Анализ неисправностей механической части электровозов 2ЭС6 Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

нижняя заштрихованные области) необходимо скорректировать значение верхней границы зоны до значения 516 мм.

На основании изложенного можно сделать выводы.

1. Произведен расчет и рекомендована необходимая поправка по зоне контроля для осей РУ-1 и РУ-1Ш, связанная с удалением акустической оси 18-градусного пьезопреобразователя от зоны контроля.

2. Предложены варианты совершенствования методики контроля ближней подступичной части оси в зоне под внешней кромкой ступицы, позволяющие более точно определять координаты отражателей.

3. Доказана нецелесообразность увеличения зоны контроля, определенной в СТО по сравнению с РД.

4. Получены и рекомендованы оптимальные размеры зоны контроля для вагонных осей РУ-1 и РУ-1Ш с учетом акустической тени от галтели и влияния трансформированной поперечной волны, отраженной от шейки оси.

5. Получены значения параметров зоны для контроля шейки и предподступичной части оси.

Список литературы

1. РД 07.09-97. Руководство по комплексному ультразвуковому контролю колесных пар вагонов [Текст] / Научно-исследовательский ин-т мостов ПГУПСа, Всероссийский научно-исследовательский ин-т железнодорожного транспорта. - М., 1997. - 27 с.

2. СТО РЖД 1.11.002-2008. Контроль неразрушающий. Элементы колесных пар вагонов. Технические требования к ультразвуковому контролю [Текст] / Научно-исследовательский ин-т мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта. - М., 2009. - 40 с.

References

1. RD 07.09-97. Manual on Integrated ultrasonic inspection car wheel pairs [RD 07.09-97. Rukovodstvo po kompleksnomu ul'trazvukovomu kontroliu kolesnykh par vagonov]. Moscow, 1997, 27 p.

2. Railways stations 1.11.002-2008. Nondestructive testing. Elements of a car wheel pairs. Technical requirements for ultrasonic testing [STO RZhD 1.11.002-2008. Kontrol' ne-razrushaiushchii. Elementy kolesnykh par vagonov. Tekhnicheskie trebovaniia k ul'trazvukovomu kontroliu]. Moscow, 2009, 40 p.

УДК 629.4.027

А. Е. Дрягилев

АНАЛИЗ НЕИСПРАВНОСТЕЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ 2ЭС6

В данной статье приведен анализ отказов механического оборудования магистрального электровоза 2ЭС6 «Синара». Целью работы является анализ основных неисправностей механической части, причин их возникновения. Исследование проводилось на базе ремонтного локомотивного депо Московка с использованием статистических методов оценки. Данные для анализа взяты из формы первичного учета ТУ-29 «Книга повреждений и неисправностей локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава и их оборудования». По результатам исследования на механическое оборудование приходится 8,62 % от всех отказов. Средняя наработка на отказ механической части локомотива Ь2 составляет 156221км. Анализ отказов механического оборудования показал, что около 50 % всех неисправностей связано с износом поверхности катания колесной пары. Более трети всех отказов связано с односторонним износом гребня бандажа. Одной из причин отказов является нарушение развески электровоза при постройке на заводе-изготовителе и в процессе эксплуатации,

18 ИЗВЕСТИЯ Транссиба №„2(!8)

ремонта. Средняя наработка до отказа колесной пары по причине одностороннего износа бандажа Ь1 = 279874 км. Около 20 % отказов механического оборудования приходится на разрыв вентиляционных патрубков. Анализ показал, что проблема имеет сезонный характер и проявляется в зимнее время года, что связано с конструктивным недостатком вентиляционных патрубков. Остальные виды отказов механического оборудования имеют меньшую статистическую значимость. Для сравнения в статье проанализировано распределение механических неисправностей электровозов ВЛ10. Полученные зависимости могут являться исходной информацией для формирования системы ремонта локомотивов 2ЭС6 «Синара» по техническому состоянию.

В локомотивном эксплуатационном депо Московка идет обновление парка эксплуатируемых электровозов. На смену грузовым электровозам серий ВЛ10 и ВЛ11 поступают современные локомотивы 2ЭС6 «Синара». Электровозы 2ЭС6 эксплуатируются на объединенном полигоне Свердловской, Западно-Сибирской и Южно-Уральской железных дорог. За 2012 -2013 гг. в омское депо поступило 176 новых грузовых магистальных электровозов постоянного тока. В 2014 г. планируется поступление еще 100 новых электровозов серии 2ЭС6. Таким образом, будет полностью завершена программа обновления парка эксплуатируемых в депо электровозов. Грузовой электровоз 2ЭС6 отличается высокими потребительскими, эксплуатационными свойствами. Согласно проектной документации локомотив имеет ряд преимуществ по сравнению с электровозом ВЛ11:

мощность и сила тяги в продолжительном режиме увеличены на 30 %, что позволяет водить составы повышенного веса (до 8500 т);

расход энергии снижен на 10 %;

за счет конструктивных особенностей на 15 % снижена трудоемкость ремонта и увеличены сроки межремонтных пробегов.

