Щетки для электрических машин железнодорожного транспорта.
Основным направлением развития локомотивного парка на железнодорожном транспорте в течение последних лет являлась замена паровозов тепловозами и еще более прогрессивными электровозами. О целесообразности описываемого направления в развитии средств тяги можно судить по таким цифрам: на перевозку одного миллиона тоннокилометров (брутто) груза расходуется при паровой тяге 48 т каменного угля, при тепловой 25 т и при электровозной всего 16 т [Л. 9-5, 9-6]. При помощи прогрессивных транспортных средств в отечественном железнодорожном транспорте осуществлено техническое перевооружение локомотивного парка — в настоящее время практически весь грузооборот в стране выполняется электровозами и тепловозами. Для обеспечения возможности работы электровозов в стране электрифицировано свыше 32 тыс. км железных дорог. Эксплуатируемые здесь электровозы выполняют 47,9% всего грузооборота, используя примерно 5% вырабатываемой в СССР электроэнергии. На долю тепловозов приходится 47,6% грузооборота (данные приведены по состоянию на конец 1970 г.).
Все перечисленные виды транспортных средств используют тяговое электрооборудование постоянного тока; естественно, что для обеспечения его нормальной работы необходим соответствующий ассортимент электрощеток. Используемые на железнодорожном транспорте электрические машины подразделяются в соответствии с ГОСТ 2582-66 на следующие три группы: тяговые генераторы, тяговые двигатели и вспомогательные электрические машины. Последние работают в генераторном и двигательном режимах, обслуживая собственные нужды подвижного состава. Все электрические машины транспортного назначения предназначены для работы в условиях тряски, вибрации, запыленного и влажного воздуха на высоте 1 200 м над уровнем моря при температуре окружающего воздуха от —50 до +40 °C (в тени), при годовой среднесуточной температуре не выше +25 °C.
Специальными исследованиями установлено, что повысить гарантированный срок службы электрощеток транспортного назначения можно путем применения разрезных конструкции снабженных резиновыми амортизаторами.
Рис. 9-2. Фасоны и конструкции электрощеток для тяговых двигателей железнодорожного транспорта.
На вспомогательных электрических машинах применяются щетки марок ЭГ2А и ЭГ4. Первые используют в основном на электровозах в соответствии, со схеме представленной в табл. 9-20.
Таблица 9-19
Применяемость щеток на тяговом электрооборудовании отечественных железных дорог
Таблица 9-20
Щетки марки ЭГ4 на вспомогательном электрооборудовании тепловозов используются следующим образом (табл. 9-21):
Таблица 9-21
В зарубежной практике на электрооборудовании магистральных железных дорог используются электрощетки следующих марок:
ГДР
Е8 — тяговые двигатели электровозов и мотор-вагонов постоянного, переменного и пульсирующего тока с наиболее тяжелыми режимами эксплуатации; Е9 — то же; Е11—тяговые двигатели постоянного тока; Е14 — тяговые двигатели постоянного тока с тяжелыми условиями коммутации; Е15 — то же.
ПНР
Марка Е13 — тяговые двигатели постоянного тока; марка СЕГ732 — крупные тяговые двигатели.
Англия
EG3 — тяговые двигатели малой и средней мощности постоянного и переменного (16 2/3 Гц) тока; EG11 — высокоскоростные тяговые двигатели постоянного тока;
EG14D — тяговые двигатели постоянного и переменного (162/3 Гц) тока; EG116 — тяговые двигатели переменного гока при частоте 162/3 Гц; EG119 — то же; EG6749 — типовые двигатели электровозов постоянного тока; IG6749N — то же; EG68101—то же, что и марка Е116.
