CC BY
49
УДК 629.424.1:621.31:681.3
С. В. ПИЛИПЕНКО (Укрзашзниця), О. М. БОНДАРЕВ, В. Л. ГОРОБЕЦЬ,
О. I. Г1ЛЕВИЧ, В. В. ГЛУХОВ, К. I. ЖЕЛЕЗНОВ, В. П. Л1ТВ1НОВ, G. Ф. ФЕДОРОВ,
О. М. ЗАБОЛОТНИЙ, Д. О. ЯГОДА (ДПТ)
ПОКАЗНИКИ ДИНАМ1КИ ТА ТЯГОВО-ЕНЕРГЕТИЧН1 ПОКАЗНИКИ ЕЛЕКТРОВОЗА ВЛ40У
В статп наведено результати експериментального визначення показнишв динашки та тягово-енергетичних показнишв електровоза ВЛ40у. Встановлена придатшсть щодо експлуатацп вказаних електро-воз1в в пасажирському рус з пасажирськими по!здами до 15 вагошв включно.
В статье приведены результаты экспериментально установленных показателей динамики и тягово-энергетических показателей електровоза ВЛ40у. На основании полученных результатов определена пригодность электровозов подобного типа для эксплуатации в пассажирском движении с поездами до 15 пассажирских вагонов включительно.
In the article the results of dynamic running and traction-energy tests of the electric locomotive VL40U are presented. In accordance with the test results a conclusion about the suitability of electric locomotive of such a type for operation with trains containing up to 15 passenger coaches inclusive is made.
З економ1чно1 точки зору неращонально ви-користовувати ведшня пасажирських по1зд1в, як складаються з 10.. .15 вагошв електровоза-ми ВЛ80 , бо при цьому шдвищуються затрати електроенерги та затрати пращ на одиницю ко-рисно! роботи. В Росп розробником електрово-з1в ВЛ80 ВЕлНД1 була проведена конструктор-ська робота щодо визначення можливосп ство-рення на баз1 секци вказаного електровоза чо-тирьохосного односекцшного електровоза змш-ного струму.
Для забезпечення ведення пасажирських по-1зд1в, як складаються з невелико! кшькосп вагошв (до 15 вагошв), за завданням Укрзал1зниц1 на Запор1зькому ЕРЗ та на Льв1вському ЛРЗ на початку 2003 року почали виготовляти елект-ровози ВЛ40у. Ц електровози виготовляються з одно! секци електровозу ВЛ80 шляхом прове-дення певно1 кшькосп переробок 1з створенням двох кабш.
Щд час переробок та модершзаци щодо двох кабш, що створюються, додатково вводиться на тяговому трансформатор! обмотка опалення, при цьому на 20 % знижусться поту-жнють тягових обмоток та у 1,5 рази потуж-шсть i напруга обмоток власних потреб. Змше-но компонування повiтро-масляних теплооб-мшниюв. Внаслiдок цього знижуеться у 3 рази затрати пов^ря на охолодження трансформатора. Щд час модершзаци згладжуючих реакторiв у 2 рази зменшуються затрати охолоджуючого повiтря. За рахунок цього виникае можливiсть
зменшити у 1,5 рази потужнiсть вентиляторiв. На електровозi встановлено два головних ком-пресори типу ВУ-3,5 загального виробництва 4 м /хв. Сумарний об'ем головних пов^ряних резервуарiв не менше 900 лiтрiв. В кабшах управлiння встановлено калорифери та елект-роплитки загальною потужнiстю 8 кВт та два кондищонери. Модернiзованi тяговi двигуни дозволять знизити затрати охолоджуючого по-вiтря зi 105 до 70 м3/хв. Суттево переробленi тяговi двигуни. Попередньо проведенi теорети-чш тяговi розрахунки показали, що електровоз ВЛ40у мае бути спроможним щодо ведення по-ïздiв масою до 720 тс (12 вагошв пасажирсько-го поïзду). Але керiвництво Головного управ-лiння локомотивного господарства Украши за-пропонувало низку пропозицiй, спрямованих на забезпечення ведення пасажирських поïздiв вагою до 900 тс включно (15 вагошв). Тому в цш робот i було розглянуто питання з визначення надшност роботи ушх пристроïв електровозу ВЛ40у пiд час ведення пасажирських поïздiв iз складом до 15 вагошв вщповщно до встановленого графiку руху пасажирських по-ïздiв на основних напрямках Одесько1' залiзницi зi швидкостями до 120 км/год включно. До ре-чi, при проведеннi конструктивних переробок передбачалась можливiсть використання цих електровозiв у руховi зi складом вагошв пасажирських поïздiв до 140 км/год включно.
Нижче наведено основш технiчнi характеристики електровоза ВЛ40у .
