Archiwum Trakcji i wagonów - Uszkodzenia maszyn elektrycznych i zestawów kołowych lokomotyw elektrycznych serii EU06/07 i ET22

[zeus04]

Trakcja wagony nr. 1 z 1988
mgr inż. Jan PANEK
Lokomotywownia Kraków Prokocim
Uszkodzenia maszyn elektrycznych
i zestawów kołowych lokomotyw elektrycznych
serii EU06/07 i ET22
Warunki, w jakich eksploatowane są pojazdy trakcyjne w Lokomotywowni Kraków
Prokocim, są szczególnie trudne w porównaniu z warunkami eksploatacji w
innych lokomotywowniach. Składa się na to wiele przyczyn, z których
najważniejsze to duży udział linii górskich, na których eksploatowane są
pojazdy, jazda z prędkościami zbliżonymi do maksymalnej prędkości
konstrukcyjnej pojazdów pasażerskich, z pociągami o masie brutto niekiedy
ponad 750 ton, zły stan torów, duża częstość zatrzymań powodowana dużą
liczbą planowanych i nieplanowanych postojów itp.
W ruchu towarowym ok. 30 proc. lokomotyw zatrudnionych jest do prowadzenia
pociągów o masie brutto ok. 600 ton, 10 proc. to pociągi z obciążeniem ok.
1000 ton, pozostałe lokomotywy prowadzą pociągi o masie przekraczającej
niejednokrotnie 1800 ton. Praca na dużych wzniesieniach przekraczających
nawet 25 promil, z nierzadkimi przypadkami niemożności realizacji jazdy w
trudnych warunkach atmosferycznych, powoduje przeciążenia lokomotyw.
Tymczasem z roku na rok zwiększają się masy pociągów pasażerskich (tabela).
Negatywny wpływ na warunki pracy lokomotyw, a zwłaszcza silników
trakcyjnych, ma częstość rozruchów, spowodowana zarówno planowymi i
nieplanowymi zatrzymaniami pociągów, jak i dużą liczbą powolnych jazd na
szlakach, związanych ze stanem torów. Wpływ na sprawność pojazdów ma również
tzw. czynnik ludzki. Nie wszystkie lokomotywy obsługiwane są przez te same
drużyny trakcyjne (dotyczy to lokomotyw w ruchu towarowym), co jest
niekorzystne, ale jest wynikiem rotacji lokomotyw i konieczności obsługi
przez drużyny z innych lokomotywowni.
Analiza uszkadzalności maszyn elektrycznych
w latach 1982-1986
Od 1984 roku jest notowany wzrost liczby uszkodzeń silników trakcyjnych
eksploatowanych w lokomotywowni Kraków Prokocim (rys.). Najgorszym rokiem
pod względem liczby uszkodzeń był 1985. Znacznie zwiększyła się w tym
okresie liczba uszkodzeń silników typu LKc i LKb635. Rok 1986
charakteryzował się niewielkim zmniejszeniem liczby uszkodzeń tych silników.
Liczba uszkodzeń silników typu EE 541 utrzymuje się na stałym poziomie. W
1987 roku liczba ta nieznacznie zmalała.
Uszkodzenia silników typu EE541
Najczęstszymi rodzajami uszkodzeń silników typu EE 541 są:
- przebicia izolacji wirnika,
- przebicia izolacji uzwojeń stojana,
- uszkodzenie komutatora.
W roku 1985 zanotowano 34 przypadki przebicia izolacji wirnika, co stanowiło
25,6 proc. wszystkich uszkodzeń, zaś w 1986 roku tych przypadków było
mniej - 30 (21,1 proc.).
Najczęściej występującym uszkodzeniem izolacji wirnika jest jej przebicie
pod bandażem w pobliżu chorągiewek komutatora lub rzadziej - po stronie
przeciwnej do komutatora (PK). Przebicie ma charakter miejscowy i objawia
się wypaleniem dziury w bandażu. Konsekwencją tego bywa osłabienie szklanej
taśmy bandaża i jej rozerwanie. Spotyka się ponadto przebicia izolacji
stożka komutatora przy komutatorze. Przebicia izolacji uzwojenia wirnika w
żłobkach są na ogół niewidoczne.
