CC BY
30
УДК 629.423.33 : 621.336.2
Ю. Л. БОЛЬШАКОВ (ТОВ «ГЛОР1Я»), А. В. АНТОНОВ (ДНУЗТ)
ТОВ «Глорiя», пр. Ленша, 108-а, Запорiжжя, УкраТна, 69004, тел. + 38 (0612) 34 80 45, ел. пошта iurii.bolshakov@amail.com. ORCID: orcid.org/0000-0002-1513-2992
Кафедра «Електропостачання залiзниць», Днтропетровський нацiональний унiверситет залiзничного
транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днтропетровськ, УкраТна, 49010,
тел. +38 (056) 373 15 25, ел. пошта a.v.antonov91@amail.com, ORCID: orcid.org/0000-0001-5701-6087
Д1АГНОСТУВАННЯ ВУГ1ЛЬНИХ СТРУМОЗН1МАЛЬНИХ ВСТАВОК В ЕКСПЛУАТАЦИ
Вступ
Головною задачею системи «контактна мережа - струмоприймач» е надiйна передача електрично! енерги вiд стацiонарних пристро!в тягового електропостачання до електрорухомо-го складу затзниць через ковзний контакт. В умовах тдвищення швидкостей руху по!здiв, особливо актуальною постае проблема тдтри-мання в працездатному станi контактно! мережi та струмоприймачiв електрорухомого складу.
Забезпечення яюсного струмознiмання, в складних режимах експлуатаци, пов'язане з контролем експлуатацшного стану елементiв контактно! мереж i струмоприймачiв. При роз-глядi процешв, якi протiкають в областi контакту, дуже часто нехтують впливом, що створю-еться одним iз двох елементiв контактно! пари
- вугшьною вставкою. I! стан та процеси, що пронкають в обласн контакту, безпосередньо впливають на мщшсш властивостi проводу [1].
Вивчення механiзмiв руйнування вугiльних струмознiмальних вставок в умовах експлуатаци, дозволить виявити причини пошкоджень контактного проводу. Струмозшмальш елемен-ти та контактний провщ, в процесi експлуатацi! пiддаються мехашчному, електричному та еле-ктромеханiчному зношуванню. Механiчний знос виникае в процес тертя контактуючих по-верхонь i залежить вiд контактного натиску [11
- 14], а електрична складова зносу з'являеться при появi вiдривiв.
Пошкодження поверхнi вугiльно! вставки, призводить до збiльшення густини струму в локальних мiсцях контакту i, як наслщок, до перегрiву контактного проводу. В залежносп вiд тривалостi термiчного впливу на контактний провщ, можлива рiзна ступiнь його локального знемщнення. Знемiцнений шар мщ буде пiддаватись бiльш iнтенсивному мехашчному зношуванню, таким чином, структурш змши металу контактного проводу, викликанi елект-ричним зношуванням, пiдсилюють штенсив-шсть механiчного зносу. В зв'язку з цим, про© Большаков Ю. Л., Антонов А. В., 2015
блема тдвищення надшносп контактно! пари «струмозшмальний елемент - контактний провщ» вщноситься до числа прюритетних.
При виборi матерiалу струмознiмальних елеменпв та контактних проводiв, перш за все, виходять iз мiркувань доведення !х строку екс-плуатацi! до максимально можливого, при яко-мога менших витратах на обслуговування та ремонт. Таю вимоги до вибору матерiалу контактно! пари являються досить жорсткими та суперечливими, через це, рiзнi кра!ни викорис-товують тi чи iншi матерiали для струмозшма-льних елементiв.
Якщо для дiагностування контактного проводу в експлуатаци в останш роки повсюдно впроваджуються методи неруйнуючого контролю, то для вугшьних вставок таю роботи ви-конувались епiзодично [6, 7]. Реалiзацiя заходiв по пiдвищенню надшносп роботи струмознi-мальних вставок можлива за рахунок створення високоефективних засобiв !х дiагностування, що дозволяють знизити витрати на забезпечен-ня необидного рiвня надшносп.
Мета
Метою дано! статп е визначення основних залежностей мiж дiагностичними та структур-ними параметрами вугшьних струмозшмальних елементiв струмоприймачiв електрорухомого складу, а також розробити та обгрунтувати мо-жливiсть застосування неруйнуючих методiв дiагностування вугiльних струмознiмальних вставок електрорухомого складу.
Методика
На базi локомотивних депо, обслуговуючих електрорухомий склад змшного та постiйного струму, проводились експлуатацшш досль дження вставок типу А та Б, яю вже були в експлуатаци та нових.
Для встановлення залежносп виду пошкоджень та мюць !х розташування на полозi стру-моприймача, проводився огляд поверхнi вставок в локомотивному депо Знам'янка, Ки!в-Пас. та
Дншропетровськ-Пас. Оцшщ поддавались усi вставки струмоприймачiв локомотивiв, але без урахування пробiгу та струмового навантаження.