Таблиця 1
Основш техшчш характеристики електровоза ВЛ40у 1851-1
№ з/п Назва характеристики Значення
1 Габарит за ГОСТ 9238-83 1-Т
2 Номшальне навантаження вщ колено! пари на рейки, кН (Тс) 235,4 (24,0)
3 Конструкцшна швидк!сть, км/год. 110
4 Частота напруги живлення, Гц 50
5 Сила тяги годинного режиму, кН 160
6 Швидшсть годинного режиму, км/год. 71,5
7 Ширина коли, мм 1520
8 Д!аметр колеса по кругу кочення при нових бандажах, мм 1250
9 Передаточне вщношення тягового редуктора 3,04
10 Система п!дв!шування тягових двигун!в Ошрно-осьова
11 Жорстка база в!зка 3000 мм
12 Тип тягового двигуна НБ-418 К6
13 Кол!сн! пари зг1дно ГОСТ 1101887 Проф!ль бандажа - крес-лення №3 ГОСТ 11018-87
14 Потужн!сть системи опалення по-!зда при температур! навколиш-нього середовища нижче 10 ° С, кВт 750
15 Вага електровоза, кН (Тс) 941,8 (96,0)
сько! зал1зниц1 та допом1жного електровоза ВЛ80Т; у склад по!зд!в № 605 Христишвка -Одеса, № 94 Одеса - Мшськ, № 21 Льв!в -Донецьк. У склащ по!зд!в дослщш по!здки ви-конувалися дослщним електровозом, до якого були причеплеш вагон-лаборатор!я ДНУЗТу та тягово-енергетична лаборатор!я Одесько! затз-нищ. В результат проведених випробувань були зареестроваш величини, за якими визначали-ся коефщ!енти вертикально! та горизонтально! динамши, визначено коефщент запасу стшкосп вщ сходу колеса з рейки { показники плавносп руху, а також тягово-енергетичш показники.
Загальний вигляд цього електровозу наведено на рис. 1.
Ч
З метою визначення показниюв динам1чнос-н, запасу стшкосп { плавносп руху та тягово-енергетичних характеристик електровоза ВЛ40у { встановленню !х вщповщносн вимогам Норм та Техшчному завданню були проведен! ком-плексш динам!чн! ходов! та тягово-енергетичн! випробування вказаного електровоза на Одесь-кш зал!зниц!.
П!д час проведення випробувань дослщш по!здки були зд!йснено: зчепом, який складався з досл!дного електровозу, вагона-лабораторн ДНУЗТу, тягово-енергетично! лаборатор!!' Оде-
Рис. 1. Загальний вигляд електровоза ВЛ40У (виробництва ЗЕРЗ) та дослвдний зчеп п!д час проведення випробувань
При випробуваннях на всьому маршрут! безперервно рееструвалися вс процеси, а при обробщ зареестрованих процес!в видшялися так!, коли по!зд, або дослщний зчеп рухався по прямих, а також кривих дшянках кол!! ращушв 350 < Я < 650 м, Я > 650 м.
Найбшьшою допустимою швидюстю пере-важно була швидк!сть 100 км/год та на деяких дшьницях допустимою була швидюсть 120 км/год. Р!зн! швидкосн руху, при яких про-
водилась реестращя вимiрюваних процесiв, практично визначалися графiком руху швидю-сних, вантажних та по1здав мiжмiського сполу-чення.
Щц час проведення динамiчних ходових ви-пробувань вимiрювалися: перемiщення за до-помогою реохордних цатчикiв; прискорення за допомогою акселерометрiв; горизонтальнi по-перечнi рамнi сили за спещальною схемою з'еднання тензорезисторiв. По вимiряних: пе-ремiщеннях визначалися цинамiчнi добавки ве-ртикальних сил, якi виникають у першому та другому ступенях шдвшування; вертикальних та горизонтальних поперечних прискореннях, що виникають у кабш машишспв, визначалися показники плавносп руху; вертикальних при-скореннях на редукторi контролювався стан ре-дукторiв та колiсно-моторних блокiв при мож-ливих зриву колiсних пар на буксування; дефо-рмацiях за вщповщним з'еднанням тензорезис-торiв визначалися горизонтальш поперечнi ра-мнi сили. За визначеними динамiчними добавками вертикальних сил визначалися коефщен-ти динамши, а за цинамiчними добавками сил, що виникають у першому ступеш шдвшування та горизонтальними поперечними рамними силами визначався коефiцieнт запасу стшкост вiц сходу колеса з рейки. За величинами приско-рень визначалися коефщенти плавностi руху у горизонтальнiй та у вертикальнш площинах.
Рис. 2. Датчики та м1сця ïx встановлення на дослiдному електровозi
Для вим1рювання вертикальних Z та гори-зонтальних поперечних Y прискорень на тд-лоз1 у кабш машишспв встановлювалося два датчики (акселерометри), за якими визначалися показники плавност руху. На корпус тягового редуктора першого в напрямку руху в1зка встановлено датчик вим1рювання вертикальних прискорень для контролювання момент1в зриву першоï колiсноï пари на буксування.
