Технология и стенды обкатки оборудования подвижного состава

Введение и теоретические основы процесса обкатки. В результате погрешностей механической обработки, сборки и испытаний интенсивность износа и отказов оборудования подвижного состава в первые часы и дни работы после ремонта значительно выше, чем в период нормальной эксплуатации. Для уменьшения числа приработочных отказов и обеспечения условий длительной надежной работы агрегаты и узлы подвижного состава после сборки подвергают специальным технологическим испытаниям.

Обкатка — это технологический процесс испытания оборудования в специальных режимах нагружения и смазки для получения необходимой приработки его деталей и узлов. Приработка представляет собой процесс изменения геометрии микрорельефа и физико-механических свойств поверхностных слоев контактирующих деталей на начальном этапе их работы.

Технологический цикл включает в себя:
- Обкатку оборудования без нагрузки (на холостом ходу);
- Испытания в заданных режимах нагружения и смазки;
- Регулировку сопряжений непосредственно в процессе обкатки или после ее завершения;
- Смену смазочного материала;
- Контрольные операции (проверку нагревания подшипниковых узлов, отсутствие утечки смазки через плоскости разъема и уплотнения, отсутствие биения вращающихся частей).

В практике ремонта подвижного состава обкатке подвергают редукторы тяговых передач, задние мосты троллейбусов, рулевые механизмы и готовый подвижной состав после сборки. Тяговые двигатели после ремонта проходят испытания на холостом ходу и под нагрузкой, а двигатель-компрессоры испытывают на производительность. Успешное проведение испытаний гарантирует работоспособность агрегатов в условиях реальной эксплуатации.

Обкатка редукторов тяговых передач. При текущем и малом ремонте обычно ограничиваются ревизией редуктора: снимают смотровые крышки, осматривают зацепления зубчатых колес, подшипниковые узлы, проверяют и регулируют зазоры и люфты. Однако в случае смены изношенных деталей с полной разборкой (что относится к среднему и капитальному ремонтам) обязательны стендовые испытания: обкатка под нагрузкой, проверка на механическую прочность и нагрев.

Стенды для обкатки редукторов выполняют с замкнутой системой циркуляции энергии по схеме возвратной работы, что позволяет снизить потребление электроэнергии.

Рис. XIII.11. Принципиальные схемы стендов для испытания и обкатки редукторов под нагрузкой

Принципиальные схемы испытательных стендов показаны на рис. XIII.11:
Схемы а и б пригодны для испытания червячных и двухступенчатых шестеренчатых редукторов, обеспечивающих передачу вращающего момента между валами, расположенными под углом 90° друг к другу.
- На рис. XIII.11, а нагрузка испытуемых редукторов 1 и 2 осуществляется тяговыми двигателями 3, работающими по схеме возвратной работы.
- На рис. XIII.11, б нагружение редукторов производится механизмом 4, который закручивает валы 5 и 6 в разные стороны. Тяговый двигатель 3 работает на систему через промежуточный редуктор 7 и покрывает только потери на трение.

Схемы в и г предназначены для испытания шестеренчатых редукторов с цилиндрическими колесами.
- В схеме в нагрузка испытуемых редукторов 1 и 2 осуществляется тяговыми двигателями 3 (аналогично схеме а).
- В схеме г нагружение происходит через механический нагружатель 4 и промежуточный редуктор 7 (аналогично схеме б).

Стенды с механическими нагружателями сложнее по конструкции, но позволяют более гибко регулировать нагрузки. Обкатка редукторов под нагрузкой имеет целью создание условий для взаимной приработки зубчатых колес (производится в обоих направлениях вращения по 1 часу).

Во время обкатки редуктор должен работать плавно, без стуков и шума. В процессе контролируют отсутствие утечек масла через уплотнения, плоскости разъема и резьбовые пробки. В конце испытаний температура масла не должна превышать 60 °C. После обкатки редуктор проверяют на том же стенде на механическую прочность при установленной испытательной нагрузке.

