E. A. Erdelyi, S. V. Ahamed, R. E. Hopkins. Non-linear theory of sunchronous machines on load./ IEE Tranc. PAS. V. 85. 1966. № 7.

53. E. A. Erdelyi, M. S. Sarma, S. S. Coleman. Magnetic fields in nonlinear salient pole alternators./IEE Trans. PAS. V.87. 1968. № 10. P. 1848-1856.

54. F. F. Fuchs, E. A. Erdelyi. Non-linear theory of turboaltemators./ IEE Trans. PAS. V. 92. 1973. № 2. P. 158-163.

55. Иванов-Смоленский А. В. Метод проводимостей зубцовых контуров и его применение к электромагнитному расчету ненасыщенной электрической машины с двухсторонней зубчатостью сердечников // Электричество. 1976. № 9. С.35-38.

56. Иванов-Смоленский А. В. Анализ магнитного поля контура в электрических машинах с двухсторонней зубчатостью сердечников./ Изв. АН СССР. М.: Энергетика и транспорт, 1976. № 4. С.

57. Аркадьев В.К. Электромагнитные процессы в металлах./ М.-Л., 1936. 630 с.

58. Сорокер Т. Г. О переходных процессах в цепях с массивными сердечниками // Электричество. 1941. № 5. С. 25-29.

59. Бессонов Л. А. Электрические цепи со сталью./ М., 1948. 226 с.

60. Руцкий А. И. Динамическая кривая намагничивания и комплексная магнитная проницаемость стали // Тр. Белорусе, политехи, ин-та./ Минск, 1956. Вып. 46. С. 35-39.

61. Ротерс Г. Электромагнитные механизмы/ Пер. с англ. М.-Л., 1949. 236 с.

62. Алексеев А. Е., Калиниченко С. П., Блошенко И. Я. Уточненная методика расчета магнитного потока дополнительных полюсов машин постоянного тока при изменении тока нагрузки // Тр. НИИ з-да Электротяжмаш./Харьков, 1971. Вып. 3. С. 77-102.

63. Толвинский В. А. Электрические машины постоянного тока./М., 1956. 468 с.

64. Бенедикт О. В. Номографический метод расчета сложных сильно насыщенных магнитных цепей./ М.-Л., 1948. 247 с.

65. Дука А. К., Мандрыка О. Р., Нестеров Н. Г. Сравнение различных методов расчета зубцов электрических машин // Тр. НИИ з-да Электротяжмаш./Харьков, 1970. Вып. 2. С. 61-73.

66. Пашкевич В. И. Учет влияния вихревых токов в обмотке якоря на коммутацию машин постоянного тока: Афтореф. дис. канд. техн. наук./ Л., 1976.20 с.

67. Авилов В. Д., Лузин В. М. Теоретические исследования параметров форсирующего реактора при изменении тока нагрузки по синусоидальному закону // Коммутация коллекторных электрических машин: Тр. Омского ин-таинж. ж.-д. трансп./ Омск, 1973. С. 31-43.

68. Араманович И. Г. Лунц Г. Л., Эльсгольц Л. Э. Операционное исчисление./ М., 1968. 240 с.

69. Ламмеранер И., Штафль М. Вихревые токи./ М.-Л., 1967. 208 с.

70. Яковенко В. А. Способы улучшения коммутации машин постоянного тока при толчкообразных нагрузках./ Изв. ВУЗов. Электромеханика. 1959. № II. С. 20-30.

71. Преображенский А. А. Магнитные материалы и элементы./ М., 1976. 335 с.

72. Чиликин М. Г., Ключев В. И., Сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода./М., 1979. 616 с.

73. Инструктивные указания по сварочным работам при ремонте тепловозов, электровозов и мотор-вагонного подвижного состава/ МПС России М.: Транспорт, 1995. 208 с.

74. Бычков Г.В., Ковалев В.А. Установка для наплавки в СО? внутренних цилиндрических поверхностей крупногабаритных деталей // М.: Сварочное производство, 1974. № 9. С. 47-48.

75. Находкин М. Д., Василенко Г. В., Козорезов Н. А., Лупкин Д. М. Проектирование тяговых электрических машин./ М., 1967. 536 с.

76. Шилер В. Г., Исмаилов Ш. К. Повышение коммутационной надежности тяговых электродвигателей важный резерв бесперебойной работы железнодорожного транспорта: Тез. докл. // VI Всесоюзная научно-техническая конф./ ВЭлНИИ. Тбилиси. 1987. С. 48.

77. Исмаилов Ш. К. Анализ эксплуатационной надежности тяговых электродвигателей TJI-2K1 и НБ-418К6/ Ом. ин-т инж. ж.д. транспорта. Омск. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 23.07.86. № 3689.

78. Харламов В. В. Оценка качества работы коллекторно-щеточного узла машин постоянного тока инструментальными методами: Дис. канд. техн. наук./ Омск. 1990. 254 с.