Для визначення динамiчниx складових вер-тикальних сил у першому та другому ступенях пiдвiшування перших вiзкiв у буксових вузлах встановлеш реоxорднi датчики R11, R\2, R21, R22, R13, R14.
Виляння першого вiзка вiдносно кузова електровоза визначалося за допомогою реохордно-го датчика перемiщень R1Y , який встановлено у мющ розташування першо1' колiсноï пари.
Для визначення горизонтальних поперечних рамних сил на бiчниx поверхнях повздовжнix балок рам вiзкiв на рiвнi нейтрального шару в перерiзаx, розташованих навколо шкворневих балок з двох сторiн, встановлено чотири тензо-резистори, якi попарно з'еднувалися i далi за ïx показаннями визначалися горизонтальнi попе-речш рамнi сили H1, H 2 .
Сила тяги локомотива вимiрювалася за допомогою динамометрично1' автозчепки, що була встановлена на вагош-лаборатори.
Таким чином, при проведенш динамiчниx ходових випробувань рееструвалося 13 проце-сiв.
Середнi значення стискань пружинних ком-плектiв, якi визначено тд час проведення тд-йомiв кузова складали: у першому ступенi шд-вiшування - 49,3 мм; у другому ступеш шдвь шування - 78,5 мм. Значення вертикальних жо-рсткостей ресорних комплекпв першого та другого ступешв пiдвiшування вiдповiдно складали: 1,54 кН/мм, 0,97 кН/мм (1,94 кН/мм -на один бш вiзку).
Для визначення коефiцiентiв динамши, не-обxiдна iнформацiя про статичш навантаження, що створюються у вщповщних пружинних комплектах. Величини статичного навантажен-ня мають такi значення: (вага електровозу ВЛ40У складае 929 кН, вага вiзкiв - 320 кН, вага кузова - 609 кН) статичне навантаження, яке припадае на кожний буксовий вузол, дорiвнюе 87,7 кН; величина статичного навантаження, яка приходиться на одну сторону кожного вiзка вiд ваги кузова, дорiвнюе 152 кН.
На рис. 3...5 наведено значення коефщенпв вертикально!' динамши динамiчниx складових
зусиль у першому та другому ступенях шдв1-шування першого за напрямком руху електро-воза в1зка.
Коефщенти вертикально!' динамки при рухов1 в прямих у склад1 по!зда
40
60
80
100
-г11
г12
г21
Рис. 3. Коефщенти вертикально! динам1ки у першому ступеш п!дв!шування при рухов! в прямих та кривих рад1ус1в Я > 650 м у склад! по!зда
Рис. 4. Коефщенти вертикально! динам!ки у першому ступен! шдвшування при рухов! по стр!лочних переводах у склад! по!зда
Коефщ1енти вертикально! динамки у другому ступеш пщвшування при рухов1 на р1зних дшьнпцях у склад1 КД поГзда
0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0
о - - -
.- - ^ — — """
V, 1 см/год
40
-г14р —»—г15р
60
г14к
80
• <г- -г15к -
100
-г14с - - о - - г15с
_ г22 ¥> км/год
Рис. 5. Коеф!ц!енти вертикально! динам!ки у другому ступен! пвдвшування при рухов! на р!зних д!льницях кол!! у склад! по!зда
На наведених рисунках введен! так! позна-чення: г11, г12, г21, г22 - графши змши коеф> щенпв динам!чносп у першому ступен! шдв1-шування, а г14 та г15 - у другому ступен! тд-вшування. Додатковими лггерами «р», «к», «с» позначено види кол!!: пряма, крива середшх та великих радушв, стршочш переводи.
З наведених результат виходить, що досл> дний електровоз мае хорош! показники динам> ки при рухов! на вс1х дшьницях експлуатац!!' Одесько! затзнищ. Для пасажирських локомо-тив1в найбшьш! значення показниюв динамши вщповщно до вимог Норм складають 0,3 для першо! та 0,2 для друго! ступешв шдвшування.
На рис. 6 наведено залежносп сили тяги вщ швидкост! руху. Ц результати отримаш шляхом статистично! обробки значень сил тяги на вщповщних р1внях швидкост! руху.
Тут, як ! на попередшх рисунках введен! по-д1бш додатков! л1тери, як! вщображають вид кол!!.
Значения сили тяги при рухов1 у склад1 пасажирського Р, кН поТзду на р1зних дшьницях
200
150
100
50
V, к «/год.
40
60
80
100
-Рр
Ркс - «- - Рс
Рис. 6. Залежност! сили тяги ввд швидкост! при рухов! у склад! пасажирського по!зда на р!зних д!льницях кол!!
На рис. 7 наведет залежносп горизонталь-них поперечних рамних сил при pyxoBi дослщ-ного електровозу у складi пасажирського по!з-
ду.
Горизонтальш поперечш paMHi сили при pyxoBi у Н.кН склад1 пасажирського иойда на р1зних дшьницях коли'
40
35 30 25 20 15 10 5 0
.. -1
.__-
__ -
с --
V, кг, 1/ГОД.
