Чтобы скоростемер работал устойчиво
Специалисты считают, что число возможных неисправностей скоростемера ЗСЛ2М — всего единицы, а причин отказов можно насчитать десятка два
В настоящее время электронными системами контроля и обеспечения безопасности движения оборудовано только около половины локомотивов, эксплуатируемых на сети дорог. Наряду с новыми приборами, в депо продолжают ремонтировать и механические скоростемеры. Поэтому необходимо представить наиболее часто встречающиеся отказы в их работе, определить и назвать причины интенсивного износа деталей, рекомендовать доступные методы предупреждения этих явлений.
Для начала рассмотрим, как работает механизм измерителя скорости. Многие специалисты, занятые изготовлением и ремонтом скоростемеров, совершенно ошибочно полагают, что анкерный ход в измерителе скорости функционирует абсолютно одинаково, как и в бытовых часах с балансовым регулятором.
Принципиальные отличия в работе измерителя скорости не отмечены и в книге Т.В. Джавахяна «Локомотивные скоростемеры». На с. 9 этого издания сделано очень неудачное, на мой взгляд, утверждение: «Благодаря специальным скосам на палетах анкерной вилки угол притяжения отсутствует. Это необходимо для обеспечения самопуска, начала работы механизма без воздействия извне».
В действительности, скосы на палетах дополняют отрицательный угол до величины 14°, что хорошо видно на чертеже построения анкерного хода (см. альбом чертежей скоростемера, с. 90). Названный самопуск, или по-другому самоход, как раз и обеспечивается отрицательными углами притяжки на палетах, что будет проиллюстрировано далее в статье.
В бытовых часах, в том числе и в приставном ходе скоростемера, используется свободный анкерный спуск с положительным углом притяжки, в котором анкерная вилка после передачи импульса балансу прижимается (притягивается) к ограничительным штифтам. При этом ее копье не соприкасается с предохранительным роликом ни в один из моментов движения, за исключением резких ударов или энергичных встряхиваний. Поэтому баланс там совершает свободное движение после получения импульса или под действием упругой спирали.
В измерителе скорости анкерная вилка после передачи импульса балансу прижимается усилием зуба импульсного колеса не к ограничительным штифтам, а к предохранительному ролику. Здесь его назначение — служить скользящей опорой для копья анкерной вилки. Роль предохранительного устройства выполняют ограничительные штифты, к которым вилка почти никогда не прикасается.
В технике предохранительными устройствами называют скобы, кронштейны, тросы, которые всегда должны находиться в ненагруженном состоянии и быть готовыми воспринять нагрузку при изломе предохраняемых деталей. Предохранительный ролик баланса всегда в работе, всегда под нагрузкой, поэтому целесообразнее было бы называть его опорным роликом.
В исходном положении (положении равновесия) верхняя рожка вилки опирается на импульсный штифт баланса Последний с помощью муфты спирали должен быть поставлен в положение, когда острие зуба импульсного колеса свободно заходит под импульсную плоскость входной или выходной палеты. Тогда зуб импульсного колеса действует как клин и легко поворачивает (поднимает) вилку и баланс. Нажатие острия зуба на плоскость покоя палеты в том случае, когда не будет выставлен баланс, сопровождается «забросом» указателя скорости.
За время импульса вилка поворачивается на 5°, баланс на 32,5° и импульсное колесо — на 10,5°. Далее следует свободное вращение колеса на 1,5°, а при большом проскоке — на 24°, после чего происходит удар зуба колеса в плоскость покоя палеты (рис. 1). С этого момента начинаются очень существенные изменения в работе анкерного хода измерителя скорости, которые сопровождаются отрицательными последствиями.
Направление действия силы зуба импульсного колеса на палету вилки всегда перпендикулярно плоскости покоя. Линия действия этой силы, проведенная от точки контакта зуба с палетой, проходит на некотором расчетном расстоянии от центра оси вращения вилки. Через точку контакта зуба с палетой проводим еще одну линию до центра оси вилки. Эти две линии образуют угол, который называется углом притяжения, а составляющая часть окружного усилия зуба колеса FMK — усилием притяжения.