79. Авилов В.Д. Методы анализа и настройки коммутации машин постоянного тока./ М.: Энергоатомиздат, 1995. 237 с.

80. Стрельбицкий Э. К., Стукач В. С., Цирулик А. Я. Износ коллекторов машин постоянного тока коммутационным искрением и расчет долговечности коллекторов // Известия Томского политехнического института/Томск, 1970. т. 211. С. 111-115.

81. Карасев М. Ф. Коммутация коллекторных машин постоянного тока./ M.-J1. 1961. 224 с.

82. Исследование связи длительностей дуговых разрядов на коллекторе со степенью искрения в баллах / Ю. Я. Безбородов, В. П. Клюка, В. С. Стукач, В. И. Тимошина И Депонированные рукописи: Указатель ВИНИТИ., 1982. № 11. С. 73.

83. Roumanis S. J. The null point method of commutation adjustment./ Trans AIEE., 1956, pt. Ill, V. 75.

84. Плющ В. М., Ломакин В. А. Об измерении интенсивности искрения в машинах постоянного тока // Изв. вузов./ Электромеханика. 1969. №4. С. 385-390.

85. Сидоров О. П. Коммутационные пульсации напряжения в коллекторных электрических машинах постоянного тока // Электротехника., 1972. №9. с. 11-14.

86. А. с. 855873 СССР, МКИН02 К 15/00. Устройство для объективной оценки коммутации электрических машин / А. С. Курбасов, В. В. Шумейко, В. К. Волков, Б. Г. Максимов // Открытия, изобретения. 1981. № 30.

87. Дерябин Л. И., Рунов Ю. А. Наладка коммутации тяговых двигателей электровозов постоянного и переменного тока./ М., 1969. 32 с.

88. Хольм Р. Электрические контакты./ М.: Иностранная литература, 1961.464 с.

89. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов./М.: Энергия, 1972. 456 с.

90. Безбородов Ю. Я. Выбор параметров диагностического сигнала для оценки степени искрения/ Ом. ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1984. 7 с. Деп. в Информэлектро 23 Л 0.84, № 270-ЭТ.

91. Закс Л. Статистическое оценивание./ М.: Статистика, 1976. 598 с.

92. А. с. 1365258 СССР, МКИ Н 01 Я 39/58. Устройство для объективной оценки коммутации электрических машин / Ю. Я. Безбородов, В. В. Харламов, В. А. Серегин, В. Н. Козлов // Открытия. Изобретения. 1988. № 1.

93. А. с. 1372434 СССР, МКИ Н 01 Я 39/59. Устройство для определения уровня искрения щеток электрической машины постоянного тока / В. В. Харламов // Открытия. Изобретения. 1988. № 5.

94. Азгальдов Г. Г., Райхман Э. П. О квалиметрии./ М.: Издательствово стандартов, 1973. 172 с.

95. A.c. 1356931 СССР, MKH3G01R 31/34. Устройство контроля работы щеточно-коллекторного узла электрической машины. / Ю. Я. Безбородов, В. В. Харламов, В. А. Серегин, С. Г. Шантаренко.

96. A.c. 1457034 СССР, MKH3G01R 31/34. Устройство для диагностики и определения уровня искрения щеток электрических машин постоянного тока / Ю. Я. Безбородов, В. В. Харламов, В. А. Серегин, В. И. Тимошина, С. Г. Шантаренко.

97. Галкин В. Г., Парамзин В. П., Четвергов В. А. Надежность тягового подвижного состава: Учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп./ М.: Транспорт, 184 с.

98. Глушенко А. Д., Юшко В. И. Динамика тяговых электродвигателей тепловозов./Ташкент: Фан УзССР, 1980. 168 с.

99. Глушенко А. Д. и др. Стенд для диагностирования колесно-моторных блоков локомотивов. Авт. свид. СССР № 578579. «Бюллетень изобретений», 1977. № 40.

100. Автоматический контроль технического состояния электрического подвижного состава/ Под ред. В. В. Привалова. Тр. ВЗИИТа М., 1970. вып. 45.

101. Диагностика роликовых подшипников. М. В, Орлов, А. Ф. Тагиров, С. В. Сидоров, Б. А. Зарницкий // Ж.-д. трансп. 1985, № 7. С. 53 54.

102. Толкунов В. П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока/ М.: Энергия, 1979. 224 с.

103. Дальнейшее развитие теории оптимальной коммутации машин постоянного тока/ М. Ф. Карасев, В. П. Беляев, В. Н. Козлов и др./ Омск, Омский ин-т инж. ж.-д. транспорта, 1967, 176 с.

104. Методические рекомендации по обоснованию эффективности инноваций на железнодорожном транспорте. М.: МПС, 1999. 230 с.183

105. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1991.

106. Михаленок Н. О. Повышение экономической эффективности технического диагностирования тепловозов.: Автореферат диссертации / М., 1988