CC BY
10
9. Математическое моделирование рабочих процессов дорожных и строительных машин: имитационные и адаптивные модели / А.М. Завьялов, М.А. Завьялов, В.Н. Кузнецова, В.А. Мещеряков. Омск: Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), 2012. 408 с.
10. Зеленин А.Н., Баловнев В.И., Керов И.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975. 420 с.
Кузнецова Виктория Николаевна, д-р техн. наук, профессор, проректор, dissovetsibadi@bk. ru, Россия, Омск, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет,
Кузнецов Илья Сергеевич, преподаватель, mrprogamerl 11@smail.com, Россия, Омск, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет
INVESTIGATION OF THE EXCAVATOR B UCKET SURFACE PRESSURE V.N. Kuznetsova, I.S. Kuznetsov
The object of the research is the process of soil development using a single-bucket hydraulic excavator. The main task of the research is to analyze the interaction between the excavator bucket tooth surface and the soil, taking into account the physical and mechanical properties of the soil. The research results are necessary for determining the geometric parameters of the excavator working tool.
Key words: working body, earthmoving machine, frozen soil, tension, plot.
Kuznetsova Victoria Nikolaevna, doctor of technical sciences, professor, vice rector, dissovetsi-badi@bk.ru , Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Highway University,
Kuznetsov Ilya Sergeevich, lecturer, mrprogamer111@,gmail.com, Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Highway University
УДК 629.424.004.69 + 06
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-564-569
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАВОДСКОГО РЕМОНТА ТЯГОВЫХ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
А.В. Шевкунова, Е.Е. Мирошниченко
Надежность и эффективность использования тягового подвижного состава являются определяющими параметрами для технико-экономического развития железнодорожного транспорта. Около 20% от общих затрат железнодорожной отрасли приходится на техническое обслуживание и ремонт, поскольку техническое состояние каждой единицы подвижного состава является основополагающим элементом безопасности движения. Как показывают исследования, более 60% неисправностей технических объектов в процессе эксплуатации находятся в прямой корреляционной зависимости от браков локомотивов, случившихся по причине низкого качества технического обслуживания и ремонта.
Ключевые слова: тяговый электродвигатель, заводской ремонт, этапы ремонта, существующие проблемы, повышение качества, эффективность.
Коллекторные электродвигатели широко используются в различных сферах, в том числе и в железнодорожном транспорте. Электровозы с коллекторными электродвигателями до сих пор являются одними из наиболее распространенных видов в России.
Распоряжение ОАО «РЖД» от 17 января 2005 г. №3р «О системе технического обслуживания и ремонта локомотивов» предусматривает техническое обслуживание (ТО) и текущий ремонт (ТР), проводимые в депо и средний (СР), капитальный ремонт (КР), проводимые на специализированных заводах.
К сожалению, в настоящее время показатели простоев на всех видах ремонта, количество неплановых ремонтов и отказов остаются на достаточно высоком уровне. Данное обстоятельство зависит от совокупности различных факторов, одними из которых являются низкий уровень качества проведения, соответствующего ТО или ТР, а также и нарушение режимов эксплуатации единицы тягового подвижного состава [1, 2].
По данным ОАО «РЖД» за 2022 год на долю неисправностей тяговых электродвигателей (ТЭД) различного рода тока приходится около 40 % всех неисправностей электровозов. Из них наиболее распространёнными неисправностями для асинхронных машин являются: межвитковые замыкания в обмотке статора, выплавление обмотки ротора, неисправность подшипниковых узлов и пробой изоляции обмотки статора на корпус [3-5]; для электродвигателей постоянного тока: повреждения якорей, мотор-но-осевых подшипников, полюсов и компенсационных обмоток, а также соединений между полюсами и
564
выводными кабелями [6, 7]. С небольшой частью неисправностей тяговых электродвигателей можно справиться в депо, однако деповской ремонт согласно руководству по ремонту и эксплуатации предназначен для поддержания электровоза в работоспособном состоянии и регламентирует сроки проведения всех видов ТО и ТР до постановки электровоза на локомотиворемонтный завод для проведения среднего и капитального ремонта. Уменьшение затрат на выполнение ТО и ТР, а также увеличение межремонтных пробегов локомотивов с сохранением надежности на необходимом уровне, являются основными направлениями организации планово-предупредительной системы. Для получения результата в виде увеличенного межремонтного пробега локомотива необходимо повысить эффективность и качество выполнения заводского ремонта [8, 9].