40
60
80
100
Н1р
Н2р
Hike
H2kc
-Hie --•--Н2с
Рис. 7. Залежносп горизонтальних поперечних рамних сил при рухов1 у склад1 пасажирського по!зда на р1зних д1лянках коли
З рис. 7 видно, що найбiльшi значення горизонтальних поперечних рамних сил Н не пере-вищують Нормативних значень.
Ку
Коефщкнти запасу CTifiKocri nepnioi' к<шсно1 пари при pyxoBi окремим зчепом на pi?Hiix дшьницях коли
— -
-
V, к м/год.
40
60
80
100
120
-Кур —Kykm -*- Kykc - »--Кус
Коефщкнти запасу CTiflKOCTi друго1 колкно! пари при Ку pyxoBi у склад1 поГзда на р1зних дшьницях коли
~ - - - --_____
V V. ^
V, см/год
40
60
-Кур
80
- Kykc - - Кус
100
Рис. 9. Значення коефщенпв запасу стшкосп друго! колено! пари при рухов1 у склад1 пасажирського по!зду на р1зних д1лянках коли
При pyxoвi в кривих piзниx pадiyсiв для еле-ктровоза ВЛ40у показники динамiки знаходять-ся в межах, яю не перевищують Нормативних значень для пасажирських лoкoмoтивiв.
Дал^ за спецiальнoю програмою та сшввщ-ношеннями, наведеними у Нормах, за величинами прискорень, якi вимipювалися на пiдлoзi в кабiнi машишспв, були визначенi показники плавнoстi руху.
В табл. 2 наведено значення показниюв пла-внoстi руху дослщного електровоза ВЛ40У, ви-значених при piзниx швидкостях.
Таблиця 2
Показники плавност руху
Рис. 8. Значення коефщенпв запасу стшкосп першо! колено! пари при рухов1 окремого зчепу на р1зних дшянках коли
Використовуючи спецiальнy програму, були пpoведенi розрахунки по визначенню коефще-нтiв запасу стшкосп вщ сходу кoлiсниx пар з рейок. Результати цих розрахунюв наведено на рис. 8...9. Найменше значення коефщенту запасу стшкосп за Нормами дopiвнюe 1,4. За отриманими результатами вимipювань та вщ-повщно! обробки найменше значення було отримано близько 4,5. Таким чином, по показ-нику запасу стшкосп при швидкостях руху до 120 км/год. включно дослщний електровоз мае також суттевий запас.
V, Показни- Електровоз ВЛ40У
ки плав-
км/год ност руху Вертикальний Горизонтальний
W1,W2 напрямок напрямок
W1 2,64 2,43
40
W2 2,64 2,43
W1 3,08 2,51
60
W2 3,08 2,51
W1 3,27 2,72
80
W2 3,27 2,72
W1 3,41 2,81
100
W2 3,41 2,81
В цш таблищ: W1 - плавнiсть руху, яка ви-значалася за середшми значеннями прискорень; W2 - плавнють руху, яка осереднена за yсiма pеалiзацiями. При цьому повний час вимipю-вань у вказаних дiапазoнаx швидкoстi складав: 40 - 767 с; 60 - 1879 с; 80 - 1859 с; 100 - 894 с. Найбшьше нормативне значення показника
плавшсп pyxy за Нopмaми складае 3,75. За цим гоказнитом eлeктpoвoз вщговщае вимoгaм Нopм [1-3].
На пiдcтaвi вимipяниx пpиcкopeнь тaкoж за сшщальшю пpoгpaмoю i cпiввiднoшeннями Нopм [б-8] та вимoг ГОСT 12.2.G56-81 були знaйдeнi знaчeння вiбpoпpиcкopeнь при тожш-му знaчeннi швидкocтi pyxy. Пopiвнювaння iз пopoгoвими знaчeннями пpиcкopeнь за Ирмами, пoкaзyють вiдпoвiднicть вимoгaм Нopм ви-гoтoвлeнoгo eлeктpoвoзy за вимoгaми ГОСT 12.2.G56-81.
На рис. 1G нaвeдeнo тягoвi xapaктepиcтики eлeктpoвoзy ВЛ4GУ у вiдпoвiднocтi з тexнiчнoю дoкyмeнтaцiею 3TС.GG1.G11.РЭ1.
Рис. 10. THroßi xapaктepиcтики eлeктpoвoзa (3TС.001.011.РЕ1)
На рис. 11 нaвeдeнo пycкoвi xapaRrep^ram eлeктpoвoзy ВЛ40У у вiдпoвiднocтi з тexнiчнoю дoкyмeнтaцiею 3TС.GG1.G11.РЭ1.
