CC BY
47
УДК 629.4
П. О. ЛОЗА (Придншровська залiзниця)
УН1Ф1КАЦ1Я ВОЛЬТОДОДАТКОВИХ ПРИСТРО1В СТЕНД1В ДЛЯ ВИПРОБУВАННЯ ТЯГОВИХ ДВИГУН1В ЕЛЕКТРОВОЗ1В ПОСТ1ЙНОГО СТРУМУ
У статп запропоновано методику визначення оптимального ушфжованого ряду вольтододаткових при-стро1в стенд1в для випробування тягових електродвигушв електровоз1в постшного струму.
В статье предложена методика определения оптимального параметрического ряда вольтодобавочных устройств стендов для испытания тяговых электродвигателей электровозов постоянного тока.
The methods of determination of the optimal parametric series of boosters for the test desks for traction electric motors of direct current electric locomotives are offered in the article.
Питанням ушфшацп присвячеш роботи А. I. Якушева, В. Р. Верченко, Л. А. Болдша та шших вчених та iнженерiв [1, 2 та ш.], в яких показана роль ушфшаци у шдвищенш якосп виробiв, шдвищенш економiчностi виробницт-ва, розглянут методи стандартизаци та ушфь кацii. Аналiз лiтературних джерел та вщповщ-но! технiчноi документацii показуе вiдсутнiсть теоретичних дослщжень в галузi унiфiкацii електрообладнання для випробування тягових електричних машин. Тому розробка теоретичних основ ушфшаци вольтододаткових при-стро!в (ВДП) стендiв для випробування тягових електричних машин i рекомендацii по !! здшс-ненню е актуальною задачею.
В данш роботi представлен рекомендацii по унiфiкацii, розробленi вщносно ВДП стендiв по випробуванню тягових двигушв електровозiв постiйного струму. Розроблеш теоретичнi принципи можуть бути застосоваш для ращо-нально1' унiфiкацii ВДП стендiв взаемного на-вантаження будь-яких тягових електромашин локомотивiв. Термш «унiфiкацiя пристро1'в ВДП» розумiемо як ращональне скорочення кiлькостi типiв ВДП з рiзними параметрами (напругою, струмом, потужшстю), але однако-
вого функщонального призначення, що потрiб-но для забезпечення проведення приймально-здавальних випробувань (ПЗВ) вказаних елект-ромашин.
В якосп головного параметру унiфiкованого ВДП пропонуеться прийняти потужнiсть, осю-льки цей показник е виршальним при вир> шеннi питання щодо можливостi виконання даним пристроем сво!х функцiй у схемi даного стенду i не залежить вiд модернiзацii пристрою та технологи його виготовлення. Якщо напругу на виходi пристрою прийняти однаковою для всiх типiв ВДП, то в якосп головного параметра може бути i струм.
Розрахунковi параметри ВДП для схеми випробування тягових двигушв електровозiв постшного струму наведеш у табл. 1
Маемо параметричний ряд: 150,5; 190; 196; 211,9; 215,8.
Ошташзащя такого ряду полягае в надхо-дженш сукупностi пристро1'в з такими потуж-ностями, за яких так звана цшьова функцiя до-сягае мшмального значення за умови задово-лення обмежень. Обмеженням е максимальна потужшсть пристрою даного виду.
Таблиця 1
Значення головних параметрш ВДП для схем випробування тягових двигушв
Двигун Параметр
Напруга, В Потужшсть, кВт Струм, А
НБ-406Б 1,1 • 2 • 90 = 198 198 • 760 = 150,6 2 • 380 = 760
ТЛ-2К1 198 198 • 960 = 190 2 • 480 = 960
НБ-407Б 198 198 • 1070 = 211,9 2 • 535 = 1070
4846eT3AL, 4846eT4AL 198 198 • 990 = 196 2 • 495 = 990
AL4846dt 198 198 • 1090 = 215,8 2 • 545 = 1090
© Лоза П. О., 2009
Цшьова функщя е математичним описом за-лежносп мети виробництва та використання дано! продукци вщ значень параметр1в, яю оп-тим1зуються, та вщ часових параметр1в [2].