Объектом данного исследования являются тяговые электродвигатели постоянного тока.
Предметом исследования является совершенствование заводского ремонта ТЭД посредством разработки мероприятий, направленных на повышение качества и эффективности выполнения технологических процессов ремонта.
Целью данной статьи является рассмотрение основных проблем, связанных с качеством заводского ремонта тяговых коллекторных электродвигателей, а также разработка мероприятий, направленных на повышение качества выполнения технологических процессов ремонта ТЭД.
Основная часть. Трактовка определения жизненного цикла (ЖЦ) ТЭД аналогична ЖЦ продукции [10] и состоит он, как правило, из пяти этапов (рис. 1).
Разработка
) Производство
) Эксплуатация
1 Модернизация
Утилизация
Рис. 1. Этапы жизненного цикла тягового электродвигателя
На этапе модернизации возможна замена как целого узла или добавление единичного элемента в этот узел, с целью повышения надежности ремонтируемого объекта.
Основные этапы (рис. 2) и факторы некачественной ремонты при заводском ремонте тяговых электродвигателей сведены в таблице.
Оценка состояния .—| _ Ремонт деталей (—| ,. ,—|
ч Очистка д " I! Испытание о
двигателя £ 4 (по необходимости) о о •-•-•-•-•-♦-•-•
И Разборка 3 Замена деталей с Сборкам Защита и упаковка
балансировка _
Рис. 2. Этапы ремонта тягового электродвигателя
Основные этапы ремонта электродвигателей и факторы, оказывающие негативное влияние
Этап ремонта Факторы, оказывающие влияние
1. Оценка состояния двигателя. На этом этапе производится визуальный осмотр и диагностика двигателя, чтобы определить его состояние и установить необходимый объем работ. Недостаточная визуальная проверка и некорректное проведение замеров; Некорректное определение объема работ может привести к замене ненужных деталей или недостаточной замене необходимых деталей.
2. Разборка. На этом этапе производится разборка двигателя на составные части, включая якорь, статор, крышки и другие детали. Неправильная разборка может повредить детали двигателя и увеличить количество времени на выполнения работ; Отсутствие необходимого инструмента или опыта может привести к неполной разборке или нарушению конструкционной целостности деталей и элементов.
3. Очистка. После разборки детали двигателя проходят этап очистки от загрязнений, остатков масел и других веществ. Неправильное применение очистительных средств может повредить узлы двигателя снизить их изоляционные свойства.
4. Замена деталей, узлов. На этом этапе производится замена деталей (узлов), которые являются неисправными или изношенными, например, подшипников, щеток и других деталей. Использование некачественных деталей может привести к повреждению двигателя; Неправильная установка новых деталей может привести к неправильной работе двигателя.
Окончание таблицы
Этап ремонта Факторы, оказывающие влияние
5. Ремонт деталей, узлов. В случае необходимости на этом этапе производится ремонт деталей (узлов), которые могут быть восстановлены, например, обмотки катушек, наплавка до чертежных размеров, механическая обработка поверхностей, обработка поверхностей. Неправильный ремонт может привести к повреждению деталей или неправильной работе двигателя; Отсутствие необходимого опыта или инструментов может привести к неправильному ремонту.
6. Сборка и балансировка. После замены и ремонта деталей двигатель собирается в обратном порядке и балансируется. Неправильная сборка может привести к неправильной работе двигателя или его повреждению. Отсутствие необходимого опыта или инструментов может привести к неполной сборке или упущению важных деталей.
