Тяговый подвижной состав, начиная от постройки и на протяжении эксплуатации, подвергается различного рода испытаниям. В процессе создания локомотива и после его постройки отдельное оборудование, агрегаты и локомотив в целом испытывают для выяснения их работоспособности и проверки соответствия характеристик техническим условиям и требованиям.
Испытания могут проводиться на испытательных и лабораторных стендах, катковых станциях; иногда проводят испытания не локомотивов, а моделей.
Заводские испытания. Для отдельных видов оборудования и агрегатов (тяговых двигателей, дизелей, главных генераторов, трансформаторов, вспомогательных машин, аппаратуры) после их изготовления такие испытания проводят на соответствующих стендах. На собранном локомотиве проверяют качество и правильность монтажа, проводят наладочные работы, после чего локомотив поступает на заводское испытательное кольцо или специальный участок железнодорожной линии, где проходит последний этап заводских испытаний -контрольно-ходовые, на которых локомотив проверяют при движении по рельсам.
По окончании заводских испытаний локомотив передают дорогам для эксплуатации.
Научно-исследовательские организации железнодорожного транспорта совместно с заводом-изготовителем проводят обширные испытания локомотива, выполнившего пробег от постройки не менее 5000 км. При этих испытаниях определяют основные характеристики тягового подвижного состава, соответствие их техническим условиям, принятым при проектировании, определяют нормативы, используемые впоследствии в тяговых расчетах.
Для испытаний, проводимых с этой целью, используют вагоны-лаборатории и, в частности, динамометрические вагоны, с помощью которых изучается работа локомотивов.
Паспортные испытания. Испытания тягового подвижного состава, производимые с целью получения паспортных характеристик локомотива в целом и отдельных его систем, называют паспортными. Они
включают в себя тягово-энергетические и тягово-теплотехнические, путевые и динамические испытания, при которых определяют тяговые и тормозные характеристики, силы сопротивления движению, коэффициент сцепления колес с рельсами, КПД локомотива, тепловые характеристики электрических машин и др., оценивают плавность переходных процессов при всевозможных переключениях, проверяют работу аппаратуры.
При путевых испытаниях определяют силы взаимодействия колес с рельсами. По результатам измерения этих сил устанавливают максимальные допустимые скорости движения по воздействию на верхнее строение пути.
В процессе динамических испытаний выявляют динамические нагрузки, возникающие в различных узлах и деталях тягового подвижного состава при движении его по рельсам, характер колебаний тележек и кузова. Обычно динамические испытания совмещают с прочностными, при этом определяют напряжения в элементах кузова и тележек, тяговой передачи и др. как в статическом состоянии, так и при движении, а также соударении локомотивов с различными скоростями.
Паспортные испытания тягового подвижного состава являются наиболее широкими и сложными по объему работы, применяемой измерительной аппаратуре, требуемым средствам и времени. Таким испытаниям обычно подвергают один из первых построенных локомотивов.
Одной из основных целей этих испытаний является получение тяговых, энергетических и теплотехнических характеристик. Для обеспечения высокой достоверности результатов важно в каждом опыте данных испытаний обеспечить постоянство режимов работы тягового подвижного состава. С этой целью опытные поездки проводят на определенных участках пути, имеющих однообразный профиль, со специально подобранным составом определенной массы либо со специальным вспомогательным локомотивом. Вспомогательный локомотив создает силу сопротивления движению, на преодоление которой затрачивается мощность основного локомотива, подвергающегося испытаниям.
Испытания проводятся с помощью динамометрического вагона, включаемого в опытный поезд, как правило, между испытываемым локомотивом и первым вагоном.
Динамометрический вагон представляет собой вагон-лабораторию, в котором сосредоточены приборы и устройства, необходимые для проведения испытаний.
Тягово-энергетические и тягово-теплотехнические испытания. При
тягово-энергетических испытаниях электроподвижного состава определяют тяговые характеристики, основные характеристики электрического торможения, если оно предусмотрено конструкцией, распределение токов между параллельными цепями тяговых двигателей,
коэффициент сцепления колес с рельсами в зависимости от скорости движения, удельное сопротивление движению под током и без тока, коэффициент мощности для электроподвижного состава переменного тока, общий КПД электровоза с учетом расхода энергии на собственные нужды и др. При тягово-теплотехнических испытаний тепловозов, кроме того, определяют зависимость тока главного генератора от скорости движения при различных положениях главной рукоятки контроллера и соединениях тяговых двигателей, расхода топлива от скорости движения и др.
