Как повысить надежность тяговых двигателей электровозов - статьи | ООО "ЛокомотивСтройСервис" г. Самара

Как повысить надежность тяговых двигателей электровозов - полезная информация

Тяговые двигатели относятся к наиболее нагруженному оборудованию электровозов с точки зрения комплексного воздействия тепловых, электрических, механических и климатических факторов. Их повреждаемость в эксплуатации составляет около 20% по порчам и 30% по числу заходов на неплановый ремонт от соответствующих видов отказов по всему оборудованию. Наиболее часто двигатели попадают в ремонт из-за повреждения изоляции (30%), низкого ее сопротивления (5%), пережогов кругового огня по коллектору (15%), повреждения якорных подшипников (15%).

Устранение этих отказов, а также плановые регламентные работы по ремонту и текущему обслуживанию щеточно-коллекторного узла, изоляционных конструкций и подшипниковых узлов составляют основную долю затрат по содержанию тяговых двигателей в эксплуатации. Использование резервов повышения эксплуатационной надежности данных узлов остается актуальной задачей, как при создании новых перспективных электровозов, так и разработке конструктивно-технологических мероприятий для эксплуатируемого парка локомотивов.

ЩЕТОЧНО-КОЛЛЕКТОРНЫЙ УЗЕЛ

Наличие этого узла в тяговом двигателе является одной из главных побудительных причин перехода на бесколлекторный электропривод. Трудоемкость его текущего обслуживания составляет основную долю затрат на содержание двигателя в целом. Особенно трудоемки обточка коллекторов, устранение последствий круговых огней и «наволакивания» меди в межламельных промежутках. Поскольку эти явления принципиально взаимосвязаны, кардинальное решение проблемы надежности щеточно-коллекторного узла лежит на пути комплексного использования имеющихся резервов.

Среди них можно отметить следующие. Прежде всего, необходимо схемотехническое построение силовых цепей электровозов переменного тока с использованием индивидуальных сглаживающих реакторов вместо групповых. Это позволит облегчить протекание переходных процессов, в том числе в аварийных режимах, снизить опасность перебросов по коммутационным и потенциальным причинам.

Так же важно применение быстродействующей защиты тяговых двигателей в аварийных режимах. Она должна подавлять развитие перебросов в мощный круговой огонь по коллектору. В данном случае это можно устранить, установив быстродействующий выключатель ВЛ85 и ЭП1 с такой защитой показывает, что возникающие перебросы дуги проявляются в виде незначительных подгаров группы пластин, сравнительно легко устраняемых.

В тяговых двигателях всех вновь проектируемых электровозов надо применять коллекторные профили из медно-кадмиевого сплава (бронзы) БрКд-1. По сравнению с серийно используемой коллекторной медью присадкой серебра (сплав МС-1) этот материал обеспечивает снижение интенсивности износа коллекторов и щеток в 2 -2,5 раза. Он имеет низкий коэффициент трения и высокую стойкость к образованию наволакивания меди. Скользящая пара сплав БрКд-1 и щетки марки ЭГ61А обеспечивают пробеги без обточки коллекторов грузовых электровозов не менее 600 тыс.км, а пассажирских 0,8 – 1 млн. км. Смена щеток требуется через 150 тыс. км на грузовых и через 200 тыс. км на пассажирских электровозах.

И еще что необходимо сделать в первую очередь – это повысить стабильность качества электрощеток марки ЭГ61А. Данная марка – лучшая из отечественных для тяговых двигателей магистральных электровозов. По своим техническим параметрам допустимой плотности тока, окружной скорости коллектора, коэффициенту трения, механической прочности – она не уступает, а по некоторым параметрам превосходит щетки ведущих зарубежных фирм. Однако в последние годы наблюдается нестабильность технических характеристик щеток серийного производства.

Определенные резервы повышения надежности щеточно-коллекторного узла заложены в дальнейшем совершенствовании его конструкции и технологии изготовления. Прежде всего, необходимо повысить поверхностную электрическую прочность и трекингостойкость изоляционных деталей – пальцев кронштейнов щеткодержателей, изоляционного вылета манжеты конуса коллектора.

На современных электровозах внедряется регулируемая система вентиляции, и тяговые двигатели большую часть времени работают при сниженном расходе обдуваемого воздуха до 1/3 номинальной величины. К сожалению, это приводит к недостаточно интенсивному выносу электропроводящих продуктов износа щеток, их осаждению на изоляционных деталях и при сопутствующем увлажнении – к поверхностному электрическому перекрытию.

В связи с этим в качестве первоначальных мер можно предложить:

• Переход на конструкцию изоляционных пальцев из дугостойкого и трекингостойкого прессовочного материала аминопласт МФЕ-2 вместо серийного материала АГ-4В при изготовлении новых и капитальном ремонте эксплуатируемых двигателей;
• Нанесение на изоляционный вылет конуса коллектора фторопластового трекингостойкого покрытия.

ИЗОЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

В настоящее время изоляционные системы обеспечивают ресурс работы без замены изоляции на пробег 5 млн. км. Среди них можно отметить четыре основных.

Одна из них – система «Монолит» класса нагревостойкости F. Она используется для якорей, главных и добавочных полюсов моноблочного исполнения на основе непропитанных или предварительно пропитанных стеклослюдинитовых с вакуум-нагревательной пропиткой в эпоксидном компаунде. Система отличается наивысшей из используемых систем влагостойкостью, теплопроводностью и механической прочностью. Может быть рекомендована также для модернизации тяговых двигателей НБ-418, ТЛ2К при капитальных ремонтах с заменой изоляции. Соответствующие конструктивные проработки для тяговых двигателей НБ-418К6 имеются и внедряются, например, на Улан-Уденском локомотивном заводе.

