книги из ГПНТБ / Тищенко, А. И. Повышение эксплуатационной надежности локомотивов и эффективности локомотивного хозяйства

жиме рекуперации. Полное использование возможностей рекуперативного торможения ограничивается расхожде­ нием нагрузок параллельных ветвей обмоток якорей тя­ говых двигателей. Эксплуатационные испытания элек­ тровозов ВЛ10, проведенные ОМИИТом на Западно-Си­ бирской и Куйбышевской дорогах, показали разницу ха­ рактеристик преобразователей с 3-й по 8-ю позицию контроллера на величину 6—8%, что дает отклонение тока рекуперации одной секции на 45—50% по отношению к току другой секции.

І4з электрических аппаратов наиболее часто на элек­ тровозе BJllO выходили из строя быстродействующие выключатели БВП-5, электропиевматические контакторы,

пусковые реостаты и провода цепей управления.

В последнее время приняты меры по повышению на­ дежности электровозов BJllO. Например, применение

стеклослюдинитовой изоляции якорей двигателей TJI2К1 вместо микалентной позволило снизить число отка­ зов по причине пробоя в 3—4 раза. Внедрение мероприя­ тий Уральского отделения ЦНИИ МПС по улучшению

работы тяговых двигателей ТЛ-2К1 позволило снизить

количество перебросов по коллектору двигателей в 6—■ 7 раз и обеспечить их более надежную работу. Внедрение

выключателей для защиты вспомогательных цепей типа

новыми тяговыми двигателями, модернизированной электрической аппаратаурой и независимым возбужде­ нием тяговых двигателей. В1973 и 1974 гг. НЭВЗ выпу­

стил два опытных электровоза ВЛ 12.

В настоящее время для повышения надежности уз­ лов локомотивов и моторвагонного подвижного состава

проводится работа по совершенствованию технологиче­ ских процессов на локомотивостроительных заводах. На­ пример, на НЭВЗе и РВЗе построены специальные печи для термической .обработки целых тележек, обеспечи­ вающие снятие послесварочных напряжений, что предот­

20

вращает образование трещин в тележках. Для этой же

цели на заводах внедрена автоматическая сварка с про­ веркой ее качества ультразвуком и гамма-лучами, раз­ работаны и построены специальные вибростенды для ис­ пытания рам тележек.

МИИТом разработан универсальный вибростенд для испытаний любых конструкций подвижного состава с созданием разнообразных условий эксплуатации и ми­ нусовых температур при испытаниях. Результаты про­ веденных на этом стенде испытаний легли в основу работ по совершенствованию конструкции рам тележек, тяговых двигателей и других деталей, а конструкция вибростепда и методы испытаний были использованы другими институтами и заводами в СССР и социалистических

странах при создании аналогичных стендов.

Многое делается для совершенствования технологии

иа Ворошиловградском тепловозостроительном заводе, где введено в действие 85 автоматизированных линий. На Харьковском и Коломенском тепловозостроительных заводах начали осуществлять накатку коленчатых валов дизелей, что увеличило их долговечность. Азотирование коленчатых валов дизелей производят на Коломенском и Ленинградском заводах.

Однако ряд технологических процессов на локомоти­ востроительных заводах нуждается еще в совершенство­ вании. Так, требует дальнейшего улучшения технология изготовления тележек и сварочных работ на них (так как трещины в эксплуатации еще появляются), а также технология изготовления зубчатых колес тяговой пере­ дачи, поскольку долговечность их работы недостаточна. Не обеспечивается высокое качество монтажа и надеж­

ность крепления электропроводки па локомотивах, элек­ тро- и дизель-поездах, в результате чего в эксплуатации из-за тряски часто происходят перетирания и обрывы проводов. Технология и качество окраски электровозов, тепловозов и электропоездов также нуждаются в улуч­ шении, поскольку спустя год после постройки локомо­ тивы имеют довольно неприглядный вид. Внутренняя от­ делка особенно кабин машиниста не всегда удовлетво­ ряет требованиям эстетики.

Для контроля уровня надежности, заложенной в кон­ струкции локомотивов на локомотивостроительных заво­ дах, важно улучшить организацию, увеличить количест­

21

во и повысить качество всесторонних испытаний локомо­ тивов. В частности, практика показывает, что необходи­

мо, помимо действующих проверок и испытаний, прово­ дить специальные, достаточно длительные испытания на надежность, что сейчас не делается. Желательно разра­ ботать методику испытаний опытных локомотивов на заводах и действующих участках железных дорог.

