Материал: Индивидуальная система электроснабжения пассажирских вагонов на локомотивной тяге

Индивидуальная система электроснабжения пассажирских вагонов на локомотивной тяге

Введение

Все современные пассажирские, почтовые, багажные и ряд специализированных вагонов (вагоны-рестораны, дизельные вагоны рефрижераторных секций и др.) оснащены сложным электрическим, холодильным и радиотелевизионным оборудованием.

Электрическая энергия используется для отопления и вентиляции помещений вагона, освещения, питания диагностической аппаратуры, приведения в действие различных устройств и приборов (экологически чистых туалетов, обеззараживателей воды и т.д.) повышающих комфорт для пассажиров и условия труда поездной бригады.

Системы электроснабжения указанных вагонов в зависимости от расположения источников электрической энергии и их использования делятся на две группы:

·   системы автономного электроснабжения;

·   централизованного электроснабжения.

При централизованном электроснабжении потребители электроэнергии, установленные на вагонах поезда, получают питание от общего источника тока -вагона-электростанции с дизель-генераторами или от специального преобразователя, питающегося от контактной сети напряжением 3000 В постоянного тока или 25000 В переменного тока через токоприемник электровоза. Централизованная система электроснабжения с питанием от контактной сети через локомотив всех потребителей пассажирских и почтовых вагонов требует создания сложных полупроводниковых преобразователей с регулированием выходного. Из-за трудностей, связанных с созданием преобразователей и размещением их на вагонах, возникла необходимость в использовании системы комбинированного электроснабжения. В этой системе, как в автономной, низковольтные потребители подключены к сети, питающейся от подвагонного генератора и аккумуляторных батарей, а устройства для электрического отопления по высоковольтной магистрали от локомотива.

В связи с вышесказанным в настоящее время на железных дорогах России и стран СНГ наибольшее распространение получила автономная система электроснабжения пассажирских и почтовых вагонов, которая является более предпочтительной по сравнению с централизованной. Вагон с автономной системой электроснабжения обладает большей маневренностью при формировании поездов, сравнительной простотой конструкции и обслуживания в эксплуатации, а также имеет более высокую надежность.

Автономная система энергоснабжения, как известно, включает в себя генератор с приводом от оси колесной пары и. аккумуляторные батареи. Наиболее сложным вопросом при разработке такой системы является создание простого по конструкции и надежного в эксплуатации привода вагонного генератора. Это объясняется тем, что конструкция привода должна отвечать жестким требованиям, вытекающим из реальных условий эксплуатации на железных дорогах и особенностям установки привода на вагоне. Все это привело к тому, что в настоящее время на железных дорогах России и стран СНГ эксплуатируется большое количество различных конструкций приводов у вагонных генераторов, которые условно можно разделить на три типа.

К первому типу относятся плоскоременные приводы от средней части оси колесной пары. Такой привод был разработан для генераторов типа РД, ГСВ - применяются до настоящего времени - им оборудовано около 15% вагонов пассажирского парка. Он состоит из разъемного шкива, закрепленного на средней части оси колесной пары, плоского разъемного ремня, малого ведомого шкива, установленного на валу генератора, натяжного пружинно-винтового устройства и кронштейнов для шарнирной подвески генератора к раме вагона. Многолетняя эксплуатация указанного привода выявила его ограниченную тяговую способность, вследствие недостаточного сцепления ремня со шкивом и малого диаметра ведомого шкива, а также малый срок службы ремня, вследствие значительных перенапряжений от начального натяжения и изгиба на ведомом шкиве. Недостаточная тяговая способность не позволяет получать за выпрямителем мощности более 3,5 кВт, что является недостаточным для удовлетворения нужд современного вагона.

