Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок
Проаналізовано результати експериментальних досліджень експлуатаційного зношування накладок струмоприймачів електровозів постійного струму. Визначено експлуатаційну надійність елементів струмоприймачів, інтенсивність зносу накладок при реальних пробігах електровозів для різних матеріалів контактних...
Saved in:
| Published in: | Электрические контакты и электроды |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63603 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок / М.О. Баб’як, М.Д. Грилицький, О.С. Богатов // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2012. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859614341720965120 |
|---|---|
| author | Баб’як, М.О. Грилицький, М.Д. Богатов, О.С. |
| author_facet | Баб’як, М.О. Грилицький, М.Д. Богатов, О.С. |
| citation_txt | Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок / М.О. Баб’як, М.Д. Грилицький, О.С. Богатов // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2012. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Электрические контакты и электроды |
| description | Проаналізовано результати експериментальних досліджень експлуатаційного зношування накладок струмоприймачів електровозів постійного струму. Визначено експлуатаційну надійність елементів струмоприймачів, інтенсивність зносу накладок при реальних пробігах електровозів для різних матеріалів контактних пластин.
|
| first_indexed | 2025-11-28T18:18:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
161
УДК 629.423
Математична оцінка надійності струмоприймачів
електровозів за критерієм зношування накладок
М. О. Баб’як, М. Д. Грилицький, О. С. Богатов*
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту
імені академіка В. Лазаряна, Львівська філія, Україна
*Інтер-Контакт-Пріор, м. Київ, Україна
Проаналізовано результати експериментальних досліджень експлуатаційного
зношування накладок струмоприймачів електровозів постійного струму.
Визначено експлуатаційну надійність елементів струмоприймачів, інтенсивність
зносу накладок при реальних пробігах електровозів для різних матеріалів
контактних пластин.
Ключові слова: струмоприймач, контактна пластина, зношування, надійність,
ресурс.
Вступ
Надійність електровоза, як системи в цілому, характеризується
ймовірністю безвідмовної роботи окремих елементів цієї системи. Тому
методика визначення надійності такої системи повинна передбачати на
першому етапі збір статистичних даних про відмови окремих елементів.
Такий підхід дає можливість встановити інтенсивність відмов по
елементах, дати обґрунтовані рекомендації до проектування надійних
систем, визначити глибину відновлення вузлів і їх елементів у процесі
ремонту.
З цією метою система “електровоз” умовно розподіляється на ряд
підсистем, а кожна підсистема — на складові її елементи, об’єм яких
визначається в кожному окремому випадку в залежності від
конструктивних особливостей системи. При відокремленні підсистем
обов’язково виконується умова: відмова кожної з підсистем повинна бути
незалежною подією. Отже, обладнання електровоза розбивається на
незалежні підсистеми.
Відмова будь-якого з елементів, що в принципі не приводить до
відмови підсистеми, не веде за собою відмову системи в цілому.
Наприклад, відмова одного струмоприймача призведе до відмови
підсистеми і електровоза в цілому, тому що електровоз з одним справним
струмоприймачем, хоча і може довести поїзд до кінцевого пункту, однак
отримане обмеження у відповідності до Правил технічної експлуатації
треба класифікувати як відмову системи в цілому і електровоз повинен
бути поставлений на позаплановий ремонт.
Актуальність проблеми
Згідно з аналізом стану безпеки руху поїздів і автотранспорту в госпо-
дарствах Львівської залізниці за 2005—2011 роки та статистичним
аналізом відмов вузлів та агрегатів електровозів локомотивного депо
Рис. 1. Розподіл непланових
ремонтів дахового обладнання.
Рис. 2. Розподіл найчастіших по-
шкоджень струмоприймача.
Мукачево Державного територіально-галузевого об’єднання “Львівська
залізниця”, серед електричної апаратури одне з менш надійних є дахове
обладнання. Це, насамперед, зумовлено: неякісним ремонтом,
неправильною експлуатацією, перевантаженням механізмів, запасними
частинами, що надходять у локомотивні депо для ремонту та не
відповідають сертифікатам якості, недотриманням вимог Правил ремонту
при виконанні поточних ремонтів електровозів, а також складним планом
та профілем колії і контактної мережі на Карпатському перевалі. Як
випливає з табл. 1, найбільшу частину серед відмов дахового обладнання
займають несправності струмоприймача [1]. Розподіл пошкоджень, що
призвели до позапланових ремонтів по даховому обладнанню за 2005—
2011 роки, представлений на рис. 1. Як бачимо з діаграми, найбільш часто
виходить з ладу струмоприймач, оскільки він працює у більш важких, ніж
інші апарати, умовах і додатково зазнає впливу зі сторони контактної
підвіски і сил від опору повітряного середовища.