При падении зуба импульсного колеса на палету вилка начинает вращаться по часовой стрелке ц>2в. копьем ударяется во встречно движущуюся кромку паза предохранительного ролика и останавливается. Баланс, имея большую кинетическую энергию, кромкой паза ролика нажимает на копье и придает вилке вращение против часовой стрелки ц>зв.
Вилка поворачивается на небольшой угол и копье выходит на цилиндрическую поверхность ролика. С этого момента начинается положение покоя. На копье вилки остаются отметины от соударения с кромкой паза предохранительного ролика, и всегда есть зона истирания о его поверхность.
Чтобы устанавливать и не превышать расчетную величину действующих сил в механизме измерителя скорости, на чертеже построения анкерного хода указаны величины крутящего момента на импульсном колесе Мкр max = 1925 г-мм и Мкр mjn = 1585 г мм (для сравнения — в приставном ходе МКр min = 8 г мм). Усилие нажатия зуба импульсного колеса, которое легко замерить, подсчитывается очень просто: Fmk = МкрАик = 1925/12,5 = 154 г, где FMK — усилие на острие зуба импульсного колеса; гик — радиус действующей окружности зуба импульсного колеса.
Обычная пружина подзавода создает в среднем расчетное усилие на зубе колеса при предварительной закрутке на 1 — 1,5 оборота. Увеличение предварительной закрутки подзавода до 3 — 4 оборотов недопустимо по причине повышения ческих шестерен импульсного колеса и сегментного валика, а также их осей и отверстий в платах.
Наличие или появление выработок на радиусной части рожек свидетельствует о том, что имеются или появились после длительной работы заметные отклонения в размерах деталей вилки, баланса, импульсного колеса или их межосевых расстояний. Центры окружностей отверстия предохранительного ролика, полукруглого паза предохранительного ролика и импульсного штифта должны находиться на одной радиальной линии. Отклонение или смещение импульсного штифта от этой радиальной линии более чем на 0,05 мм будет сопровождаться выработкой или зарубкой радиусной поверхности рожек.
Нормальное расстояние от центра оси вилки до торца копья — 18 5 мм. Уменьшение этого размера в результате истирания копья о предохранительный ролик до 18 4 мм или установке короткого копья будет также сопровождаться выработками радиусной части рожек. Правильные посадки корпуса вилки на ось и предохранительного ролика на ось баланса обеспечивают их взаимное расположение в механизме с зазором 0,2 мм, т.е. рожки анкерной вилки не должны соприкасаться с боковой поверхностью предохранительного ролика.
Трение рожек о боковую поверхность ролика замедляет движение баланса и вилки, что сопровождается большими овальными выработками импульсной зоны стенок паза и радиусной поверхности рожек анкерной вилки. Вместе с этим, активно истирается импульсный штифт баланса. Усиленной выработке копья и рожек способствует также увеличение угла притяжки при шлифовке скосов на палетах вилки.
При соответствующем практическом навыке по внешнему виду выработок и износов используя дополнительно простейшие замеры, можно сразу определять имеющиеся или возникшие отклонения и наметить действия по их устранению. Например, при смещении предохранительного ролика относительно импульсного штифта поворотом на оси баланса его надо установить на место или заменить баланс, иначе, что случается часто, придется менять вилки из-за износа рожек и иметь неприятности по забросам указателя скорости Для восстановления размера 18 5 мм можно сделать глубокое кернение копья. Зарубки на копье и рожках лучше зачеканивать бойком соответствующих размеров, чем запиливать надфилем
Забросы указателя скорости будут происходить при неудовлетворительном скольжении сегментов на шлицевом валике, а также неправильной установке фиксирующего ролика относительно сегментов, если будет оставлен зазор между регулировочным винтом и коромыслом ролика. В этом случае ролик западает в просвет между сегментами, затормаживает вращение валика и происходит заброс указателя скорости. Кроме того, сегменты при большом проскоке боковой поверхностью ударяют в резьбу ролика и затупляют вершины зубьев.