Ко второму типу относятся редукторно-карданные приводы. Мощность этих приводов находится в пределах от 4,5 до 39 кВт, причем, приводы меньшей мощности приводятся во вращение от торца оси, а большей - от ее середины. В первом случае генератор расположен на раме тележки, а во втором - на раме кузова. Приводы этого типа получили широкое распространение и в настоящее время ими оборудовано около 20% вагонов отечественного пассажирского парка. Конструкция этих приводов, относящихся ко второму типу, Серьезным недостатком этих приводов является размещение значительной массы (до 90 кг) на буксе колесной пары. Исследования Всероссийского научно- исследовательского института железнодорожного транспорта установлено отрицательное влияние редуктора на работу буксового узла при больших скоростях движения. В связи с этим, по решению Главного управления вагонного хозяйства МГТС, скорости движения пассажирских вагонов с редукторно-карданным приводом от торца оси были ограничены до 120 км/ч. Работы по совершенствованию приводов этого типа широко проводятся в Германии. Для вагонов с кондиционированием воздуха разработан, серийно изготавливается и поставляется в Россию привод ВБА-32 от средней части оси колесной пары и размещением генератора на раме вагона. В России разработан отечественный аналог - привод АСТ-32, который с 2000 года начинает устанавливаться на пассажирские вагоны производства ОАО "Тверской вагоностроительный завод".

К третьему типу относятся приводы с клиноременной передачей. Для скоростных поездов, эксплуатирующихся на линии Москва-С. Петербург, был разработан и изготавливался в течение ряда лет текстропно-карданный привод от торца оси колесной пары ТК-1, рассчитанный на приведение в действие генератора типа ГСВ-8А мощностью 8 кВт. Эксплуатация текстропно-карданного привода на скорых поездах показала, что он имеет преимущества перед РК приводами, однако, из-за недостаточного передаточного числа (1,78 или 2,4 для различных модификаций), он обеспечивает включение генератора только при скоростях свыше 85 км/ч. Этот недостаток был устранен в последующей конструкции текстропного привода от средней части оси колесной пары (ТСО-8). Передаточное отношение привода ТСО-8, равное 3,2, обеспечивает включение генератора на нагрузку при скорости движении вагона 35 км/ч и достигает номинальной мощности при скорости 55-60 км/ч. В этом заключается главное преимущество данного привода перед текстропно-карданным от торца оси. Однако, в процессе эксплуатации, выявлен ряд недостатков этой конструкции, а именно неудобство регулировки натяжения и замены ремней, для чего требуется выкатывать колесную пару из-под вагона.

Кроме того, наблюдаются частые случаи утери крайних ремней. Как показал анализ, главными причинами этого являются значительное (до 10-15 мм) смещение шкивов привода при перемонтаже его на дорогах, а в зимнее время образование наледи на частях тележки, расположенных рядом с клиноременнои передачей. Эти недостатки были устранены в текстропно-редукторно-карданном (ТРК) приводе от торца оси колесной пары, которым оборудовано около 30% пассажирских вагонов и в новом текстропно-карданном приводе ТК-2, которым вагоны оборудуются и в настоящее время и общее число превышает 35% вагонов всего парка. Мощность систем энергоснабжения с приводами ТРК и ТК-2 составляет 8 кВт в длительном режиме со скорости 40+3 км/ч и 9 кВт в ^л часовом режиме начиная со скорости 50 км/ч. Таким образом, можно отметить, что приводы с клиноременнои передачей имеют наибольшее распространение на сети железных дорог и все вновь поставляемые пассажирские вагоны без кондиционирования воздуха планируется оборудовать приводами с клиноременнои передачей. Многолетняя эксплуатация приводов с клиноременнои передачей показала, что, несмотря на свои преимущества по сравнению с редукторно-карданными приводами, эти конструкции не избежали недостатков. Одним из основных недостатков указанных приводов является низкая надежность клиноременнои передачи, что отрицательно сказывается на работоспособности всей системы энергоснабжения. Это связано с низкой работоспособностью комплекта клиновых ремней и неудачной конструкцией натяжных устройств. Причиной низкой работоспособности клиноременных передач является отсутствие исследований особенностей применения ремней на подвижном составе. Кроме того, конструкция подвески генератора на раме тележки не исключает возможности ее разрушения и падения генератора на путь во время движения поезда. Многие недостатки эксплуатирующихся приводов связаны с отсутствием общей методики оценки надежности, долговечности и тягово-энергетических показателей отдельных узлов приводов. Последнее затрудняет проведение работ по созданию новых и совершенствованию эксплуатирующихся приводов.