На рис. 2 та у табл. 2 представлено розподіл найчастіших пошкоджень
струмоприймача за 2005—2011 роки. Найбільш інтенсивно зношуються
накладки полоза струмоприймача, особливо у зимовий період часу.
Піднімання та опускання струмоприймача викликає знос шарнірних
з’єднань, пневматичного приводу та пружино-важільного механізму.
Вологий клімат підвищує ймовірність перекриття електричною дугою
опорних ізоляторів [2]. Експлуатаційна надійність елементів
струмоприймачів визначається багатьма факторами: матеріалом контактних
елементів; величиною струму, що протікає через ковзний контакт між
полозом струмоприймача та контактним дротом; швидкістю руху ЕРС;
натиском в контакті тощо [3—5].
Дослідна частина
За наказом Головного управління локомотивного господарства
Укрзалізниці (ЦТ № 10/66 від 19.03.2009 р.) нами проведено експлуа-
таційні випробування дисперсно-зміцнених контактних пластин марок
ПКД.00.01, ПКД.00.02 розмірами 200х30х8, які виготовлені науково-
виробничою фірмою ТОВ ”Інтер-Контакт-Пріор” (м. Київ).
Об’єкт досліджень — процеси зношування контактних пластин
струмоприймачів електровозів постійного струму.
Мета роботи — підвищення експлуатаційної надійності струмо-
приймачів електрорухомого складу залізниць.
162
163
Т а б л и ц я 1. Розподіл пошкоджень дахового обладнання
Число пошкоджень, шт. На 1 млн. км пробігу Найменування
обладнання 2005 2006 2007 2008 2009 2005 2006 2007 2008 2009
Струмоприймачі 7 5 13 5 4 1,23 0,75 1,65 0,68 0,77
Шумозавадний
дросель 1 2 3 0 2 0,18 0,3 0,38 0 0,39
Вілітові
розрядники 2 1 2 1 0 0,34 0,15 0,25 0,14 0
Роз’єднувачі 3 3 4 2 1 0,53 0,45 0,51 0,27 0,19
Ізолятори 1 1 4 0 1 0,18 0,15 0,51 0 0,19
Всього по
даховому
обладнанню
14 12 26 8 8 2,46 1,8 3,3 1,09 1,54
Т а б л и ц я 2. Розподіл найчастіших пошкоджень струмоприймачів П-5
Число пошкоджень, шт. На 1 млн. км пробігу Найменування
пошкоджень 2005 2006 2007 2008 2009 2005 2006 2007 2008 2009
Знос накладок 4 2 8 3 2 0,7 0,3 1,02 0,4 0,39
Порушення
статичної
характеристики
1 2 3 1 1 0,18 0,3 0,38 0,14 0,19
Тріщини рам та ви-
роблення шарнірів 2 1 2 1 1 0,35 0,15 0,25 0,14 0,19
Всього по
струмоприймачах 7 5 13 5 4 1,23 0,75 1,65 0,68 0,77
Т а б л и ц я 3. Інтенсивність зносу накладок
Інтенсивність зносу, мм/10 000 км
Тип
матеріалу
Номер
полоза
Серія та
номер
електро-
воза
Пробіг
накладок,
км по лижі
в серед-
ній
частині
по елек-
тровозу
по мате-
ріалу
накладок
1-1 ВЛ11-048 68191 0,32 0,38
1-2 ВЛ11-048 68191 0,37 0,43
0,37
1-3 ВЛ10-1474 81187 0,32 0,37
ПКД-1
1-4 ВЛ10-1474 81187 0,36 0,44
0,37
0,37
2-2 ВЛ11-056 62509 0,52 0,64
2-1 ВЛ11-056 62509 0,50 0,64
0,58
2-3 ВЛ10-1486 58744 0,40 0,48
ПКД-2
2-4 ВЛ10-1486 58744 0,44 0,47
0,44
0,51
4-1 ВЛ11-048 46182 0,79 1,04
4-2 ВЛ11-048 46182 0,92 1,12
0,97
4-4 ВЛ11-083 53414 0,68 0,87
4-3 ВЛ11-083 53414 0,70 0,90
0,79
4-5 ВЛ10-1474 68580 0,62 0,76
4-6 ВЛ10-1474 68580 0,71 0,93
0,75
4-7 ВЛ10-1486 75049 0,51 0,63
МГ-487
4-8 ВЛ10-1486 75049 0,53 0,67
0,58
0,77
У процесі досліджень проведено статистичний аналіз несправностей
струмоприймачів П-5 електровозів постійного струму серій ВЛ10, ВЛ11м
в умовах Львівської залізниці і визначено характеристику основних
пошкоджень контактних пластин струмоприймачів, які експлуатуються
локомотивними депо “Львів-Захід” та “Мукачево” (табл. 3, рис. 3).