При аналiзi характеру зносу вставок, були виявлеш два рiзних види зносу 1х поверхш. Перший та третiй ряди вставок трирядного полозу мають сколи рiзноl площь Для першого ряду -сколи в основному розташовуються ближче до передньо! (по вщношенню до руху локомотива) частини вставки, а для третього - до задньо!'. Причина появи сколiв на переднш, набiгаючiй частинi вставки першого ряду полягае в ударному впливi на це мiсце вставки контактного проводу [2]. Вщколи на збЬаючш частинi вставки третього ряду в основному викликаш юкровим i дуговим впливом (рис. 1). Вставки другого ряду мають найменше бiчних сколiв, поверхня на бь лышй частиш вставок шшфована проводом.
Рис. 1. Види зношування вставок полозiв струмоп-риймачiв: а) сколи вставок першого ряду; б, в) електро-дуговий вплив на вставки третього ряду; г) тдпали тдошви вставок
При дослщженш вставок, що були в експлу-атацй р1зний час, на ix поверхш поряд з озна-ками зносу вщ тертя (р1зного характеру) виявлеш локальш лунки з краями неправильно! фо-рми та д1аметром вщ 1 до 12 мм. Причиною появи цього виду зносу можуть бути удари, як з'являються при рус та порушення контакту, що супроводжуються юкршням та появою еле-ктрично! дуги. Вщомий досвщ розробки вставок з трапецеидальною формою профшю [8, 9]. Профшь вставки [8], виконаний з кутом нахилу 30...600 прямолшшно! дшянки до основи, а профшь вставки [9] мае криволшшну форму контактуючо! поверхш, що описуеться в1ткою параболи. Таю профш дозволяють знизити ди-нам1чн1 удари на бокову поверхню вставки, але не виршують проблему аеродинам1чних влас-тивостей полоза струмоприймача в цшому.
Авторами [2], запропонована вставка з про-фшем випукло! форми, яка показала кращий результат шд час дослщних випробувань, в по-р1внянш з1 вставками з трапеце'щальним та ста-ндартним профшем. Випукла форма профшю вставки, позитивно впливае на аеродинам1чш властивост полозу струмоприймача, при цьо-му, вага полозу зменшуеться на 6.11%.
Окремо необхщно вщзначити наявшсть на нижнш частиш цшого ряду вставок ерозшних лунок невелико! глибини i слщв оксид1в зал1за. Причиною появи ерозЙ в цьому мющ являеться поганий контакт вставки i корпусу полоза струмоприймача [3].
Як зазначалося, електродуговий вплив на вставку призводить не тшьки до ii власного руйнування, але й впливае на знемщнення контактного проводу з можливою пластичною де-формащею, що може викликати обрив остан-нього шд дiею робочого натягу [1].
Досягти зменшення електричного та мехаш-чного зносу вугшьних вставок, можливо, роз-робивши та впровадивши систему дiагносту-вання вугiльниx вставок в експлуатащ!, що без-посередньо е ефективним та економiчно-доцшьним пiдxодом при вирiшеннi вказаних вище проблем. Впровадження тако! системи дозволить збшьшити мiжремонтний пробiг по-лозiв струмоприймачiв та збiльшити строк служби вставок, контактного проводу.
Аналiз пошкоджуваност елементiв та конс-трукцiй об'екив струмознiмання електрифжова-них залiзниць, а також застосування рiзноманiт-них матерiалiв в пристроях контактно! мережi та струмоприймачах електрорухомого складу, спо-собiв виробництва та обробки, методiв ощнки якостi та придатностi для конкретних випадюв
© Большаков Ю. Л., Антонов А. В., 2015
практичного застосування - все це визначае на-гальну необх1днють в комплексному вивченш властивостей матер1ал1в та вироб1в { !х повед1нку при р1зномаштних навантаженнях, близьких до умов експлуатаци. У в1дпов1дносп до юнуючих вимог, тд час виробництва та вх1дного контролю, частина вставок з кожно! ново! партл проходить нормоваш досл1дження [3], як1, за умови комплексного анал1зу, можуть дати уявлення про яшсть кожного конкретного розглядуваного зразка. Але застосування под1бних метод1в для вх1дного контролю в депо р1зко обмежена, вна-сл1док вимогливост !х до точного в1дпов1дно, дорогого вим1рювального обладнання. Також, як недолш, можна вщзначиги значний час, необ-х1дний для проведення вс1х досл1джень зазначе-ними методами.
В1дпов1дно до цього, постае важливе питан-ня вибору та застосування економ1чно-доцшьного методу неруйнуючого контролю, як нових, так { експлуатованих струмозшмальних елеменпв.