Обкатка рулевых механизмов троллейбусов. Необходимость прикатки рулевых механизмов определяется тем, что погрешности сборки рабочей пары (сектор — червяк, червяк — ролик) создают дополнительное сопротивление и увеличивают усилие на рулевом колесе.

Рис. XIII.12. Схема стенда для обкатки рулевых механизмов троллейбусов

Конструкция стенда (рис. XIII.12) включает следующие элементы:
- Колонка 6 руля закреплена на стенде рулевым колесом 5 на фланце 4, а картером 8 рулевого механизма — на кронштейне 7.
- Фланец 4 через ременную передачу 3 и редуктор 2 связан с приводным электродвигателем 1.
- Вал рулевой сошки соединен с тормозным барабаном 9, который служит для создания нагрузочного момента.

Для прикатки обеих сторон зубьев сектора и червяка (для руля МАЗ-200) или рабочих поверхностей червяка и ролика (для руля ЗИЛ-155) момент на рулевом колесе должен попеременно менять направление. Для этого реверсируется электродвигатель 1. Управление реверсом осуществляется скобой 11, укрепленной на валу рулевой сошки, которая в крайних положениях воздействует на реверсивные переключатели 10 и 12. Нагрузка регулируется тормозным барабаном 9.

Обкатка и нагрузочные испытания двигатель-компрессоров. Программа испытаний двигатель-компрессоров включает обкатку на холостом ходу, приработку, испытания под нагрузкой и определение фактической объемной производительности.

Этапы проведения испытаний
1. Испытание на холостом ходу: Проверяется плавность работы компрессора, отсутствие стуков, нормальный уровень вибрации, отсутствие выброса масла и искрения под щетками электродвигателя.

2. Приработка: Ведется на холостом ходу при открытых всасывающем и нагнетательном отверстиях клапанной коробки. Продолжительность составляет не менее 2 часов с остановкой через каждый час для охлаждения. Скорость вращения вала меняется ступенчато:
- Первые 10 минут — 25% номинальной скорости;
- Следующие 10 минут — 75% номинальной скорости;
- Остальное время — 125% номинальной скорости.

3. Испытание под нагрузкой: Проводится при работе на противодавление сжатого воздуха при номинальной частоте вращения коленчатого вала. Проверяется работоспособность клапанов, поршней, системы смазки и подшипников.

Таблица 1. Нормативные параметры и допуски при испытании двигатель-компрессоров

Электрическая схема испытательного стенда. Поскольку в состав пневматического оборудования входят электропневматические аппараты, работающие под напряжением (600 В постоянного тока), стенд оснащается защитным ограждением и электрической блокировкой дверей.

Рис. XIII.13. Схема установки для испытания двигатель-компрессоров и регуляторов давления

Порядок работы со стендом (рис. XIII.13):
1. Двигатель-компрессор ДК соединяют с воздушной магистралью через обратный клапан ОК, а выводные концы подключают к сети.
2. Через трехходовой кран ТК подключают электропневматический регулятор давления АК1.
3. Регулировочный реостат РР устанавливают на максимальное сопротивление, включают высоковольтный разъединитель Р и выключатель ВУ1.
4. Нажатием кнопки Пуск замыкается цепь питания катушки К контактора через контакты кнопки Стоп, тепловое реле ТР и блокировку двери БД.
5. Блокировка БД замкнута только при закрытой двери испытательной станции, что гарантирует безопасность персонала.
6. Включаются главные контакты К1 и блокировочные контакты К2, шунтирующие кнопку Пуск.

При приработке на холостом ходу перекрывают вентиль В2 (соединяющий с сетью цеха) и открывают вентиль В1 (соединяющий с атмосферой через шумоглушитель Г). Реостатом РР регулируют напряжение и частоту вращения.

Для испытания под нагрузкой перекрывают вентиль В1 и подают напряжение 600 В. Компрессор накачивает резервуар Р1 до давления 0,7 МН/м² (7 кгс/см²). Перекрывной ограничительный клапан ПОК регулируют так, чтобы утечка из резервуара Р1 в резервуар Р2 равнялась подаче компрессора, сохраняя давление в Р1 постоянным. Вентиль В3 при этом открыт.