Товщина пластин 1 ряду, мм
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
1 2 3 4 5 6
Порядок встановлення 1 ряду
Товщина пластин 1 ряду, мм
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
1 2 3 4 5 6
Порядок встановлення 1 ряду
Товщина пластин 2 ряду, мм
0
2
4
6
8
1 2 3 4 5 6
Порядок встановлення 2 ряду
Товщина пластин 2 ряду, мм
0
2
4
6
8
10
1 2 3 4 5 6
Порядок встановлення 2 ряду
Товщина пластин 3 ряду, мм
0
2
4
6
8
1 2 3 4 5 6
Порядок встановлення 3 ряду
Товщина пластин 3 ряду, мм
0
2
4
6
8
10
1 2 3 4 5 6
Порядок встановлення 3 ряду
Інтенсивність зносу пластин
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
1 2 3 4 5 6
Порядок встановленя
мм/10 000 км
Інтенсивність зносу пластин
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
1 2 3 4 5 6
мм/10 000
♦ — Ряд 1
■ — Ряд 2
∆ — Ряд 3
Порядок встановленя Порядок встановлення
164
Рис. 3. Знос контактних пластин
ПКД-1. Електровоз ВЛ11м-048,
секція А. Пробіг пластин полозу
68 191 км.
Рис. 4. Знос контактних пластин
МГ-487. Електровоз ВЛ11м-048,
секція Б. Пробіг пластин полозу
46 182 км.
Порядок встановлення
Для порівняння використовувалась пластина контактна металокерамічна для струмоприймача
електровозів постійного струму МГ-487 АТ “Електрокарбон” (Словаччина) [6—8] (рис. 4).
Виконано детальні експериментальні дослідження зносостійкості контактного з’єднання. За
результатами дослідних поїздок та виконаних нами замірів проведено математичні розрахунки
чисельної оцінки надійності контактних пластин струмоприймачів електровозів постійного
струму за критерієм зношування в експлуатації.
Засобами математичної статистики розраховано середній знос пластин, інтенсивність зносу,
ресурс кожного виду пластин, а також дана характеристика зносу пластин в залежності від
характеру роботи електровоза. Визначено ймовірність безвідмовної роботи за критерієм товщини
контактних пластин при різних умовах роботи електровозів для різних матеріалів, а також
отримано γ-відсотковий ресурс пластин [4, 6—9].
Висновки
Експериментально доведено, що існує пряма залежність між товщиною накладки і місцем її
монтажу. Зокрема, у середній частині полоза частіше зустрічаються ознаки механічного зносу, а
крайні накладки зазнають електроерозійного зношування, іноді навіть з пошкодженням каркасу
полоза. Значні іскрові розряди, що виникають при проходженні ковзним контактом секційних
ізоляторів контактної мережі, місць стискування контактного проводу, за рахунок перенесення
міді створюють сприятливі умови для початку задирів і пропилів на контактних пластинах.
Пропонується розраховувати знос контактних пластин для двох випадків: перший — для
прогнозування виходу з ладу кожного полоза (за інтенсивністю зносу середньої частини), а
другий — кінцевий — для розрахунку ресурсу роботи обох полозів струмоприймача. Як приклад
наведено дані експлуатації пасажирських електровозів ВЛ10 і вантажних ВЛ11м, вивчено
характер та інтенсивність зносу пластин на графіках на прикладі електровоза ВЛ11м-048.