7. Испытание. После сборки двигатель проходит испытание на специальных стендах, чтобы проверить его работоспособность, выходные параметры и эффективность. Не соблюдение работниками испытательной станции режимов программы приемо-сдаточных испытаний; Отсутствие необходимого опыта для анализа полученных результатов испытания электрической машины.
8. Защита и упаковка. После испытания и настройки двигатель упаковывается и защищается для транспортировки и хранения. Неправильная упаковка и установка в кузове транспортного средства может привести к повреждению двигателя в процессе транспортировки.
Каждый этап заводского ремонта тяговых электродвигателей является достаточно важным и требует профессионального подхода и технической компетенции для достижения наилучшего результата.
Анализ результатов. Рассмотрим каждый этап заводского ремонта наиболее подробно и определим, какие же причины оказывают влияние на конечный результат.
Этап «Оценка состояния электродвигателя».
При проведении осмотра ТЭД и сборе информации мастера игнорируют современные технологии диагностирования и проводят визуальный осмотр, давая лишь предположительные заключения о неисправностях.
На современном этапе развития систем диагностирования существуют различные способы [1113] и средства для выявления неисправностей, некоторые из них:
- Виброанализаторы. Используются для определения уровня вибрации электродвигателя. Увеличение уровня вибрации может указывать на наличие дефектов в системе, таких как несбалансированные роторы, изношенные подшипники и прочее.
- Термографы. Используются для измерения температуры электродвигателя. Высокая температура может указывать на наличие дефектов, таких как износ изоляции проводов или проблемы с системой охлаждения.
- Мегомметры. используются для измерения уровня изоляции электродвигателя. Снижение уровня изоляции может указывать на наличие дефектов, таких как трещины в изоляции.
- Осциллографы. Используются для измерения и анализа электрических сигналов, генерируемых электродвигателем. Нарушения в электрических сигналах могут указывать на наличие дефектов, таких как короткое замыкание.
- Спектральные анализаторы. Приборы используются для анализа частотного спектра сигналов, генерируемых электродвигателем. Изменения в частотном спектре могут указывать на наличие дефектов, таких как несбалансированный ротор или изношенные подшипники.
Благодаря этим специализированным системам тип и характер повреждения будут определены с высокой степенью достоверности и за небольшой промежуток времени.
Этап «разборка».
На этапе «Разборка» при заводском ремонте наиболее распространённой проблемой является высокая вероятность повреждения технического состояния узлов. Доминирующими причинами являются низкий уровень компетенции сотрудников и нехватка специализированного инструмента. Для повышения качества данного этапа необходимо:
- Провести качественное обучение правильной технике разборки сотрудников. Обучение должно включать в себя теоретическую и практическую часть, чтобы сотрудники получили необходимые навыки и знания.
- Использование специализированного инструмента. Должна быть обеспечена высокая степень его доступности и исправного состояния. Использование специализированного инструмента поможет снизить риск повреждения деталей двигателя и повысит эффективность процесса.
- Контроль и проверка соблюдения порядка разборки ТЭД, установленный заводом-изготовителем. Для улучшения разборки целесообразно осуществить внедрение современных технологий, таких как 3D-моделирование и блокчейн. Использование данных технологий станет своего рода катализатором для повышения качества процесса разборки, с последующими положительными результатами такими как сокращение времени рабочего процесса и снижения риска повреждения деталей.
Этап «Очистка».
Зачастую этап «Очистки» рабочий персонал считает малозначимым, не стоящим большого внимания, однако это огромная ошибка. Весь объем загрязнений (грязь, пыль, стружка от щёток и др.)
оказывает существенное влияние на эффективность работу ТЭД, его надежность и возникновение возможных отказов. Известно, что различного рода загрязнения являются проводниками и снижают электромагнитные свойства машины, повышая тем самым вероятность отказов. Особенно данное явление опасно для изоляционных материалов [14, 15].