мeтoдикoю [9] визначалися у ^o^ci pyxy дo-cлiднoгo зчeпy, який складався з дocлiднoгo eлeктpoвoзy ВЛ40У-1815-1, вaгoнa-лaбopaтopiï ГНДЛ ДМРС ДНУЗTy, тягoвo-eнepгeтичнoï ла-6oparopiï Одecькoï зaлiзницi та дoпoмiжнoгo eлeктpoвoзa ВЛ80х-2348. Tягoвe нaвaнтaжeння дocлiднoгo eлeктpoвoзy зaбeзпeчyвaлocя за ра-xyнoк peoCTaraoro гальмування eлeктpoвoзa ВЛ80х-2348. Пiд час цж випpoбyвaнь дocлiд-ний eлeктpoвoз pyxaвcя у пepeд дpyгoю каб> нoю. В тaкoмy paîi чeтвepтa кoлicнa пара була пepшoю в напрямку pyxy.
При цьoмy у тягoвo-eнepгeтичнiй лaбopaтo-piï вимipювaлиcя напруга кoнтaктнoï мepeжi, струми тягoвиx двигушв пepшoï та чeтвepтoï кoлicниx пар, напруга живлeння пepшoгo тяго-вoгo двигуна. Швидкicть pyxy peеcтpyвaлacя за гоказниками швидкoвимipювaчa дocлiднoгo eлeктpoвoзa, та швидкoвимipювaчiв двox ваго-нiв-лaбopaтopiй. Нoмep пoзицiï гoлoвнoгo тон-тpoлepa (ЕКГ) peеcтpyвaлocя пoкaзникaми ceльcинa-пoвтopювaчa, пiдключeнoгo дo тель-сина-датчика ЕКГ, який мае шкалу з нoмepaми пoзицiй, вставший шкaлi ceльcинa-пpиймaчa на пyльтi управлшня eлeктpoвoзoм ВЛ40У-1815.
Знaчeння швидкocтeй pyxy, яю вимipювaли-ся пiд час випpoбyвaнь, пepepaxoвyвaлиcя дo yмoвниx, щo вiдпoвiдaють пycкoвим xaparcre-ристикам eлeктpoвoзa ВЛ40У-1815-1 (рис.11) та вiдпoвiдaють пapaмeтpaм:
Напруга кoнтaктнoï мepeжi - икм = 25 кВ;
Дiaмeтp бандажв кoлicниx пар 121G мм.
Пiдpaxyнки пpoвoдилиcя за фopмyлaми:
V = V
poз ви
U -1 У r
дв.н дв^.1 д
- Iдв У r
U д
V = V
poз
1210
(1)
(2),
Рис. 11. nycRobi xapaктepиcтики eлeктpoвoзa (31С.001.011.РЕ1)
Пycкoвi xapaктepиcтики eлeктpoвoзa ВЛ40У-1851-1, вигoтoвлeнoгo вiдпoвiднo дo TЗ [1] та пасшрту [2] згiднo з пpoгpaмoю-
дe Vpoз ,Vвим - в^тав^то poзpaxyнкoвi та вим>
pянi знaчeння швидкocтi pyxy, км/гoд;
V - нopмaлiзoвaнe (пpивeдeнe дo DK = 121G мм) знaчeння швидкocтi, км/год; I - знaчeння струму, щo вимipюетьcя, А
(для пoбyдoви пустовж xapaктepиcтик витори-cтoвyвaлиcя вeличини струму пepшoгo тягoвo-гo двигуна, як найбшьш нaвaнтaжeнoгo);
у гдв = G, G3 Ом - вeличинa oropy ланцюга
живлeння тягoвoгo двигуна;
D^rn - дiaмeтp кoлic eлeктpoвoзa пo кoлy кoчeння, мм (викopиcтoвyвaлиcя знaчeння за
даними вимфювань спещалютами локомотивного депо Котовськ).
Дат вим1рян1 значення напруг, струм1в та швидкостей вводилися у ПЕОМ, яка виконува-ла перерахунок значень швидкостей за формулами (1)-(2) i розбудовувалися пусков1 характеристики на пiдставi використання стандартних програм Ехсе1.
Для оцiнки параметрiв тягово! характеристики додатково вимiрювалася величина сили тяги за допомогою динамометричного автозче-пного пристрою, який встановлено на вагош-лаборатори ГНДЛ ДМРС. На пiдставi вимiря-них значень зусиль проводилася статистична обробка при фшсованому значеннi швидкостi руху. Одночасно рееструвалися позицп контролера ЕКГ. Для реестраци номера позици головного контролера було зiбрано логiчну схему, яка реагувала на змiну стану блок-контактiв ЕКГ. При цьому значення параметрiв, що вим> рюються (швидкiсть руху та сила тяги) перера-ховувалися згiдно параметрiв тягово! характеристики (рис. 10) за сшввщношеннями (1), (2), а сила тяги - за наступною формулою
D,
TJ _ rf1 к.вим
АСН АСвим 1210
(3),
де F,
АСН
Fa,
слiдiв наведено в табл. 3. Рiзниця результат вимiрювань не перевищувала 5 %. Подальшi дослiдження проводились на основi даних ре-eстрацii значень параметрiв апаратурою ДВЛ, яка здiйснювалась з штервалом у одну секунду.