В последние годы существует тенденция к повышению массы грузовых поездов и увеличению интенсивности пассажирских перевозок при постоянно возрастающих требованиях к обеспечению безопасности движения. Поэтому одной из важнейших задач локомотивного хозяйства является обеспечение надежной работы локомотивного парка.

Повышение надежности локомотивов, их сборочных единиц, узлов и деталей обеспечивается в период проектирования, в процессе изготовления и в период эксплуатации. Согласно ГОСТ 27.002-89 [1] под надежностью понимается свойство технического объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. На железнодорожном транспорте наряду с вышеупомянутым государственным стандартом используется отраслевой стандарт ОСТ 32.46-95 [2], в котором дается расшифровка основных понятий надежности применительно к локомотивам. Для локомотивов основной требуемой функцией является выполнение эксплуатационной работы (соответствующей регламентируемому назначению) с реализацией свойств, установленных техническими условиями, при обеспечении безопасности движения.

Одним из важных показателей, влияющих на безопасность движения, является надежность механической части локомотива. Механическое оборудование предназначено для реализации тяговых и тормозных усилий, развиваемых электровозом, размещения электрического и пневматического оборудования, обеспечения заданного уровня комфорта, удобных и безопасных условий работы локомотивных бригад.

Механическая часть воспринимает динамические нагрузки, возникающие при движении электровоза по кривым и прямым участкам пути. Для обеспечения нормальной и безаварийной работы механическая часть должна быть достаточно прочной, должна отвечать требованиям безопасности движения и правилам технической эксплуатации железных дорог. Механическое оборудование должно находиться в исправном состоянии и сохранять работоспособное состояние, обеспечивать удобство ремонта отдельных частей. Для восстановления большей части агрегатов, узлов локомотивов, особенно механического оборудования, необ-

№ 2(18) ОЛИ А ИЗВЕСТИЯ Транссиба 19

2014 1

ходимы постановка локомотива в депо с изъятием его из эксплуатации и проведение трудоемких монтажно-демонтажных работ.

Проведем анализ технического состояния механического оборудования грузовых электровозов 2ЭС6 «Синара». Первичные данные для анализа взяты из формы учета ТУ-29 «Книга повреждений и неисправностей локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава и их оборудования». За 12 месяцев 2013 г. в ремонтном локомотивном депо Московка зафиксировано 927 случаев неисправностей оборудования электровозов 2ЭС6. Из них 80 случаев приходится на неисправности механической части, что составляет 8,62 % от всех неисправностей.

Распределение основных видов неисправностей механического оборудования представлено в таблице 1.

Таблица 1 - Основные неисправности механического оборудования

Вид неисправного оборудования Количество случаев, ед. Процентное соотношение неисправностей, %

Нагрев буксы колесно-моторного блока локомотива 2 2,5

Неисправность тормозной рычажной передачи 5 6,25

Автосцепное устройство СА-3 7 8,75

Разрыв вентиляционных патрубков ТЭД 15 18,75

Повреждение кожуха зубчатой передачи 2 2,5

Неисправность гидродемпфера 7 8,75

Односторонний износ гребня бандажа колесной пары 29 36,25

Повреждения кузова электровоза 2 2,5

Отсутствие трубки для запрессовки моторно-якорных 1

подшипников 1,25

Ползуны, выщербины, провороты бандажей колесных пар 10 12,5

Всего 80 100

Как видно из данных таблицы 1, больше всего неисправностей механического оборудования приходится на неисправности поверхности катания колесной пары локомотива. На односторонний износ гребня бандажа приходится 29 случаев неисправностей, что составляет 36,25 % от общего количества, и десять случаев неисправностей приходится на ползуны, выщербины на поверхности катания колесной пары и провороты на поверхности катания колесных пар, что составляет 12,5 % от общего количества неисправностей.

