CC BY
33
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
УДК 629
Мануилов Никита Игоревич,
аспирант кафедры «Электроподвижной состав», Иркутский государственный университет путей сообщения.
e-mail: nikita-manuilov@mail.ru Иванов Павел Юрьевич, к. т. н., старший преподаватель кафедры «Электроподвижной состав», Иркутский государственный университет путей сообщения.
e-mail: savl.ivanov@mail.ru Дульский Евгений Юрьевич, к. т. н., доцент кафедры «Электроподвижной состав», Иркутский государственный университет путей сообщения,
e-mail: E.Dulskiy@mail.ru
DOI: 10.26731/1813-9108.2017.3(55).112-119
N. I. Manuilov,
Ph.D. .student, the Subdepartment of Electric Stock, Irkutsk State Transport University. e-mail: nikita-manuilov@mail. ru P. Yu. Ivanov,
Ph.D. in Engineering Science, Asst. Prof., the Subdepartment
of Electric Stock, Irkutsk State Transport University. e-mail: savl.ivanov@mail.ru E. Yu. Dulsky,
Ph.D. in Engineering Science, Assoc. Prof., the Subdepartment
of Electric Stock, Irkutsk State Transport University, e-mail: E.Dulskiy@mail.ru
Информация о статье
Дата поступления: 18 мая 2017 г.
Article info
Received: May 18, 2017
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ РЕЗИНОВЫХ УПЛОТНЕНИИ ТОРМОЗНОЙ СЕТИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
MODELING OF THE WORK OF RUBBER SEALS OF the rolling stock BRAKE NETWORK IN THE LOW TEMPERATURE CONDITIONS
Аннотация. Данная статья направлена на решение актуальных в настоящее время задач, связанных с повышением безопасности движения на железнодорожном транспорте, в частности с выявлением основных причин изменения плотности тормозной сети поезда при различных режимах эксплуатации подвижного состава железных дорог, в особенности в разные времена года. В статье определена степень влияния климатических изменений на плотность тормозной сети поезда в эксплуатации. Осуществлены экспериментальные поездки, в которых произведены замеры климатических параметров, таких как температура, влажность, давление воздуха, а также скорость снижения давления в тормозной магистрали. Получены значения температуры, плотности тормозной сети, влажности, атмосферного давления. Приведено обоснование степени влияния климатических условий на состояние тормозной сети поезда с учетом уравнений термодинамики. На основе полученных в ходе поездок экспериментальных данных проведено математическое моделирование работы резиновых уплотнений тормозной сети подвижного состава железных дорог с использованием метода конечных элементов при различных критических значениях температуры окружающей среды. Моделирование осуществлялось на примере резинового уплотнения типа КУ, применяемого в концевых рукавах тормозной магистрали подвижного состава железных дорог. Практическая значимость данной работы заключается в определении предельных температур, изменяющих эффективность работы резинового уплотнения в связи с изменением адгезивных свойств резины для корректировки замера плотности тормозной сети поезда.
Ключевые слова: автотормоза, моделирование, метод конечных элементов, климатические условия, тормозная сеть, резиновые уплотнения.
Abstract This article is aimed at solving current problems related to improving the safety of traffic in railway transport, in particular, identifying the main causes of the change in the density of the brake network of a train under various operating conditions for the railway rolling stock, especially for different seasons. The article determines the degree of influence of climatic changes on the density of the brake network of a train in operation. There have been pilot trips carried out in which measurements of climatic parameters and the speed ofpressure reduction in the brake line were made. The justification of the degree of influence of climatic conditions on the basis of the equations of thermodynamics has been given. Based on the data of the experiment, a mathematical simulation of the work of rubber seals of the rolling stock brake network using the finite element method has been carried out. Keywords: autobrake, modeling, finite element method, climatic conditions, brake network, rubber seals.
Введение. ских условий на изменение плотности тормозной
При эксплуатации поездов на участке БАМа, сети приобретает актуальность.
где температура окружающего воздуха достигает минус 60 °С, возникает проблема изменения плотности тормозной сети. При изменении плотности на 20 % в сторону уменьшения или увеличения от первоначального значения локомотивная бригада останавливает поезд и производится технологическая операция согласно распоряжению ОАО «РЖД» 2817р [1, 2]. Такое событие нарушает график движения поездов и снижает участковую скорость. В этой связи, вопрос влияния климатиче-
В процессе экспериментальных исследований и апробации системы диагностики тормозной сети поезда была поставлена цель: определить степень влияния климатических изменений на плотность тормозной сети поезда.
