Аналіз надійності роботи тягових електродвигунів

Ізоляція обмоток щодо корпуса й між обмотками повинна витримувати в впродовж 1 хв синусоїдальну іспитову напругу 2500 В частотою 50 Гц.

Після закінчення всіх перевірок і випробувань, передбачених програмою, необхідно оглянути електричну машину з метою перевірки стану колектора, щіткотримачів і кронштейнів, надійності їхнього кріплення, стан щіток, бандажів обмотки якоря й інших доступних для огляду частин машини. Повторно прослуховують роботу машини на холостому ходу. Додають змащення в підшипники в кількості разової норми додавання, передбаченою інструкцією.

Електричні машини, що не вимагають яких-небудь випробувань і задовольняючих вимог дійсних Правил, визнають придатними до експлуатації. Результати випробувань записують до протоколу приймально-здавальних випробувань. До протоколу приймально-здавальних випробувань записують також результати випробувань і всі виявлені дефекти механічного або електромагнітного характеру, при проведенні повторних випробувань - тільки поліпшені результати.

Методи настроювання номінальної частоти обертання якоря й комутації.

При відхиленні частоти обертання якоря при годинному режимі більше 4% необхідно перевірити стан щіток й якість їхнього притирання. Якщо щітки притерті правильно, перевіряють наявність сталевих прокладок під головними полюсами. Прокладка товщиною 0,5 мм знижує частоту обертання приблизно на 70 об/хв. До ухвалення рішення про постановку або вилучення прокладок необхідно перевірити реверсування.

Якщо частота обертання якоря в одну або іншу сторону відрізняється більш ніж на 4% від середнього арифметичного значення цих частот обертання в годинному режимі, необхідно визначити й усунути причини цього явища. Причинами відхилення частот обертання можуть бути:

- невідповідність відстаней між щіткотримачами за окружністю колектора встановленим нормам;

- зсув щіток в одну сторону обертання з меншою частотою;

- завищений зазор між щітками й гніздами щіткотримачів за шириною щіток (робота з перекосом, при якому можливий 50%-вий контакт щітки з колектором, що рівнозначно зсуву щіток).

Причини відхилення частот обертання при реверсуванні повинні бути усунуті правильним підбором щіткотримачів й установкою щіток. При цьому необхідно враховувати, що щітки повинні бути зрушені убік більшої частоти обертання. Допускається зсув щіток поворотом переднього підшипникового щита, у якому попередньо фрезерують (відповідно до напрямку зсуву щіток) отвір під болти кріплення до остова. Зсув щіток на 1 мм змінює різницю частот обертання приблизно на 1 %.

Настроювання комутації до необхідного ступеня іскріння забезпечується виконанням заходів, передбачених настроюванням номінальної частоти обертання в прямому й зворотному напрямку, а також усуненням непаралельності щіток із пластинами колектора.

При відхиленні частоти обертання й комутації після заміни дротових бандажів обмотки якоря на склобандажи; настроювання цих параметрів роблять зміною повітряного зазору під додатковими полюсами, установкою латунних прокладок однакової товщини під всіма додатковими полюсами. Товщину прокладок визначають досвідченим шляхом залежно від типу машини й відхилення від номінальної частоти обертання.

2.4 Розрахунок кількості обладнання при ремонті ТЕД

Необхідне технічне обладнання, інвентар та інструмент розраховується та вибирається окремо для кожної ділянки в залежності від його призначення та спеціалізації.

Розрахунок необхідного технологічного обладнання (n_об, шт) виконується за формулою:

n_об=(g_ст*М_Г)/F_О (2.3)

де g_ст - витрати агрегато-годин (станко-годин) на ремонт тягового електродвигуна;

F_О - річний фонд роботи обладнання;

М_Г - річна програма ремонту і тягового двигуна.

Річний фонд часу ділянки по ремонту тягових електродвигунів (F_ц, год.) визначається за формулою:

F_ц=(Д_р * t_c -h*t_s )*S_зм (2.4)

де Д_р - кількість робочих днів у році, днів;

tc - тривалість робочої зміни , година, tс=8 год.;

h - кількість святкових днів у році, h=9 днів;

ts - час на скорочення тривалості зміни перед святом, год.,ts=1год;

Sзм - кількість робочих змін у робочий добі, S_зм-1 зміна.

F_ц=(252 *8 -9*1 )*1=2007 годин

Річний фонд часу роботи обладнання (F_O, год) визначається за формулою:

F_O= F_ц* (2.5)

де - коефіцієнт, який враховує простій обладнання в плановому ремонті, =0,96.

F_O= 2007*0,96=1927 годин

Результати розрахунку технологічного обладнання заносяться до таблиці 2.2. У цій таблиці подано перелік необхідного технологічного обладнання на розбирання та ремонт тягових електродвигунів. Коефіцієнт завантаження (К_З, %) обладнання визначається за формулою:

К_З=(n_об.роз./n_об.пр.)*100% (2.6)

де n_об.роз - розрахункова кількість обладнання;

n_об.пр - прийнята кількість обладнання.