W 1986 roku zanotowano zwiększenie liczby uszkodzeń izolacji uzwojeń stojana
(30 przypadków, tj. 21,1 proc.) w porównaniu do 1985 roku (18 przypadków,
tj. 13,5 proc.). Uszkodzeniom ulegały zarówno uzwojenia biegunów głównych,
komutacyjnych, jak i kompensacyjnych (odkształcenia czół uzwojeń
kompensacyjnych). Jest charakterystyczne, iż liczba uszkodzeń stojana
zwiększa się w okresie zimowym, zaś w okresie letnim zwiększa się liczba
uszkodzeń wirnika.
Uszkodzenia komutatora to przede wszystkim owalizacja, zwarcia
międzydziałkowe, wysuwanie się izolacji międzydziałkowej.
W 1985 roku obserwowano zwiększenie liczby uszkodzeń łożysk tocznych,
zwłaszcza po stronie PK (22 przypadki, tj. 16,5 proc.). W 1986 roku liczba
tych uszkodzeń zmalała (16 przypadków, tj. 11,2 proc.). Pozostałe rodzaje
uszkodzeń utrzymują się od lat na mniej więcej jednakowym poziomie.
Obserwując przebieg silników od momentu zamontowania w pojazdach (podczas
naprawy okresowej lub po wymianie w lokomotywowni) stwierdza się, że ich
uszkodzenie następuje zwłaszcza w dwóch charakterystycznych przedziałach
przebiegów: 25-50 tyś. km, i 100-150 tyś. km.
Jeżeli uszkodzenia izolacji występują z jednakowym natężeniem w całym
okresie pracy silnika, to uszkodzenia komutatora koncentrują się zwłaszcza w
zakresie przebiegu 100-150 tyś. km. Zasadniczą tego przyczyną jest
owalizacja komutatora, co stanowi 36,8 proc. ogólnej liczby wszystkich
uszkodzeń zdarzających się w tym przedziale przebiegu.
Najczęściej uszkodzeniom ulega silnik zamontowany na I zestawie kołowym
(41,1 proc. wszystkich uszkodzeń) oraz na III zestawie (ok. 24 proc.). Jest
to potwierdzeniem niezadowalającej jakości izolacji, jej własności
dielektrycznych.
Przetwornice typu MG91H
Najczęstszymi uszkodzeniami przetwornic są przebicia izolacji wirnika po
stronie wysokiego napięcia (WN), owalizacja komutatora oraz łożysk tocznych,
zwłaszcza po stronie WN (wentylatora). W 1986 roku liczba uszkodzeń
przetwornic zmalała w stosunku do 1985 roku z 56 do 52. Liczba uszkodzeń
izolacji stojana utrzymywała się na niezmienionym poziomie (w 1985 roku - 9
przypadków, w 1986 roku również 9 przypadków). Zdecydowanie zmniejszyła się
liczba uszkodzeń izolacji wirnika. Jeżeli w 1985 roku zanotowano 22
przypadki uszkodzeń izolacji wirnika, to w 1986 roku tych przypadków było
10.
Niepokój budzi utrzymująca się od lat zwiększona liczba uszkodzeń
komutatora - zwłaszcza owalizacja.
Uszkodzenia te występują po dość znacznym przebiegu, średnio po ponad 200
tyś. km.
Większość, bo ok. 52 proc. wszystkich uszkodzeń, zanotowano po przebiegu
ponad 200 tyś. km od naprawy okresowej w zntk. Uszkodzenia przetwornic
występowały więc przede wszystkim po długim okresie eksploatacji. Ogólnie
można stwierdzić, że uszkadzalność przetwornic typu MG91H nie stanowi
większego problemu w Lokomotywowni Kraków Prokocim.