По результатам тягово-энергетических (для ЭПС) или тягово-теплотехнических (для автономного тягового подвижного состава), путевых, динамических и прочностных испытаний выполняют, если это требуется, необходимую доработку конструкции опытного образца локомотива.
Если получены положительные результаты испытаний, локомотив пускают в эксплуатацию для проведения эксплуатационных испытаний в течение пробега 100-150 тыс. км. При этих испытаниях определяют уровень надежности работы узлов и агрегатов тягового подвижного состава, степень износа отдельных узлов и деталей, проверяют технологичность ремонта и удобство обслуживания локомотива.
По результатам эксплуатационных испытаний дорабатывают конструкцию локомотива и принимают решение об организации серийного производства.
Тягово-эксплуахационные испытания. Эти испытания в отличие от тягово-энергетических, тягово-теплотехнических и других паспортных испытаний имеют целью определение практических режимов и результатов работы тягового подвижного состава и отдельных его систем в условиях эксплуатации, соответствия полученных результатов тяговым расчетам.
На основе результатов этих испытаний решают разнообразные задачи совершенствования эксплуатации локомотивов, определяют оптимальные нормы массы поездов, разрабатывают рекомендации по рациональным режимам вождения поездов при заданной норме массы поезда и минимальном расходе электроэнергии или топлива либо более полном использовании сцепного веса локомотива и мощности тяговых двигателей. При тягово-эксплуатационных испытаниях также выясняют условия, необходимые для повышения массы поезда на данном участке, исследуют эффективность электрического торможения, проверяют результаты тяговых расчетов. Иногда при тягово-эксплуатационных испытаниях проверяют работу и определяют эффективность действия отдельных устройств, аппаратов и агрегатов тягового подвижного состава.
Обычно при тягово-эксплуатационных испытаниях также используют динамометрический вагон.
Динамометрический вагон. Аппаратура этого вагона предназначена для измерения сил тяги и торможения, электрических, механиче-
ских, пневматических и других величин при испытаниях локомотивов.
Для того чтобы судить о параметрах локомотива, его узлов и агрегатов, их работоспособности, производительности и т. п., указанные величины необходимо измерять с достаточной точностью. Поэтому при испытаниях обычно применяют приборы высокой точности, предварительно оценивая возможную погрешность при измерении той или иной величины.
Динамометрический вагон выполняют на базе цельнометаллического пассажирского вагона и оснащают необходимым оборудованием. Электрические цепи получают питание от двух тяговых вагонных аккумуляторных батарей, расположенных под вагоном. Для зарядки батарей на ходу имеется зарядный агрегат с приводом от оси вагона, а на стоянке зарядку выполняют от мотор-генератора трехфазно-посто-янного тока, который подключают к деповской или станционной сети трехфазного тока. Мотор-генератор используют и для получения переменного тока при питании от аккумуляторной батареи. Под кузовом вагона установлены две поворотные фары для освещения путевых знаков в темное время, а также ящики для соединительных проводов и других тяжелых деталей.
При испытаниях измерительные провода от локомотива подводят на вагоне (рис. 44) к вводным щитам 2, 14 высокого напряжения и 1, 15 низкого напряжения, расположенным в тамбурах / и III.
В измерительном зале II расположено следующее оборудование: динамометрический стол 11 со щитом управления 13 и выключателем 12, осциллограф 7, к которому подходят провода от рейки 6 с зажимами и щита 5 высокого напряжения, приборный стол 20 с 8-14 застекленными сверху ячейками для установки приборов, измеряющих токи, напряжения, мощности в электрических цепях локомотива. Приборы подключают к высоковольтным центам 19 и 21. Регистрирующие приборы располагают на столе 25 или на стенке вагона рядом со щитом питания 24, щитом высокого напряжения 23 и щитом с зажимами для самописцев 22. На стенках вагона находятся также щит питания 9, кнопки безопасности 3 и 10, отключающие силовые цепи локомотива, кнопки особых отметок и наблюдений 8 и 18, обеспечивающие нанесение отметок на ленту динамометрического стола, щиты собственных нужд 17, связи и питания 4. Малогабаритные осциллографы, магнитографы, цифровые приборы размешают на столах, устанавливаемых в различных удобных местах измерительного зала. Для сглаживания тряски и вибрации приборы укрепляют, используя амортизаторы. При наличии на локомотиве высокого напряжения включаются два сигнализатора высокого напряжения 16 и 26 - красные лампы. Динамометрический стол 11 служит для регистрации на бумажной ленте шириной до 600 мм силы тяги или торможения на автосцепке локомотива, скорости его движения, режимов работы различного оборудования и т.д.