Для достижения указанной цели проведены экспериментальные поездки на участке на - Таксимо» Восточно-Сибирской железной дороги (далее - ВСЖД), поскольку на этом участке наблюдались наиболее низкие температуры (рис. 1).
112
© Н. И. Мануилов, П. Ю. Иванов, Е. Ю. Дульский., 2017
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3
m
я
p;
о
s
Я
и
В"
■
=
eu
U
25 20 15 10
5 0 -5 -10
-15 -20 -25 -30 -35
l.lll
Май Июн Июл Авг Сен
■ ■■II
Цоя
"14
■III
Дек
Месяца
I Таксимо ■ Тайшет "Зима "Иркутск ■ Мысовая "Улан-Удэ Рис. 1. Среднее значение температур по ВСЖД
Исследования проведены в зимний, весенний, летний и осенний периоды. Для снятия показаний климатических параметров на ходу движения поезда применена беспроводная метеостанция У1ТБК УТ-3531
В каждой поездке беспроводной метеостанцией произведён замер:
- температуры окружающей среды;
- влажности окружающей среды;
- атмосферного давления.
Кроме климатических параметров производился замер плотности тормозной сети поезда по стационарным манометрам, расположенным в кабине управления [3, 4]. Плотность тормозной сети
поезда характеризуется снижением давления в единицу времени. В грузовых поездах плотность тормозной сети поезда проверяется при поездном положении крана машиниста, при котором тормозная сеть питается от объёма главных резервуаров локомотива. Диагностика данным методом проводится после полной зарядки тормозной магистрали и отключения компрессоров регулятором давления по снижению давления в главных резервуарах на 0,05 МПа за время.
Показания сняты в начале и в конце поездки. В табл. 1, 2, 3 и 4 приведены результаты эксперимента в летний, осенний, зимний и весенний периоды.
Т а б л и ц а 1
Результаты эксперимента в летний период времени_
№ Плотность тормозной Температура окружающего воздуха, СО Относительная влаж- Атмосферное
сети поезда, МПа/сек ность окружающего давление Р, Па
воздуха ф, %
в начале в конце в начале в конце в начале в конце в начале в конце
поездки поездки поездки поездки поездки поездки поездки поездки
1 149 149 14 5 72 60 716 740
2 155 155 26 9 24 59 725 760
3 122 122 17 30 39 34 720 765
4 90 90 19 26 50 46 717 761
5 85 85 7 19 67 66 760 717
6 180 180 14 33 83 72 737 710
7 200 200 26 28 44 54 770 720
8 190 190 15 21 51 73 749 716
9 100 100 23 11 28 43 754 712
10 180 180 15 10 59 59 718 740
Современные технологии, ( неточный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
Результаты эксперимента в осенний период времени
Т а б л и ц а 2
№ Плотность тормозной Температура окружающего воздуха, СО Относительная влаж- Атмосферное
сети поезда, МПа/сек ность окружающего давление P, Па
воздуха ф, %
в начале в конце в начале в конце в начале в конце в начале в конце
поездки поездки поездки поездки поездки поездки поездки поездки
1 155 155 -15 -10 66 57 717 761
2 95 95 -18 -3 54 43 767 721
3 215 215 -4 -10 78 49 720 743
4 140 140 -2 +2 45 27 732 750
5 210 210 -14 -3 57 61 743 720
6 150 150 0 -10 79 48 753 715
7 112 112 +3 -7 73 47 710 748
8 125 125 +7 -5 45 71 741 733
9 160 160 -8 0 42 65 720 756
10 175 175 -20 -11 37 56 754 713
Т а б л и ц а 3
Результаты эксперимента в зимний период_
№ Плотность тормозной Температура окружающего воздуха, СО Относительная влаж- Атмосферное
сети поезда, МПа/сек ность окружающего давление P, Па
воздуха ф, %
в начале в конце в начале по- в конце по- в начале в конце в начале в конце
поездки поездки ездки ездки поездки поездки поездки поездки
1 102 102 -30 -37 45 56 712 743
2 153 153 -27 -29 76 65 745 710
3 98 130 -45 -38 64 64 715 734
4 170 115 -29 -44 54 87 760 723
5 88 88 -25 -20 58 74 740 755
6 87 120 -43 -26 75 67 712 730
7 150 150 -36 -27 81 76 765 742
8 121 121 -33 -31 34 54 724 764
9 133 110 -42 -29 75 65 761 720
Т а б л и ц а 4
. Результаты эксперимента в весенний период времени_
№ Плотность тормозной Температура окружающего воздуха, СО Относительная влаж- Атмосферное
сети поезда, МПа/сек ность окружающего давление P, Па