На протязi дослiдiв на дiльницi Вапнярка -Котовськ загальною тривалiстю 3 год 29 хв 04 с було виконано 12544 реестраци, а на дшьнищ Котовськ - Одеса загальною тривашстю 2 год 57 хв 01 с, було зроблено 10621 реестращю, ^м того, на дшьнищ Одеса - Бугаз загальною тривалютю 2 год 17 хв 01 с було виконано 8241 реестращю, результати обробки яких наведено в табл. 3.
Таблиця 3
Параметри, ям рееструвались на дшьнищ Одеса - Бугаз
Пойдка Одеса - Бугаз
- нормалiзоване (приведене до DK = 1210 мм) значення сили тяги у автозчепщ, кН;
вимiряне за допомогою динамомет-
ричного автозчепного пристрою значення сили тяги, кН;
£>квим - вимiряний (фактичний) дiаметр колеса електровоза, мм.
Визначення фактичних дiаметрiв бандашв по колу катання ^квим проводилась на основi вимiрювань в локомотивному депо Котовськ. Для перерахування величин швидкостей та си-ли тяги до приведених (нормалiзованих) значень прийнято середнiй дiаметр бандажу
^квим =1236 мм.
Дослiди по визначенню параметрiв пуско-вих (струмових) характеристик проводились при поiздках дослiдного зчепу на дшьницях Котовськ - Вапнярка, Котовськ - Одеса.
В процесi поiздок попередньо здшснюва-лось порiвняння значень контрольованих пара-метрiв, що вимiрювались апаратурою тягово-енергетичноi лабораторii (ТЕВЛ) та вагону-лабораторii ГНДЛ ДМРС (ДВЛ) при iх одноча-снш реестрацii. Результати для декiлькох до-
№ з/п Час, с Поз ПО < § < m £ V, км/год m к S
1 206 5 0 260 257 195 21 24,8
2 408 0 0 13 10 3 26 24,9
3 1244 0 0 12 10 4 50 25,6
4 1665 14 0 343 329 436 48 25,2
5 1942 0 0 26 24 11 24 26,1
6 2832 0 0 14 9 12 44 18,2
7 2955 5 0 148 163 203 39 26,5
8 3195 1 0 41 61 60 23 26,5
9 5579 0 0 15 10 2 13 26,6
10 7739 21 3 601 614 660 75 25,1
11 8754 0 0 14 10 3 50 25,6
З табл. 3 виходить, що величина струму ТЕД четверто1' колюно!' пари значно нижче (до 105 А), шж струм ТЕД першо1' колiсноi пари. Це може бути пояснено проковзуваннями четверто1' колюно!' пари.
При струмах 930... 1000 А вщзначалось про-ковзування першо1' колiсноi пари, яке супрово-джувалось рiзким зменшенням струму ТЕД1. Подiбнi явища в умовах експлуатацii не спо-стерiгаються, оскiльки при веденш пасажирсь-ких поiздiв, якi можуть мати до 18 вагонiв включно вище вказанi значення струмiв у тяго-вих двигунах не досягаються.
На пiдставi зазначених реестрацiй шсля 1'х нормалiзацii випробувально-обчислювальним комплексом побудоваш пусковi характеристики електровозу ВЛ40У-1851-1. Деяю з них наведено на рис. 12...15.
1,А 300 250 200
50 0
•
1,
р» •
\
1..
♦ • р ♦
0 10 20 30 40
Поз1
У,км/ч
1,А 1200 1000 800 600 400 200 0
•
\
.
Поз .17
30 50 70 90 ^,км/ч
У,км/ч
Рис. 12. Контролер у позищях 1, 5
1,А
1200 1000 800 600 400 200 0
Поз.9
У,км/ч
10 20 30 40 50
1,А
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
У,км/ч
20
Рис. 13 Контролер у позици 9, 13
1,А
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
• Поз .21
30 50 70 90 ^'км/ч Рис. 14. Контролер у позици 17, 21
I, А 1400 1200
1000
800
600
400
200
0
V
\ • Поз.29
1А
50
1200 1000 800 600 400 200 0
70
90 У,км/ч
_I_
Поз.29 ОП1
50
70 90 у,км/ч
1,А 1200 1000 800 600 400 200 0
"»ч.
Поз.29 ОП2
.....- '
У,км/ч
60 70 80 90 100
Рис. 15. Контролер у позици 29, 29 ОП1, 29 ОП2
Вище було наведено nycKOBi характеристики електровозу ВЛ40У у вiдповiдноcтi з техшч-ною докyментацieю 3ТС.001.011.РЭ1 (рис.11) для коефщенту зубчато! передачi 81
ц = — = 2.89, дiаметрy бандажу DK = 1210 мм. 28
при UKM = 25 кВ (розрахyнковi характеристики). Порiвняння результат вимiрювання пicля ïx нормалiзацiï з рис. 11 показуе, що розрахун-ковi характеристики та нормалiзованi пycковi характеристики, що отримано в процес досл> дження, вiдрiзняютьcя не бшьш 5 % по ушх пе-ревiрениx позицiяx (вiд поз. 1 до поз. 19).