Силу тяги или торможения измеряют гидравлическими или элект-
рическими динамометрами. Принцип действия гидравлических динамометров основан на измерении давления жидкости в закрытом объеме, на который передается нажатие от фрикционного аппарата автосцепки.
Электрические динамометры измеряют электрическое сопротивление чувствительных проволочных тензодатчиков при растяжении или сжатии. Такие датчики наклеивают на специально подготовленные стенки хвостовика автосцепки.
Для движения ленты динамометрического стола (рис. 45) в зависимости от пройденного пути используют механический привод от одной из колесных пар тележки вагона, которую не оборудуют тормозами. Благодаря наличию коробки передач скорость движения ленты можно изменять ступенями в пределах от 20 до 160 мм/км. Реверс позволяет сохранить направление движения ленты при изменении направления движения вагона. Износ бандажей колесной пары компенсируют подбором шестерен коробки передач. Валики, перемещающие ленту, могут приводиться во вращение от электродвигателя. Скорость движения ленты динамометрического стола при этом можно изменять ступенями от 600 до 1000 мм/мин.
Принцип действия электромагнитного скоростемера основан на взаимодействии вращающихся постоянных магнитов с алюминиевым диском, находящимся в их зазорах и удерживаемым спиральной пружиной. Магниты приводятся во вращение от оси колесной пары, при этом в алюминиевом диске наводятся вихревые токи, под действием которых диск, преодолевая силу спиральной пружины, поворачивается на оси, на угол, пропорциональный скорости движения вагона. С диском соединены стрелка, указывающая скорость, и самописец, регистрирующий скорость движения на ленте динамометрического стола.
С осью вагона связан также счетчик общего пробега (точность отсчета до 1 км) и счетчик пробега за поездку, сутки и т. д. Срочность до
0,1 км). Этот счетчик имеет специальный рычаг, который позволяет сбрасывать показания на нуль.
Контактные импульсные часы измеряют время и нанося отметки времени через 1 мин или 15 с на ленту динамометрического стола. На динамометрическом столе устанавливают по 15-20 отметчиков срабатывания отдельных аппаратов, реле, режимов работы локомотива. Их используют также для нанесения отметок пути, времени, места замеров и т. д. Самописец отметчика связан с якорем электромагнитного реле и наносит на ленту (рис. 46) динамометрического стола горизонтальную линию. При срабатывании реле его якорь притягивается к магнитопроводу и самописец смещается. По смещению линий определяют положение отметки.
Регистрация включения пневматических тормозов поезда и режимов их работы выполняется регистрирующим манометром, записывающим давление в тормозной магистрали. Для облегчения расшифровки на ленту наносят линии, соответствующие нулевым значениям давления, силы тяги, скорости движения. При необходимости на ленту можно записать токи и напряжения. С этой целью на раме динамометрического стола укрепляют механизмы регистрирующих приборов и приспосабливают их для записи на ленту.
В последнее время для обработки материалов испытаний используют ЭВМ. Необходимые параметры и их значения при испытаниях регистрируют на магнитных лентах или перфолентах, которые вводят в ЭВМ. Данные получают значительно быстрее, анализируют их глубже, чем при ручной обработке.
При испытаниях локомотивов приходится измерять и регистрировать в основном большие токи и напряжения с помощью приборов (амперметров, вольтметров, ваттметров) высоких классов точности, рассчитанных на небольшие токи и напряжения. При измерениях
постоянного тока их включают через измерительные шунты, постоянного напряжения - последовательно с добавочными резисторами, переменного тока и напряжения - через измерительные трансформаторы. Применяют также указывающие лабораторные приборы класса точности 0,2 или 0,5, щитовые или переносные регистрирующие приборы класса точности 1,5 или 2,5. Для меньшего влияния на результаты измерений шунтов, добавочных резисторов и измерительных трансформаторов они должны быть более высокого класса точности.
Все переносные измерительные приборы, используемые в динамометрическом вагоне при опытных поездках, предварительно проверяет метрологическая служба дороги. Штатные указывающие и записывающие приборы перед началом опытных поездок или в процессе испытаний тарируют с составлением соответствующих актов и с обязательным построением тарировочных зависимостей.