воздуха ф, %
в начале в конце в начале в конце в начале в конце в начале в конце
поездки поездки поездки поездки поездки поездки поездки поездки
1 105 105 -17 -5 58,2 70 716 770
2 135 135 0 +5 80 42 766 720
3 80 80 -9 -11 55 60 717 754
4 115 115 -2 -12 37 88 771 712
5 145 145 +7 0 33 22 719 770
6 72 72 -21 -9 45 37 751 709
7 80 80 -12 -3 28 83 716 743
8 125 125 +9 -2 77 50 765 717
9 110 110 +6 -14 46 48 717 774
10 140 140 -10 -16 29 40 771 722
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3
Из приведенных данных видно, что в летний, осенний и весенний периоды плотность тормозной сети поезда в начале и в конце поездки неизменна. Это объясняется тем, что тормозная сеть поезда разомкнута, т. е. негерметична. Изменения в зимний период времени подлежат дальнейшему исследованию, т. к. необходимо определить другие факторы, влияющие на состояние тормозной системы поезда.
Постоянное давление поддерживается путём питания тормозной магистрали от источника сжатого воздуха через кран машиниста, Р = const.
Исследование термодинамических процессов в тормозной сети поезда произведено на основе законов и уравнений термодинамики [5, 6]. Объем газа - пространство, заполняемое газом.
Ввиду отсутствия заметного притяжения между молекулами газа он занимает весь предоставленный ему объем. Объём в тормозной сети поезда постоянен, V = const. Температура окружающего воздуха и соответственно воздуха в тормозной сети поезда изменяется.
Справедлив закон Шарля V = const, описывающий изохорический процесс. Изохорическим процессом называется процесс, протекающий при постоянном объёме V. При постоянном объёме и неизменных значениях массы газа и его молярной массы отношение давления газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным: P/Т = const. График изохорического процесса на РТ-и VT-диаграммах представлен на рис. 2.
P, Па ;
P, Па
V, м,
D S
к
D -
X
св «
D S
к
D -
X
св «
D й Ю
О
Объем
V, м3
Температура
T, С
о О
Температура
T СО
Рис. 2. График изохорического процесса
Уравнение изохоры (1)
Если температура газа выражена в градусах Цельсия, то уравнение изохорического процесса записывается в виде (2)
Р = р,(1 + ол), (2)
где Р0 - давление при 0 °С,
а - температурный коэффициент давления газа, равный 1/273 град-1.
Рассмотрим изобарический процесс, так как давление в тормозной сети поезда постоянно.
Изобарическим процессом называется процесс, протекающий при постоянном давлении, Р = const. Поведение газа при изобарическом процессе подчиняется закону Гей-Люссака [7, 8].
При постоянном давлении и неизменных значениях массы и газа и его молярной массы отношение объёма газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным: V/T = const.
Графики изобарического процесса представлен на PV- и РГ-диаграммах (рис. 3).
P, Па
P, Па
V, м3
D S
к
D -
X
св «
D S
к
D -
X
се «
D £ Ю
О
Объем Км3 0 Температура Т, С° ^ Температура Т, Сс Рис. 3. Графики изобарического процесса на РУ- и РГГ-диаграммах
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
т
Уравнение изобары (3)
V
(3)
V.
T т
Если температура газа выражена в градусах Цельсия, то уравнение изобарического процесса записывается в виде (4)
V = V0(1 + at), (4)
где а = 1/273 град-1-температурный коэффициент объёмного расширения [9].
Изотермический процесс в данной работе не рассматривается, так как температура воздуха в тормозной сети меняется. Температура тормозной сети поезда повышается или понижается в течение поездки от изменения климатических условий, но давление не растёт и не уменьшается прямо пропорционально. Это объясняется способностью крана машиниста поддерживать зарядное давление в тормозной сети с помощью редуктора. Объём тормозной сети поезда постоянный, давление постоянно. При двух постоянных P, V = const изменение температуры окружающей среды влияния на давление и, соответственно, на плотность сжатого воздуха в тормозной сети не оказывает.