Визначення параметрiв тяговоï характеристики здшснювалось на пiдcтавi даних дослщ-них поïздок. Значення дотичноï сили тяги вста-новлювалось на оcновi вимiрювань величин струму ТЕД на рiзниx позицiяx електромехаш-чних характеристик ТЕД НБ418К6 (Н.169.211) 81
при ц = — = 2.89 та Dt. = 1210 мм. В процес 28
дослав встановлено значення дотично1' сили тяги, як отримано на оcновi вимiрювань Fдвим та розраxyнковi нормованi значення дотично1' сили тяги F№, якi вiдповiдають тяговш харак-
териcтицi електровозу ВЛ40У
(3ТС.001.011.РЭ1), яку наведено на рис. 10.
З порiвняння тягових характеристик вихо-дить, що значення ^вим та F№ вiдрiзняютьcя
не бiльше 10 %. В процес руху спостершалися випадки буксування при струмах першого ТЕД вiд 950 А до 1090 А.
З метою ощнки навантаження на тяговi дви-гуни електровозу при виконанш по1'здок з гра-фiковими по1'здами за пропозищею Одесько1' залiзницi було обрано найбшьш напружений напрямок Одеса - Котовськ - Жмеринка зi складним планом та профшем шляху. Електро-воз ВЛ40У-1851-1 було встановлено в по1'зд № 94 Одеса - Мшськ, який складався з 12 па-сажирських вагонiв та двох вагошв-лабо-раторiй.
В процеci руху по1'зда на апаратyрi ДВЛ ре-еструвались величини швидкоcтi та ефективнi значення cтрyмiв тягових двигyнiв першо1' та четверто1' колicниx пар. Оцiнка на^вання тягових двигyнiв здiйcнювалаcь методом е^ва-лентного струму з умови ^ < /Шм ,
де 1екв - еквiвалентний струм ТЕД за годину або за по1'здку, А;
1ном - номiнальний струм ТЕД годинного (тривалого) режиму, А.
1екв
I12 ■ t
T
(4)
1нтервал часу реестраци ti = 1 с, Т - перюд часу, за який здшснюеться оцiнка е^валент-ного струму, с.
Враховуючи, що T = N ■ ti, де N - кiлькicть рееcтрацiй за час Т, то
1екв =
1I2
N
(5)
Обчислення значень 1екв здшснювалось для iнтервалiв часу T = 1 хв (1хв) та за всю по!здку (Iеф ).
У вщповщносп з техшчною документащею [1, 2], електровоз ВЛ40У-1851-1, обладнаний тяговими двигунами НБ-418-К6, зав. № 3301, 3073, 2368, 7630, тддавався комплексу випро-бувань, подiбним приймально-здавальним ви-пробуванням та випробуванням на на^вання струмом годинного режиму, що дорiвнюе 1год = 880 А (струм тривалого режиму
1Тр = 820 А).
В табл. 4 наведено результати обчислень максимальних значень е^валентного струму ТЕД у процес по!здки в напрямку Одеса -Жмеринка по дшьницях наведених станцш, по-чинаючи вiд ст. Одеса.
Таблиця 4
Значення eKBiBaieHTH^ CTpyMiB на протязi сл1дування
По1здка Одеса - Жмеринка
Станцiя Час Хв 1еф1 1еф4 1хв 1 1хв4
Одеса Гол. 14:36 0 0 0 0 0
Одеса Заст. 14:51 15 445 420 373 368
Усатово 14:57 21 441 423 315 318
Дачна 15:01 25 428 413 284 278
Сремивка 15:21 45 407 393 507 491
Роздшьна 1 15:36 60 361 349 503 496
Роздiльна Сорт. 15:46 70 381 367 430 421
В. Кут 16:00 84 372 358 802 760
Мардарiвка 16:38 122 360 348 0 0
Котовськ 17:03 147 332 318 0 0
Слобщка 17:46 190 324 311 487 458
Вапнярка 19:12 276 318 305 533 485
Жмеринка 20:16 340 310 298 0 0
Як виходить з табл. 4, е^валент струми за 1 год не перевищували значень 1год = 880 А,
а за час уаа по!здки - значення 1тр = 820 А.
Оцшка нагрiвання тягового трансформатора ОДЦЭ-5000 (25-БМ-02 (зав. № 2259)) здшсню-валась шляхом реестраци показань термометру ТКП-160С, який входить у комплект трансформатора (1ВП.712.259РЭ). В процес по!здки з графiковим по!здом № 94 (14 вагошв) на напрямку Одеса - Котовськ реестращя проводилась на станщях. При температурi навколиш-
нього повпря на ст. Одеса +280 °С та на ст. Жмеринка +23 °С, було зареестровано наступш показання термометру:
ст. Одеса-Застава1 +550 °С, ст. Раздельная 1 +50 °С, ст. Котовськ +47,5 °С, ст. Жмеринка +40,5 °С.