У в1дпов1дност до загальноприйнято! кла-сифшаци, вс методи неруйшвного контролю подшяють на дев'ять р1зних вид1в: магштний, електричний, вихреструмовий, радюхвильовий, тепловий, оптичний, рад1ацшний, акустичний та проникаючими речовинами.
В практищ експлуатаци використовуеться метод непрямих вим1р1в, в1дпов1дно до якого, обираеться вих1дний параметр, який е найзруч-шшим для вим1ру та зв'язаний певною залежш-стю з необх1дним структурним параметром. Знаючи взаемозв'язок вихщного та структурного параметр1в, можна визначити техшчний стан об'екту. Вих1дш параметри, що використову-ються для оцшки техшчного стану об' екту, прийнято називати д1агностичними. При про-веденш оцшки техшчного стану об'екпв може використовуватись велика кшьшсть д1агности-чних параметр1в, !х можна прокласифшувати наступним чином, приведеним на рис. 2.
Д1агностичш парамтери системи струмозшмання
За фгзичною сутшстю
За об'емом та характером шформацй
Г
"I
Швидкють ковзання Кутова швидкють Прискорення Динам1чш удари ЕНбращя
Вщриви струмоприймача Сила струму
Р1вень напруги в контактнш мереяа 1скршня
Нагр1в контактуючих поверхонь Геометричш параметри контактно!' пари
Загальш
Навантажувальна здатшсть Величина зносу контактного проводу Наробпхж на вщмову вставок
Поелементш
- Матер1ал провод{в
■ Структура матер1алу вставок
■ Ф13ико-х{м1чний склад провод{в та вставок
- Опори (питомий екв1валентний, контактний, перехщний)
Рис. 2. Класифжащя дiагносгичних парамегрiв
Зв'язок м1ж структурними та д1агностични-ми параметрами може бути як однофакторним, так { багатофакторним. Останнш представляе собою зм1ну одного чи декшькох д1агностичних параметр1в, що в1дпов1дають змш1 одного чи декшькох структурних параметр1в.
Найбшьш часто використовуваними неруй-нуючими методами контролю внутршньо! структури матер1алу е: рентгенограф1я 1 ультра-звуков1 досл1дження [3]. Ц методи частково перекривають област застосування один одного 1 частково розширюють !х.
В1домий досв1д використання ультразвуко-вих метод1в досл1дження для визначення стану струмозшмальних елеменпв та експлуатацш-ного контролю за ними [7]. Зв'язок м1ж власти© Большаков Ю. Л., Антонов А. В., 2015
востями матер1алу вставки та характером акус-тичного сигналу був встановлений експеримен-тальним шляхом, на основ! чого розроблена методика вщбраковування та сортування вставок за якютю виготовлення методом ультразвукового зондування, блок-схема методики приводиться нижче (рис. 3).
Для адекватност методу, вш був додатково проконтрольований вим1рами електропров1дно-ст вставок.
Значна складшсть при робот з пристроями ультразвукового контролю, висока вартють та низьк показники надшност результатов вимь рювання унеможливлюють використання подь бних систем для контролю якосл виготовлення вугшьних вставок в умовах депо [3].
Впзначення характерних вшив пошкоджень
I
Класифшашя основних ыехан1зл11в руйнування
1
\нал!з метошв контролю вставок
1
Традицшне Пропонован]
| Вимр шльносп Вишр електроопору | Ультразвуков!
штирi на кшцях довжиною 30 мм, а вщстань
мiж ними становить 150 мм, розташовуються
на рiвнiй вщсташ вiд торцiв вугшьно1' вставки.
Струмовi затискачi фiксують вставку з обох
сторш, стенд розрахований на струм до 30 А, а
його структурна схема приводиться на рис. 4.
-220 В <? О
Рис. 3. Блок-схема методики дослвдження вупльних вставок
Метод вихрових струмiв, поряд з ультразву-ковими i рентгеноскотчними дослiдженнями, е одним з основних неруйнiвних методiв контролю та дiагностики дефектiв в рiзних матерiалах i виробах. 1нформативним параметром в цьому методi е напруга у вишрювальнш обмотцi пер-винного датчика-перетворювача. II величина залежить вiд складу i структури матерiалу, виду i параметрiв дефектiв його будови, частоти змшного електромагнiтного поля, що збуджуе вихровi струми, а також вщ технологiчних фак-торiв - конструкцн i параметрiв датчика, вели-чини зазору мiж датчиком i поверхнею матерь алу. В силу цього, залежно вiд конкретних умов дiагностування та контролю доводиться змшю-вати конструкщю i технологiчнi характеристики датчика. Таю змши покликанi забезпечити високу чутливють виявлення тих чи шших ви-дiв дефектiв в конкретному матерiалi.