Обычно для измерений используют визуальные приборы магнитоэлектрические, электромагнитные и электродинамические. Для регистрации электрических величин применяют переносные или щитовые приборы магнитоэлектрические, ферродинамические или электродинамические. Установленное на измерительной рамке перо записывает изменение электрической величины на бумажную ленту, приводимую в движение синхронным двигателем от сети переменного тока.
Расход электрической энергии определяют по записям самопишущих ваттметров или при постоянном токе по записям самопишущих амперметров и вольтметров, а также по счетчикам электрической энергии постоянного и переменного тока, установленных в вагоне или на электровозах. При измерении токов и напряжений можно использовать цифровые вольтметры или ампервольтметры, обладающие более высокой точностью и устойчивостью против влияния внешних магнитных полей. Используют также электронно-счетные частотомеры, например, для измерения и фиксации частот датчиков боксования. Большим преимуществом цифровых приборов является наличие у низ^ кодового выхода, позволяющего регистрировать измерения с помощью цифро-печатающих устройств и вводить их в вычислительные машины для последующей обработки данных.
Для измерения электрического сопротивления отдельных аппаратов или участков цепей используют измерительные мосты, позволяющие сравнивать сопротивление измеряемого участка цепи или аппарата с известным сопротивлением. Если необходимо более точно определить электрическое сопротивление, применяют потенциометры.
При реостатных испытаниях тепловозов, а иногда и при опытных поездках на линии используют пирометрические установки динамометрического вагона для определения температуры воды, масла, отходящих газов и т. д. Такие установки содержат датчики, помещаемые в среду или агрегат, температуру которых нужно определить, и измерительные приборы. В качестве датчиков используют термопары или при более низких температурах (до 200-500 °С) терморезисторы. В качестве измерительного прибора применяют милливольтметр либо при использовании компенсационного метода - потенциометр постоянного тока. Применяют также автоматические электронные потенциометры и мосты с показывающими и регистрирующими приборами.
При испытаниях локомотивов для записи быстро изменяющихся токов, напряжений и др. используют осциллографы различных типов.
Кроме того, при проведении испытаний локомотивов применяют всевозможные датчики и устройства для обнаружения отдельных изменений в работе оборудования, возникновения каких-либо процес-
сов, требующих фиксации, определения числа срабатываний аппаратов и т. д. К ним относятся датчики, позволяющие обнаруживать и фиксировать боксования колесных пар по импульсам тока, частота которых изменяется пропорционально частоте вращения колесной пары, либо по ЭДС постоянного или переменного тока тахогенератора, связанного с колесной парой. Чаще всего используют частотные бесконтактные датчики различных конструкций.
Для определения температуры якорных обмоток тяговых двигателей и генераторов, а также вспомогательных машин по их электрическому сопротивлению применяют специальное приспособление, которое позволяет при измерении электрического сопротивления устранить влияние переходного сопротивления в месте контакта щеток с коллекторными пластинами. Для регистрации на ленте динамометрического стола числа и продолжительности включений пневматических песочниц применяют блок-контакт, устанавливаемый под рукояткой клапана. При нажатии на рукоятку блок-контакт замыкает цепь отметчика, оставляющего отметку на ленте. Суммарное число нажатий определяют по показаниям счетчика срабатываний, подключаемого также к блок-контакту.
Вращающий момент, дизеля определяют с помощью динамометров, принцип работы которых основан на измерении упругой деформации скручивания вала на участке между дизелем и передачей различными методами (фотоэлектрическим, индуктивным или тензометрическим).
Для определения числа срабатываний различных аппаратов при опытных поездках применяют электромагнитные счетчики. В динамометрических вагонах обычно устанавливают один комплект из пяти четырехзначных электромагнитных счетчиков импульсов, которые в зависимости от типа позволяют отсчитывать 50-100 импульсов в 1 с. При прохождении импульсов постоянного тока через обмотку счетчика срабатывает электромагнит, якорь которого приводит в движение стрелки, отсчитывающие по сигналам единицы и сотни импульсов.
В процессе испытания локомотива возникает необходимость зафиксировать режим его работы на ленте динамометрического стола, отметить на ленте регистрирующего прибора или осциллографа позицию переключателя ступеней, позицию главной или тормозной рукоятки контроллера машиниста и т. д. Для регистрации позиций переключателя ступеней у торца вала укрепляют регулируемый резистор таким образом, чтобы при повороте вала изменялось его сопротивление. Резистор включают по схеме потенциометра в цепь управления локомотива и на ленте получают четкие изменения напряжения в виде ступенек записи, по которым определяют номер позиции. Для передачи в динамометрический вагон информации о положении переключателя ступеней можно использовать сельсин и по его показаниям наносить соответствующие отметки на ленту регистрирующих приборов.