Таблиця 2.2 - Розрахунок технологічного обладнання

Найменування обладнання	Модель тип	Габарит, м	Витрати агрегато-годин	Кількість обладнання	Встановлена потужність	Вартість обладнання	Коефіцієнт завантаження, %
			На тепловоз	На програму	Розрахунок	Прийнято	На один.	Всього	Один.	Всього
Мостовий кран	Q=5т					1	35	35	52500	52500
Мийна машина	ЭК 47-62	2,62*2,95	2,7	245,7	0,13	1			26350	26350
Гідрорознімач	ТК 515-60	1,5*1,0	2	182	0,09	1			5500	5500	9
Прес для випрісовки підшипникових щитів	Q- 1111	1.0*1.0	1.6	145,6	0.08	1			4900	4900	8
Контувач з гайковертом том	ТК 410-60	3,5*2,0	2,8	254,8	0,13	1	2,5	2,5	8500	8500	13
Прес для випресовки роликопідшипників	СЕМРЗ 479000	1,2*0,6	1,8	163,8	0,08	1			7100	7100	8
Стелаж для якорів	СЕМРЗ	2,5*0,8*0,5				1			1800	1800
Стенд для знімання вісьового підшипника	СЕМРЗ	1,0*0,7* 1,6*0,5				1			5200	5200
Транспортер для якорів	ГЗТ 354480 0М4	ширина 4 м	1,9	172,9	0,02	1	1,7	1,7	2300	2300	2
Станок для продорожки колектора якоря	СЕМРЗ	3,9*1,9	2,4	218,4	0,02	1	6,0	6,0	17500	17500	2
Кантувач для повороту тягового електродвигуна	СЕМРЗ	3,1*1,1	2,1	191,1	0,02	1	2,2	2,2	12000	12000	2
Установка для розбирання магнітної системи ТЕД	ТК 548-60	4,8*0,8*0,6	1,5	136,5	0,01	1	3,5	3,5	8070	8070	1

3 Діагностика тягового електродвигуна

3.1 Загальні поняття діагностування

3.1.1 Структура технічного діагностування. Питаннями діагностування технічних об'єктів присвячена значна кількість вітчизняних та закордонних публікацій. Система діагностування являє собою сукупність об'єкта та засобів діагностування. Вона об'єднує інформаційне, технічне та математичне забезпечення. Основні елементи системи діагностування представлені на рисунку 3.1.

Інформаційне забезпечення характеризує об'єкт і включає в себе модель об'єкта, його діагностичні признаки, еталони справного і несправного станів, доречи несправних станів та їх еталонів може бути декілька ( в залежності від кількості дефектів та ступеню їх розвитку).

Математичне забезпечення дозволяє формувати алгоритм діагностування, який визначає склад, послідовність та спосіб аналізу технічного стану об'єкту, а також вирішуючи правила розпізнавання, які при наявності еталонів дають можливість прийняти рішення о стані об'єкту.

Технічне забезпечення включає в себе технічні засоби діагностування, тобто пристрої зняття, вимірювання, обробки і надання діагностичної інформації та результатів діагнозу.

Технічна діагностика вивчає методи отримання та оцінки інформації, діагностичні моделі і алгоритми прийняття рішень. Метою технічного діагностування є підвищення надійності і збільшення ресурсу технічних систем. Основним завданням технічної діагностики являється розпізнання стану технічної системи в умовах обмеженої інформації.

Структура технічної діагностики показана на рисунку 3.2. Теоретичним фундаментом для вирішення основної задачі технічної діагностики слід вважати загальну теорію розпізнання образів. Ця теорія, займає важливий розділ технічної кібернетики, та займається розпізнанням образів любої природи. Технічна діагностика вивчає алгоритми розпізнання відносно задач діагностики, які можуть розглядатись як задачі класифікації. Алгоритми розпізнавання в технічній діагностиці часто засновуються на діагностичних моделях, що встановлюють зв'язок між станом технічної системи та їх відображенням в просторі у виді діагностичних сигналів. Важною частиною розпізнавання являється правило прийняття рішення (вирішуючи правила).

Рисунок 3.1 - Елементи системи діагностування технічного стану механізмів

Вирішення діагностичної задачі (відношення деталі до справних та несправних) завжди пов'язано з ризиком ложної тривоги або пропуску дефекту. Для прийняття мотивованого рішення необхідно застосовувати методи статистичних рішень.

Рішення задач технічної діагностики також пов'язано з прогнозуванням надійності на найближчій період експлуатації (до наступного огляду). Тут рішення повинні засновуватись на моделях відмов, вивчаємих в теорії надійності.

Рисунок 3.2 - Структура технічної діагностики

3.2 Методи вібродіагностування

Віброакустична діагностика, являється розділом технічної діагностики, є напрямок знаній, що включає в себе теорію і методи організації процесів розпізнавання технічного стану машин і механізмів по вихідній інформації, що знаходиться в віброакустичному сигналі.

Вібродіагностика - це одна з нових напрямків науки, що засновується на припущенні, ніби любий об'єкт може бути представлений у вигляді коливальної системи та спектру вібросигналу, стимульованого або тестом, або функціональним обуренням, яка утримує в собі інформацію о технічному стані, дефектах та якості об'єкту. Спосіб вилучення і розшифровки цієї інформації зо допомогою ПОМ складають основне завдання діагностики. Відокремлюють функціональну і тестову діагностику. Під функціональною діагностикою частіш за все порозумівають віброакустичну діагностику, а під тестовою - визначення технічного стану об'єкту за допомогою штучно створюємої вібрації.

3.3 Структура системи віброакустичного діагностування

Сигнал, який приймається датчиком, що встановлен на корпусі пристрою, містить усю інформацію о стані всіх його вузлів. Тобто, необхідно виділити частину сигналу, корисної для встановлення діагнозу конкретного вузла механізму.

При обробці віброакустичних сигналів переслідується мета формування діагностичних признаків, чутливих до малого відхилення параметрів технічного стану від норми в умовах великого рівня перешкод не тільки від роботи діагностуємого вузла, но і від сусідніх вузлів.

У зв'язку з тим, що сам часовий процес отримує надлишок інформації і мало придатне для мети діагностики, а рівень віброакустичного сигналу в широкому полі частот являється малоінформативною діагностичною ознакою, виникає необхідність тонкого аналізу структури сигналу, що включає інформацію о структурі об'єкту. Тому застосовуються методи виявлення інформативних компонент, колерированих з фізикою звукоутворення при винекнені несправності механізму. До них в першу чергу відноситься гребінчаста фільтрація, в тому числі у поєднані з амплітудним і фазовим детектуванням сигналу в зонах вимушених і власних частот механізму. До найбільш вживаємих методів обробки сигналу відносять: частотна та часова селекція, виділення когерентних складових, аналіз поведінки статистичних методів одномірного та двомірного закону розподілення імовірності миттєвих значень, кипстральний і безспектральний аналіз та інші методи вилучення інформації.

