Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 1 2019 17 TECHNOLOGY частей электровоза. Надежность работы двига- теля в основном связана с исправностью коллек- торно-щеточного узла (КЩУ) [4]. Физическим и химическим воздействиям и разнообразным разрушениям в большей степени подвержен кол- лектор ТЭД. Поэтому поверхность коллектора является наиболее уязвимым звеном КЩУ. Со- стояние ТЭД, как и других электрических ма- шин постоянного тока (ЭМПТ), определяется при визуальном контроле контактной поверхно- сти щеток и коллектора. Коллектор ТЭД, находящийся в идеальных условиях эксплуатации, должен иметь на кон- тактной поверхности коллекторных пластин с электрографитными щетками глянцевую пленку (политуру) повышенной твердости, которая зна- чительно снижает износ коллекторных пластин и повышает коммутационную устойчивость ЭМПТ [4]. Разрушение политуры приводит к по- вышенному износу коллектора, а следовательно, к ухудшению коммутационных свойств ЭМПТ и, как следствие, необходимости осуществления ремонта КЩУ. Замена всего КЩУ происходит согласно технологическому процессу (ТП) ре- монта только при достижении минимальных до- пустимых конструкционных размеров, ниже ко- торых эксплуатация данного узла запрещена. В противном случае в отсутствие иных неисправ- ностей замена экономически неэффективна, так как остальные детали КЩУ имеют значительно больший ресурс работы. Поэтому при ремон- те ТЭД, как правило, осуществляются опреде- ляемые по ТП виды ремонта электровоза в за- данном объеме. Осуществляемая механическая обработка коллектора направлена на восстанов- ление требуемых эксплуатационных и техно- логических параметров ЭМПТ: шероховатость контактной поверхности коллектора – не более 3,2 мкм; эксцентриситет – не более 8 мкм; бие- ние – не более 0,08 мм. Большинство применяемых при ремонте КЩУ механических, электрофизических и элек- трохимических, физико-химических методов разработаны на основе современных достиже- ний науки и техники [5–21]. Самым распро- страненным способом ремонта коллекторных пластин остается механическая обработка поверхности, имеющая ряд существенных не- достатков: уменьшение диаметрального разме- ра коллектора, износ режущего инструмента, высокая шероховатость поверхностей (более 3,2 мкм). Таким образом, целью данной работы явля- ется повышение надежности работы и ресурса ЭМПТ, и в частности ТЭД-электровозов. Для до- стижения поставленной цели необходимо про- вести анализ существующего технологического процесса ремонта и обосновать эффективность совершенствования технологии ремонта ТЭД за счет внедрения дополнительной операции ЭИО. Методика исследований Современные методы формообразования по- верхностей при изготовлении деталей основаны на различных физико-химических процессах и частично могут быть лишены недостатков, присущих обработке резанием, но при ремонте коллекторов ТЭД их не применяют главным об- разом по причине несоответствия нормативной документации. Известным фактом является то, что коэффи- циент трения между графитовыми поверхностя- ми в несколько раз меньше, чем между медной и графитовой поверхностью [16]. Поэтому по- вышение содержания углерода в поверхностном слое коллекторных пластин (которые выпол- няются из меди) может продлить срок службы КЩУ за счет снижения силы трения в этом узле. Повысить содержание углерода возможно за счет нанесения углеродистых покрытий. Для обработки коллекторов ТЭД наиболее перспективным электрофизическим методом считается метод, относящийся к группе элек- троэрозионных методов электроискровой об- работки (ЭИО), в котором применяется уголь- ный анод. Принцип метода ЭИО заключается в переносе вещества угольного электрода (анода) на поверхность медных пластин коллектора (ка- тода) во время электрических разрядов [17, 19, 20]. Основные преимущества метода ЭИО сле- дующие:  практически точечное покрытие заготовки (радиусом менее миллиметра);  перенос большого количества вещества в нужную область обрабатываемой поверхности (60…80 %);  отсутствие необходимости специальной защиты необрабатываемой поверхности заго- товки.