1.1. ВИДЫ И ПРИЧИНЫ ИЗНОСА И ПОВРЕЖДЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Узлы и детали электровозов и моторвагонного подвижного состава из-за значительных нагрузок в процессе эксплуатации подвергаются различного вида износу, в результате чего происходят изменения их структурных и технических характеристик.

Кроме того, в сопряженных деталях увеличиваются зазоры, а превышающие номинальные значения электрический ток и напряжение недопустимо увеличивают нагрев обмоток электрических машин, катушек контакторов и реле, резисторов и сопротивлений.

Это приводит к старению изоляции, потери ее диэлектрических свойств, к возникновению пробоев и перекрытию изоляции. В зависимости от специфики и условий работы (частые включения и отключения, высокая запыленность, работа электроподвижного состава только на одном участке и т.д.), а также влияния климатических и погодных условий, смазочные материалы теряют свои свойства, а следовательно, увеличивается сила трения, возрастает степень износа и появляется возможность образования повреждений в узлах и деталях.

Износ — это разница между первоначальным и конечным состоянием поверхности на момент осмотра и замера. К наиболее распространенному и часто встречающемуся при ремонте относится механический износ, который, в свою очередь, подразделяется на несколько видов: молекулярно-механическое изнашивание (молекулярное схватывание), окислительный износ, абразивный и контактно-усталостный износы, фретинг-коррозия.

Молекулярное схватывание происходит при отсутствии смазки и нарушении сплошности окисного слоя в узлах, работающих в условиях трения скольжения с малыми скоростями или при давлении, превышающем величину предела текучести.

При этом на контактных поверхностях возникают молекулярные связи, которые вырывают частицы металла из менее прочного тела. Подобного рода износ может наблюдаться в деталях люлечного и межтележечного сочленения, в опорах кузова, хвостовике автосцепки.

Окислительный износ возникает из-за разрушения окисных пленок, которые образуются на трущихся поверхностях при наличии смазывающих масел или любой другой жидкости. Скорость изнашивания при этом минимальная (по сравнению с другими видами износа), но возрастает в случае попадания абразивов.

Абразивный износ образуется вследствие попадания между трущимися поверхностями абразивных частиц (песок, каменный уголь, металлическая стружка и т. д.). Этот износ протекает с большой скоростью, с образованием серьезных дефектов. Ему подвержены детали и узлы, конструктивно не защищенные от воздействия окружающей среды.

Контактно-усталостный износ (питинг) имеет место на поверхностях деталей, работающих в условиях трения качения или при многократных соударениях.

Скорость данного износа зависит от контактных напряжений и наличия (отсутствия) смазки. Его можно наблюдать в зубьях зубчатых колес, на бандажах колесных пар, в шариковых и роликовых подшипниках.

Фретинг-коррозия, возникающая при трении в сопряженных деталях, протекает с микроскопическими вибрационными перемещениями с амплитудой от 10 до 200 мкм. Ее можно часто увидеть на подступичных частях осей колесных пар, буксах, вкладышах моторно-осевых подшипников и т.д.

Наряду с различными видами механического износа, во время эксплуатации электровозов и электропоездов могут возникать и другие износы.

Термический износ возникает в результате высокой температуры в местах плохого контакта элементов электрической цепи при прохождении по ним тока. Повышенное выделение тепла влечет за собой снижение диэлектрических свойств изоляции (ее старение), снижается механическая прочность токоведущих элементов из-за ускоренного протекания процесса окисления. Кроме того, длительное воздействие повышенной температуры может привести к выходу из строя полупроводников, появлению сколов и трещин на поверхностях керамических изделий.

Электроэрозионный износ обусловлен уносом металла электрической дугой с рабочих поверхностей силовых контактов контакторов в момент их разрыва под напряжением. Этот вид износа зависит от силы протекающего тока (мощности электрической дуги), состояния (чистоты) контактов и исправности (наличия) дугогасительных устройств. Его можно также наблюдать на коллекторах электричес¬ких машин, полозах токоприемников и контактных поверхностях силовых контакторов в момент срабатывания аппаратов защиты (сброса).

Коррозионный износ возникает из-за попадания на рабочие поверхности металлических деталей воды или ее составляющих и кислот. Процесс коррозионных повреждений сопровождается быстрым образованием тонких окисных пленок и их последующим разрушением. Скорость протекания процесса изменяется при резкой смене рабочей температуры, зависит от запыленности и наличия зазора в сопряженных деталях или узлах.

В эксплуатации электроподвижного состава, как правило, пере-численные виды износов наблюдаются в различных узлах не в единичном, а в комбинированном виде. В локомотивных и моторва-гонных депо по результатам нескольких измерений износа какой- либо детали, через различные промежутки времени работы, строят диаграммы, отражающие зависимость износа от продолжительности работы исследуемой детали (пробега электроподвижного состава). На основании этой диаграммы и диагностических исследований принимается решение о постановке ЭПС на обслуживание или в ремонт, где производят замену и восстановление детали.