Для очистки ТЭД обычно используются различные средства и оборудование, которые могут помочь удалить загрязнения с поверхности обмоток, коллекторов и подшипников. Рекомендации по выбору оборудования и средств для очистки тяговых электродвигателей следующие:
- Паровая очистка. Паровая очистка является одним из наиболее эффективных способов очистки ТЭД. Она основана на использовании горячего водяного пара под высоким давлением для удаления загрязнений. Этот метод позволяет не только очистить поверхность, но и дезинфицировать ее. При выборе паровой очистки необходимо убедиться, что оборудование соответствует стандартам безопасности.
- Химическая очистка. Основана на использовании специальных химических растворов, которые разрушают загрязнения и смывают их с поверхности. Однако, не все химические растворы подходят для очистки ТЭД, так как они могут повредить поверхность или негативно повлиять на работу деталей. Поэтому, при выборе химической очистки необходимо убедиться, что выбранный раствор безопасен для использования и не повредит электродвигатель.
- Вакуумная очистка. Основана на применении вакуумного насоса, который удаляет загрязнения с поверхности электродвигателя. Этот метод обычно используется для удаления мелких частиц, таких как пыль или песок. Он является безопасным и не повреждает поверхность, однако может быть менее эффективным в удалении более тяжелых загрязнений.
- Кистевая очистка. Осуществляется с помощью специальных щеток и кистей, которые могут помочь удалить загрязнения с поверхности электродвигателя. Этот метод может быть эффективным в удалении загрязнений в труднодоступных местах, но может быть менее эффективным при очистке больших поверхностей.
- Ультразвуковая очистка. Использует высокочастотные волны для удаления загрязнений с поверхности электродвигателя. Этот метод может быть эффективным в удалении мелких частиц и загрязнений в труднодоступных местах, но может быть менее эффективным при очистке крупных загрязнений.
Для удаления загрязнений с поверхности ТЭД также могут использоваться различные средства, такие как растворители, специальные очистители и другие. Однако, при выборе средств необходимо убедиться, что они безопасны для использования и не повредят поверхность электрической машины. При выборе средств и оборудования для очистки ТЭД необходимо учитывать тип и характер загрязнений, а также особенности конкретной модели электродвигателя. Рекомендуется для более качественной очистки использовать комбинированные способы очистки.
Этапы «замена и ремонт деталей (узлов)».
Вся ответственность на этапах «Замена, ремонт, установка узлов и деталей» ложиться на плечи бригады. Основные проблемы - это качество заменяемой детали, отсутствие специализированного инструмента и оборудования для монтажа, а также низкий уровень компетентности сотрудников, выполняющих ремонтные и монтажные работы. Способами для повышения качества выполненных работ на данном этапе являются:
- Проведение тестирования закупаемых или производимых на территории завода деталей и узлов путем использования современных методов диагностирования и контроля качества.
- Проведение обучения и повышения квалификации сотрудников проводящих данный тип работ.
Этап «Сборка и балансировка». На этапе «Сборка и балансировка» точность установки каждого элемента или узла приобретают принципиальное значение. Зачастую установка проходит без использования современных технологий и средств. Ремонтные бригады используют шаблоны, уровни и штангенциркули, вместо высокоточного оборудования, такого как лазерные системы выравнивания, автоматизированные системы сборки. Данная техника в сочетании с компьютерной моделью, определяющей оптимальные конфигурации для балансировки и сборки, обеспечит снижение вероятности ошибок и приведет к стабильной работе двигателя после ремонта.
Этап «Испытания». Этап «Испытания» также, как и предыдущие этапы, имеет весьма весомое значение. Для его качественного проведения сотрудникам необходимо иметь необходимые компетенции и знания, чтобы грамотно выставить испытуемые объекты и проанализировать полученные результаты. Все испытания проходят на высокоточных стендах, которые регулярно подвергаются проверке и настройке. Единственной причиной снижения качества данного этапа - это человек, т.е. его некомпетентность, большой объем работы и сжатые сроки. Для снижения человеческого фактора необходимо:
- Не отклоняться от регламента проведения испытаний, проводить грамотный и тщательный анализ всех собранных данных.
- Проводить обучение персонала по работе с оборудованием и стендами.