В силу складносп обслуговування та роботи з системою, II вартютю, метод вихреструмового контролю являеться недоцшьним для виршен-ня поставлених цiлей дiагностування вугiльних вставок. Найбшьш ефективним е використання стенду для вимiру питомого електричного опору вугшьних струмознiмальних вставок методом амперметра-мшвольтметра, розробленого на мшропроцесорнш базi, який дозволить оцi-нити величину питомого електричного опору струмозшмальних вставок, 1х загальний фiзич-ний стан, а також вщсортувати за мюцем вста-новлення. Визначення питомого електричного опору на струмозшмальнш частинi вставки проводиться у вщповщносп до ГОСТ - 2377679. Потенщальш проводи мають загостренi
Сгабыповане джсрело постшного струму (30 А)
130 А
тУ
Вставка
Рис. 4. Структурна схема стенду для д1агностування вставок
Сутнiсть методу вимiру питомого електричного опору вугшьних вставок полягае в пропу-сканш через них постшного стабшзованого струму, з вишрюванням падiння напруги на контактнш поверхнi вставки, площа поперечного перерiзу яко1 вiдома, за формулою, що ви-тiкае з закону Ома:
ди • £
Р = '
I • I
(1)
де Ди - падiння напруги мiж штирями, ро-змiщеними на вщсташ I один вщ одного, мВ; I - вщстань мiж штирями потенщальних про-водiв, мм; £ - площа поперечного перерiзу вставки, мм2; I - струм тдведений до торщв вставок, А.
У вiдповiдностi до теорн техшчно! дiагнос-тики, для яюсно! оцiнки технiчного стану об'екту, необидно знати початкове та гранич-но-допустиме значення дiагностичного параметру - питомого електричного опору вугшьно! вставки, максимально допустиме значення яко-го нормуеться дiючим нормативним документом [4] i становить 30 мкОм^м.
На теренах Укра1ни та кра1н СНД вставки типу А та Б виготовляються з питомим електрич-ним опором не бшьшим 30 та 15 мкОм^м вщпо-вiдно (розрахункове значення для яких прийма-еться 28,5 та 13,5 мкОм^м). Не зважаючи на це, питомий електричний опiр вугшьних вставок з одше! партн може кардинально в^^знятися.
© Большаков Ю. Л., Антонов А. В., 2015
В ход1 проведення експлуатацшних досль джень на баз1 локомотивних депо, з1брано ста-тистичш даш про пошкодження полоз1в стру-моприймач1в, проведет дослщження вугшьних вставок та встановлено, що значна частина по-шкоджень тюно пов'язана з якютю вставок [3].
На стенд1 для визначення питомого електри-чного опору вугшьних вставок було проведене дослщження нових та експлуатованих вугшьних вставок типу А, отримаш залежност приведен на рис. 5 та 6. Пвняння регресп для трьох набо-р1в значень деяких вугшьних вставок отримаш { приведен на рис.5, вони являються адекватними та можуть з 95 % в1ропднютю передбачати екс-периментальш результати. Значення коефщен-т1в детермшацп для трьох побудованих кривих показують наявнють позитивно! кореляцшно! залежност м1ж д1агностичними та структурни-ми параметрами 1, вщповщно, це вказуе на ефек-
тивнють модел1 процесу. р, мкОм-м
= 0.0359х2 - 1.35б4х+47
20.915
= -0:0128х2 + 0;5638х«Н7:001 10 о" ¿><> ¿«а«*» У**0 * • о ск_
25
35 1,А
Рис. 5. Розкид значень питомого електричного опору бувших в експлуатацп вугшьних вставок
Для кожно! окремо! вставки визначався по-перечний перер1з 1з урахуванням його складно! форми.
На рис. 7 приведена залежшсть температури нових вугшьних струмозшмальних вставок вщ величини струму. Для п визначення, в вугшьну вставку на глибину 15 мм був помщений датчик температури, витримка часу м1ж контроль-ними точками складала 10 хв. Паралельно про-водився вим1р параметр1в для розрахунку значення питомого електричного опору.
М-ЩЩНеШ
ди,мВ 0,13 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 о
• * •
•V • «г • 2* " а
•• я « ш
Ж РКП* . л
Г ♦ • «1
ИГ*
0 5 10 15 20 25 30 35 ГА
Рис. 6. Розкид значень падшня напруги на бувших в експлуатацп вугшьних вставках
В результат дослщження встановлено, що пи-томий електричний отр вугшьно! вставки не змшюеться при збшьшенш температури, що узгоджуеться з вщомим твердженням про висо-ку терм1чну стшгасть та низький коефщент температурного розширення вугшьних матер1а-л1в, який е вщ'емним до температури 700 К.
т,°с
0 5 10 15 20 25 30 35
Рис. 7. Залежшсть температури вугшьно! вставки вщ величини струму, що проткае через не!
