Барановський Денис Миколайович. Підвищення надійності контакту "струмоприймач електрорухомого складу - контактна підвіска"

brief description

Барановський Денис Миколайович. Підвищення надійності контакту "струмоприймач електрорухомого складу - контактна підвіска" : Дис... канд. наук: 05.22.09 2007

Барановський Д.М. Підвищення надійності контакту "струмоприймач електрорухомого складу контактна підвіска". Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.09 Електротранспорт. Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ, 2007.
Дисертація присвячена питанням підвищення надійності контакту "струмоприймач електрорухомого складу контактна підвіска" шляхом зменшенням зношення її взаємодіючих елементів при лазерному модифікуванні. Це забезпечує робочим поверхням сполучених елементів високі фізико-механічні, електро- та триботехнічні властивості з підвищеним ступенем надійності.
Встановлено, що надійність контакту залежить від стану спрацювання сполучених елементів.
Показано вплив лазерного модифікування взаємодіючих елементів на надійність контакту. Виведено аналітичні залежності інтенсивності зношування з урахуванням сукупності макро- та мікропараметрів від режимів лазерного модифікування.
Експериментально доведено покращення фізико-механічних, електро- та триботехнічних властивостей модифікованих контактного проводу та вставок лазерним випромінюванням.
Проведені лабораторні та експлуатаційні дослідження впливу лазерного модифікування контактних проводів та вставок на величину зносу та надійність.
Показано, що скорочення експлуатаційних витрат досягається за рахунок зниження величини зносу контактного проводу та вставок.
Результати досліджень впроваджено в Знам’янському локомотивному депо Одеської залізниці та ВАТ "Червона зірка" м. Кіровоград, а також використовуються в навчальному процесі факультету "Проектування та експлуатації машин" Кіровоградського національного технічного університету.

У дисертаційній роботі на основі виконаних теоретичних та експериментальних досліджень вирішена важлива науково-технічна задача підвищення надійності контакту "струмоприймач електрорухомого складу контактна підвіска". Основні наукові результати, висновки та практичні рекомендації дисертації полягають у наступному.
1. Теоретично обгрунтовано підвищення надійності контакту "струмоприймач електрорухомого складу контактна підвіска", з врахуванням інтенсивності його експлуатаційної роботи та структурної організації елементів, заміною контактних проводів та вставок на модифіковані лазерним випромінюванням.
2. Для ковзного контакту електрорухомого складу на основі теорій необоротних процесів Онзагера та еволюції систем Пригожина, вперше отримано аналітичні залежності величини зношування елементів з врахуванням сили натиснення, температури, електричних характеристик, швидкості електрорухомого складу, твердості, шорсткості, коефіцієнту тертя, щільності рухомих та нерухомих дислокацій матеріалів, а також режимів лазерного модифікування.
3. Експериментально, на лабораторній машині СМЛМ, виявлено, що питомий знос контактного проводу при лазерній модифікації зменшується в 1,3...9,5 рази, а модифікованих вугільних вставок зменшується в 1,4...7,0 рази в порівнянні із елементами в стані поставок. Модифіковані контактні проводи більш стійкі до електроерозійного зносу в порівнянні з немодифікованими проводами. Середній контактний електроопір модифікованих елементів в 1,2...2,0 рази нижче ніж для інших контактів.
4. Триботехнічні характеристики модифікованих елементів контакту "провід вставка" зменшуються: коефіцієнт тертя в 1,2...5,0 рази, а температура в зоні контакту в 1,2 рази в порівнянні з елементами контакту в стані поставки. Такі характеристики дозволять збільшити міжремонтний пробіг електрорухомого складу.
5. Встановлено, що фізико-механічні властивості модифікованих елементів контакту покращуються: мікротвердість контактних проводів зростає в 1,4...1,8 рази, а твердість вугільних вставок у 1,2...1,4 рази; границя міцності контактних проводів зростає в 1,1...1,4 рази, відносне подовження при цьому зменшується на 0,3...0,7%; температура початку рекристалізації проводів складає 350...400С; електропровідність вугільних вставок зросла майже в 2,5 рази. Інші властивості модифікованих елементів контакту "струмоприймач електрорухомого складу контактна підвіска" в порівнянні з елементами в стані поставки не змінились.
6. Експериментальні дослідження дають змогу стверджувати, що заміна контактних проводів та вугільних вставок на модифіковані лазерним випромінюванням під час експлуатації дають змогу: подовжити термін служби контакту "струмоприймач електрорухомого складу контактна підвіска"; зменшити втрати електроенергії в ньому; знімати електричний струм більший за величиною; підвищити економію електроенергії в контакті; підвищити натяг контактного проводу, тим самим збільшити відстань між опорами та покращити якість струмознімання при взаємодії з електрорухомим складом.
7. Експлуатаційні випробовування проведені в Знам’янській дистанції електропостачання Одеської залізниці показали, що середній питомий знос модифікованих контактних проводів в 4...6 рази менше за знос проводів в стані поставки. Середній знос контактного проводу в стані поставки при взаємодії з модифікованими вугільними вставками типу "А" знижується в 1,2...2 рази, а спрацювання контактного проводу розподіляється більш рівномірно.
Середній знос модифікованих вугільних вставок в 1,2...1,6 рази нижче зносу вставок в стані поставок, а спрацювання рівномірно розподілено. Після 100 тис. км пробігу електровозів ВЛ-80величина середнього зносу практично постійна.
8. Термін служби модифікованих контактних проводів МФ-100 лазерним випромінюванням в 6...7 разів вище в порівнянні з терміном служби проводу в стані поставки.
В результаті заміни вугільних струмознімальних вставок типу "А" на модифіковані лазерним випромінюванням на всіх смугах змінного струму мережі залізниць проблему зносу контактного проводу на таких лініях можна вважати вирішеною, адже середній термін служби проводу підвищиться в 1,3...2 рази, навіть з урахуванням підвищеного зносу.
Експлуатаційні дослідження поведінки модифікованих вугільних вставок, встановлених на електровозах ВЛ-60та ВЛ-80, які проведені в Знам’янському локомотивному депо Одеської залізниці, показали, що поряд з найвищою економічністю вони забезпечують також високу надійність експлуатації контактної підвіски і струмоприймачів. Кількість обривів контактного проводу по граничному зносу при модифікованих вугільних вставках знижується в 1,3...2 рази в порівнянні з вставками в стані поставки, що пояснюється збільшенням ресурсу проводу завдяки зменшенню величини його зносу.
9. При проведенні заходів по заміні контактних проводів та вставок на модифіковані отримуються наступні показники: питома економія міді 0,28430,5375 кг/1000км пробігу; річна економія міді становить 17...86 т/рік в залежності від пробігу електрорухомого складу; зниження питомих експлуатаційних витрат складе 14...25 грн/1000км; скорочення експлуатаційних витрат становить 500...4000 грн/км.
Очікувані середньорічні питомі витрати вставок по локомотивному депо ст. Знам’янка зменшаться в 26 разів і складуть 40...100 шт. на 1млн. км пробігу.