Для вирішення ряду діагностичних задач необхідна розробка цілепрямуючого програмного забезпечення для персональних комп'ютерів, що дозволяють формувати інформативні діагностичні признаки та оптимальні вирішуючи правила для віднаходження технічного стану машини.

3.4 Засоби діагностики машин і механізмів по віброакустичним
параметрам

Технічні засоби діагностики відносять до вимірювально - інформаційних систем та використовуються для віднаходження стану технічних об'єктів. Вони включають в себе апаратні засоби, експлуатаційну - технічну документацію і призначені для рішення наступних задач: визначення працездатності об'єкта; пошук дефектів; прогнозування змін технічного стану об'єкта.

В даний час публікації в технічній літературі по віброціонній діагностиці присвячено питанням саме розробки контрольно - аналізуючих апаратів і методам її застосування.

Сьогоденні засоби діагностування, що базуються на аналізі інформації, яка утримується в віброакустичних процесах, що супроводжують функціонування машин і механізмів, умовно можна розділити на дві групи. Першу групу складають системи віброконтролю і діагностики загального призначення з орієнтуванням на використання даних спектрального аналізу коливань. Другу групу складають спеціальні системи з орієнтацією на виявлення окремих видів дефектів як на етапі доводки і виготовлення механізму, так і в експлуатації при малих відхиленнях технічних параметрів від норми.

Незалежно від використання система діагностування складається з двох підсистем. Перша підсистема призначена для збору інформації і реєстрації її в оперативній і довгостроковій пам'яті. Вона складається з датчиків коливання різних типів (мікрофонів, акселерометрів, тензодатчиків, струмовіхрівих, індукційних та інших датчиків механічних коливань ) узгоджувальних пристроїв та іншого. Другорядна система призначена для обробки отриманої інформації і може утримувати як ПОМ загального застосування, так і комплекс окремих модулів з периферійними пристроями ( дисплеєм, принтером, зовнішньою пам'яттю, блоками вводу і виводу інформації), пристроями спряження окремих блоків та пультом управління.

3.5 Вібродіагностика якірних підшипників ТЕД

3.5.1 Причини виникнення несправностей. Велика кількість порч і несправностей якірних підшипників обумовлена тяжкими умовами їх роботи. Важкі умови роботи якірних підшипників обумовлені порівняно великими динамічними навантаженнями, великою кількістю оборотів якорю, перекосами, що виниклі внаслідок відхилень при монтажу і виготовлені деталей, сполученних з підшипниками, та в наслідок пружного прогину вала якоря, а також нагрівом деталей, обумовленим внутрішнім тертям в самому підшипнику, за рахунок надходження тепла від обмоток двигуна та іншими факторами.

Важною умовою, обумовлюючою роботу підшипника, це посадка внутрішнього кільця на вал з гарантованим натягом. Не виконання цієї умови призводить до того, що при максимальному натягу внутрішніх кілець на вал радіальний зазор на валах може бути відсутній та можлива поява преднатяга в підшипнику. В цих випадках він гріється, зношується, відбувається руйнування сепаратора та заклинювання підшипника. Також слід мати на увазі що кількість втрат від пар тертя і на тепловий режим підшипника вісьма сильно впливає ступінь заповнення корпуса при постійному об'ємі мастила. Надлишок мастила як і недостаток, завжди викликає нагрів підшипника.

В якірних підшипниках деякі дефекти виявляються внаслідок зношування і розвитку втомлених мікротріщін. Зношування виникає внаслідок проскакування тіл кочення по кільцю, що вельми зростає внаслідок забруднення, погіршення якості мастила, ржавіння. Внаслідок циклічних навантажень виникає прояв втомлених як на робочих поверхонь внутрішніх і зовнішніх кілець, так і на сепараторі підшипника. Періодичність деформації призводить до виникнення мікротріщін і відслаюваня металу. Для відслідкування стану підшипника в локомотивному депо використовуються методи віброакустичної діагностики.

Найбільш перспективним напрямком в теперішній час вважається розробка та створювання експертних систем діагностування. Експертна система - це система, в яку включені знання спеціалістів о деякій проблемній області і яка в проміжку цієї області здатна приймати експертні рішення.

Система діагностування звичайно складається з двох підсистем. Перша підсистема призначена для збору інформації та реєстрації її в оперативній та довгостроковій пам'яті. Вона складається з датчиків коливань різного типу ( мікрофонів, акселерометрів, тензодатчиків, струмовіхревих, індукційних та інших датчиків механічних вливань ), погоджуючих пристроїв та іншого. Вторічна підсистема використовується для обробки отриманої інформації і може складатися як з ПОМ загального призначення, так і комплекс окремих модулів з периферійними пристроями ( дисплеєм, принтером, зовнішньою пам'яттю, блоками вводу і виводу інформації ), пристроями поєднання окремих блоків і пультом керування.

З використанням комп'ютерних технологій працюють діагностичні комплекси ВЕКТОР - 2000, ВЕКТОР - 2 (ПРИЗ), та ПРОГНОЗ - 1 та використовуються для:

- контролю технічного стану підшипників кочення, після їх монтажу на локомотив і підчас експлуатації;

- раннього віднаходження дефектів підшипникових вузлів з віднаходженням виду і розмірів усіх двонадцяти можливих дефектів;

- контролю за розвитком дефекту аж до попереднього ремонту або заміни підшипника з максимально можливими інтервалами між замірами;

- експрес - прогноз технічного стану підшипників кочення по одноразовим чи періодичним замірам вібрації для визначення строків технічного обслуговування і ремонту;

- накопичування і зберігання інформації о стані підшипників кочення в процесі експлуатації.