Зютавивши результати проведених стендо-вих дослщжень з результатами отриманими тд час оцшки полоз1в струмоприймач1в в локомотивних депо розроблеш рекомендацп про необ-хщнють роздшення струмозшмальних елемен-т1в по групам за питомим електричним опором та використання спещально! схеми монтажу вставок при егатровщ полозу.
Вщомо, що юнуе залежшсть твердост та питомого електричного опору вставок [5], яка полягае в наступному: чим бшьша твердють вугшьних струмозшмальних елеменлв, тим нижча !х електропровщшсть (бшьше значення питомого електричного опору) - вщповщно
© Большаков Ю. Л., Антонов А. В., 2015
бiльше значення електрично! складово1 зносу та менше мехашчно!.
У вiдповiдностi до приведеного вище, про-понуеться встановлювали вставки з бшьшим питомим електричним опором на перший ряд полозу струмоприймача, а з меншим на остан-нш. Це дозволить зменшити кiлькiсть сколiв на набпаючш частинi вставок першого ряду та зменшити вплив вщ появи електрично! дуги на вставках третього ряду.
Для пщтвердження адекватносп запропонова-но! пропозицл необхщно провести додатковi ви-пробовування для комплекту вугiльних вставок типу А та Б на твердють струмозшмально! части-ни та випробування екiпiрованого полозу на ю-льцевому стендi лабораторп струмознiмання.
Наукова новизна та практична значимкть
На основi отриманих результатiв експлуата-цшних дослiджень полозiв струмоприймачiв електрорухомого складу в умовах локомотив-них депо постшного та змшного струму, вста-новлеш мiсця та причини появи пошкоджень вугшьних струмозшмальних вставок, в залеж-ностi вiд мiсця розташування на полозi струмо-приймача. В ходi стендових дослiджень вста-новлеш залежностi мiж дiагностичними та структурними параметрами вугiльних струмоз-нiмальних вставок. Керуючись отриманими результатами в експлуатацшних та лаборатор-них умовах запропонована схема розмiщення вугiльних струмознiмальних елеменпв на полозах струмоприймачiв.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Берент, В. Я. Исследование прочностных и структурных изменении эксплуатируемых контактных проводов / В. Я. Берент, А. А. Порцелан // Труды ЦНИИ МПС. - М., 1968. - Вып. 337. - С. 69 - 76.
2. Большаков, Ю.Л. К вопросу выбора рациональной формы профиля контактных вставок токоприемников электроподвижного состава / Ю.Л. Большаков, И.С. Гершман, В. Г. Сыченко // Зал1зн. трансп. Украни. - 2007. - № 3. - С. 53 - 54.
3. Большаков, Ю. Л. Шдвищення ресурсу вуп-льних струмозшмальних вставок струмоприймач1в швидшсного електрорухомого складу в умовах експлуатацп / Ю. Л. Большаков, А. В. Антонов // Наука та прогрес трансп. В1сн. Дншропетр. Нац. ун-ту за-л1зн. трансп. - 2015. - № 4. - С.
4. ГОСТ 32680 - 2014 Токосъемные элементы контактные токоприемников электроподвижного состава. - М. Изд-во Стандартинформ, 2015. - 14 с.
5. Купцов, Ю. Е. Беседы о токосъеме и его надежности, экономичности и о путях совершенствования / Ю. Е. Купцов. - М: «Модерн - А», 2001. - 256 с.
Застосування в експлуатацп високоефективних 3aco6iB дiагностування вугшьних вставок електрорухомого складу та використання запропо-новано! схеми розподшення вугшьних струмозшмальних елеменпв на полозi струмоприйма-ча в процесi його екшровки, яка розроблена базуючись на отриманих результатах експлуатацшних та стендових дослщжень вугшьних вставок, дозволить зменшити електричну та мехашчну складову зносу контактного проводу та вугшьних вставок i тим самим пщвищити ефектившсть !х використання.
Висновки
1. Досягти найбшьшо! економiчностi стру-мозшмання, при забезпеченнi необхщного рiв-ня надiйностi, можливо, при досягненш особливо високо! довговiчностi контактного проводу та при забезпеченш необхiдноi довговiчностi вугiльних вставок.
2. Встановлений характер пошкодження вугшьних струмозшмальних вставок в залежносп вщ мiсця !х встановлення на полозi струмоп-риймача, встановленi залежносп мiж дiагнос-тичними та структурними параметрами струмо-знiмальних елементiв.
3. Використання в експлуатацп високоефективних засобiв для дiагностування вугiльних струмозшмальних вставок електрорухомого складу дозволить пщвищити ефектившсть !х використання, зменшити вплив електрично! та мехашчно! складово! зносу.