Математична модель оптим1заци парамет-ричного ряду складаеться ¡з цшьово! функци та обмежень. Складемо цшьову функщю для на-шого випадку - знаходження оптимального па-раметричного ряду для пристро!в ВДП. У цьо-му випадку цшьова функщя являе собою зале-жшсть витрат на виробництво та експлуатащю пристро!в, як складають параметричний ряд, вщ головного параметру (потужност1) { часу.
Цшьова функщя визначаеться в цшому за життевий цикл заходу, який називаеться розра-хунковим перюдом. В якост початкового року розрахункового перюду приймаемо р1к введен-ня параметричного ряду в експлуатащю. Кшце-вий р1к розрахункового перюду визначаеться моментом завершенням життевого циклу заходу. Вираз для цшьово! функцп запишемо на-ступним чином:
Ц (и* ) = £ З°(и) +
и ЕЛМ
ф(Х)шшЗ(и,Х)(1 + Ен )-, (1)
и еип
ХЕХ
(1 + Ен) -, де Ен - норматив приведения р1з-ночасових витрат до розрахункового року, Ен = 0,1;
- порядковий номер розрахункового перюду.
t - порядковий номер t -го року експлуата-ци параметричного ряду пристро!в, починаюч1 вщ початкового розрахункового перюду. У на-шому випадку розрахунковий \ початковий роки зб1гаються. Тому t = 1. Вщомо, що приве-
дення витрат до початку розрахункового року здшснюеться дшенням витрат на коеф1щент приведення, що у нашому випадку забезпечу-
еться вщ'емним значенням р1знищ (tp -1) , оскшьки t > t = 1.
tc - термш служби пристрою у роках.
Виходячи ¡з досвщу експлуатаци под1бних пристро!в, приймаемо термш служби ВДП -10 роюв.
Задача оптим1зацп параметричного ряду пристро!в ВДП полягае у мшм1заци цшьово! функцп за час розрахункового перюду.
В якост одного з показниюв ушфшаци пристрой пропонуемо застосувати «частють К* застосування пристрою даного типу»
де З°(и) - постшш витрати на пристрш одного типу, яю не залежать вщ !х кшькост в експлуатаци (витрати на розробку, пщготовку виробництва). Тобто З°(и) - вартють виробниц-
тва одного екземпляра пристрою даного типу (каштальш витрати);
^ З°(и) - вартють виробництва ус1х тишв
и Еия
пристро!в даного виду;
З (и, Я) - витрати на задоволення потреб у пристро! з головним параметром X за допомо-гою пристрою з головним параметром и, який вщноситься до параметричного ряду пристро!в. Тобто, З (и, X) - це поточш (експлуатацшш)
витрати. Сшвмножник шт З (и, X) - це мш1-
и еи*
мальш витрати при задоволеш попиту на пристрш з параметром X за допомогою шших пристрой ¡з параметричного ряду. Поточш витрати мають мюце щор1чно протягом усього розрахункового перюду. За вказаних умов для поточ-них витрат потр1бно врахувати фактор часу, що здшснюеться шляхом приведення до початку розрахункового перюду щор1чних поточних витрат, для чого у формул! (1) вводиться коеф> щент приведення, який визначаеться як:
N
К* =-,
* N
(2)
де - кшьюсть ПЗВ, проведених з викорис-
танням пристро!в ВДП даного типу за один рш тип пристрою див. табл. 1 по типу двигушв;
N - загальна кшьюсть ПЗВ тягових елект-ричних двигушв за один р1к.
Значення та N знайдено шляхом анал>
зу статистичних даних про кшьюсть ремонтов КР2, КР1, ТР3 титв тягових електричних машин, що розглядаються, по Укрзал!знищ. Параметр визначено як середне значення кшь-
кост ремонтов двигушв даного типу за три роки (2006, 2007, 2008 рр.). Результати наведет у табл. 2.
Значення К* у процентах:
КN =
N
'/* |-100%.
Для наочносп 1нформац1я, наведена у табл. 2, демонструеться на рис. 1.
З використанням даних табл. 2 емтричну функщю попиту ф(Х) для кожного виду пристрою можна представити у вигляд1 табл. 3.