Для повышения надежности и продления срока службы детали или узла, сокращения объема, трудоемкости и стоимости ремонтных работ необходимо выполнять комплекс мер, направленных на повышение износостойкости деталей.

Меры снижения износа включают в себя конструктивные, технологические и эксплуатационные методы, необходимые при разработке новых серий электроподвижного состава.

Конструктивные и технологические методы снижения износов направлены на внедрение рациональной технологии с целью повы-

шения долговечности узлов трения. Этого добиваются путем усо-вершенствования конструкций, установки подшипников нового типа, уменьшения допусков в сопрягаемых деталях, правильного их подбора, применения новых технологий упрочнения, а также использования полимерных и резиновых изделий.

Эксплуатационные методы включают в себя передачу опыта и обучение рациональным режимам вождения поездов: не допуская резких бросков или длительного протекания предельного тока, боксования и юза колесных пар и др.

Грамотное и своевременное применение смазочных материалов также служит продлению срока службы и увеличению межремонтных периодов ЭПС.

Под надежностью понимают свойство изделия выполнять установленные функции, сохраняя при этом свои основные эксплуатационные параметры, предусмотренные заводом-изготовителем, в заданных пределах в течение определенного промежутка времени работы при условии соблюдения основных положений технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки изделия. Надежность является комплексным показателем качества и в зависимости от особенностей объекта (изделия) характеризуется безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью и долговечностью.

Безотказность — это свойство изделия сохранять свою работоспособность в течение определенного промежутка времени или наработки (пробега, количества циклов и т.п.) без вынужденного простоя. Ремонтопригодность — свойство изделия, позволяющее обнаруживать и предупреждать причины возникновения повреждений, а также восстанавливать его работоспособное состояние путем проведения плановых технических осмотров и ремонтов. Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного износа, установленного ремонтной системой, с последующим возможным продлением срока службы.

Уровень надежности зависит от конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов, которые должны предусматривать использование новейших методов расчета, выбор рациональных конструкций, применение полимерных материалов, строгое соблюдение технологий изготовления и высокий уровень отслеживания технического состояния изделия в процессе эксплуатации.

 

1.2. ОСНОВНЫЕ ВАРИАНТЫ ЕДИНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА. МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА

Ремонт — совокупность технических мероприятий, проводимых с целью восстановления первоначальных характеристик какого-либо технического устройства, которые были утрачены вследствие износа или при возникновении нештатных ситуаций.

Нештатная ситуация возникает, как правило, в случаях отклонения от требований действующих инструкций, приказов и положений при выполнении обслуживаний и ремонтов в депо и в эксплуатации, что приводит к значительному увеличению износа, в результате возрастает вероятность отказа узлов, деталей или локомотива, либо моторвагонного подвижного состава (МВПС) в целом. Так, при отсутствии контроля за наличием и качеством масла в местах контакта трущихся поверхностей увеличивается износ деталей вплоть до разрушения. Внешние механические воздействия, например, вследствие аварии, могут привести к разрушениям отдельных машин или аппаратов электроподвижного состава, влекущим за собой серьезный деповской (или заводской) ремонт. По этим причинам ремонт может быть плановым, т.е. предусмотренным техническими требованиями по эксплуатации, и неплановым или аварийным из-за возникновения нештатных ситуаций.

Электровоз или электропоезд (каждый в отдельности) представляет собой сложную единую техническую систему, в которой отдель¬ные элементы, в свою очередь, объединены в многочисленные узлы и агрегаты. Поэтому износ такой системы предусматривает суммарное наложение всех износов любых элементов (деталей), составляющих тот или иной узел. Чтобы обеспечить надежную безотказную работу технической системы с экономической точки зрения и с целью продления ее срока службы, необходимо систематически проводить мероприятия по восстановлению заданного ресурса. Эти мероприятия проводятся как в процессе эксплуатации в виде технического обслуживания (ТО), текущих и средних ремонтов (TP, СР), так и при проведении капитальных заводских ремонтов (КР, КРП).

Для поддержания локомотивов и МВПС в работоспособном состоянии, предупреждения постепенных отказов из-за старения и износа оборудования необходима планово-предупредительная система ремонтов. Она включает в себя комплекс взаимосвязанных положений и нормативов, определяющих организацию и порядок проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава. Преимуществом этой системы является возможность гарантировать установленный ресурс и безопасную эксплуатацию наиболее важных узлов и деталей электровозов и МВПС. Основной недостаток системы — высокий уровень затрат на производство установленного объема работ для данного вида технического обслуживания или ремонта.