REFERENCES
1. Berent, V. Ya. Issledovanie prochnostnykh i strukturnykh izmenenii ekspluatiruemykh kontaktnykh provodov / V. Ya. Berent, A. A. Portselan // Trudy TsNII MPS. - M., 1968. - Vyp. 337. - S. 69 - 76.
2. Bolshakov, Yu.L. K voprosu vybora ratsionalnoy formy profilya kontaktnykh vstavok tokopriemnikov elektropodvizhnogo sostava / Yu.L. Bolshakov, I.S. Gershman, V. G. Sychenko // Zalizn. transp. Ukraini. -2007. - № 3. - S. 53 - 54.
3. Bolshakov, Yu. L. Pidvyshchennia resursu vuhilnykh strumoznimalnykh vstavok strumo-pryimachiv shvydkisnoho elektrorukhomoho skladu v umovakh ekspluatatsii / Yu. L. Bolsha-kov, A. V. An-tonov // Nauka ta prohres transp. Visn. Dnipropetr. Nats. un-tu zalizn. tra-nsp. - 2015. - № 5. - S.
4. GOST 32680 - 2014 Tokosemnye ele-menty kontaktnye tokopriemnikov elektropodvizhnogo sostava. - M. Izd-vo Standartinform, 2015. - 14 s.
5. Kuptsov, Yu. Ye. Besedy o tokoseme i ego nadezhnosti, ekonomichnosti i o putyakh sover-shenstvovaniya / Yu. Ye. Kuptsov. - M: «Modern - A», 2001. - 256 s.
© Большаков Ю. Л., Антонов А. В., 2015
6. Ли, В. Н. О механизмах разрушения угольных вставок токоприемников / В. Н. Ли, С. Н. Химухин // Мир Транспорта. - 2005. - № 3. - С. 80 - 82.
7. Ли, В. Н. Разработка методов контроля угольных вставок токоприемников / В. Н. Ли, П. В. Костюк, С. Н. Химухин // Контроль. Диагностика. 2006 г. - № 6 (96) - С. 20 - 23.
8. Пат. 2229395 Российская Федерация, МПК7 B60L5/08. Токосъемный элемент электрического транспортного средства / М.Н. Самодурова, Л.А. Барков. - № 2002135796/282002135795/26; заявл. 25.10.2002; опубл. 27.05.2004, Бюл. № 15 - 2 с.
9. Пат. 2168422 Российская Федерация, МПК7 B60L5/08. Токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства / С.М. Жу-ковин, Е.И. Власов. - № 2229395; заявл. 30.12.2002; опубл. 27.05.2004, Бюл. № 16. - 3 с.
10. Поляков, В. В. Моделирование пластической деформации и разрушения пористых материалов / В. В. Поляков, А. В. Егоров, А. А. Лепендин // Письма в Журнал технической физики. - 2005. - Т. 31. - Вып. 4. - С. 17 - 22.
11. Яндович, В.Н. Сравнительный анализ контактных подвесок в странах Евросоюза и Украины: организация належного токосъема / В.Н. Яндович, В.Г. Сыченко, А.В. Антонов // Електрифшащя транспорту. - 2014. - №7. - С. 67-77.
12. Auditeau, G. Carbon of high destiny for current collection / G. Auditeau // Revue Generale des Chemins de Fer. - 2010. - № 200. - P. 9-19.
13. Auditeau, G. Wearout current collection contact / G. Auditeau // Elektrische Bahnen. - 2013. - № 3. - P. 186-194.
14.Lee, J. H. Development and Verification of a Dynamic Analysis Model for the Current-Collection Performance of High-Speed Trains Using the Absolute Nodal Coordinate Formulation / J. H. Lee, T. W. Park // Trans. Of the KSME. 2012. - № 36(3), P. 339-346.
6. Li, V. N. O mekhanizmakh razrusheniya ugol-nykh vstavok tokopriemnikov / V. N. Li, S. N. Khimu-khin // Mir Transporta. - 2005. - № 3. - S. 80 - 82.
7. Li, V. N. Razrabotka metodov kontrolya ugol-nykh vstavok tokopriemnikov / V. N. Li, P. V. Kostyuk, S. N. Khimukhin // Kontrol. Diagnostika. 2006 g. - № 6 (96) - S. 20 - 23.
8. Pat. 2229395 Rossiyskaya Federatsiya, MPK7 B60L5/08. Tokosemnyy element elektri-cheskogo transportnogo sredstva / M.N. Samodurova, L.A. Bar-kov. - № 2002135796/282002135795/26; zayavl. 25.10.2002; opubl. 27.05.2004, Byul. № 15 - 2 s.
9. Pat. 2168422 Rossiyskaya Federatsiya, MPK7 B60L5/08. Tokosemnyy element tokopri-emnika el-ektricheskogo transportnogo sredstva / S.M. Zhukovin, Ye.I. Vlasov. - № 2229395; zayavl. 30.12.2002; opubl. 27.05.2004, Byul. № 16. - 3 s.