Когда нет четкого представления о принципе действия измерителя скорости, соответственно о взаимном расположении и взаимодействии деталей в различные моменты движения иногда выдвигают абсурдные, ничем не обоснованные предложения. Например, технолог завода просит разрешения не притуплять острые кромки паза предохранительного ролика и импульсного штифта баланса, считая, что эти поверхности нерабочие.
Нередко в депо отбрасывают в сторону анкерные вилки, которые «не идут». При проведении простейших замеров оказывается, что расстояние от центра оси вилки до торца копья не 18,5 мм, а 18,9, толщина копья не 1,8, а 2 мм Это хорошо, что их можно устанавливать в изношенные механизмы, но для нормальных надо запилить копье до получения размера 18,6 мм, а его толщину — до 1,8 мм, и анкерные вилки будут обеспечивать устойчивую работу измерителя скорости.
Очень длительное время при 24-часовой наработке порядка 50 % скоростемеров имели так называемые «забросы» указателя скорости. Без анализа и систематизации причин «забросов», не проводя необходимых замеров, изготовители решили усилить предварительную закрутку пружины подзавода до трех оборотов и изменить контур деталей анкерной вилки, как это показано на рис. 2 пунктирными линиями.
Но количество скоростемеров, имеющих «забросы», не уменьшилось, а выработки поверхностей копья и рожек увеличились При показе таких вилок в лаборатории хронометрических приборов Пензенского государственного университета было высказано предположение, что они имеют срок службы два года, а в действительности работали около 20 — 40 ч. С большим сопротивлением на заводе вынуждены были согласиться в ошибочности своих действий.
Когда на заводе стали последовательно устранять погрешности изготовления деталей анкерного хода и выполнять требования альбома чертежей, прекратились выработки копья и рожек. Соответственно, почти полностью ликвидировались систематические «забросы», за исключением случайных ошибок сборки и регулировки.
Вообще, число возможных неисправностей скоростемера невелико, а количество их причин можно насчитать десятка два. Приведу основные: усиленная закрутка пружины подзавода, смещение паза предохранительного ролика относительно импульсного штифта баланса, высокая шероховатость рабочих поверхностей деталей, увеличение углов скосов на палетах (углов притяжения), уменьшение углов импульса вилки и баланса (по многим причинам). Прибор не будет служить устойчиво, если не выставить анкерный ход в положение равновесия после регулировки скорости величиной рабочей длины спирали баланса, не обеспечить требуемое скольжение сегментов на шлицевом валике.
Весьма негативно сказываются на функционировании механизма измерения скорости западание фиксирующего ролика в просвет между сегментами при наличии зазора между регулировочным винтом и коромыслом ролика, уменьшение размера 18,5 мм на анкерной вилке, острые кромки паза предохранительного ролика и импульсного штифта баланса. Механизм не станет работать исправно, когда отклоняются величины межосевых расстояний баланса вилки и импульсного колеса, уменьшен диаметр окружности зубьев импульсного колеса, отсутствует смазка.
Скоростемер не подлежит эксплуатации если обнаружено затирание рожек вилки о боковую поверхность предохранительного ролика (по многим причинам), применено силовое раздвигание плат для установки указателя скорости на нулевую отметку, выявлены неудовлетворительное состояние гальванических покрытий, низкая твердость деталей. Для комплексной проверки параметров анкерных вилок можно изготовить технологический механизм со шкалой отсчета градусов угла поворота баланса который является универсальным показателем соблюдения основных размеров вилки.
Инж.
А.Ф. НОВИКОВ,
ОАО «Электромеханика», г. Пенза
09.11.2011, 21:10
Похожие темы
Справочник
Почта