Большей эффективности и ускорения доводки новых локомотивов до эксплуатационно надежного состояния можно добиться, создав конструкторско-технологическое бюро по типу имеющихся в гражданской авиации для

доводки новых самолетов. Эти бюро находятся в ведении Министерства гражданской авиации СССР. Бюро разме­ щают в одном из базовых аэропортов, к которому при­ писаны самолеты определенных типов. Оно тесно связано с констукторскими бюро и заводами, выпускающими са­ молеты, работники бюро участвуют в доводке отдельных узлов и самолетов в целом. Работники бюро разрабаты­ вают правила содержания и ремонта самолетов, которые утверждаются затем Министерством гражданской авиа­ ции СССР (аналогично нашим правилам ремонта).

Таким образом, эти бюро являются как бы связующим

звеном между строителями самолетов и эксплуатаци­ онниками.

При создании таких бюро на железнодорожном тран­

спорте можно использовать опорные депо, выделенные для опытной эксплуатации локомотивов новых серий, а также имеющиеся на локомотивостроительных заводах бюро эксплуатации, которые параллельно с работника­

ми МПС собирают на дорогах сведения о неудов­

летворительно работающих узлах локомотивов и пере­ дают их на заводы.

Заводам промышленности принадлежит главная роль

развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг.

указывается: «...считать важнейшей задачей унификацию и нормализацию заготовок, узлов и деталей машин и механизмов..., обеспечение при производстве однородных узлов и деталей полной их взаимозаменяемости в про­ цессе использования». Осуществление унификации в ло-

комотивостроении дает возможность более рационально,

с меньшими затратами труда и материалов организовать

22

изготовление запасных частей и обеспечение ими депо и ремонтных заводов. Пріи этом организация ремонта и те­

кущее содержание станут дешевле и проще; создание

блочно-агрегатных конструкций, узлов и систем в целом уменьшит время восстановления отказавших элементов и повысит общую надежность локомотива, а также по­ зволит непрерывно повышать качество ремонта, на­ дежность выпускаемых заводами локомотивов и их уз­ лов. Проектирование новых локомотивов при наличии унификации будет выполняться в более сжатые сроки на основе взаимозаменяемого, отработанного и прове­

ренного в эксплуатации оборудования. При этом резко сократятся сроки доводки локомотивов до эксплуатаци­ онно надежного состояния.

В настоящее время на транспорте эксплуатируют 10 основных серий электровозов и 12 — тепловозов. Одна­ ко промышленность выпускает электровозы и теплово­ зы с большой разнотипностью электрического и механи­ ческого оборудования. Это происходит из-за того, что разработку конструкций и постройку локомотивов каж­ дый завод осуществляет по-своему. Оборудование не унифицировано не только на локомотивах разных типов, но даже на локомотивах одного и того же типа. Напри­ мер, тяговые двигатели, установленные на электровозах различных серий, имеют разные остовы, катушки, яко­ ря, щеткодержатели, якорные подшипники, коллектор­ ную и обмоточную медь, не взаимозаменяемые по ос­ новным параметрам и установочным размерам.

Подвижной состав выпускают с тремя величинами напряжения цепей управления: 50, 75 и IiO В. Это об­ условливает различное конструктивное исполнение ап­ паратуры, применение осветительных и сигнальных ламп различных типов и т. д. На локомотивах применяют раз­

личной конструкции буксы, тифоны, замки, дверные руч­

ки, различного размера оконные стекла (до 40 типораз­ меров) и т. д.

Вместе с тем тяговые двигатели и их узлы, колесные пары с буксами, зубчатые передачи, тележки, опоры ку­ зова и сами кузова, кабины машиниста, .пневматические схемы, осветительные и сигнальные приборы, электриче­ ские аппараты и другое оборудование электровозов и

тепловозов вполне могут быть взаимозаменяемыми, а

величины напряжений цепей управления одинаковыми.

23

Например, на железных дорогах Франции осуществлена унификация локомотивов по кузовам, тележкам, тяго­ вым двигателям и другим узлам.

В последнее время и на отечественных локомотиво­ строительных заводах начинают проводить некоторую работу по унификации. Например, кузова и ходовые ча­

сделано в промышленности по выпуску роликовых под­ шипников, где без санкций одного из отделов НИИ се­ рийное производство новых подшипников запрещено.