10. Polyakov, V. V. Modelirovanie plasticheskoy de-formatsii i razrusheniya poristykh ma-terialov / V. V. Polyakov, A. V. Yegorov, A.A. Lependin // Pisma v Zhurnal tekhnicheskoy fiziki. - 2005. - T. 31. - Vyp. 4. - S. 17 - 22.
11. Yandovich, V.N. Sravnitelnyy analiz kon-taktnykh podvesok v stranakh Yevrosoyuza i Uk-rainy: organizatsiya nalezhnogo tokosema / V.N. Yandovich, V.G. Sychenko, A.V. Antonov // Yelektrifikatsiya transportu. - 2014. - №7. - S. 67-77.
12. Auditeau, G. Carbon of high destiny for current collection / G. Auditeau // Revue Generale des Chemins de Fer. - 2010. - № 200. - P. 9-19.
13. Auditeau, G. Wearout current collection contact / G. Auditeau // Elektrische Bahnen. - 2013. - № 3. - P. 186-194.
14. Lee, J. H. Development and Verification of a Dynamic Analysis Model for the Current-Collection Performance of High-Speed Trains Using the Absolute Nodal Coordinate Formulation / J. H. Lee, T. W. Park // Trans. Of the KSME. 2012. - № 36(3), P. 339-346.
Haginm^a go gpyKy 10.06.2015.
Внутршнш рецензент Гетьман Г. К. Зовшшнш рецензент Саенко Ю. Л.
Метою статт е визначення основних залежностей мiж дiагностичними та структурними параметрами вупльних струмозшмальних елемен^в струмоприймачiв електрорухомого складу, а також розробка та обгру-нтування можливост застосування неруйнуючих методiв дiагностування вупльних струмозшмальних вставок електрорухомого складу.
Методика статт фунтуеться на використанш положень теори дiагностики, статистики, положень теори надшносл техшчних систем та електромехашчних процеав.
В робот дослщжена проблема взаемоди контактно! пщвюки зi струмоприймачем електрорухомого складу залiзниць, розглянут iснуючi методи неруйнуючого контролю, видшеш !х переваги та недолки, визна-чеш найбшьш ефективш та вщповщш поставленш задачi методи дiагностування вупльних струмозшмальних елементв електрорухомого складу. Проведеш експлуатацшш дослщження вупльних струмозшмальних елементв на базi локомотивних депо постшного та змшного струму, встановлений характер !х пошко-дження в залежносп вщ м^ця встановлення. На стендi для дiагностування вупльних струмозшмальних елемен^в проведеш дослщження !х стану та встановлеш залежносп мiж дiагностичними та структурними параметрами.
На основi отриманих результат експлуатацшних дослщжень полозiв струмоприймачiв електрорухомого складу в умовах локомотивних депо поспйного та змшного струму, встановлеш мюця та причини появи пошкоджень вупльних струмозшмальних вставок, в залежносп вщ мюця розташування на полозi струмоп-риймача. В ходi стендових дослщжень встановлеш залежносп мiж дiагностичними та структурними параметрами вупльних струмозшмальних вставок. Керуючись отриманими результатами в експлуатацшних та лабораторних умовах запропонована схема розмщення вупльних струмозшмальних елемен^в на полозах струмоприймачiв.
© Большаков Ю. Л., Антонов А. В., 2015
Застосування в експлуатацп високоефективних засобiв дiагностування вупльних вставок електрорухо-мого складу та використання запропоновано! схеми розподiлення вупльних струмозшмальних елементiв на полозi струмоприймача в процес його екiпiровки, яка розроблена базуючись на отриманих результатах експлуатацшних та стендових дослiджень вупльних вставок, дозволить зменшити електричну та мехашчну складову зносу контактного проводу та вупльних вставок i тим самим пщвищити ефективнiсть !х використання.
Ключовi слова: струмознiмальнi елементи; вставки; граф^; зносостiйкiсть; ресурс; техшчне дiагносту-вання; полоз струмоприймач.
ООО «Глория», пр. Ленина, 108-а, Запорожье, Украина, 69004, тел. +38(0612)34-80-45, эл. почта: iurii.bolshakov@amail.com. ОЯСЮ: orcid.org/0000-0002-1513-2992
Кафедра «Электроснабжение железных дорог», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел.: +38(056)373-15-25, эл. почта: a.v.antonov91@amail.com, ОЯСЮ: orcid.org/0000-0001-5701-6087
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ УГОЛЬНЫХ ТОКОСЪЕМНЫХ ВСТАВОК В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Целью статьи является определение основных зависимостей между диагностическими и структурными параметрами угольных токосъемных элементов токоприемников электроподвижного состава, а также разработка и обоснование возможности применения неразрушающих методов диагностики угольных токосъемных вставок электроподвижного состава.