Позиции тормозной рукоятки можно отмечать, подключив регистрирующий прибор или гальванометр осциллографа к точке между
регулируемым реостатом и обмоткой независимого возбуждения возбудителя (преобразователя). При выключении части реостата скачком изменяется напряжение на обмотке независимого возбуждения; на ленте регистратора это будет отмечено ступенью в записи. По числу ступеней можно определить позицию тормозной рукоятки.
Позиции контроллера машиниста тепловоза на ленте динамометрического стола регистрируют, включая отметчики стола в электрические цепи электропневматических вентилей, так как каждой позиции рукоятки контроллера соответствует определенная комбинация их включения. Для этой цели можно также воспользоваться специальным приспособлением, закрепленным на верхней части контроллера. Оно имеет неподвижные изолированные контакты, число которых равно числу позиций контроллера, и скользящий по ним подвижной контакт, закрепленный на рукоятке контроллера. Перемещение рукоятки на любую из позиций вызывает замыкание цепи от аккумуляторной батареи на перо отметчика динамометрического стола. Для определения расхода топлива тепловозами при опытных поездках используют топливомеры различных конструкций.
Взвешивание локомотивов и проверка развески. Это выполняют на специальных локомотивных весах, представляющих собой измерительный комплекс. При отсутствии таких весов можно произвести поко-лесное взвешивание на оборудованном в стойле депо измерительном устройстве. Оно монтируется на выверенном и отневелированном рельсовом пути. На шейку рельсов наклеивают тензометрические датчики, которые через усилитель подключают к осциллографу. При передвижении локомотива с помощью маневровых средств в момент прохода колесной пары через место, где установлен тензодатчик, происходит деформация шейки рельса и на выходе соответствующего измерительного моста появляется сигнал, пропорциональный нагрузке на рельс. Этот сигнал регистрируется на светочувствительной бумаге осциллографа.
Организация опытных поездок. Прежде всего должны быть четко сформулированы цели и задачи испытаний. В соответствии с этим разрабатывают подробную программу, в которой излагают существо вопросов и способы решения поставленной задачи, устанавливают перечень регистрируемых при испытаниях параметров и намечают методы их определения и фиксации. В зависимости от этого выявляют потребность в контрольно-измерительном оборудовании и при необходимости пополняют динамометрический вагон соответствующими приборами.
Определяют состав группы работников для участия в подготовке, организации, проведении испытаний и обработке их результатов. Как правило, помимо штата динамометрического вагона, к проведению опытных поездок привлекают инженерно-технических работников локомотивных депо, включая членов локомотивных бригад, обладающих необходимой теоретической подготовкой, а также работников отделений и управлений железных дорог. Весьма полезно участие в
этой работе научных сотрудников институтов железнодорожного транспорта, что, как свидетельствует опыт ряда дорог, обеспечивает высокий уровень проведения испытаний, правильную интерпретацию полученных результатов и разработку ценных рекомендаций.
Перед началом работ руководитель испытаний распределяет обязанности между участниками. При этом учитывают квалификацию и способности каждого работника, а также возможность замены одного работника другим. Квалифицированного работника, знающего условия работы участка и особенности управления локомотивом, назначают наблюдателем на локомотив, обычно это машинист-инструктор. Он осуществляет связь руководителя испытаний с машинистом локомотива и контролирует выполнение машинистом заданного режима ведения поезда, перед отправлением поезда проверяет работу измерительных устройств на локомотиве и записывает показания счетчика электроэнергии на электровозе или замеряет количество топлива на тепловозе. Для работы с испытательным поездом выбирают наиболее опытных и квалифицированных машинистов и их помощников.
От состава группы, внимательности и четкости работы ее членов зависит качество проведения испытаний и достоверность полученных результатов. При подготовке к испытаниям руководитель знакомит каждого члена группы с его обязанностями, особенностями работы и требованиями техники безопасности. Намечают порядок работ по подготовке локомотива, монтажу измерительных цепей, организации самих испытаний, подбирают необходимые измерительные приборы. Локомотив, предназначенный для испытаний, соединяют с динамометрическим вагоном, устанавливают на нем необходимое измерительное оборудование (добавочные резисторы, измерительные шунты и т. д.), обеспечивают громкоговорящую связь динамометрического вагона с локомотивом.
После проверки и наладки оборудования приступают к проведению опытных поездок.
Комментариев нет:
Отправить комментарий