Таблиця 2
Визначення чисельного значення коефщенту Кк для схем випробувань тягових електродвигушв
Тип тягового двигуна НБ-406Б ТЛ-2К1 НБ-407Б 4846еТ3ЛЬ, 4846еТ4ЛЬ ЛЬ4846&
N. 677 36 107 259 154 N = 1233
^, % 55 2,9 8,6 21 12,5
к
X X
го
ш
>
о о
15
го со .0
о го т
ТЛ-2К1 НБ-407Б AL4846dt 4846еТ3А1_, НБ-406Б
4846еТ4АЬ
Тип пристрою
Рис. 1. Попит на рiзнi типи пристро1в ВДП при ПЗВ тягових двигушв електровозiв постiйного струму
Таблиця 3
Емшрична функцiя попиту ф(Х) на пристро'1 ВДП для схем випробувань тягових двигушв
Тип пристрою НБ-406Б ТЛ-2К1 4846еТ3ЛЬ, 4846еТ4ЛЬ НБ-407Б ЛЬ4846Л
X X 0 = 150,5 X; = 190 X 2 = 196 Х3 = 211,9 X 4 = 215,8
Ф(Х) ф(Х0 ) = 0,55 ф(х1 ) = 0,029 ф(Х 2 ) = 0,21 ф(Х3 ) = 0,086 ф(Х 4 ) = 0,125
Ввдкоригована емшрична функщя попиту ф(Х) на пристро'1 ВДП для схем випробувань тягових двигушв
Таблиця 4
Тип
НБ-406Б 4846еТ3ЛЬ, 4846еТ4ЛЬ, ТЛ-2К1 ЛЬ4846&, НБ-407Б
пристрою
X X 0 = 150,5 X; = 196 X 2 = 215,8
ф(X) ф^ ) = 0,55 ф^ ) = 0,239 ф(X 2 ) = 0,211
Пщ термшом «вид пристрою» розум1емо, наприклад, «пристрш ВДП для схем випробувань тягових двигушв». «Тип пристрою» - це
пристрш для конкретного типу тягово! елект-рично! машини, наприклад, для випробування тягового двигуна типу НБ-406Б (табл. 1) 1 т.п.
Таким чином, маемо вс параметри для об-рахування цшьово! функци.
Пщ оптимальним параметричним рядом для даного виду пристро!в розумiемо ряд, для якого
цшьова функцiя Ц (и?) мае мiнiмальне зна-чення.
Вартють виробництва одного екземпляру пристрою даного типу можна вважати однако-вою для пристро!в, потужнiсть яких вiдрiзня-еться одна вiд одно! в межах 10... 15 %. Тому З°(и) для цих пристро!в можна прийняти од-
наковою i такою, що дорiвнюе бiльшому зна-ченню цих пристро!в.
З урахуванням останнього вщкоректоваш значення табл. 3 представлеш у табл. 4.
Параметричнi ряди для вказаних пристро!в мають вигляд:
и? = 150,5;196; 215,8 ф(Х) = 0,55;0,239;0,211
ф(Х) = 0,55; 0,45 ф(Х) = 0,789; 0,211 ф(Х) = 1
иN = 150,5; 215,8
и3? = 196; 215,8
и? = 215,8
Для розрахунюв значень цшьових функцiй рiзних параметричних рядiв за допомогою ЕОМ розроблена програма у середовищi МаШСа«!
Вартють З°(и) мае наступнi значення (у
вщносних одиницях).
В нашому випадку: 1 (150,5 кВт);
196 150,5
= 1,3;
215,8 150,5
= 1,43.
Блок-схема програми наведена на рис. 2.
Анатз результатов значень цшьових функ-цiй показуе, що оптимальним параметричним рядом пристро!в ВДП для схем випробувань тягових двигунiв е и? = 215,8 .
2.
Рис. 2. Блок-схема програми для розрахунку значень щльово! функци
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
Якушев, А. И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения [Текст] / А. И. Якушев. - М.: Издательство стандартов, 1972. - 312 с.
Болдин, Л. А. Основы взаимозаменяемости и стандартизации в машиностроении [Текст] / Л. А. Болдин. - М.: Издательство стандартов, 1976. - 111 с.
Надшшла до редколегп 24.09.2009. Прийнята до друку 25.09.2009.