Для організації віброакустичного комплексу необхідні наступні апаратні засоби: спектроаналізатори - збирачі даних з частотою реєстрації прибором вібросигналів, необхідних для діагностування підшипника кочення, повинна бути в діапазоні від декількох герц до декількох тисяч герц, які можуть проводити реєстрацію сигналів впродовж довгого інтервалу часу. Тільки в цьому випадку може дути гарантовано те, що при обробці сигналу буде виявлено справжні признаки дефекту, що повторюються від обороту к обороту. Поодинокі імпульси іншого походження будуть ідентифіковані як випадкові, не пов'язані з роботою підшипника кочення.

4 Охорона праці при ремонті тягових електродвигунів

4.1 Характеристика відділення ремонту тягових електродвигунів

У відділенні з ремонту тягових електродвигунів роблять: мийку, очищення, ремонт, випробування, а також дефектоскопію деталей ТЕД.

У відділенні роблять просочування обмоток та полюсів ТЕД, пайку колекторів, наплавлення підшипникових щитів. Виконують сушку, продувку, шліфування колекторів, перевірку електричної міцності ізоляції.

Ремонт ТЕД виконують за допомогою миючих машин, спеціальних стендів, кантувачів, гідравлічних домкратів, кранів. Використовують пневмо- інструмент.

Режим роботи відділення 1 зміна - 8 годин.

Живлення кантувачів - однофазний струм 220В, на випробувальній станції напруга постійного струму до 600В.

4.2 Аналіз потенційних та виробничих небезпек на об'єкті проектування

Небезпечні та шкідливі фактори (ДСТ12.0.003-74 ССБТ, СНІП-111-4 80) при ремонті ТЕД:

рухомий склад;

рухомі транспортні засоби (електро - і автокари);

не захищені рухомі або такі, що обертаються елементи устаткування;

падаючі з висоти предмети і інструмент;

переміщуване вантажопідйомними кранами і іншими вантажопідйомними механізмами устаткування і інші вантажі;

підвищене значення напруги електричного ланцюга, замикання якою може відбутися через тіло людини;

недостатня освітленість робочої зони;

підвищена загазованість і запилене повітря робочої зони;

підвищена або знижена температура поверхонь устаткування матеріалів;

підвищена або знижена температура повітря робочої зони;

підвищені рівні шуму на робочому місці;

підвищений рівень вібрації устаткування або інструменту;

підвищена або знижена вологість повітря;

підвищена або знижена рухливість повітря;

розташування робочого місця на значній висоті щодо поверхні землі (підлоги);

фізичні перевантаження;

патогенні мікроорганізми.

При санітарно-гігієнічному дослідженні виявлен великий перелік і значні об'єми потенційно небезпечних хімічних речовин і матеріалів, використовуваних при ремонті електродвигунів. У процесі розбирання, просочування та фарбування у повітря робочої зони також можуть виділятися шкідливі речовини: пари бензину, ацетону, різних лаків. При перевірці та ремонті підшипників, їхньому протиранню, можливий контакт із дизельним маслом, а при протиранні ізоляторів і щіткотримачів з бензином і спиртом.

Процес покриття ізоляторів й інших деталей емалями, компаундами, лаками супроводжується контактом працюючих із самими продуктами й з їхніми летучими компонентами: фенолформальдегідними й бітумними смолами, поліхлоридними емалями.

При фарбуванні вузлів електричних машин у повітря виділяються пари бензолу, толуолу, ксилолу, ацетону й інших розчинників. Немеханічні процеси ізолювання сполучені з контактом шкіри рук й окремих частин тіла працівника з подразником сенсибілізаторами шкіри.

Короткий перелік «хімічного» оснащення ремонтного процесу дозволяє встановити потенційну небезпеку загальтоксичного, місцевого дратівного, алергійного й іншого видів шкідливої дії застосовуємих речовин.

Шум при ремонті та випробуванні електродвигуна можна віднести до третього класу й досягає 120 Дб.

4.3 Заходи щодо забезпечення безпеки праці при ремонті тягових електродвигунів

Для керування роботою по охороні праці використаються суспільна, галузева й організаційно-методична форми керування.

Робоче місце повинне відповідати вимогам охорони праці, техніки безпеки й охорони навколишнього середовища.

Будинки й приміщення повинні втримуються в справному стані й чистоті. Для кожної виробничої ділянки, відділення повинен бути встановлений порядок збирання приміщень і графік огляду перекриттів, а також очищення від пилу й бруду віконних прорізів і світлових ліхтарів.

Освітлення відповідно до СНІП 23.05.

Для ефективного природного освітлення й аерації приміщень поряд з бічним освітленням доцільно передбачати пристрій у перекриттях будинків світлових ліхтарів зенітного типу. Коефіцієнт природної освітленості в приміщеннях, відповідно Снип II-А8-71 повинен становити 2-5% (при верхнім і комбінованому освітленні) і 0,5-1,5% (при бічному освітленні).

Опалення та вентиляція відповідно до СНІП 2.04.05, СНІП 2.09.04, ДСТ12.1.002, ДСТ12.4.021, Правил технічної експлуатації тепловикористуючих установок та теплових мереж.

Приміщення ділянки обладнаються природною та механічною приточно - витяжною вентиляцією. Концентрація у повітрі шкідливих речовин за ДСТ 12.1.005-88 та ДСТ12.1.007-76. Для захисту працюючих від протягів у холодний період року (температура нижче 10^оС) при відкриванні воріт, автоматично за допомогою регулятора включаються повітряної - теплові завіси.