Стоит отметить высокую интенсивность износа гребня бандажа электровоза 2ЭС6 № 194, которая достигала 0,80 мм на 10 тыс. км пробега локомотива. Оптимальной величиной износа гребня колесной пары является 0,25 - 0,30 мм на 10 тыс. км пробега, которой хватило бы, чтобы бандаж доработал без его смены до планового ремонта. Результаты обмера бандажей колесных пар электровоза 2ЭС6 №194 представлены в таблице 2. После обнаружения максимально допустимого износа гребня бандажа в эксплуатации в 25 мм производилась обточка бандажей колесных пар без выкатки их из-под локомотива. После обточки данных колесных пар разница диаметров бандажей в тележке и под локомотивом становилась равной более 20 мм, что недопустимо в эксплуатации, по этой причине производилась замена колесно-моторного блока локомотива. Одной из причин такого интенсивного износа гребня бандажа является нарушение развески электровоза при постройке на заводе. Вследствие неправильной развески происходит перераспределение сил, действующих на колеса, возникают дополнительные силы в поперечном направлении.

20 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 2(18) 2014

Таблица 2 - Параметры бандажей колесных пар электровоза 2ЭС6 №194

Дата обмера Порядковый номер колесной пары (КП) от кабины управления №1 Толщина бандажа (обода), мм Толщина гребня, мм Прокат, мм Пробег локомотива, км

левая сторона правая сторона левая сторона правая сторона левая сторона правая сторона

21.03.2013 1 88 87 30,5 25 1,5 1,5 114097

21.03.2013 2 86 86 30 25 1 2 114097

25.05.2013 1 84 84 30 25 0 0 142635

19.07.2013 2 82 82 29 24 0 1 173251

06.12.2013 1 84 82 31 24 0 1,5 243221

06.12.2013 2 90 90 30 25 1,5 2 243221

Распределение отказов, связанных с односторонним износом гребня бандажа в зависимости от пробега колесной пары, представлено на рисунке.

12

С-50 50-100 100150 150-200 200-250 тыс. км 300-350

Гистограмма распределения неисправностей по причине одностороннего износа гребня бандажа

в зависимости от пробега колесной пары

Как видно из гистограммы, больше всего отказов по причине предельного износа гребня бандажа колесных пар приходится на пробег 200 - 250 тыс. км. Восстановление профиля бандажа выполняется постановкой локомотива на техническое обслуживание ТО-4, где производится обточка колесных пар без их выкатки из-под локомотива.

Средняя наработка до отказа - математическое ожидание наработки объекта до первого отказа. Согласно ОСТ 32.46-95 [2] этот показатель характеризует безотказность единицы тягового подвижного состава (далее - ЕТПС) или их однотипных сборочных единиц, определяемую по наработкам до первого отказа. В случае, когда за рассматриваемый период эксплуатации не все объекты имели первые отказы, средняя наработка до отказа Ц определяется по формуле:

г

_ 21 + (Я - г) • 4

Ц = --' (1)

г

где N - число наблюдаемых ЕТПС;

г - число первых отказов за рассматриваемый период;

№.?(1.8) ИЗВЕСТИЯ Транссиба 21

4 - средняя наработка ЕТПС, не имевших отказов за рассматриваемый период, км;

( - наработка до первого отказа, км.

Средняя наработка до отказа колесной пары по причине одностороннего износа гребня бандажа Ц составила 279874 км.

Стоит отметить, что 75% электровозов 2ЭС6, заходивших на ремонт в ТЧР-1 Московка в 2013 г. имели пробеги от постройки менее 200 тыс. км и только 3 % электровозов - пробеги более 300 тыс. км, т. е. 97 % локомотивов 2ЭС6 не прошли ремонта в объеме ТР-300.

За 12 месяцев 2013 г. у 29 электровозов серии 2ЭС6 приписки ТЧЭ-2 Омск обнаружен односторонний износ гребня бандажа колесной пары. По этой причине общее время простоя локомотивов на неплановом ремонте составило 2128,5 ч, среднее время простоя - 73,75 ч. Во всех случаях после обточки колесных пар производилась замена колесно-моторных блоков по причине разности диаметров более 20 мм между колесными парами в одной тележке локомотива.

На разрыв вентиляционных патрубков приходится 15 случаев неисправностей, что составляет 18,75 % от общего количества неисправностей механической части электровозов 2ЭС6. Неисправности, связанные с разрывом вентиляционных патрубков, имеют сезонный характер, все случаи приходились на зимние месяцы. Данный вид неисправности вызван некачественным изготовлением и конструктивным недостатком вентиляционных патрубков. Ремонт поврежденных патрубков производится заменой их на новые.

Средняя наработка на отказ - отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки. Данный показатель используется для характеристики безотказности ЕТПС и ремонтируемых сборочных единиц с учетом как первых, так и последующих отказов.

Средняя наработка на отказ Ь определяется по формуле, км:

N

_ Я

Ц = , (2)

Я

1=1

где и - наработка 1 -го объекта, км;

Г - число отказов /-го объекта, произошедших за период наблюдения.

Для механического оборудования электровоза 2ЭС6 средняя наработка на отказ Ц составила 143250 км.