Методика статьи основывается на использовании положений теории диагностики, статистики, положений теории надежности технических систем и электромеханических процессов.
В работе исследована проблема взаимодействия контактной подвески с токоприемником электроподвижного состава железных дорог, рассмотрены существующие методы неразрушающего контроля, выделены их преимущества и недостатки, определены наиболее эффективные и соответствующие поставленной задаче методы диагностирования угольных токосъемных элементов электроподвижного состава. Проведенные эксплуатационные исследования угольных токосъемных элементов на базе локомотивных депо постоянного и переменного тока, установлен характер их повреждения в зависимости от места установки. На стенде для диагностирования угольных токосъемных элементов проведены исследования их состояния и установлены зависимости между диагностическими и структурными параметрами.
На основе полученных результатов эксплуатационных исследований полозов токоприемников электроподвижного состава в условиях локомотивных депо постоянного и переменного тока, установленные места и причины появления повреждений угольных токосъемных вставок, в зависимости от местоположения на полозе токоприемника. В ходе стендовых исследований установлены зависимости между диагностическими и структурными параметрами угольных токосъемных вставок. Руководствуясь полученными результатами в эксплуатационных и лабораторных условиях, предложенная схема размещения угольных токосъемных элементов на полозах токоприемников.
Применение в эксплуатации высокоэффективных средств диагностирования угольных вставок электроподвижного состава и использования предложенной схемы распределения угольных токосъемных элементов на полозе токоприемника в процессе его экипировки, которая разработана основываясь на полученных результатах эксплуатационных и стендовых исследований угольных вставок, позволит уменьшить электрическую и механическую составляющую износа контактного провода и угольных вставок и тем самым повысить эффективность их использования.
Ключевые слова: токосъемные элементы; вставки; графит; износостойкость; ресурс; техническое диагностирование; токоприемник
УДК 629.423.33 : 621.336.2
Ю. Л. БОЛЬШАКОВ (ООО «ГЛОРИЯ»), А. В. АНТОНОВ (ДНУЖТ)
Внутренний рецензент Гетьман Г. К.
Внешний рецензент Саенко Ю. Л.
© Большаков Ю. Л., Антонов А. В., 2015
UDC 629.423.33 : 621.336.2
Y. L. BOLSHAKOV (GLORIYA LLC), A. V. ANTONOV (DNURT)
GLORIYA LLC, Lenin Av., 108-a, Zaporizhzhia, Ukraine, 69004, tel.: +38 (0612)34-80-45, e-mail: iurij.bolshakov@gmail.com. ORCID: orcid.org/0000-0002-1513-2992
Department «Power Supply of Railways», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel.: +38(056)373-15-25, e-mail: a.v.antonov91@gmail.com, ORCID: orcid.org/0000-0001-5701-6087
DIAGNOSTIC OF CURRENT COLLECTOR ELEMENTS IN EXPLOITATION
The aim of the article is to define the relationships between the major diagnostic and structural parameters of coal-fired current collector pantographs of electric rolling elements, and the development and study the possibility of using non-invasive methods of diagnosis coal inserts current collecting electric rolling stock.
Methodology of article based on the use the theory of diagnostics, statistics, the theory of reliability of technical systems and electromechanical processes.
We have studied problem of interaction with the overhead catenary pantograph electric rolling stock of railways, discussed the existing methods of nondestructive testing, highlight them advantages and disadvantages, identified the most effective methods of diagnosing current collecting elements of electric rolling stock. Carried out operational research based on the current collecting elements of locomotive depot of AC and DC, established the character of damage depending on the installation location. On the stand for diagnosing carbon current collecting elements investigated their condition and established dependencies between diagnostic and structural parameters.
Based on the results operational research pantographs of electric rolling stock in a locomotive depot AC and DC, established the place and cause of the damage to carbon inserts current collector, depending on the location on pantograph. The studies established dependence between diagnostic and structural parameters of carbon current collector inserts. Being guided by the results obtained in the laboratory and operational conditions, the proposed the scheme of distribution the elements carbon current collector pantographs.
The use in operation highly effective means of diagnosing carbon inserts electric rolling stock and the use of the proposed scheme of distribution of elements on the current collector carbon pantograph in the process of equipment, which is developed based on the results research carbon inserts would reduce electrical and mechanical constituent wear and tear of contact wires and carbon inserts and thereby increase the effectiveness of their use.
Keywords: current collector elements; inserts; graphite; wear resistance; resources; technical diagnostics; pantograph.
Internal reviewer Getman G. K. External reviewer Saenko Yu. L.
© Большаков Ю. Л., Антонов А. В., 2015