Utrzymanie maszyn elektrycznych
Cykl przeglądowo-naprawczy
W Lokomotywowni Kraków Prokocim realizowany jest ogólnie przyjęty w PKP cykl
przeglądowy maszyn elektrycznych. Przeglądy kontrolne wykonują pracownicy
Oddziału Napraw na posterunkach rewidenckich. Przeglądy okresowe są
wykonywane po następujących okresach:
- EN57 - średnio co 15 dni (ok. 6,5 tyś. km przebiegu),
- EU06/07 - średnio co 18 dni (ok. 7,5 tyś. km przebiegu),
- ET21 - średnio co 30 dni (ok. 6,0 tyś. km przebiegu),
- ET22 - średnio co 18 dni (ok. 4,5 tyś. km przebiegu).
Przeglądy okresowe, sezonowe i poszerzone maszyn, znajdujących się w
pojeździe, wykonują pracownicy kompleksowych brygad przeglądowych Oddziału
Napraw. Naprawy wymontowanych maszyn elektrycznych i ich przygotowania do
zabudowy w pojeździe dokonują pracownicy specjalistycznego warsztatu
Oddziału Przygotowania Napraw. W trakcie prac przeglądowych (i po ich
zakończeniu) odbioru pojazdu dokonują tzw. odbiorcy taboru (po jednym
pracowniku w każdej zmianie).
W ciągu ostatnich lat następował systematyczny spadek zatrudnienia w
zespołach warsztatowych, wywołany sytuacją na rynku pracy w makroregionie
krakowskim. W 1982 roku miernik pracogodzin na naprawy bieżące lokomotyw
wynosił 4,6, a elektrycznych zespołów trakcyjnych - 4,3; zaś w 1986 roku
odpowiednio 3,2 i 3,5. Mimo tak niskich mierników prace przy przeglądach i
naprawach maszyn elektrycznych traktuje się priorytetowo.
Rodzaj i zakres wykonywanych napraw są uzależnione od częstości i rodzaju
uszkodzeń oraz stanu rezerwy obiegowej.
Wszystkie maszyny po naprawie w zakładach naprawczych taboru kolejowego i w
lokomotywowni poddaje się próbom według specjalnie opracowanej w
lokomotywowni instrukcji. Próby polegają na:
- pomiarze rezystancji izolacji,
- pomiarze owalizacji komutatora,
- pomiarze napięć międzydziałkowych,
- pomiarze docisku szczotek,
- kontroli pracy łożysk tocznych.
Uszkodzenia zestawów kołowych typu 4E lokomotyw serii EU06/07 i ET22
W lokomotywowni Kraków Prokocim notowane są następujące uszkodzenia zestawów
kołowych:
- pęknięcia i wyłamania dużych zębów kół zębatych,
- zatarcia łożysk ślizgowych,
- poluzowania obręczy,
- uszkodzenia elementów metalowo-gumowych napędu "Alsthoma".
W ostatnich kilku latach stwierdzono zwiększenie liczby uszkodzeń dużych kół
zębatych. W 1986 roku zanotowano 15 przypadków uszkodzeń dużego koła
napędowego (4,9 proc. wszystkich eksploatowanych zestawów). 14 uszkodzeń
zdarzyło się w lokomotywach serii EU06/07, 1 uszkodzenie w lokomotywie serii
ET22. Średni przebieg uszkodzonego zestawu po naprawie w zntk wynosi 202,5
tyś. km.
W pięciu miesiącach 1987 roku zanotowano 9 (3 proc.) przypadków uszkodzeń
dużego koła zębatego. Wszystkie uszkodzenia zdarzyły się w lokomotywach
serii EU06/07. Średni przebieg uszkodzonego zestawu po naprawie w zntk
wynosi 145 tyś. km. Oględziny uszkodzonych kół zębatych wykazały:
- wyłamania pojedynczych zębów, mające początek na dnie wrębu koła,
- pęknięcia od dna wrębu koła, posuwające się promieniowo wzdłuż
tarczy koła lub wzdłuż wieńca koła, obejmujące swym zakresem pewną liczbę
zębów. Oprócz tego na powierzchni bocznej zębów obserwuje się zużycie
typu "pitting".
Charakter uszkodzeń kół zębatych nie zmienia się od lat, jednak zastanawia
zwiększanie się z roku na rok ich liczby. Uszkodzenia te mają charakter
zmęczeniowy. Są obawy, że ten niekorzystny proces może się pogłębiać ze
względu na znaczne wyeksploatowanie zestawów, a zwłaszcza kół zębatych. Na
uszkodzenia kół zębatych mają również wpływ warunki eksploatacyjne lokomotyw
serii EU06/ 07 - podobnie jak na uszkadzalność silników trakcyjnych.