Шум при ремонті та випробуваннях ТЕД значно перевищує припустимі шумові характеристики робочих місць регламентованих за ДСТ 12.1.003-83. Машинні агрегати і інші джерела шуму при можливості повинні бути винесені в окремі приміщення або розміщені під підлогою.

Електробезпечність за ДСТ 12.1.019.-79, ДСТ12.1.038-82, ДСТ12.2.007.8-75.

Іспитова станція електричних машин повинна розташовуватися в прольоті відділення й обгороджена металевою сіткою висотою не менш 1,8м. Стенди для установки випробуваних машин повинні бути розташовані в підкрановому полі електромашинного відділення.

До робіт по випробуванню електричного встаткування на спеціалізованих стендах можуть допускатися слюсарі, що знають конструкцію стенда, правила роботи на ньому й, що мають від майстра ділянки дозвіл на право виконання цих робіт.

Обдування і забарвлення остовів (статорів) і якорів (роторів) тягових генераторів, тягових електродвигунів і інших електричних машин слюсар повинен проводити в камерах обдувань при включеній витяжній вентиляції. При цьому слюсар повинен надіти рукавиці і захисні окуляри (маску).

Перед вимірюванням опору ізоляції електричних ланцюгів і електричного устаткування, слід переконатися, що всі роботи на тепловозі припинені, працівники з використовуваним в роботі інструментом зійшли з тепловоза і вийшли з оглядової канави, тепловоз спереду і ззаду з правої і лівої сторін захищений чотирма застережливими знаками "Увага! Небезпечне місце".

Перед вимірюванням опору ізоляції необхідно відключити акумуляторну батарею, на її рубильник вивісити плакат "Не включати! Працюють люди", а напівпровідникові блоки, панелі випрямлячів і датчиків температури відключити і зашунтувати.

Під час вимірювання опору ізоляції електроустаткування тепловоза за допомогою мегомметра забороняється проводити будь-які види технічного обслуговування і ремонту електричних машин і апаратів.

Випробування електричних машин на електричну міцність ізоляції після ремонту проводити на спеціально обладнаній станції (майданчику, стенді). Перед початком випробувань необхідно перевірити правильність підключення електричної машини, наявність і цілість заземлення, відсутність сторонніх осіб на випробувальному майданчику.

Перед обточуванням або шліфовкою колекторів тягових електродвигунів і електричних машин на тепловозі і прослуховуванням роботи зубчатої передачі і підшипників тягових редукторів колісно-моторних блоків, моторно-якірних підшипників тягових електродвигунів і самшитових підшипників колісних пар слід переконатися, що всі роботи в кабіні, кузові, під кузовом і на даху припинені, працівники зійшли з тепловоза і вийшли з оглядової канави.

Окрім цього, слід переконатися у відсутності в канаві води, мастила, стружки, а також пристосувань і деталей, не призначених для використання в майбутній роботі.

Обточування і шліфовку колектора тягового електродвигуна проводити при вивішеній колісній парі. При цьому щіткотримач обточуваного тягового електродвигуна (електричної машини) має бути заземлений, раз'єднателі тягових електродвигунів відключені, а колісні пари загальмовані ручним гальмом або гальмівними черевиками, за винятком тієї, яка приводиться в обертання.

При обточуванні під тепловозом колектора якоря тягового електродвигуна (що приводиться в обертання від стороннього джерела струму) за допомогою переносного пристрою його різець має бути електрично ізольований від пристрою (супорта). Для місцевого освітлення під тепловозом повинен використовуватися переносний світильник напругою не вище 12В. Світильник повинен підвішуватися так, щоб не заважав слюсареві і не зліпив його.

При обточуванні і шліфовці колекторів тягових електродвигунів і електричних машин слюсар повинен надіти діелектричні рукавички, захисні окуляри (маску) і підкласти під ноги діелектричний гумовий килим, а при продорожці колектора - надіти захисні окуляри (маску).

Шліфовку колектора слюсар повинен виконувати за допомогою спеціальної колодки з ізольованою ручкою.

Забороняється обточування і шліфовка колекторів тягових електродвигунів при знятих кожухах зубчатої передачі.

Перед обточуванням і шліфовкою колектора тягового генератора на тепловозі слюсар повинен надіти захисні окуляри (маску), поставити на клямки якір реле заземлення і переконатися, що збудження тягового генератора зняте (рукоятка контролера поставлена в нульове положення). При обточуванні і шліфовці колектора тягового генератора на тепловозі не повинні виконуватися роботи, пов'язані з ремонтом дизеля і електроустаткування.

Пожежна безпека за ДСТ12.1.004-91, ДСТ12.1.010-76, ДСТ12.1.044-89.

Просочувально-сушильна ділянка повинна бути розташована в окремому приміщенні, ізольованому від сусідніх відділень і ділянок суцільними вогнестійкими перегородками. Приміщення цієї ділянки повинні бути обладнані приточно-витяжною вентиляцією.

Електроустаткування на висоті 2,5м від підлоги просочювально-сушильного відділення, повинне бути обране для вибухонебезпечного приміщення класу В-1б відповідно до Правил пристрою електроустановок.

Апарати відкритого виконання для включення й вимикання встаткування просочувально-сушильної ділянки повинні бути винесені за межі цього приміщення.

4.4 Розрахунок повітряно-теплової завіси

У холодний період року за рахунок гравітаційного й вітрового тиску розрядження можливий прорив холодного повітря в приміщення через різні прорізи (ворота, двері й інші). У цьому випадку температура повітря в зонах приміщення, що прилягає до прорізів може понизитися до значення нижче нормованих. Ефективним способом боротьби із проривом, джерелом холодного повітря є пристрій повітряних завіс.