На основі статистичних даних експлуатаційних випробувань були розроблені рекомендації
виробникам дисперсно-зміцнених контактних пластин ПКД, які дозволили покращити технічні
характеристики пластин і продовжити їх ресурс. Це було підтверджено на другому етапі
випробувань при експлуатації дослідних пластин як у тяговому режимі, так і в режимі
рекуперації, зокрема на електровозах, які обладнані системою автоматичного управління
рекуперативним гальмуванням (САУРТ-034) з комплектацією блоком автоматичного
регулювання швидкості (“БАРШ”).
1. Аналіз стану безпеки руху поїздів і автотранспорту в господарствах Львівської залізниці за 2005—2011
роки. — ДТГО “Львівська залізниця”, 2011. — 128 с.
2. Берент В. Я. Материалы и свойства электрических контактов в устройствах железнодорожного
транспорта . — М.: Интекст, 2005. — 408 с.
3. Беляев И. А., Михеев В. П., Шиян В. А. Токосъём и токоприёмники электроподвижного состава. — М.:
Транспорт, 1976. — 184 с.
4. Колесов С. М., Колесов І. С. Матеріали та взаємодія контактної підвіски і струмоприймача. —
Дніпропетровськ: Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, 2006. —
284 с.
5. Электровоз ВЛ-11м: Руководство по эксплуатации. — М.: Транспорт, 1994. — 416 с.
6. Баб’як М. О., Грилицький М. Д. Про деякі особливості розрахунку зносу контактних пластин // Вісн.
Східноукр. нац. ун-ту. — 2011. — № 4 (158), ч. 1. — С. 232—236.
7. Баб’як М. О., Мінєєв О. С., Котик В. Я. та ін. Дослідження зносу накладок струмоприймачів
електрорухомого складу постійного струму в експлуатації // Локомотив-информ. — 2010. — № 2. — С.
48—50.
8. Баб’як М. О. Розрахунок і підвищення довговічності спряжених поверхонь: контактний провід—
струмоприймач електричного транспорту // Зб. наук. праць Державного економіко-технологічного ун-
ту транспорту Міністерства транспорту України. Серія “Транспортні системи і технології”.— К.:
ДЕТУТ. — 2008. — Вип.13. — 228 с.
9. Баб’як М. О., Шаргун Т. О., Синявський Т. Й. Проблеми в контактактному з’єднанні
“Струмоприймач—контактна мережа” // Вісн. Східноукр. нац. ун-ту. — 2010. — № 5 (147), ч. 1. —
С. 262—266.
165
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63603 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0085 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-28T18:18:10Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Баб’як, М.О. Грилицький, М.Д. Богатов, О.С. 2014-06-04T13:44:03Z 2014-06-04T13:44:03Z 2012 Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок / М.О. Баб’як, М.Д. Грилицький, О.С. Богатов // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2012. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. XXXX-0085 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63603 629.423 Проаналізовано результати експериментальних досліджень експлуатаційного зношування накладок струмоприймачів електровозів постійного струму. Визначено експлуатаційну надійність елементів струмоприймачів, інтенсивність зносу накладок при реальних пробігах електровозів для різних матеріалів контактних пластин. uk Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України Электрические контакты и электроды Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок Article published earlier |
| spellingShingle | Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок Баб’як, М.О. Грилицький, М.Д. Богатов, О.С. |
| title | Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок |
| title_full | Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок |
| title_fullStr | Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок |
| title_full_unstemmed | Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок |
| title_short | Математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок |
| title_sort | математична оцінка надійності струмоприймачів електровозів за критерієм зношування накладок |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63603 |
| work_keys_str_mv | AT babâkmo matematičnaocínkanadíinostístrumopriimačívelektrovozívzakriteríêmznošuvannânakladok AT grilicʹkiimd matematičnaocínkanadíinostístrumopriimačívelektrovozívzakriteríêmznošuvannânakladok AT bogatovos matematičnaocínkanadíinostístrumopriimačívelektrovozívzakriteríêmznošuvannânakladok |