Заслуживает внимания практика французских локо­

мотивостроительных заводов, когда проектирование ме­ ханической части электровозов и тепловозов производит­ ся одним и тем же конструкторским бюро, что облегча­ ет унификацию механической части электровозов и теп­ ловозов. В тех случаях, когда в силу существенного раз­

личия мощностей и нагрузок на ось невозможна полная

(так называемая преемственность конструкции). Большое значение для повышения надежности локо­

мотивов, находящихся в эксплуатации, имеют вопросы, связанные с дальнейшей их модернизацией, относящиеся к ряду узлов и агрегатов, неудовлетворительно работа­ ющих в эксплуатации (тележек, тяговых двигателей, гид­ ромеханических редукторов, топливной аппаратуры, мас­ ляных и водяных секций холодильников и других узлов).

внедрение в Jiokomothboctpoehhe

ДОСТИЖЕНИЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ

юворится: «...вновь осваиваемая продукция по качест­ венным и технико-экономическим характеристикам должна соответствовать передовым достижениям миро­ вой науки и техники». Следовательно, создаваемый ло­ комотив должен иметь технико-экономические показате­ ли не ниже, чем образцы новых локомотивов за рубе-

24

Применение полупроводниковой техники на электро-

подвижном составе. Силовые полупроводниковые венти­ ли (диоды) впервые были применены в качестве выпря­

пускать электропоезда ЭР9 с такими выпрямителями.

Первые электровозы ВЛ62 с кремниевыми выпрями­ телями были изготовлены в 1962 г. C 1963 г. начали вы­ пускать с этими выпрямителями электровозы BJI60κ. На железных дорогах СССР находятся в эксплуатации электровозы BJI60κ , BJI80κ, BJ180τ, двойного питания

ВЛ824 и пассажирские ЧС4 с кремниевыми выпрями­

телями. Если вначале электропоезда и электровозы име­ ли выпрямительные установки с диодами 4-го класса, то в последнее время эти установки имеют диоды 8—10-го класса с лавинной характеристикой. В 1973 г. закончены работы по замене игнитронов на полупроводники на всех электровозах ВЛ60 эксплуатируемого парка. Примене­ ние вентилей высоких классов повышает к.п.д. и значи­

тельно упрощает монтаж выпрямительных установок. Примерно с 1967 г. в электрической тяге началось

применение управляемых полупроводниковых венти­ лей — тиристоров. Дальнейшее совершенствование уст­

ройств электрической тяги в основном определяется внед­ рением тиристоров. C различными устройствами, выпол­ ненными на тиристорах, построены электровозы и элек­

тропоезда переменного тока с рекуперативным торможе­

нием и бесконтактной системой плавного регулирования напряжения, с бесколлекторными тяговыми двигателями,

бые требуемые преобразования электрического тока, зна­

чительно улучшить тягово-энергетические свойства элек­ тровозов и электропоездов, повысить их надежность. Так, например, применение плавного регулирования напряже­

26

что упрощает его конструкцию и уменьшает массу. Чис­ ло контактов в цепях управления э.п.с. велико и каждый из них, как показано выше, может стать причиной отказа

в работе аппаратуры. Используя современные бескон­ тактные элементы — диоды, транзисторы, тиристоры и магнитные усилители — можно создать схемы управле­ ния, свободные от перечисленных недостатков.

В настоящее время разработаны и установлены на электровозах BJI8Oκ бесконтактные регуляторы напря­ жения и статические преобразователи напряжения пере­ менного тока в постоянный напряжением 50 В. На элек­

тропоездах ЭР1, ЭР2 и ЭР22, электровозах и тепловозах установлены бесконтактные элементы и регуляторы на­ пряжения.

К сожалению, пока что в цепях управления электро­ возов, тепловозов и моторвагонного подвижного состава

Ece основные переключения производятся аппаратами с контактной системой. Применение бесконтактных эле­ ментов в цепях управления локомотивов •— важное сред­ ство повышения их надежности и одна из основных за­ дач локомотивостроения.

Создание электровозов с бесколлекторными тяговы­ ми двигателями. Необходимость в таких электровозах обусловлена тем, что у тяговых двигателей постоянного тока в эксплуатации неустойчиво работает щеточно-кол­ лекторный узел. Достаточно сказать, что по сети в целом

39% внеплановых ремонтов электровозов постоянного

тока было проведено вследствие неисправности тяговых

двигателей, в том числе 70% из них из-за перекрытий по

коллектору тяговых двигателей. Работа по устранению следов перекрытий по коллектору очень трудоемка. Кро­ ме того, создание двигателей постоянного тока мощ­ ностью 900 кВт и более на ось встречает практически не­ разрешимые трудности по потенциальным условиям на коллекторе и линейной нагрузке якоря. Бесколлектор­

ные же двигатели наиболее просты в изготовлении, на­ дежны в эксплуатации и за ними требуется минималь­ ный уход по сравнению с двигателями постоянного тока.