По результатам проведённых экспериментальных и теоретических исследований можно сделать следующие выводы. Изменение температуры сжатого воздуха в магистральном трубопроводе тормозной сети поезда не влияет на давление и, как следствие, на плотность в рамках изобарного процесса. При анализе графиков замера климатических параметров в зимний период зафиксирована закономерность изменения плотности тормозной сети поезда при переходе через температурный порог минус 40 °С. Наиболее вероятной причиной является изменение адгезивных способностей при снижении кинетической энергии кристаллической решётки резиновых уплотнений вследствие изменения температуры [10, 11].
Воздействие температуры на резиновые уплотнения элементов тормозной магистрали в процессе эксплуатации подвижного состава заставляет их расширяться или сокращаться на определенную величину ST, которая определяется выражением
dT =aL ■(T1 - T2 ) = aLDT , (5)
где a - температурный коэффициент линейного расширения резинового уплотнения, оС-1;
L - изменение длины резинового уплотнения, мм;
Т1, Т2 - начальная и конечная температуры резинового уплотнения, оС.
Если температурная деформация происходит без закреплений в свободной форме, то в рас-
сматриваемом объекте не возникает нагрузок и напряжений. Рассмотрим работу резинового уплотнения, размещаемого в концевом рукаве, которое практически целиком ограничено корпусом рукава (рис. 5). В данном случае возникающая температурная деформация вызывает внутренние напряжения.
1
Рис. 5. Концевой рукав с резиновым уплотнением
Созданное при этом внутреннее напряжение называется термическим напряжением.
С целью оценки влияния низких температур на эксплуатацию тормозной сети поезда в зимний период было проведено математическое моделирование работы резинового кольцевого уплотнения КУ, устанавливаемого в концевой рукав, с использованием метода конечных элементов (рис. 6) [12, 13]. Моделирование производилось в программном комплексе М8С Ра^ап/Магс [14].
0000.0000
000.0000
Рис. 6. Конечноэлементная модель элемента концевого рукава с нагрузками и граничными условиями
В качестве нагрузок задавались начальная и конечная температуры, давление сжатого воздуха в тормозной магистрали, контакт между уплотнением и самим рукавом. Граничные условия представляли собой закрепление элемента рукава по боковой стороне.
Основным назначением резинового уплотнения является обеспечение герметичности тор-
1ШШ Транспорт ^
оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3 ^
ш
мозной магистрали. При низких значениях температуры адгезивные свойства резины ухудшаются, что может привести к образованию дополнительных утечек воздуха из тормозной магистрали, приводя тем самым к самопроизвольному срабатыванию тормозов.
В связи с вышесказанным были смоделированы два расчетных случая - работа уплотнения при температуре -20 оС и при -45 оС.
Проведенные расчеты показали, что при температуре -20 оС максимальные деформации резинового уплотнения возникают на боковой поверхности и составляют порядка 1 мм (рис. 7). Таким образом, резиновое уплотнение за счет давления воздуха в тормозной магистрали прижимается по всей боковой поверхности внутренней части концевого рукава, исключая утечки и обеспечивая герметичность (рис. 8).
Рис. 7. Деформации в резиновом кольце при температуре окружающей среды -20 оС
поверхности резинового уплотнений снижается в несколько раз, достигая значения 0,02 мм (рис. 9). Таким образом, при низких отрицательных значениях температуры окружающего воздуха эффективность работы резинового уплотнения значительно снижается в связи с изменением адгезивных свойств резины. При этом из-за низкого сцепления уплотнения со внутренней частью концевого рукава возможны возникновения утечек воздуха (рис. 10).
Рис. 9. Деформации в резиновом кольце при температуре окружающей среды -45 оС
Рис. 8. Зоны контакта в резиновом кольце при температуре -20 оС
Рис. 10. Зоны контакта в резиновом кольце при температуре окружающей среды -45 оС
Выводы
Произведённые расчёты позволили сделать вывод, что при низких значениях температуры окружающей среды снижение адгезивных свойств резиновых уплотнений тормозной сети подвижного состава может привести к возникновению дополнительных утечек, что снижает значения плотности тормозной сети поезда.