Однако, несмотря на большие материальные затраты, применение планово-предупредительной системы целесообразно для обеспечения высокого уровня безопасности и гарантий надежности по ресурсу работоспособности на строго определенный период эксплуатации парка локомотивов и электропоездов. Действующая система технического обслуживания и ремонта локомотивов, опре-деляемая правилами ремонта и инструкциями, устанавливалась на основании многолетней практики эксплуатации подвижного состава, опыта и исследований разработчиков. Но при таком подходе невозможно учесть все многообразие факторов, определяющих техническое состояние оборудования. Многие из них носят случайный характер, по-разному проявляясь в конкретных условиях эксплуатации при различных климатических условиях и нагрузочных режимах. Вследствие этого ресурс одноименных элементов, продолжительностью которого ограничены межремонтные пробеги, имеет значительные отличия у локомотивов или электропоездов, приписанных к различным депо.

Несмотря на это, действующими правилами установлены практически одинаковые межремонтные пробеги для всех локомотивов одной серии, независимо от того, в каких условиях они работают. Допускаемые отклонения на 20 % от установленных норм не могут адекватно отразить все многообразие конкретных условий эксплуатации. Поэтому возникают такие ситуации, когда в одних депо локомотивы ставятся на плановый ремонт с ощутимым запасом по ресурсу некоторых агрегатов, а в других — ресурс для тех же самых агрегатов оказывается исчерпанным раньше, что сопровождается увеличением числа неплановых ремонтов. Отсюда следует, что существуюшие методы определения периодичности и объемов планово-предупредительных ремонтов в дальнейшем необходимо совершенствовать, с более тщательным учетом фактического технического состояния оборудования. Причем, в задачу ТО, ТР и СР должно входить не только восстановление отказавших узлов и агрегатов, но и максимальное предотвращение их отказов в эксплуатации. Только при этом условии данная система ремонта станет не только плановой, но и по-настоящему предупредительной.

Виды ремонта. В ремонтной практике различают два основных варианта единой системы технического обслуживания и ремонта (ТОР): по наработке и по состоянию.

В первом случае — по наработке — локомотив изымается из эксплуатации при достижении определенной наработки, заданной заранее и не зависящей от технического состояния его оборудования. К этому типу относится действующая система ремонта, установленная указанием МПС № П-1328у от 24.07.2001 г. При втором варианте — по состоянию — локомотив (или МВПС) ставят в ремонт только в случае отказа какого-либо устройства или при его состоянии, близком к отказу. Каждый из этих вариантов имеет как преимущества, так и недостатки, и различаются они лишь той ролью, которую играет при этом техническое диагностирование.

Преимуществом обслуживания по наработке служит возможность объединять ремонтные операции различного оборудования и таким образом снижать продолжительность простоя локомотива. При этом осуществляется долговременное планирование программы и объема ремонтов различного вида, а также поставка необходимых запасных частей и материалов. Недостатком данной системы является то, что в процессе выполнения планового ремонта или технического обслуживания осуществляется демонтаж назначенного к ремонту оборудования независимо от его технического состояния. Вмешательство же в работу нормально функционирующего оборудования может не только не улучшить, но и в некоторых случаях ухудшить его техническое состояние, так как возникает момент новой приработки деталей, в ходе которой возможны отказы. В этом случае появляется необходимость проведения дополнительных плановых ремонтов и, как следствие, увеличивается простой локомотива. Техническая диагностика в этом случае практически не используется. Простейшие контрольно-измерительные приборы и устройства применяются, в основном, при проведении осмотров и замеров перед постановкой ЭПС на ремонтное стойло и в процессе послеремонтных испытаний.

При производстве технического обслуживания и ремонта по состоянию объем и периодичность ремонтных операций определяются в зависимости от фактического состояния оборудования тягового подвижного состава, которое контролируется встроенными (бортовыми) устройствами диагностирования или с помощью стацио-нарных средств в депо. Ремонт с заменой и регулировкой в этом случае назначают только при обнаружении неработоспособного оборудования. Такое проведение ремонта позволяет заблаговременно уменьшить число ожидаемых отказов. А в связи с уменьшением необоснованных замен узлов и деталей возникает возможность экономии запасных частей и повышается степень использования локомотива по назначению.

Однако внедрение средств технического диагностирования в систему технического обслуживания и ремонта не позволяет полностью перейти от планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта к ремонту по потребности или по техническому состоянию ЭПС из-за невозможности и нецелесообразности отслеживания всех узлов и деталей.

Для восстановления большей части агрегатов, узлов локомотивов или электропоездов, особенно механического их оборудования, необходимы постановка подвижного состава в депо с изъятием его из эксплуатации и проведение трудоемких монтажно-демонтажных работ, существенно увеличивающих время нахождения ЭПС в ремонте и повышение его стоимости. Поэтому при постановке машины в ремонт из-за отказа какого-либо устройства или исчерпания его ресурса целесообразно восстанавливать не только это устройство, но и другие узлы и агрегаты, ресурс которых еще не достиг предельного уровня, но приближается к нему. Такая система проведения ремонтов является не только планово-предупредительной, но и одновременно учитывающей фактическое состояние оборудования.

Выполнение технического обслуживания и ремонта подвижного состава с учетом его фактического состояния должно быть основано на исчерпывающей и достоверной информации об оборудовании каждого локомотива и электропоезда.