В нашей стране созданы опытные образцы локомоти­ вов с вентильными и асинхронными двигателями. Эти

локомотивы в настоящее время проходят наладку, за­ водские и эксплуатационные испытания. Мощность бес-

коллекторных тяговых двигателей составляет 1000—

27

1200 кВт и может быть повышена до 1500 кВт, а габари­

ты и масса примерно такие же, как у тяговых двига­ телей постоянного тока мощностью 700—800 кВт. У ло­

комотивов с бесколлекторными двигателями тяговые двигатели практически не будут в эксплуатации требо­ вать ухода и ремонта.

Рассматривая вопросы создания электровозов с бес­ коллекторными тяговыми двигателями (подобные рабо­ ты проводят и на тепловозах), не лишне отметить, что наиболее перспективным и технически целесообразным является их применение на локомотивах с одномоторны­ ми тележками. Такие локомотивы получили широкое распространение во Франции, где в эксплуатации нахо­ дится значительное количество электровозов и теплово­ зов с двухосными и трехосными одномоторными тележ­

ками. Из опыта Французских национальных железных дорог следует, что локомотивы с одномоторными тележ­ ками реализуют высокие значения коэффициента сцепле­ ния (до 0,4), имеют лучшие тяговые свойства, большую

мощность. Такие локомотивы менее склонны к боксова-

нию. Все это позволяет увеличить провозную способность железных дорог, поэтому вопрос о создании таких локо­ мотивов является актуальным. В Советском Союзе уже

начаты работы по созданию электровозов и тепловозов па двухосных одномоторных тележках.

Электровозы с рекуперацией и реостатным торможе­ нием. На линиях, электрифицированных на постоянном токе 3 кВ, работают электровозы с рекуперативным тор­ можением с самого начала внедрения электрической

тяги па магистральных дорогах СССР. В последнее время

рекуперативное оборудование устанавливается на элек­ тропоездах ЭР22 и ЭР22М. Рекуперативное торможение на электровозах переменного тока начало развиваться после того, как они были оборудованы игнитронами. Была изготовлена большая партия электровозов ВЛ60;>. которые успешно работают на Дальневосточной и Вос­

точно-Сибирской дорогах.

Рекуперативное торможение на электроподвижном составе переменного тока обеспечивает торможение по­ езда практически до остановки. Опытные образцы элек­ тропоезда ЭР9 и электровоза ВЛ60кр впервые были оборудованы электрическим торможением организация­ ми Министерства путей сообщения.

28

Впоследние годы промышленность начала выпускать электровозы ВЛ80 с реостатным торможением. Сле­ дует отметить, что это первый электровоз, которому в 1973 г. присвоен Знак качества.

Вдевятой пятилетке предполагается освоить выпуск электровозов с рекуперативным торможением ВЛ801’ и

расширить оборудование устройствами рекуперации Э.П.С., находящийся в эксплуатации.

Применение тиристоров на электроподвижном соста­

ве постоянного тока. Использование тиристоров позволя­

напряжения работают на Прибалтийской и Закавказской дорогах.

При импульсном тиристорном управлении тяговыми двигателями отпадают почти все недостатки, при­

сущие системы с контактно-реостатным управлением

мость системы электроснабжения, а также потери элек­ троэнергии в пей.

Применение тиристоров позволяет также иметь авто­ матическое регулирование тока возбуждения в режиме тяги и электрического торможения на электровозах по­

стоянного и переменного тока с тяговыми двигателями независимого возбуждения. При этом за счет уменьше­ ния продолжительности боксования повышается исполь­ зование мощности локомотива на 10—15% и соответст­ венно увеличивается весовая норма поезда и провозная способность дороги.

В мелях повышения провозной способности направле­ ния Донбасс—Карпаты большая партия электровозов ВЛ60κ этого направления переоборудована на независи­ мое возбуждение тяговых двигателей. Эти электровозы

могут работать как с независимым, так и с последова­ тельным возбуждением тяговых двигателей, что исклю­ чает снижение эксплуатационной надежности в случае выхода из строя преобразователя, от которого питается

обмотка возбуждения.

Применение полупроводниковой техники на теплово­

зах. Тяговые генераторы постоянного тока на тепловозах

29