При значении температуры окружающего воздуха -45 оС величина деформаций на боковой
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Об утверждении Регламента взаимодействия локомотивных бригад с причастными работниками ОАО «РЖД», деятельность которых непосредственно связана с движением поездов, при возникновении аварийных и нестандартных ситуаций на инфраструктуре ОАО «РЖД» [Электронный ресурс]: распоряжение ОАО «РЖД» от 30.12.2010 № 2817р. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс» (дата обращения: 11.03.2017 г).
2. Правила технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава [Электронный ресурс]: протокол заседания Совета по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества от 6-7 мая 2014 г. № 60. URL: http://www.old.opzt.ru/_files/17090.pdf (дата обращения: 11.03.2017 г).
3. Асадченко В.Р. Автоматические тормоза подвижного состава // М. : Маршрут, 2006. 392 с.
4. Афонин Г.С. Барщенков В.Н., Кондратьев Н.В.Устройство и эксплуатация тормозного оборудования подвижного состава : учебник // М. : Академия, 2006. 304 с.
5. Карминский В.Д. Техническая термодинамика и теплопередача. М. : Маршрут, 2005. 224 с.
6. Кириллин В.А. Техническая термодинамика. М. : Энергоатомиздат, 1983. 416 с.
7. Крутов В.И., Исаев С.И., Кожинов И.А. Техническая термодинамика. М. : Высшая школа, 1986. 383 с.
8. Хрусталев Б.М., Несенчук А.П., Романюк В.Н. Техническая термодинамика. Минск : УП "Технопринт", 2004. 486 с.
9. Дульский Е.Ю., Н.С.Доценко, Н.Н. Гарев Определение угловых коэффициентов излучения в программном комплексе «MSC Marc» // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2013 № 3 (39). С. 85-89.
10. Иноземцев В. Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава: Вопросы и ответы. М. : Транспорт, 1987. 207 с.
11. Иноземцев В. Г., Казаринов В.М., Ясенцев В.Ф. Автоматические тормоза. М. : Транспорт, 1981. 464 с.
12. Иванов П.Ю., Мануилов Н.И., Дульский Е.Ю. Анализ влияния человеческого фактора на безотказную работу тормозного оборудования поездов // Наука вчера, сегодня, завтра. 2016. № 12-2 (34). С. 48-57.
13. Иванов П.Ю., Мануилов Н.И., Дульский Е.Ю. Исследование причин самопроизвольного срабатывания автотормозов грузовых поездов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы восьмой междунар. науч.-практ. конф. : в 2 т. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2017. С. 399-404.
Иванов П.Ю., Агафонов Е.Ю., Дульский Е.Ю. Математическое моделирование процесса нагрева изоляции обмотки статора асинхронной вспомогательной машины электровоза // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. №1 (49). С 183-189 с.
REFERENCES
1. Ob utverzhdenii Reglamenta vzaimodeistviya lokomotivnykh brigad s prichastnymi rabotnikami OAO «RZhD», deyatel'nost' kotorykh neposredstvenno svyazana s dvizheniem poezdov, pri vozniknovenii avariinykh i nestandartnykh situatsii na infrastrukture OAO «RZhD» [Elektronnyi resurs] [On the approval of the Regulations for the interaction of locomotive crews with employees of JSC Russian Railways, whose activities are directly related to the movement of trains, in the event of emergency and non-standard situations on the infrastructure of Russian Railways]: rasporyazhenie OAO «RZhD» ot 30.12.2010 No. 2817r. Dostup iz sprav.-pravovoi sistemy «Konsul'tantPlyus» [JSC Russian Railways decree dated 30.12 .2010 No. 2817r. Accessed from the legal system "ConsultantPlus"].
2. Pravila tekhnicheskogo obsluzhivaniya tormoznogo oborudovaniya i upravleniya tormozami zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava [Elektronnyi resurs] [Rules of maintenance of braking equipment and brake control of railway rolling stock]: protokol zasedaniya Soveta po zheleznodorozhnomu transportu gosudarstv-uchastnikov Sodruzhestva ot 6-7 maia 2014 g., No. 60 [Minutes of the meeting of the Council for Railway Transport of the Member States of the Commonwealth dated of May 6-7, 2014, No. 60]. URL: http://www.old.opzt.ru/_files/17090.pdf (Accessed 11.03.2017).