Повітряна завіса являє собою повітряний струмінь, що направлено під кутом на зустріч холодному потоку повітря, зменшуючи тим самим прорив холодного повітря через прорізи. Відповідно до будівельних норм і правилам повітряні завіси необхідно встановити: у різного роду прорізів (воріт, дверей і люків), опалювальних приміщень, при розрахунковій температурі холодного періоду року мінус -15^оС і нижче, при неможливості пристрою шлюзів і тамбурів;

Кут нахилу струменя до площини воріт становить 30^о-45^о. Швидкість повітря із щілини приймаємо 11-16м/с. Температура повітря, що подається до завіс повинна бути дорівнює 50^оС.

Завіси можуть працювати на приточном повітрі або на рециркуляції. Завіси можуть бути з нижньою подачею повітря й бічний (одно і двостороння). Для ділянки, де виконується ремонт та технічне обслуговування ТЕД застосовуємо бічну двосторонню теплову завісу.

Для розрахунку повітряно-теплової завіси вибираємо вихідні дані: висота воріт - 3 м; ширина - 2,5м. (Н-5м; В=3,5м).

Завіса працює на рециркуляції із забором повітря з верхньої зони ділянки (tв=15С, 15=1,226кг/м). Температура зовнішнього повітря tм=-21С(-21С=1,4кг/м). Середня швидкість повітря V=2м/с. Висота бічної щілини h=4,6м, ширина b=0,2м. Кут випуску струму плоскої й прорізу =45.

Кількість повітря, що уривається в ділянку у відкритий проріз при недіючої завісі визначається по формулі:

L = 3600 *V *H *B, м/г (4.1)

де V- швидкість повітря, що надходить через ворота, м/с;

H- висота просвіту, м;

B- ширина просвіту, м.

L=3600 *2 *3 *2,5 = 54000 м/г.

Вважаємо, що 20% холодного повітря буде прориватися в ділянку при працюючій завісі, у такий спосіб КПД завіси буде дорівнює 0,8.

Рисунок 4.1- Графік для розрахунку повітряних завіс

Із графіка (див. рисунок 4.1) знаходимо на осі ординат величину 0,8 (ККД завіси) і проводимо лінію паралельно осі абсцис до перетинання із кривій (для двосторонньої завіси). Ворота піддаються дії вітру. Із крапки перетинання опускаємо перпендикуляр і знаходимо на осі абсцис величину 0,83. Отже, продуктивність двосторонньої завіси можна порахувати по формулі:

Lзов=0,83* L, м/с (4.2)

Lзов=0,83* 54000=44820 м/г

При температурі 15^оС продуктивність завіси обчислюємо по формулі:

Gзов= г *Lзов, кг/с (4.3)

Gзов=1,226*12,45=15,26 кг/с

Кількість повітря, що проривається в ділянку при роботі завіси, складе:

Lм=b*Lзов, м/с (4.4)

Lм=0,2*12,45=2,49 м/с

При температурі зовнішнього повітря -21^ОС продуктивність завіси обчислюється по формулі:

Gм= г - 21С * Lм, кг/с (4.5)

Gм=1,4*2,49=3,49 кг/с

Розрахунок тепла на нагрівання зовнішнього повітря до t=15^ОС виконаємо по формулі:

Q=C*Gм(tв-tм),кДж/с (4.6)

де С- теплоємність повітря, С=1,104кДж/кг*град;

tв,tм - температура повітря усередині й зовні ділянки.

Q=1,104*3,49(15-(-21)=138,6 кДж/с

Необхідна температура підігріву розраховується по формулі:

tзов= tв + ^ОС (4.7)

tзов=15 + = 23,22 ^ОС

Годинна витрата тепла на підігрів повітря, узятого з верхньої зони ділянки (з 15^ОС до 23^ОС):

Q=C * Lзов (tзов-tв), кДж/с (4.8)

Q=1,104 * 104580(23-15) = 923636,76кДж/с

Швидкість повітря при виході із щілини:

V_щ= м/с (4.9)

V_щ= = 11,97 м/с < 16 м/с

Кількість повітря узята в половинному розмірі (дві щілини).

Потім підбираємо калорифер для ділянки, а також вибираємо III тип стандартної завіси.

У даній завісі один стояк продуктивністю 40000 м/ч - холодний (подає повітря з верхньої зони ділянки без підігріву), другий - 22000 м/ч - з підігрівом. Тому зробимо перевірку необхідної температури підігріву повітря завіси для наших умов. Секундна вагова витрата для стояка з підігрівом:

Gз= =14,48 кг/с

Необхідна температура підігріву повітря

tзов=tв+ ^ОС (4.10)

tзов=15 + = 23,67 ^ОС

Годинна витрата тепла на підігрів повітря, узятого з верхньої зони (від 15^ОС до 35^оС):

Q = C * Lзов * (tз-tв), кДж/с (4.11)

Q = 1,104* 44820 * (35-15)= 989607,2 кДж/с

Як бачимо III тип завіси задовольняє нашим вимогам.

Тому що продуктивність другого стояка в 2 рази більше, тоді ширину щілини приймаємо в=0,4м.

Тоді визначимо швидкість виходу повітря із щілини

Vщ = , м/ (4.12)

Vщ = =13,28 м/с < 16м/с

Розрахунки показують, що вибрана нами теплова завіса задовольняє усім вимогам охорони праці та виробничої санітарі. Та захистить робочих в холодний період року від захворювань пов'язаних з переохолодженням.