Innym problemem, jaki występuje w Lokomotywowni Kraków Prokocim, są zatarcia
łożysk ślizgowych. W 1986 roku zanotowano 10 przypadków zatarć, zaś w ciągu
pięciu miesięcy 1987 roku przypadków tych było 28. W odróżnieniu od
uszkodzeń kół zębatych zatarcia łożysk ślizgowych zdarzają się przeważnie w
okresie zimowym. Ciężkie warunki zimowe, jakie panowały w 1986 roku, miały
znaczny wpływ na powstawanie tego typu uszkodzeń. W styczniu 1986 roku
zanotowano 10 przypadków zatarć, w lutym również 10, w marcu 5, a w kwietniu
już tylko 3.
Najważniejszą przyczynę tych uszkodzeń upatruje się w dostawaniu się do
maźnic wilgoci (śniegu, przez niewielkie nawet nieszczelności). Mimo,
wydawałoby się, idealnie szczelnych zamknięć maźnic i klap inspekcyjnych
śnieg jednak dostawał się do wnętrza, (notowane były przypadki zamarzania
knotów smarnych). Oczywiście niemały wpływ na pracę łożysk ślizgowych ma
dobór panewek i właściwe przygotowanie poduszek smarnych. Obecnie do tych
zagadnień przywiązuje się o wiele większą wagę.
Osobnym problemem jest luzowanie się obręczy. Skala tego zjawiska nie jest
tak duża w przypadku lokomotyw serii EU06/07 i ET22, jak w lokomotywach
ET21. Jednak w 1986 roku zanotowano 7 przypadków luźnych obręczy, które
dyskwalifikowały zestawy z eksploatacji, zaś w ciągu pięciu miesięcy 1986
roku tych przypadków było 6. Średni przebieg zestawu do uszkodzenia
(poluzowania obręczy) od momentu przeobręczowania w zntk wynosił 214 tyś. km
w 1986 roku i 188 tyś. km w 1987 roku. W obu przypadkach rozpiętość grubości
obręczy wynosiła 48-60 mm. Analiza zestawów, w których nastąpiło poluzowanie
obręczy wykazała, że około 20 proc. poluzowań zdarzyło się w zestawach
uprzednio naprawianych, jednak po znacznym przebiegu po napawaniu.
Jak już stwierdzono na wstępie lokomotywy z MD eksploatowane są w terenie
górskim. Mo to duży wpływ na zużywanie się obręczy zestawów. Średni przebieg
zestawu 4E lokomotyw serii EU06/07 do pełnego toczenia w lokomotywowni
wynosi 94153 km. Bez stosowania napawania obrzeży obręczy lokomotywy serii
EU06/07 w żadnym przypadku nie przejechałyby tylu kilometrów bez
przeobręczowania.
W poprzednich latach poważnym problemem była duża liczba uszkodzeń tulei
metalowo-gumowych Z-140 w napędzie "Alsthoma". W ostatnim okresie ich
uszkadzalność zdecydowanie zmniejszyła się. Zarówno w 1986 roku, jak i w
1987 roku notowano średnio jedno uszkodzenie w kwartale. Obecnie nie stanowi
to już problemu w Lokomotywowni Kraków Prokocim.
Wnioski
• Uszkadzalność dużych kół zębatych spowodowana jest przede wszystkim ich
wyeksploatowaniem i ma charakter zmęczeniowy. Należy zatem rozważyć
możliwość przystąpienia do ich wymian po określonym przebiegu.
• Brak w rezerwie obiegowej lokomotywowni silników trakcyjnych i
przeobręczowanych zestawów kołowych powoduje konieczność podmian tych
podzespołów w lokomotywowni. Wpływa to ujemnie na liczbę uszkodzeń dużych
kół zębatych i zatarć łożysk ślizgowych (lokomotywownie nie dysponują
oprzyrządowaniem i warunkami technicznymi, które zapewniłyby w pełni
właściwe wykonawstwo montażowe).