У вщповщносп до техшчноi документаци [1, 2] максимальна температура на^вання трансформаторного масла не повинна переви-щувати +85 °С.
Основнi висновки
В процес проведення динамiчних ходових випробувань отримаш значення коефiцiентiв вертикально! динамiки як у першому, так i у другому ступенях шдвшування, що були ви-значенi з iмовiрнiстю 0,95, значно меншi за до-пустимi Нормативнi значення. Найбiльшi зна-чення цих величин не перевищували значень 0,13 як у першому так i у другому ступенях шдвшування. Нормами передбачено, що най-бiльшi значення цих величин складають 0,3 для першого ступеня та 0,2 для другого ступеня, якщо вiдповiдний локомотив призначено для пасажирського руху. Коефiцiенти запасу стш-костi проти сходу колiс колюних пар з рейок не менше значень 4,5, в той час за Нормами вста-новлено, що найменша величина цього показ-ника дорiвнюе 1,4. Найбiльшi значення показ -никiв плавностi руху дорiвнюють 3,41, а за вщ-повiдними Нормативними показниками найбь льше значення вказаних величин може досягати 3,7. Найбшьше значення горизонтальних попе-речних рамних сил було зафшсовано на рiвнi 75 кН при проiздi по стршочних переводах, де спостерiгалися бiчнi кидки за рахунок неяюс-ного утримання стршочних переводiв. Але ж i це значення знаходиться в межах припустимих величин. При руховi у склад пасажирського по!зда горизонтальнi поперечш рамнi сили не перевищували 40 кН. З точки зору вiброприс-корень дослщний локомотив також вщповщае Нормативним вимогам.
1. На пiдставi результатiв, отриманих у до-слщнш по!здки дослiдного зчепу на прямол> нiйнiй дiльницi безстиково! колii зi швидкiстю 120 км/год, а також вiзуального контролю за коливаннями електровозу ВЛ40У з вагона-лабораторii ДНУЗТу доцiльно розглянути про-позицiю щодо вияснення можливостi шдвищен-ня конструкцшно! швидкостi електровоза до 140 км/год включно.
2. Пусковi (струмовi) характеристики електровозу ВЛ40у-1851-1 вiдповiдають розрахунко-вим, якi приведено у керiвництвi з експлуатацii (3ТС.001.011РЭ1).
3. Значення струму тягових двигушв при ру-сi зi складом iз 14 вагошв на протязi години не
перевищуе струму годинного режиму. Температура масла тягового трансформатора не пере-вищувала +550 °С при температурi навколиш-нього повiтря +280 °С. Таким чином, тепловi режими основного обладнання в по!здках з гра-фiковими по!здами у напрямку ст. Одеса -Жмеринка не накладають обмежень на графш
руху.
4. В процес розгону та тд час руху вщзна-чаеться значне (до 150 А) перевищення струму ТЕД першою колiсноi пари над струмом ТЕД четверто! (першоi по ходу) колюно! пари.
5. Доцшьно в обох кабiнах встановити ам-перметри ТЕД першоi та четвертоi колiсних пар.
6. З метою зниження кiлькостi вiдмов ТЕД доцшьно ввести заборону набору позицiй при включеному послабленнi поля та при напрузi на колекторах ТЕД вище 950 В.
7. На пiдставi обмеження за зчепленням та обмеження за граничною величини струму при реатзацп тяги у 1200 А встановити розрахунко-вi значення сили тяги у 230 кН, та швидкосп руху 60 км/год.
Результати, як отримаш тд час проведення випробувань, дозволяють внести пропозицiю про введення в експлуатащю електровозiв серii ВЛ-40У виробництва ВАТ «Запорiзький елект-ровозобущвний завод» з встановленими швид-костями руху до 120 км/год включно.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Техническое задание на разработку рабочей конструкторской документации электровоза ВЛ40 (модернизация секции электровоза типа ВЛ80Т), утв. директором ПКТБ - главным конструктором ТГТС Укрзализныци 06.06.2003.
2. Модернизация секции грузового электровоза ВЛ80 для вождения пассажирских поездов на железных дорогах Украины. Паспорт Э3.340.00.00.000ПС.
3. Электровоз ВЛ40. Программа-методика приемо-сдаточных испытаний. 3ТС.001.011ПМ. Утверждено директором ПКТБРЛ - Главным конструктором ТПС железных дорог Украины, 2004.
4. Нормы для расчета и оценки прочности несущих элементов и динамических качеств и воздействия на путь экипажной части локомотивов железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм. - М: МПС РФ, ВНИИЖТ, 1998. - 145 с.
5. СТ ССФЖТ ЦТ 15-98 Тяговый подвижной состав. Типовая методика динамико-прочностных испытаний локомотивов.
6. Санитарные нормы. Вибрации в кабине машиниста тягового подвижного состава железнодорожного транспорта.
Надшшла до редколеги 27.03.2008.