5 Економічний ефект від модернізації верстата для продорожки колектора ТЕД

5.1 Коротка характеристика запропонованого заходу

У відділенні з ремонту ТЕД проводиться їхній ремонт в обсязі ПР-3. Аналізуючи час, що витрачається на виконання кожної операції, що виконується на ділянці, було визначено що однією з найтривалих операцій є продорожка колектора якоря ТЕД, яка визначає тривалість і трудомісткість ремонту. Для скорочення тривалості ремонту в дипломному проекті пропонується модернізувати існуючий верстат для продорожки колектора якоря ТЕД, за рахунок встановлення на вже існуючий станок пристрою з двома паралельними фрезами. Життєвий цикл служби пристрою 5 років. Програма ремонту ТЕД у становить 21 двигун у рік. Рішення про впровадження пристрою приймається після розрахунку економічного ефекту від його застосування.

5.2 Вихідні дані для розрахунку економічного ефекту

Таблиця 5.1 - Калькуляція собівартості пристрою

Найменування нового обладнання	Вимірювач	Кількість одиниць	Початкова вартість обладнання, грн.
			одиниці	загальна
Пристрій для фрезування	одиниць	1	500	500
Комплект фрез	одиниць	2	50	100
Налагоджування, навчання	-	-	30	30
Разом	-	-	580	630

5.3 Розрахунок приросту економічного ефекту

Економічний ефект від впровадження пристрою для продорожки колектора ТЕД визначають за умови використання продукції за розрахунковий період - 5 років.

Сукупний економічний ефект визначається як перевищення вартісної оцінки результатів над вартісною оцінкою сукупних витрат ресурсів за строк здійснення заходу НТП.

(5.1)

де Э - економічний ефект заходу з НТП за розрахунковий період;

Р - вартісна оцінка результатів від здійснення заходу з НТП за розрахунковий період;

З - вартісна оцінка затрат на здійснення заходу з НТП за розрахунковий період.

Визначення економічного ефекту проводиться за умови обов'язкового приведення різнотермінових вартісних оцінок результатів і затрат до єдиного моменту часу - розрахункового року .

Приведення різнотермінових результатів і затрат усіх років періоду реалізації заходу до розрахункового року, здійснюється множенням їх вартісної оцінки за кожний рік на коефіцієнт приведення (дисконтування)

(5.2)

де Е - середня річна ставка комерційних банків за депозитними внесками. При 20% річних Е=0,2;

І - середньорічний темп інфляції, що прогнозується в період здійснення проекту (5%);

tk - кількість років, що відділяють розрахунковий рік від року, витрати якого приводяться до розрахункового року.

Витрати на впровадження пристрою включають витрати на придбання необхідного пристрою для модернізації, установку, налагодження та витрати на експлуатацію за розрахунковий період.

(5.3)

де - одноразові витрати на придбання та налагоджування пристрою 630грн. (див. таблицю 5.1);

- поточні витрати на експлуатацію пристрою.

Вартісна оцінка результатів за розрахунковий період визначається за формулою:

(5.4)

де - вартісна оцінка результатів у t-тому році;

- початковий, - кінцевий рік розрахункового періоду.

Початковим роком розрахункового періоду є рік початку фінансування робіт. Кінцевим роком розрахункового періоду є рік завершення «життєвого циклу».

Затрати визначаються за формулою:

(5.5)

де - затрати всіх ресурсів у t-тому році

 - поточні витрати при використанні пристрою у t-тому році без урахувань амортизаційних відрахувань;

- одноразові затрати (капітальні вкладення) у t-тому році;

- залишкова вартість (ліквідаційне сальдо) основних фондів.

Величина визначається як залишкова вартість пристрою.

Період повернення загальної суми одноразових витрат визначається як період, що починається з початкового року вкладення одноразових витрат до року, коли починає виконуватися така умова:

(5.6)

5.3.1 Розрахунок витрат на заробітну плату

Витрати на заробітну плату токарю

B_зс = k_с · k_з · k_в · t_з (5.7)

де k_c -- кількість токарів - k_c=1;

k₃- тарифна ставка токарю 4-го розряду - к₃=5,09 грн/год;

к_в- нарахування на заробітну плату - к_в=0,375;

t₃ - час на продорожку колектору до та після впровадження пристрою - t_3.1=1,25 год., t_3.2=0,65 годин;

к_р - премія та доплати к_р -0,2.

Таблиця 5.2 - Розрахунок зміни витрат на заробітну плату

№	Показник	Вимірювач	Значення
1	Тарифна ставка токарю 4-го розряду	грн/год	5,09
2	Час на продорожку колектору	годин	1,25
3	Час на продорожку колектору після впровадження пристрою	годин	0,65
4	Нарахування на заробітну плату	%	37,5
5	Премія та доплати	%	20
6	Заробітна плата до впровадження пристрою (стрічка 1*2*1,375*1,2)	грн/1ТЕД	10,98
7	Заробітна плата після впровадження пристрою (стрічка 1*3*1,375*1,2)	грн/1ТЕД	5,46
8	Зменшення витрат на заробітну плату (стрічка 7-6)	грн/1ТЕД	5,52

5.3.2 Розрахунок додаткових витрат

Додаткові витрати

(5.8)

де В_п - витрати стислого повітря;

В_е - витрати електроенергії.

(5.9)

де bп - витрата повітря для обдування колектору під час продорожки, м³;

Цп - вартість 1м³ стиснутого повітря, 0,03грн/м³.

(5.10)

де be - витрата електроенергії на 1годину роботи станка, 30 кВт*год;

Це - вартість 1кВт*год, 0,16грн/кВт*год.

