Research of mechanical effects on power buses of a reversible converter-4000-2M OF electric locomotives 2 (3, 4) ES5K
Keywords:
life cycle contract, power bus, reversible convertor, CAD-model, CAE-model, modal analysis, harmonic analysis, vibrationAbstract
In 2020, within the framework of the life cycle contract concluded between the locomotive supplier Roslokomotiv AO and Russian Railways OAO, the supply of electric locomotives of the series «Ermak» produced by «Production Company «Novocherkassk Electric Locomotive Plant» OOO. Often, when developing and designing new locomotives, it is difficult to determine the real operational mechanical effects on the components and elements of equipment of locomotives operating in different operating conditions. Which is why, within the life cycle of locomotives, their modernization is envisaged in order to increase reliability and service life. During the period of operation of the new locomotives, one of the shortcomings of series 2(3, 4) ES5K electric locomotives with axial traction control was revealed – a break in the power current-conducting bus of the reversible converters RIP-4000-2M at the points of contact of the buses to the terminals of the reversible converter. At present, measures have been taken to refine the construction design of the bus mounting, however, it was not possible to completely eliminate the problem.
A CAD and CAE-model of the bus mounting of the reversible converters was developed, a modal and harmonic analysis was carried out using the finite element method of the Solid Works Simulation software package. The article presents the results of modal and harmonic calculations of the power current-conducting bus of the reversible converters. The natural frequencies of the bus mounting construction design of the high-voltage power supply were determined, the maximum stresses arising in the structure were found from the amplitude-frequency characteristic. The results of the study in the CAD software complex confirmed the occurrence of malfunctions of the reversible converter-4000-2M buses. A modernization is proposed that allows one to reduce the concentration of stresses in the construction design and to eliminate the risk of mechanical failures in the power buses.
References
Всерьез и надолго // Train and Brain : электрон. журн. URL: https:// trainandbrain.ru/maintheme/vseriezinadolgo (дата обращения 18.10.2020).
ГОСТ 31539-2012 Цикл жизненный железнодорожного подвижного состава. Термины и определения. Введ. 2014–01–01. 14 с.
ГОСТ 33943-2016 Надежность железнодорожного тягового подвижного состава. Термины и определения. Введ. 2017–09–01. 40 с.
ГОСТ Р 55364-2012. Электровозы. Общие технические требования. М. : Изд-во стандартов, 2012. 62 с.
Алямовский А.А. SolidWorks Simulation. Как решать практические задачи. СПб. : БХВ-Петербург, 2012. 445 с.
Алямовский А.А. SolidWorks Simulation. Инженерный анализ для профессионалов. Задачи, методы, рекомендации. М. : ДМК-Пресс, 2015. 562 с.
Алямовский А.А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation. М. : ДМК-Пресс, 2019. 566 с.
Kurowski Paul M. Engineering Analysis with SOLIDWORKS Simulation 2020 // Design Generator Inc. 2020. 604 с. ISBN 978-1-63057-325-6.
Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К, 4ЭС5К). Руководство по эксплуатации. Кн. 1. Описание и работа. Электрические схемы. Новочеркасск, 2006. 251 с.
Справка по SolidWorks. Критерий максимального напряжения. URL: solidworks.com/2021/russian/ SolidWorks/cworks/c_Maximum_Stress_Criterion_ 2.htm (дата обращения 18.10.2020).
Справка по SolidWorks. Модальный анализ временной диаграммы. URL: http://help.solidworks.com/2021/ russian/SolidWorks/cworks/ c_Modal_Time_History_Analysis.htm? verRedirect=1 (дата обращения 20.10.2020).
Вибрации в технике. Т. 2. Колебания нелинейных механических систем / И.И. Блехман и др. М. : Машиностроение, 1979. 351 с.
Блехман И.И. Вибрационная механика. М. : Физматлит, 1994. 391 с.
ГОСТ 30631-99. Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации. М. : ИПК Изд-во стандартов, 1999. 36 с.
ГОСТ 24346-80. Вибрация. Термины и определения. М. : ИПК Изд-во стандартов, 1980. 73 c.
Челомей В.Н. Диментберга Ф.М., Колесникова К.С.. Вибрации в технике: Колебания машин, конструкций и их элементов: справочник в 6 т. М. : Машиностроение, 1980. 544 с.
Справка по SolidWorks. Массовое участие. URL: http://help.solidworks.com/2012/russian/SolidWorks/cworks/ IDH_HELP_LIST_MASS_PARTICIPATION.htm (дата обращения 01.10.2020).
Биргера И.А. Пановко Я.Г. Прочность, устойчивость, колебания : справочник. Т. 2. М. : Машиностроение, 1968. 831 c.
Ходжаев К.Ш. Резонансные и нерезонансные случаи в задаче о возбуждении механических колебаний // Прикладная математика и механика. 1968. Т. 32, № 1. C. 85–100.
Erofeev V.I. Plehov A.S., Titov D.U. Electromechanic installations vibration acceleration protection system // International Conference on Informatics, Networking and Intelligent Comp ting. Shenzhen, 2014. C. 75–77.
Справка по SolidWorks. Гармонический анализ. URL: http://help.solidworks.com/2021/russian/SolidWorks/ Cworks/c_Harmonic_Analysis.htm?verRedirect=1 (дата обращения 05.12.2020).
Биргер И.А. Шор Б.Ф., Шнейдерович Р.М. Расчет на прочность деталей машин. М. : Машиностроение, 1966. 616 с.
Кононенко В.О. Нелинейные колебания механических систем. Киев : Наук. думка, 1980. 382 с.
Краткий справочник для инженеров и студентов: Высшая математика. Теоретическая механика. Сопротивление материалов / А.Д. Полянин и др. М. : Международная программа образования, 1996. 432 с.