1. Назначение и условия работы привода ТК-2

Большинство пассажирских вагонов локомотивной тяги оснащаются индивидуальной системой электроснабжения, к которой относятся генератор с приводом от оси колесной пары и аккумуляторные батареи.

Рисунок 1- Привод ТК-2 в сборе на тележке.

электроснабжение пассажирский вагон ремонт

Электропитание вагона на стоянках осуществляется от блока аккумуляторных батарей, а во время движения - от генератора, приводимого во вращение от колесной пары.

Приводы увеличивают частоту вращения якоря (ротора) в 3-4 раза по сравнению с частотой вращения колеса. По расположению приводы бывают от торца или средней части оси колесной пары.

Обычно приводы от торца оси применяются для генераторов малой мощности (5-8 кВт), а от средней части оси - большей мощности (38,4 кВт).

Применяются следующие типы приводов: ременные плоскоременные, текстропно-редукторно-карданные, текстропно-карданнные), редукторно-карданнные (от торца оси, от средней части оси). Применение того или иного привода зависит от мощности и типа генератора, скорости движения поезда и года постройки вагона.

Привод генератора ТК-2 обеспечивает передачу мощности 8 кВт при скорости движения от 40 до 160 км/ч. Передаточное отношение - 2,78.

Привод состоит из узла ведущего шкива 6 (рисунок 2), расположенного на буксовом узле колесной пары, комплекта приводных клиновых ремней 5, узла ведомого шкива 4, натяжного устройства 3, карданного вала 9, подвески 7 генератора 8 и предохранительных устройств 1, 10.

В узел ведущего шкива (рисунок 3) входят ведущий шкив 15, зубчатая гайка 8 с коническим хвостовиком, крестовина 5, два зубчатых сегмента 1, два клина 13,крепительная крышка 6 с лабиринтным уплотнением, шпонка 7. Зубчатые сегменты 1 входят в зацепление с гайкой 8 и крепятся вместе с крестовиной 5 к торцу оси колесной пары болтами 3. Болты стопорятся стопорной пластиной 4. Под болты установлены тарельчатые пружины 2. Шкив 15 насаживается на коническую поверхность гайки 8 и крепится крышкой 14 с восемью болтами 12. Для предотвращения отворачивания под болты устанавливаются пружинные шайбы 11.

Рисунок 3 - Ведущий шкив, установленный на торце шейки оси колесной пары при помощи зубчатых сегментов

Узел промежуточного вала (рисунок 4) имеет сварной корпус 9. Внутри которого на подшипниках 7 и 10 установлен вал 8. Подшипниковые крышки 12 с уплотнителями 5 крепятся к корпусу болтами с шайбами. Корпус шарнирно подвешен к кронштейну рамы тележки на валике, установленного в втулках 15 в отверстии корпуса. На одном конце вала на шпонке 14 установлен фланец 13 для соединения с карданным валом, а на другом - ведомый шкив 4. Шкив закреплен на вале гайкой 2 с шайбами 3 и шплинтом 7. Такое же крепление с валом имеет фланец 13.

Натяжное устройство (рисунок 5) включает болт 8, соединенный валиком 9 с кронштейном 10 корпуса промежуточного вала; рычажную гайку 7, которая через шайбу 3 сжимает пружины 4; опору пружины 5 с напрессованной втулкой 6.

Рычажная гайка 1 удерживается на винте шплинтом 2. Натяжение ремней происходит за счет сжатия пружины при закручивании гайки по часовой стрелке. Усилие от натяжного устройства передается через опору пружины на кронштейн рамы тележки 7.