3. Asadchenko V.R. Avtomaticheskie tormoza podvizhnogo sostava [Automatic brakes of rolling stock]. Moscow: Marshrut Publ., 2006, 392 p.
4. Afonin G.S., Barshchenkov V.N., Kondrat'ev N.V. Ustroistvo i ekspluatatsiya tormoznogo oborudovaniya podvizhnogo sostava: uchebnik dlya nach. prof. obrazovaniya [The structure and operation of brake equipment of rolling stock: a textbook for the basic prof. education]. Moscow: Izdatel'skii tsentr «Akademiya» Publ., 2006, 304 p.
5. Karminskii V.D. Tekhnicheskaya termodinamika i teploperedacha [Technical thermodynamics and heat transfer]. Moscow: Marshrut Publ., 2005, 224 p.
6. Kirillin V.A. Tekhnicheskaya termodinamika [Technical thermodynamics]. Moscow: Energoatomizdat Publ., 1983, 416 p.
7. Krutov V.I., Isaev S.I., Kozhinov I.A. Tekhnicheskaya termodinamika [Technical thermodynamics]. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 1986, 383 p.
8. Khrustalev B.M., Nesenchuk A.P., Romanyuk V.N. Tekhnicheskaya termodinamika [Technical thermodynamics]. Minsk: UP "Tekhnoprint" Publ., 2004, 486 p.
9. Dul'skii E.Yu., Dotsenko N.S., Garev N.N. Opredelenie uglovykh koeffitsientov izlucheniya v programmnom komplekse «MSC Marc» [Determination of the angular emission coefficients in the software complex "MSC Marc"]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern technologies. System analysis. Modeling], 2013, No.3 (39), pp. 85-89.
10. Inozemtsev V. G. Tormoza zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava: Voprosy i otvety [Brakes of railway rolling stock: Questions and answers], 3rd stereotyped edition. Moscow: Transport Publ.; 1987, 207 p.
11. Inozemtsev V.G., Kazarinov V.M., Yasentsev V.F. Avtomaticheskie tormoza [Automatic brakes]. Moscow: Transport Publ., 1981, 464 p.
12. Ivanov P.Yu., Manuilov N.I., Dul'skii E.Yu. Analiz vliyaniya chelovecheskogo faktora na bezotkaznuyu rabotu tormoznogo oborudovaniya poezdov [Analysis of the influence of the human factor on the trouble-free operation of brake equipment of trains]. Nauka vchera, segodnya, zavtra [Scienceyesterday, today, tomorrow], 2016, No. 12-2 (34), pp. 48-57.
13. Ivanov P.Yu., Manuilov N.I., Dul'skii E.Yu. Issledovanie prichin samoproizvol'nogo srabatyvaniya avtotormozov gruzovykh poezdov [Investigation of the causes of spontaneous triggering of auto-brakes of freight trains]. Transportnaya infrastruktura Sibirskogo regiona: Materialy vos'moi mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii 2017, Irkutsk [Transport infrastructure of the Siberian region: Materials of the eighth international scientific practical conference in 2017, Irkutsk]: in 2 volumes. Irkutsk: ISTU Publ., 2017, pp. 399-404.
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3
14. Ivanov P.Yu., Agafonov E.Yu., Dul'skii E.Yu. Matematicheskoe modelirovanie protsessa nagreva izolyatsii obmotki statora asinkhronnoi vspomogatel'noi mashiny elektrovoza [Mathematical modeling of the process of heating the insulation of the stator winding of an asynchronous auxiliary machine of an electric locomotive]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern technologies. System analysis. Modeling], 2016, No.1 (49), pp. 183-189.
УДК 62-77
Лукьянов Анатолий Валерианович,
д. т. н., профессор кафедры «Физика, механика и приборостроение», Иркутский государственный университет путей сообщения,
e-mail: loukian@inbox.ru Перелыгина Александра Юрьевна, к. т. н., доцент кафедры «Сопротивление материалов», Иркутский национальный исследовательский технический университет, e-mail: alexlomova@mail.ru Чегаев Николай Сергеевич, инженер I категории отдела эксплуатации ТЧЭ-10 Восточно-Сибирской дирекции тяги, e-mail: chegaev. nikolay@mail. ru
Информация о статье
Дата поступления: 10 мая 2017 г.