Положительный эффект от замены ранее использованной системы изоляции якоря ВЭС-2 с пропиткой в лаке ФЛ-98 позволяет одновременно с конструктивным решением по открытию головок якорных катушек в задней лобовой части, системы изоляции катушек главных полюсов класса нагревостойкости Н на основе миканитовых лент ЛМК-ТТ с послойной промазкой лаком КО-919 в 2 раза повысить расчетный ресурс изоляции. Также при этом в 1,5 раза можно снизить номинальный расход вентилирующего воздуха и в 3 раза затраты на вентиляцию.

Следующая изоляционная система – класса нагревостойкости F. Она предназначена для компенсационных обмоток на основе предварительно пропитанных в эпоксидном составе стеклослюдинитовых лент с прохождением пазовой части промазочным компаундом К-110 и токовой термообработкой после укладки проводов в пазы. Система обладает высокой влагостойкостью, теплопроводностью и обеспечивает надежное закрепление обмотки в пазах.

Изоляционная система класса нагревостойкости Н основана на полиамидных пленках с пропиткой в кремнийорганическом лаке КО-916 (обмотка якоря) или с промазкой и токовой выпечкой (компенсационные обмотки). Система из-за малой толщины корпусной изоляции имеет достаточно высокую теплопроводность и позволяет повысить токовую нагрузку обмотки благодаря увеличению сечения меди в пазу. Данная изоляция успешно прошла эксплуатационную проверку в тяговых двигателях НБ-520В электровозов ЭП1 при пробеге до 600тыс.км.

И, наконец, система класса нагревостойкости С на основе непропитанных стеклослюдинитовых лент с пропиткой в кремнийорганическом компаунде. Единственным опытом ее применения являются статоры асинхронных тяговых двигателей НТА-1200 электровоза ЭП10. Здесь использованы изоляционные материалы фирмы «Фон-Рол-Изола», и система имеет наименование «Веридур». В коллекторных тяговых двигателях данная система может быть успешно применена в якорях и, возможно в моноблоках главных и дополнительных полюсов.

Обладая наилучшим набором технических характеристик (высокой электрической прочностью, теплопроводностью, влагостойкостью), она должна стать альтернативой трем перечисленным системам при проектировании перспективных электрических машин. Отечественные аналоги данной изоляции в настоящее время активно предлагаются ЗАО «Электроизолит» и ОАО ХК «Элинар».

ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ

Эксплуатационные затраты на обслуживание якорных подшипников качения и моторно-осевых скольжения велики. Первые из них требуют с периодичностью один раз в 3 – 4 месяца дозаправки консистентной смазкой, а вторые – с периодичностью в 2 – 3 суток контроля наличия жидкой осевой смазки в буксах моторно-осевых подшипников (МОП) и, при необходимости, пополнения ее. Снижению данных затрат сейчас уделяется большое внимание.

Моторно-якорные подшипники. Помимо качества изготовления и обслуживания подшипников их надежность в основном определяется уровнем напряжения по радиальным, осевым нагрузкам и скоростному фактору. Они же, в свою очередь, определяются кинематической схемой механического тягового привода.

В наилучших условиях работают опорные подшипники со стороны приводной шестерни при односторонней передаче вращающего момента в приводах первого класса, аналогичных применяемым на тепловозах и электровозах производства Коломенского тепловозостроительного завода. В наилучших условиях работают якорные подшипники тяговых двигателей в приводах второго класса (электровозы ЧС и ЭП1). Остальные типы приводов занимают промежуточное положение.

Главный резерв повышения надежности моторно-якорных подшипников для вновь проектируемых электровозов заключен в рациональном выборе типа тягового привода, а для эксплуатируемого парка – в обоснованном выборе типа тягового привода, а для эксплуатируемого парка – в особенном выборе типа применяемой смазки и регламенте обслуживания (количества пополняемой смазки и периодичность). В этой связи в настоящее время необходимо тщательно проанализировать обоснованность перевода всего парка электровозов на смазку «Буксол» вместо ЖРО. Опыт подконтрольной эксплуатации электровозов ЭП1 в течение года с момента перехода на смазку «Буксол» показывает, что, обладая повышенной текучестью, она очень плохо удерживается лабиринтно-щелевыми уплотнениями. Часто наблюдается ее выброс как наружу, так и внутрь тяговых двигателей, что чревато тяжелыми последствиями. Со смазкой ЖРО таких явлений не наблюдается.

Моторно-осевые подшипники. Для эксплуатируемого парка грузовых электровозов с моторно-осевыми подшипниками реальным резервом повышения надежность и снижения затрат на обслуживание этих узлов является оборудование их вкладышами из композиционного бронзо-графитного материала «Романит». Согласно опубликованным техническим характеристикам, эти вкладыши имеют в 5-7 раз более высокую износостойкость по сравнению с вкладышами с баббитовым антифрикционным слоем и обеспечивают пробег электровоза до замены 0,8 – 1 млн. км.

Вкладыши изготавливает ОАО «Стахановский вагонзавод» на Украине и поставляет в комплексе, готовым к установке в серийные моторно-осевые подшипники грузовых электровозов всех типов взамен латунных вкладышей без каких-либо дополнительных дороботок. Однако. Ввиду отсутствия сколько-нибудь значительного опыта эксплуатации таких вкладышей на российских электровозах, внедрять их надо опытными партиями, увеличивающимися по мере подтверждения положительного эффекта.

Для вновь проектируемых грузовых электровозов 2ЭС4К(5К) наиболее рационально применение МОП качения, радикально решающих проблему технического обслуживания этих узлов.

В.И. Захаров г. Новочеркасск

Всю подробную информацию Вы можете узнать, позвонив на наши телефоны в городе Самара, или оформить предварительный заказ, заполнив форму обратной связи Оформить заказ