РОЗДІЛ 2
УМОВИ ТА МЕТОДИКИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1 Умови експлуатаційних випробувань модернізованих контакторів
Згідно з розпорядженням №416/431 від 21 червня 2000р. головного інженера Придніпровської залізниці, місцем випробовувань було визначено локомотивне депо Нижньодніпровськ-Вузол. За цим розпорядженням і наступним наказом №388/ОХ від 07 липня 2000р начальника локомотивного депо Нижньодніпровськ-Вузол для випробувань було вибрано 8 електровозів серії ВЛ8: №№ 185, 225, 291, 332, 336, 404, 668, і 1297. На цих електровозах верхні та нижні силові контакти - губки найбільш струмонавантажених індивідуальних електропневматичних контакторів типу ПК-21, ПК-22, ПК-25, ПК-41, ПК-43, ПК-118 (в силовій схемі електровозів це № № 5-1, 6-1, 10-1, 11-1, 12-1, 5-2, 6-2, 10-2, 11-2, 12-2) було відновлено по технології розробленій автором цієї роботи. При цьому в кожній секції були поставлені контакт-деталі з різних контактних матеріалів. Кожний контактний елемент для постійного контролю мав свій порядковий номер згідно типу матеріалу напайки і тому залишався на своєму місці протягом усього часу випробувань. Випробувальну експлуатацію електровозів з модернізованими контактами розпочали 31 липня 2000 року. Під час цієї експлуатації, яка тривала до квітня 2002 року, на поточних ремонтах ПР-1, ПР-2 та ТО-3 проводили контрольні перевірки-аналіз роботи, обмір в робочій зоні і зважування зношуваних губок-контактів з записом цього в спеціальний журнал.
Станом на 16.03.2002р. електровози, на які було встановлено дослідні електропневматичні контактори, мали пробіг понад 150 тис.км. (Додаток А).
При цьому середньодобовий пробіг електровозів ВЛ8 приписки локомотивного депо Нижньодніпровськ-Вузол складав приблизно 450 км. (табл. 2.1).
Таблиця 2.1- Середньодобовий пробіг (в км) електровозів ВЛ8 на ділянках Придніпровської залізниці
Місяць Рік 2000 2001Січень 470,9 481,6Лютий 463,9 461,6Березень 464,9 476,7Квітень 448,5 463,1Травень 458,6 471,1Червень 447,2 456,6Липень 464,1 453,8Серпень 455,8 453,2Вересень 445,9 460,5Жовтень 445,6 463,2Листопад 425,4 435,3Грудень 445,7 454,7
2.2 Методи досліджень технологічних характеристик електропровідних матеріалів і напайок з них
Фазовий склад матеріалів оцінювали рентгенофазовим методом, а поверхневу структуру і структуру торцевих шліфів - на мікроскопі МІМ-8 зі збільшенням до 300 разів.
Мікротвердість H? вимірювали приладом ПМТ-3. Навантаження на індентор складало 0,5..2,0 Н. Величину H? розраховували як середньостатистичне за 8...12 значеннями, знайденими в різних точках поверхні зразка.
Параметри шорсткості напайок - середнє арифметичне відхилення профілю поверхні Ra та середній крок мікронерівностей Sm - вимірювали профілографом - профілометром типу АІ моделі 252 (ГОСТ 19299-73). При роботі в режимі профілометра швидкість трасування склала 6 і 0,6 мм/хв., а в режимі протяжки діаграмної стрічки - 120 мм/хв. при вертикальному збільшенні 5?103 і 104 та горизонтальному - 20 і 200; границя виміру - 1 мкм. В режимі профілографа при вимірюванні Sm швидкість трасування складала 60 і 0,6 мм/хв., відсічка кроку - 0,25 мм. В обох режимах довжина траси дотику складала 1,5 мм. Середнє значення параметрів Ra і Sm визначали за результатами вимірів на 10 зразках.
Величину контактного тиску Fk вимірювали за допомогою динамометра в локомотивному депо Нижньодніпровськ-Вузол Придніпровської залізниці при деповському ремонті ПР3 і безпосередньо на електровозах ВЛ8 при постановці модернізованих електропневматичних контакторів та на ВАТ "Львівський локомотиворемонтний завод" при капітальних ремонтах КР1 і КР2.
Для вимірювання питомого електричного опору ? матеріалу контактів при Т?=+20?С використовували чотирьохзондовий метод, згідно якому величину ? визначали за формулою:
(2.1.)
де D-відстань між суміжними зондами;
?V-різниця потенціалів між зондами;
І-сила струму в колі струмових зондів.
2.3 Методики та прилади вимірювання спаду напруги, температури, контактного опору та величини зносу контактних з'єднань
Спад напруги на контактних з'єднаннях вимірювали методом вольтметра-амперметра на випробувальній станції Львівського локомотиворемонтного заводу за допомогою універсального електронно-цифрового приладу Щ4313 в піддіапазоні 200 mV. Для реєстрації при цьому сили робочого струму Iроб = 0...1500 А використовували мілівольтметр М2017 класу 0,5 через вимірювальний шунт 75 mV на 4000 А. При вимірюваннях проводили перерахунок: 150 поділок =45 mV.
Температуру всередині тіла контакту Тт вимірювали в найбільш нагрітій точці - точці дотику. Враховуючи умови роботи контакту на електровозі, температуру реєстрували з дугогасною камерою і без неї. Для замірів температури використовували термометр термоелектричний цифровий ТТ-Ц016, з термопарою ХА(К)-10...1200 оС, з дискретністю 1 оС (Похибка ?4 оС при T<300 оС). Необхідну для розрахунків надійності температуру поверхні контактування Т визначали за наближеною формулою Хольма [40, с.18 і 83]
де для усіх матеріалів [1, с.395];
Uк - спад напруги на контактному з'єднанні.
Методика вимірювання дозволяла в однакових умовах (тиск повітря Р=5,5 Ат, напруга в колі живлення електропневматичного вентиля Uроб =50В, контактор типу ПК21) для усіх видів контактів:
- одночасно фіксувати величини спаду напруги та температури при поступовому збільшенні робочого струму від 0 до 1500А. Час витримки t=15с. Дискретність замірів (близько 50А) прийнята за 3 поділки мілівольтметра М2017 (1поділка = 16,15А). Параметри реєстрували без дугогасної камери;
- одночасно фіксувати величини спаду напруги при поступовому збільшенні робочого струму від 0 до 1500А (час витримки t = 15 с) та температури (дискретн