DOI: 10.26731/1813-9108.2017.3(55).119-125 A. V. Lukyanov,
Doctor of Engineering Science, Prof., the Subdepartment of Physics, Mechanics and Instrument Engineering, Irkutsk State Transport University, e-mail: loukian@inbox.ru A. Yu. Perelygina,
Ph.D. in Engineering Science, Assoc. Prof., the Subdepartment
of Strength ofMaterials, Irkutsk National Research Technical University, e-mail: alexlomova@mail.ru N. S. Chegaev,
First category engineer of the Operational locomotive facility TChE-10 of the East European Directorate of Traction, e-mail: chegaev. nikolay@mail. ru
Article info
Received: May 10, 2017
ОБРАБОТКА ДАННЫХ ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН ЭЛЕКТРОВОЗОВ
PROCESSING DATA OF the VIBRATION CONTROL OF the AUXILIARY MACHINES OF LOCOMOTIVES
Аннотация. В статье приведены результаты обработки данных входного вибрационного контроля вспомогательных машин электровозов перед их ремонтом. Вспомогательные машины обеспечивают охлаждение работающего электронного и электромеханического оборудования электровозов, а также снабжение тормозной системы поезда сжатым воздухом. Исследована проблема надежности вспомогательных машин электровозов ВЛ85 и влияния на нее высокой вибрации. С использованием разработанного в ИрГУПС комплекса входного виброконтроля вспомогательных машин накоплен большой объем информации об их вибрации (более 1600 сигналов виброускорения). Комплекс позволяет также проводить автоматическую оценку уровня вибрации, диагностику развивающихся дефектов с выдачей рекомендаций по виду ремонта, что необходимо для внедрения технологии ремонта с учетом фактического состояния. Приведена классификация видов дефектов асинхронных электродвигателей, выявляемых разработанным в ИрГУПС комплексом входного виброконтроля. Статистическая обработка большого массива параметров вибрации, вибрационная диагностика мотор-вентиляторов, корреляционный анализ среднеквадратичного значения виброскорости позволили определить, что высокий, сверхнормативный уровень вибрации вспомогательных машин приводит к значительному снижению их межремонтного пробега. Проведен статистический анализ вибрационных параметров развивающихся дефектов, своевременная диагностика которых позволит снизить количество неплановых ремонтов. Вспомогательные машины с наиболее высокой вибрацией удаляются в ремонт, после которого их вибрация снижается до минимума. Предложен алгоритм постепенного уменьшения вибрации вспомогательных машин и увеличения межремонтного пробега за счет использования гибкого нормирования допустимой вибрации.
Ключевые слова: статистическая обработка параметров вибрации, вспомогательные машины электровозов, вибрационная диагностика.
Abstract. The article presents the results of data processing of input vibration control of auxiliary machines of locomotives before their repair. Auxiliary machines provide cooling of electronic and electromechanical working equipment of the electric locomotives and the supply of the brake system of the train with compressed air. The reliability problem of auxiliary machines of electric locomotives VL85 being influenced by high vibrations has been investigated. A large amount of information on the vibration of auxiliary machines (more than 1600 signals of vibrational acceleration) has been accumulated using the complex input vibration developed in IrGUPS. The complex also makes it possible to perform the automatic assessment of the level of vibration, the diagnostics ofpropagating defects with recommendations for the type of repair that is necessary for the implementation of repair technology based on the actual condition. The article presents the classification of the types of defects of induction electric motors that is identified by the complex of input vibration control developed in IrGUPS. The statistical processing of a large data array of vibration parameters, the vibration diagnostics of motor fans, the correlation analysis of root mean square value of vibration velocity allowed determining that high and excessive level of vibration of the auxiliary machines leads to a significant reduction in their maintenance intervals. Statistical analysis of vibration parameters of the propagating defects is conducted, which timely diagnostics will reduce the number of unplanned repairs. Auxiliary machines with the highest vibration are withdrawn for maintenance after which their vibration is reduced to a minimum. The algorithm for gradual reduction of vibration of the auxiliary machines and increased maintenance intervals with the use of flexible regulation of the permissible vibration is proposed.
Keywords: statistical processing of vibration parameters, auxiliary machines of electric locomotives, vibration diagnostics.
© А. В. Лукьянов, А. Ю. Перелыгина, Н. С. Чегаев., 2017
119