Ведомый шкив привода крепится на конусную часть промежуточного вала.

Карданный вал передает вращение от промежуточного вала на генератор. Карданный вал состоит из соединенных шлицами вала и трубы с приваренными к ним шарнирами. Шарниры через крестовины с игольчатыми подшипниками соединяют вал с фланцами промежуточного вала и генератора. Шлицевое соединение закрыто защитным кожухом с войлочным уплотнением, а игольчатые подшипники крестовин имеют резиновое уплотнение.

1.2 Основные неисправности привода ТК-2 и их причины

Отрицательно на работу приводов влияет п, вибрации шкивов, усиливающих или ослабляющих натяжение ремней. Большое влияние на срок службы ремней оказывает нарушение правил монтажа, не параллельность или перекосы осей больше нормы. Часто имеет место нарушение качества изготовления ремней. Очень важно своевременно регулировать натяжение ремней, которое обеспечивается сжатием пружин натяжного устройства до высоты 110 ± 5 мм. Износ ремней, особенно в углах большого основания трапеции, может появиться зимой из-за спрессования снега в канавках ведомого шкива. Если подшипники греются после недавнего монтажа привода, что определяется по трафарету на вагоне, то причиной могут послужить попадание песка или металлических включений, неправильная установка подшипников и других деталей, трение войлочных уплотнений из-за неточной их установки в корпусе подвески или крышках. Нагрев в лабиринтной части крепительной крышки на торце оси колесной пары может происходить от трения войлочного кольца о ступицу ведущего шкива или лабиринтной части крепительной крышки о лабиринт ступицы шкива. Признаком нагрева от трения лабиринта крепительной крышки о лабиринт ступицы ведущего шкива является наличие металлических включений в смазке ЛЗ-ЦНИИ.

В пути следования пассажирского поезда, необходимо сменить колесную пару при обнаружении следующих неисправностей привода генератора:

- обрыв шпилек;

- ослабления крепления специальной гайки М110, приведшего к дефектам резьбы торца колесной пары.

- некомплектность приводных ремней привода ТК-2.

Не допускаются посторонние шумы при работе, разрушение подшипников и зазоры в посадке подшипников на валах.

1.3 Способы выявления неисправностей привода ТК-2

При подготовке вагонов в рейс в пункте формирования, оборота или в депо, а также в пути следования поездов производят наружный осмотр привода. Обстукиванием болтов гаек определяют надежность крепления фланцев карданного вала, крышек подшипников валов натяжного устройства, валика и подвески, генератора и предохранительных устройств, ослабшие болты подтягивают, пружинные шайбы, потерявшие упругость заменяют. Новые болты и шпильки должны быть изготовлены из стали марки 40Х. Особое внимание обращается на плотность насадки шкивов и надежность их крепления. Наличие люфта ведущего шкива, обнаруженного усилием руки или приспособлением при оставленном натяжении ремней требует демонтажа узла для выяснения причин его появления. Нагрев текстропных приводов.

В пути следования при первой же остановке поезда, помимо внешнего осмотра привода, необходимо проверить на ощупь температуру у корпуса подшипника быстроходного вала ведомого шкива, а также корпуса крепительной крышки лабиринтного уплотнения ведущего шкива. Можно считать нормальной температуру подшипников и лабиринтных уплотнений, если она не превышает температуру окружающего воздуха более чем на 40-50 С. Для выявления причины чрезмерного нагрева подшипников натяжного устройства осмотрщик вагонов может отвернуть болты крепительных крышек, предварительно сняв ведомый шкив и соединительный фланец со стороны карданного вала. Если подшипники греются после недавнего монтажа привода, что определяется по трафарету на вагоне, то причиной могут послужить попадание песка или металлических включений, неправильная установка подшипников и других деталей, трение войлочных уплотнений из-за неточной их установки в корпусе подвески или крышках.