Для сравнения было проанализировано распределение механических неисправностей электровозов ВЛ10, заходивших на ремонт в ТЧ-1 Московка за 2013 г. Всего за 2013 г/ в депо Московка зафиксировано 1232 случая непланового ремонта оборудования электровоза ВЛ10, 129 случаев приходится на механическое оборудование, что составляет 10,47 % от общего количества неисправностей. Распределение механических неисправностей электровозов ВЛ10 представлено в таблице 3.

Как видно из данных таблицы 3, на неисправности, связанные с поверхностью катания бандажа колесной пары, приходится 34 % случаев от всех неисправностей механического оборудования, из них только один случай связан с односторонним износом гребня бандажа.

Анализ отказов механического оборудования электровоза 2ЭС6 «Синара» за 2013 г. показал, что около половины неисправностей механической части связано с износом поверхности катания колесной пары. Более трети отказов связано с односторонним износом гребня бандажа колесной пары. Данная проблема не нова, но с вводом в эксплуатацию электровозов повышенной мощности она стала еще более острой. Интенсивность износа гребня влияет на долговечность бандажей колесных пар. От долговечности бандажей зависит срок службы всей колесной пары электровоза. Так как при предельном износе бандажей необходимо про-

22 ИЗВЕСТИ Я Транссиба №.?!1.8)

изводить выкатку колесно-моторного блока, что не только оставляет эксплуатационные депо ОАО «РЖД» без работоспособного электровоза, но и добавляет работы ремонтным локомотивным депо, а значит, приводит к росту себестоимости перевозок и снижению конкурентоспособности железнодорожного транспорта.

Таблица 3 - Основные неисправности механического оборудования ВЛ10

Вид неисправного оборудования Количество случаев, ед. Процентное соотношение неисправностей, %

Неисправность тормозной рычажной передачи 2 1,55

Повреждение кузова электровоза 5 3,88

Нагрев буксы колесно-моторного блока локомотива 10 7,75

Автосцепное устройство СА-3 2 1,55

Разрыв вентиляционных патрубков ТЭД 3 2,33

Повреждение кожуха зубчатой передачи 42 32,56

Отсутствие болта крепления кожуха зубчатой передачи 12 9,30

Ползуны, выщербины, провороты бандажей 43 33,33

Излом листовой рессоры 4 3,10

Неисправности с тележкой 5 3,88

Односторонний износ гребня бандажа 1 0,78

Всего 129 100,00

В ходе анализа получены статистические зависимости, характеризующие наработку до отказа и наработку на отказ механического оборудования электровоза 2ЭС6. Полученные зависимости могут являться исходной информацией для формирования системы ремонта локомотивов по техническому состоянию.

Автором ставится задача по исследованию причин повышенного износа бандажей подвижного состава, а также факторов, влияющих на повышенный износ гребня бандажей локомотивов повышенной мощности.

Список литературы

1. ГОСТ Р 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения [Текст] / Ин-т машиноведения АН СССР. - М., 1990. - 24 с.

2. ОСТ 32.46-95. Тяговый подвижной состав железнодорожного транспорта. Надежность. Термины и определения [Текст] / Главное управление локомотивного хозяйства МПС РФ. - М., 1995. - 58 с.

3. Галкин, В. Г. Надежность тягового подвижного состава: Учебное пособие [Текст] / В. Г. Галкин, В. П. Парамзин, В. А. Четвергов. - М.: Транспорт, 1981. - 184 с.

4. Четвергов, В. А. Надежность локомотивов: Учебник [Текст] / В. А. Четвергов, А. Д. Пузанков. - М.: Маршрут, 2003. - 415 с.

References

1. Nadezhnost' v tehnike. Osnovnye ponjatija. Terminy i opredelenija, GOST 27.002-89 (Industrial product dependability. General concepts. Terms and definitions, State Standart 27.002-89). Moscow, Standarty, 1990, 24 p.

2. Tjagovyj podvizhnoj sostav zheleznodorozhnogo transporta. Nadezhnost'. Terminy i opredelenija, OST 32.46-95 (Traction rolling stock of railway transport. Dependability. Terms and definitions, OST 32.46-95). Moscow, 1995, 58 p.

3. Galkin V. G., Paramzin V. R., Chetvergov V. A. Dependability of locomotives (Nadezhnost' tjagovogo podvizhnogo sostava). Moscow: Transport, 1981, 184 p.

4. Chetvergov V. A., Puzankov A. D. Dependability locomotives (Nadezhnost' lokomotivov). Moscow: Marshrut, 2003, 415 p.

№ 2(18) ОЛИ Л ИЗВЕСТИЯ Транссиба 23

1