- Следить за тенденциями развития оборудования и методов испытаний, проводить их своевременное обновление.
Этап «Защита и упаковка». Завершающим этапом в процессе ремонта ТЭД является этап «Защита и упаковка». На данном этапе ТЭД подвергается окрашиванию и обрабатыванию поверхности специальными средствами для предотвращения коррозии и повышения его герметичности. Слабым ме-
стом этапа - способ установки двигателя. Сотрудники, игнорируя регламентированный способ установки и перевозки, приводят к тому, что в процессе транспортировки ТЭД может биться о стенки кузова транспортировочного средства или вовсе его покинуть, что конечно приведет к выходу из строя некоторых узлов. Для избегания отрицательных последствий необходимо:
- Строго контролировать процесс упаковки.
- Соблюдать все правила и нормы хранения и транспортирования.
Выводы. Проведя данное исследование, среди основных проблем низкого качества заводского ремонта коллекторных двигателей можно выделить следующие: отсутствие или неудовлетворительное состояние необходимого оборудования и инструмента; неудовлетворительное качество материалов и комплектующих изделий; низкая квалификация персонала.
Для улучшения заводского ремонта ТЭД необходимо устранить выше перечисленные проблемы путем:
1. Использования высококачественных материалов. Для обеспечения долговечности и надежности работы коллекторных электродвигателей необходимо использовать только высококачественные материалы. Это относится как к материалам для изготовления запасных частей, так и к материалам для проведения ремонта. При выборе материалов необходимо учитывать особенности работы оборудования, условия эксплуатации и другие факторы.
2. Применения современных технологий. Современные технологии позволяют существенно повысить качество заводского ремонта коллекторных электродвигателей. Например, использование компьютерного моделирования позволяет точно определить размеры и параметры запасных частей. Применение лазерной резки и сварки позволяет существенно улучшить качество изготовления и ремонта деталей.
3. Повышения профессиональной квалификации персонала. Повышение квалификации персонала, занятого в ремонте коллекторных электродвигателей, является необходимым условием для повышения качества ремонта. Специалисты должны иметь глубокие знания в области электротехники, механики и других смежных областей, а также уметь применять современные технологии и методы.
4. Контроля качества. Контроль качества является необходимым этапом в процессе заводского ремонта коллекторных электродвигателей. Он позволяет выявлять и исправлять ошибки и недочеты в работе специалистов, а также гарантирует соответствие качества ремонта требованиям и стандартам. В рамках контроля качества могут использоваться различные методы, например, визуальный контроль, испытания на специальном оборудовании и т.д.
5. Предупредительного технического обслуживания. Проведение соответствующего ТО позволить выявлять проблемы и неисправности на ранних стадиях, что поспособствует их быстрому устранению и предотвращению серьезных поломок. Регулярное техническое обслуживание также позволяет продлить срок службы оборудования.
Список литературы
1. Воротилкин А.В. Локомотивный комплекс и перспективы его развития // Локомотив. 2011. № 1. С. 2-5.
2. Супчинский О.П. Потери мощности в узлах и агрегатах как показатель эффективности использования электровоза // Известия Транссиба. 2017. №4(32). C. 35-44.
3. Выжимова В.Н. Комплексная оценка факторов, влияющих на надежность асинхронных вспомогательных машин электровозов переменного тока, определение основных причин отказов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2013. №3(39). С. 205-209.
4. Иванов П.Ю., Дульский Е.Ю., Худоногов А.М. Состояние вопроса надежности и долговечности изоляции асинхронных вспомогательных машин // Известия Транссиба. 2015. №2(22). С. 2-5.
5. Мирошниченко Е.Е. Оценка влияния сил одностороннего магнитного притяжения на надежность подшипникового узла вентильно-индукторной электрической машины // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2022. Т. 22. № 3. С. 39-51. DOI: 10.14529/power220305.
6. Губарев П.В., Шапшал А.С., Курочкин А.С. Анализ надежности узлов электровозов по Северо-Кавказской железной дороге за 2016-2019 гг. // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 3. С. 69-73. DOI 10.24412/2071-6168-2021-3-69-73.