Франция
EG — мощные тяговые двигатели постоянного тока; FGA — то же; EGOA — то же; EG34 — тяговые двигатели постоянного тока 750 и 1 500 В; EG63 — тяговые двигатели; EG70 — тяговые генераторы с затрудненными условиями эксплуатации; EG97B — тяговые двигатели выпрямленного тока при напряжении до 1 000 В и переменного тока 162/3 Гц; EG98B — тяговые двигатели переменного (162/3 Гц) тока и тяговые генераторы с затрудненными условиями коммутации; EG99 — вспомогательные электрические машины; EG99B — тяговые двигатели переменного (162/з Гц) тока; EG300 — тяговые двигатели переменного тока при частоте 162/3 и 50 Гц; EG306 — тяговые двигатели переменного (162/3 Гц) тока; EG316 — то же; EG367 — вспомогательные электрические машины; EG389 — тяговые генераторы с облегченными условиями коммутации; EG618—тяговые двигатели постоянного тока 750 и 1 500 В; EG7097 — тяговые двигатели переменного тока (162/з и 50 Гц); EG7098 — то же.
ФРГ
RP5H— тяговые двигатели переменного (162/3 Гц) тока; Е56 — то же; RE59W — тяговые двигатели выпрямленного тока; Е4196/2 — тяговые двигатели переменного (162/з Гц) тока; E4196S — то же; E4550F— тяговые двигатели.
Япония
GH125 — тяговые двигатели и вспомогательные машины; GH135 — тяговые двигатели переменного (162/з Гц) тока; GH325 — тяговые двигатели и вспомогательные машины; EG41T — то же; EG611—то же; MS5A — тяговые двигатели специальных экспрессов; GH1351 —тяговые двигатели переменного (162/3 Гц) тока.
США
АХ5 — высокоскоростные мощные тяговые двигатели постоянного и переменного тока; ТА35 — мощные тяговые двигатели постоянного и переменного тока электровозов и мотор-вагонов; ТА45 — то же; SA35 — генераторы дизель-поездов; SA45 — генераторы тепловозов; SA50— то же; Е35 — тяговые двигатели новейших типов.
Характеристики перечисленных марок электрощеточных материалов транспортного назначения отечественного и зарубежного производства приводятся в табл. 9-22. Дополнительные сведения по рассматриваемому вопросу можно найти также в [Л. 9-7] и каталогах зарубежных электрощеточных фирм.
Эксплуатационные свойства щеток для тяговых машин зависят не только от состояния электрооборудования подвижного состава, но и от профиля и состояния пути, на котором этот состав работает, режимов эксплуатации локомотивов (грузовые, пассажирские) и многих других факторов. По английским данным, при благоприятном сочетании перечисленных факторов средняя скорость изнашивания электрощеток на тяговых генераторах составляет 0,5—1,3 мм/10 тыс. км пробега пассажирского тепловоза и 1,0—1,5 мм/10 тыс. км пробега тепловоза, обслуживающего грузовые перевозки [Л. 9-8]. По этим же данным скорость изнашивания электрощеток тяговых двигателей постоянного тока современных типов подвижного состава, обслуживающего пассажирские перевозки, лежит в пределах 0,6—1,6 мм/10тыс. км пробега локомотива. При обслуживании грузовых перевозок приведенные цифры повышаются до 1,3—2,0 мм/10 тыс. км пробега, в случае работы локомотива с пневматическим торможением и до 2,5—4,0 мм/10 тыс. км пробега при работе локомотива с электрическим торможением. В [Л. 9-4] оценивается скорость изнашивания наиболее совершенных электрощеток на тяговых двигателях французских железных дорог величиной 2,5—3,0 мм/10 тыс. км пробега.
Таблица 9-22
Характеристики электрощеточных материалов, предназначенных для использования на электрооборудовании магистральных железных дорог
Эксплуатационная оценка транспортных электрощеток, используемых на отечественных железных дорогах, содержится в [Л. 9-9], согласно которой средняя скорость изнашивания изделий марок ЭГ61 и ЭГ74 составляет:
при пассажирских перевозках
на двигателях постоянного тока — до 1,6 мм/10 тыс. км пробега;
на двигателях пульсирующего тока — до 2,5 мм/10 тыс. км пробега;
при грузовых перевозках
на двигателях постоянного тока —2,5 мм/10 тыс. км пробега;
на двигателях пульсирующего тока — до 3,2 мм/10 тыс. км пробега.
Скорость изнашивания (средняя по радиусу) рабочих поверхностей коллекторов тяговых двигателей составляет при этом 0,07—0,08 мм/100 тыс. км пробега локомотива.