Розрахунок додаткових витрат виконуємо у таблиці 5.3

Таблиця 5.3 - Розрахунок зміни додаткових витрат

№	Показник	Вимірювач	Значення
1	Витрата стиснутого повітря для обдування колектору під час продорожки до впровадження пристрою	м3/1ТЕД	1,25
2	Витрата стиснутого повітря для обдування колектору під час продорожки після впровадження пристрою	м3/1ТЕД	0,65
3	Вартість 1м3 стиснутого повітря	грн/м3	0,03
4	Витрата електроенергії на продорожку до впровадження пристрою	кВт*год	37,5
5	Витрата електроенергії на продорожку після впровадження пристрою	кВт*год	19,5
6	Вартість 1 кВт*год електроенергиї	грн/кВт*год	0,16
7	Додаткові витрати до впровадження пристрою (стрічка 1*3+4*6)	грн/1ТЕД	6,04
8	Додаткові витрати після впровадження пристрою (стрічка 2*3+5*6)	грн/1ТЕД	3,14
9	Зменшення додаткових витрат (стрічка 8-7)	грн/1ТЕД	2,9

Сумарне зниження витрат

Всз+Вд=5,52+2,9=8,42 грн/1ТЕД.

5.4 Розрахунок економічного ефекту

Таблиця 5.4 - Розрахунок економічного ефекту від впровадження нового пристрою для продорожки колектору ТЕД

Показники	Роки розрахункового періоду
	2008	2009	2010	2011	2012
1 Річ.на програма ремонту ТЕД, од	21	21	21	21	21
2 Зниження витрат на продорожку 1-го колектора ТЕД після впровадження пристрою, грн	8,42	8,42	8,42	8,42	8,42
3 Зниження витрат на продорожку річної програми ремонту ТЕД після впровадження пристрою, тис. грн (стр.1*стр.2/1000)	0,177	0,177	0,177	0,177	0,177
4 Одноразові витрати на пристрій, тис.грн	0,63	0	0	0	0
5 Ліквідаційне сальдо, тис. грн. (5% від одноразових витрат)	0	0	0	0	0,0315
6 Економічний ефект, тис. грн. (ст.3- ст.5)	-0,453	0,177	0,177	0,177	0,2085
7 Коефіцієнт приведення затрат до розрахункового року	1,706	1,493	1,306	1,143	1
8 Економічний ефект з урахуванням коефіцієнту приведення, тис. грн (ст.6*ст.7)	-0,77282	0,26426	0,2312	0,2023	0,2085
9 Економічний ефект з наростаючим підсумком, тис. грн.	-0,77282	-0,50856	-0,277	-0,075	0,1334

Висновок: застосування пристрою для продорожки колектору ТЕД дає економічний ефект за розрахунковий період 133,4 грн.

Список використаних джерел

1. Натин А.Г. Тепловоз ЧМЕ3, ЧМЕ3т. Пособие машинисту - М.: Транспорт, 1990.- 381с.

2. Нотик З.Х. Тепловозы ЧМЭ3, ЧМЭ3Т, ЧМЭЕ3Э. - М: Транспорт, 1996. - 444с.

3. Правила технічного обслуговування та поточних ремонтів тепловозів ЧМЕ3, ЧМЕ3т, ЧМЕ3е. ЦТ-0042. -К: Укрзалізниця, 2000. -283с.

4. Хомич А.З., Жалкин С.Г., Симcон А.Э., Тартаковский Э.Д. Диагностика и регулировка тепловозов.-М.: Транспорт, 1977.-222с.

5. Френкель Е.Б., Комолов В.Г., Файт С.И., Савченко В.В. Заводской ремонт тяговых электродвигателей и вспомогательных машин.- М.: Транспорт,- 1961-365с.

6. Куртасов А.С., Седов В.И., Сорин Л.Н. Проектирование тяговых электродвигателей.-М.: Транспорт, - 1987.-536с.

7. Дмитриев В.А., Шишков А.Д., Хлонков М.В., Черепашенец Р.Г. Экономика предприятий по ремонту электроподвижного состава и устройств электроснабжения.-М: Транспорт. 1983.-343с.

8. Бочаров В.И., Кодинцев И.Ф., Кравченко А.И. Магистральные электровозы: Общие характеристики.-М.: Машиностроение, 1991.-224с.

9. Правила ремонту електричних машин тепловозів. ЦТ-0064 - Київ: Укрзалізниця - 2003. -149с.

10. Зеленченко А.П. Устройство диагностики тяговых двигателей электрического подвижного состава. - М.: Транспорт. 2002.-323с.

11. Дайлидко А.А. Электрические машины тягового подвижного состава. - М.: Транспорт. 2002.-287с.

12. Четвергов В.А. Надежность локомотивов. - М.: Транспорт.-2003.-248с.

13. ГутВ.А., ГусевВ.И. Испытание электрооборудования стали безопаснее/ Локомотив, №2, 2004 - с.27-28.

14. Мерезон Ю.М. Что показывают исследования/ Локомотив, №2, 20056 - с. 27-28.

15. Осяев А.Т. Качеству ремонта - комплексное управление / Локомотив, №2, 20056 - с.27-28.

16. Пельман Д.Я., Норкин Я.А., Скиба И.Ф., Арустамян С.А. Комплексная механизация и автоматизация ремонта подвижного состава.- М.: Транспорт. 1969.- 312с.

17. Левицкий А.Л., Сибаров Ю.Г. Охрана труда в локомотивном хозяйстве. М.: Транспорт. 1979. - 216с.

18. Методические указания к дипломному проектированию по разделу «Охрана труда» по расчету местной вентиляции. - Харьков. ХИИТ,1983.- 26c.

19. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического процесса на железнодорожном транспорте/ВНИИЖДТ МПС. - М.: Транспорт, 1991.- 239с.

20. Тартаковський Е.Д., Калабухін Ю.С., Фалендиш А.П. Розробка техніко-економічних розрахунків в дипломних проектах. Методичні вказівки для студентів спеціальності “Локомотиви”.-Харків: ХарДАЗТ, 1998.- 24с.

21. Фильков Н.И., Дубинский Е.Л., Мойзель М.М.,Стерлин И.Б. Поточные линии ремонта локомотивов в депо. - М.:Транспорт, 1983.- 302с.

Размещено на Allbest.ru