7. Худоногов А.М., Иванов В.Н. Резервы повышения надежности коллекторных тяговых электродвигателей электровозов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2021. №3(71). С. 179-184. DOI: 10.26731/1813-9108.2021.3(71).179-184.
8. Шевкунов Н.О. Методология оценки экономической эффективности инвестиционных проектов // Наука и образование: хозяйство и экономика; предпринимательство; право и управление. 2022. №3(42). С. 51-53.
9. Шевкунова А.В. Система 5S на предприятиях железнодорожного транспорта / Труды Международной научно-практической конференции «Развитие современной науки и технологий в условиях трансформационных процессов». 23 сентября 2022 года; Москва. СПб: ООО "Печатный цех", 2022. С. 179-183.
10. Берг Д.Б., Ульянова Е.А., Добряк П.В. Модели жизненного цикла: учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Уральского Университета, 2014. 74 с.
11. Карпов В.А. Определение ресурса деталей и узлов тягового подвижного состава по результатам инструментального и неразрушающего контроля (на примере элементов колёсной пары электровоза ВЛ80С): дис....канд. техн. наук. Москва; 2019. 131 с.
12. Тульский М.П., Окунев Д.В., Литвинов И.П. Технология проведения квалификационных испытаний средств неразрушающего контроля. Классификация средств ультразвукового контроля // Территория Нефтегаз. 2015. №12. С. 86-92.
13. Аширов Э.Н., Соргутов И.В. Оценка технического состояния металлических конструкций неразрушающим методом контроля // Вестник науки. 2023. №3(60). С. 334-341.
14. Супуева А.С. Снижение дефектности межвитковой изоляции обмоток низковольтных асинхронных электродвигателей: дис....канд. техн. наук. Томск; 2016. 121 с.
15. Пыхтин В.В. Исследование влияния конструктивных и эксплуатационных факторов на надежность обмоток асинхронных двигателей: дис. ... канд. техн. Томск; 1976. 221 с.
Шевкунова Анастасия Владимировна, канд. техн. наук, доцент, nastya3051990@mail.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения,
Мирошниченко Екатерина Евгеньевна, канд. техн. наук, доцент, ekaterinailjasova@rambler.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
IMPROVING THE EFFICIENCY OF FACTORY REPAIR OF TRACTION MOTORS A.V. Shevkunova, E.E. Miroshnichenko
Reliability and efficiency of the use of traction rolling stock are the determining parameters for the technical and economic development of railway transport. About 20% of the total costs of the railway industry are for maintenance and repair, since the technical condition of each unit of rolling stock is a fundamental element of traffic safety. According to research, more than 60% of malfunctions of technical facilities during operation are in direct correlation with locomotive failures that occurred due to poor quality of maintenance and repair.
Key words: traction electric motor, factory repair, repair stages, existing problems, quality improvement, efficiency.
Shevkunova Anastasia Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, nas-tya3051990@mail.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University,
Miroshnichenko Ekaterina Evgenievna, candidate of technical sciences, docent, ekateri-nailjasova@rambler.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University
УДК 621.774.8
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-569-573
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ РАВНОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА НА ВЕРШИНЕ ГОФРА СИЛЬФОНА
А.С. Масленникова, А.А. Шаров
В работе рассмотрена двухэтапная технология формообразования бесшовного цилиндрического сильфона. Приведены аналитические формулы для расчета требуемых для формообразований давлений и получаемых толщин материала в области вершины внешнего диаметра сильфона. Приведены результаты расчетов по аналитическим формулам. Произведено сравнение и дана оценка полученных результатов.
Ключевые слова: сильфон, технология, формообразование, стесненный изгиб.
Работа посвящена исследованию технологии изготовления сильфонов трубопроводных систем летательных аппаратов эластичной средой с применением технологии стесненного изгиба. В исследовании рассматривается технология формообразования бесшовного цилиндрического сильфона, представленного на рис. 1.