Определение производительности компрессора. После проведения нагрузочных испытаний перекрывают вентиль В3, включают секундомер и замеряют время наполнения резервуара Р2 сжатым воздухом до давления 0,7 МН/м² по манометру М2.

Объемная производительность компрессора Wₖ (л/мин) рассчитывается по формуле:

где:

· V — объем резервуара Р2, л;

· p — избыточное давление воздуха в резервуаре Р2 по манометру М2 (0,7 МН/м²);

· p₀ — атмосферное давление (p₀ ≈ 0,1 МН/м²);

· t — время наполнения резервуара Р2 до давления 0,7 МН/м², мин;

· Tн.в — абсолютная температура наружного воздуха, К (Tн.в = 273 + tн.в, где tн.в — температура в °C);

· Tс.в — абсолютная температура сжатого воздуха в резервуаре Р2, К (Tс.в = 273 + tс.в, где tс.в — температура по термометру, °C).

Комплексная обкатка вагонов и троллейбусов. Обкатка готовых вагонов и троллейбусов является заключительной операцией ремонта. Ее цель — проверка правильности регулировки механического, электрического и пневматического оборудования в различных эксплуатационных режимах. В ходе испытаний контролируют работу тяговых двигателей, электрических схем, механических тормозов, а также замеряют тормозной путь.

Рис. XIII.14. Принципиальная схема стенда для обкатки троллейбусов

Проведение обкатки на специализированных стендах (рис. XIII.14) предпочтительнее обкатки на линиях маршрута, так как исключает риск задержки движения и позволяет точно диагностировать неисправности.

Конструктивные особенности обкаточного стенда. Стенд состоит из четырех независимых колесных установок I–IV, скрепленных направляющими 1 (рис. XIII.14, а). Каждая установка (рис. XIII.14, б) включает:
- Рамную конструкцию 5;
- Катки 6 и 8, установленные в подшипниках и связанные цепной передачей 9;
- Нагрузочный балансирный двигатель 11, связанный с валом ведущего катка 8 через редуктор 10;
- Маховую массу 3, связанную с ведомым катком 6 через ступенчатый цилиндрический редуктор 4 и имитирующую инерцию поступательного движения машины.

Троллейбус въезжает на катки по ходовым дорожкам 2 при поднятых опорно-тормозных плитах 15 с приводом 16 (рис. XIII.14, в). После установки машины плиты 15 опускаются. Для исключения бокового схода колес предусмотрены ограничители, а соскакивание предотвращается выбором углов установки α и β.

Методика проведения испытаний на стенде
1. Разгон и нагружение: Задний мост троллейбуса разгоняется собственным тяговым двигателем (питание от контактной сети) и нагружается двигателями 11, рекуперирующими энергию в сеть. Нагрузка определяется по шкале 13 балансирного двигателя.

2. Синхронизация колес: Колеса управляемого моста разгоняются двигателями 11. Автоматическая схема совпадения по сигналам от тахогенераторов 12 выравнивает скорости вращения всех колес.

3. Проверка тормозной системы:
- Отключается тяговый двигатель троллейбуса, а нагрузка автоматически переводится на двигатели 11.
- Отключается схема совпадения и начинается процесс торможения.
- В момент начала торможения инерционные датчики 14 включают счетчики числа оборотов 7.
- Кинетическая энергия, запасенная в маховых массах 3, рассеивается за счет сил трения в тормозных устройствах колес.
- Тормозной путь определяется по числу оборотов маховых масс до полной остановки (счетчики 7 могут быть отградуированы непосредственно в метрах).

Разница тормозных путей колес, превышающая допустимые нормы, свидетельствует о несимметричности настройки тормозных механизмов и необходимости их повторной регулировки.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Д. И. Бондаревский, В. М. Кобозев.

Источник: Эксплуатация и ремонт подвижного состава городского электрического транспорта

Даный материал будет полезен студентам высших технических учебных заведений специальности «Городской электрический транспорт», инженерно-техническим работникам, а также специалистам по проектированию, эксплуатации и ремонту трамвайных и троллейбусных депо.