Способ оценки адгезионной прочности изоляционного покрытия обмоток тяговых двигателей электровозов и устройство для его реализации Российский патент 2018 года по МПК G01N3/60 G01N19/04 G01N29/04 

Описание патента на изобретение RU2671548C1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проведении испытаний адгезионной прочности изоляционного покрытия обмоток электродвигателей локомотивов.

В современных условиях развития экономики возникает необходимость повышения сроков доставки грузов и формирования устойчивых грузопоток. В связи с этим инфраструктура железнодорожного транспорта испытывает большие нагрузки, связанные с увеличением веса поездов и скоростей движения при неизменности технических характеристик тягового подвижного состава.

Результатом таких перегрузок становится усиление ряда негативных факторов, влияющих на тяговые свойства электродвигателей локомотивов. Основными возникновения режимов неустойчивой работы являются электрические и механические воздействия.

Основное внимание при испытаниях на влияние электрических воздействий уделяется значениям электрического сопротивления обмоток тягового двигателя, тем самым выявляется наличие «пробоев», ведущих к потере их изоляционных свойств. Целью механических испытаний в основном является проверка прочности крепления обмоток. Для этого применяется длительное вибрационное воздействие на двигатель в целом.

При этом влияние вибрационного поля и звуковых воздействий, возникающих в самом двигателе, в большинстве своем не принимается во внимание, однако адгезионная прочность изоляционного покрытия при длительной работе ухудшается.

Предлагается способ и устройство для оценки надежности изоляционного покрытия, основанный на испытаниях адгезионной прочности лакокрасочной пленки к подложке при помощи вибрационных воздействий, генерируемых высокочастотных звуковым динамиком.

В процессе патентного поиска выявлен ряд часть изобретений-аналогов.

Известен способ [Некрасов А.И., Борисов Ю.С., Некрасов А.А., Марчевский С.В., Ефимов А.В., «Способ эксплуатационного контроля состояния изоляции и ресурса обмоток электродвигателей», патент RU 2491560 С2, МПК G01R 31/00, опубл. 27.08.2013], при котором путем проведения измерений и расчетов определяют состояние изоляции и ресурс обмоток электродвигателей технологического оборудования, отличающийся тем, что контроль состояния изоляции и прогнозирование ресурса обмоток электродвигателей осуществляют в эксплуатационных условиях с учетом параметров окружающей среды производственных помещений, в которых эксплуатируются электродвигатели, режима работы электродвигателей и величины сопротивления изоляции обмотки в момент ввода электродвигателя в эксплуатацию, при этом измеряют и учитывают температуру, влажность, концентрацию в воздухе агрессивных примесей, а также степень загрузки и число пусков электродвигателей в сутки, причем все измерения выполняют в конце технологических пауз перед пуском электродвигателей технологического оборудования в работу, по результатам полученных измерений, после их статистической обработки, получают математические уравнения (зависимости) изменения электрического сопротивления изоляции и ресурса обмоток электродвигателей во времени, при этом для заданного сочетания эксплуатационных факторов определяют коэффициенты этих уравнений, по полученным уравнениям, исходя из первоначальной величины сопротивления изоляции, строят для данного сочетания эксплуатационных факторов окружающей среды и режима работы электродвигателей графические зависимости изменения сопротивления изоляции и расхода ресурса обмоток электродвигателей во времени, по этим графическим зависимостям определяют в процессе эксплуатации ожидаемое сопротивление изоляции и ресурс обмоток электродвигателей на данный момент времени, на основании которых принимают решение о продолжении использования в работе, проведении мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту для поддержания и работоспособности или замене электродвигателей.

Основным недостатком данного изобретения является отсутствие проверки адгезионной прочности изоляционного покрытия.

Известно устройство [Илюшкин М.В., Филимонов В.И., Филимонов А.В., «Устройство для испытания покрытия на отслоение», патент RU 37221, U1, МПК G01N 19/04, опубл. 10.04.2004], включающий в себя нагружение изделий, включающий в себя нагружение изделий индектором, регистрацию сигналов акустической эмиссии одновременно с нагружением, контроль физико-механических свойств по параметрам сигналов, отличающийся тем, что в качестве параметра принимают энергию импульсов сигналов, а контроль производят по критерию, определяемому по зависимости Kp=(Ес2), где Ес - энергия импульса, b2 с; τ - длительность импульсов, с.

Недостатками данного изобретения являются отсутствие визуального контроля над обследуемым покрытием и проверки адгезионной прочности покрытия на стойкость вибрационным возмущениям.

К известным изобретениям также относится способ [Борисенко А.А. «Способ определения адгезионной прочности», патент RU 2019817 С1, МПК G01N 19/04, опубл. 15.09.1994], заключающийся в том, что на подложке формируют покрытие, прикладывают к нему сдвигающее усилие и по величине разрушающей нагрузки определяют адгезионную прочность соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения адгезионной прочности соединений спаянных, склеенных или обожженных материалов, формирование покрытия осуществляют методом "сидячей" капли, сдвигающее усилие создают с помощью пластины с отверстием, в котором располагают каплю, диаметр которого выбирают в 5-10 раз больше исходного диаметра капли, а величину Т сдвигающего усилия выбирают из условия T/F ≅ 150 МПа, где F - площадь контакта капли с подложкой.

К недостаткам данного изобретения можно отнести отсутствие внимания к стойкости покрытия к вибрационным возмущениям.

За прототип взят способ [Бочкарев С.В., Цаплин А.И., Петроченков А.Б., Галиновский А.Л., Барзов А.А., Проваторов А.С., Павлов A.M., Елисеев А.Н., Хафизов М.В., Абашин М.И., «Способ контроля и диагностики устойчивости покрытия к действию внешних нагрузок», патент RU 2583332, С1, МПК, G01N 3/60, G01N 19/04, опубл. 10.05.2016], включающий воздействие индентором на образец с износостойкими покрытиями деформирующей нагрузкой до разрушения покрытия и оценку результатов воздействия, отличающийся тем, что воздействие осуществляют с помощью высокоскоростной струи жидкости, используемой в качестве индентора, со скоростью 300…1000 м/с на образцы, предварительно прошедшие циклическое нагружение, имеющее волновой нестационарный характер, а оценивают результаты воздействия по скорости струи, при которой начинается интенсивное разрушение покрытия, или по скорости подачи сопловой головки относительно поверхности диагностируемого образца или изделия, при которой начинается интенсивное разрушение покрытия, или по длине гидрокаверны от точки начала воздействия до точки полного разрушения покрытия или по глубине и ширине гидрокаверны.

К недостаткам данного изобретения можно отнести приложение воздействия в точке, а не к образцу в целом, в также отсутствие фиксации хода испытаний.

Задачей предлагаемого способа является сообщение звуковых колебаний исследуемому на адгезионную прочность образцу изоляционного покрытия при помощи высокочастотного динамика.

Способ оценки адгезионной прочности изоляционного покрытия обмоток тяговых электродвигателей транспортных средств, включающий воздействие на образец с износостойкими покрытиями деформирующей нагрузки до разрушения покрытия и оценку результатов воздействия, отличающийся тем, что воздействие осуществляют с помощью вибрационных колебаний, возбуждаемых звуковым давлением различной степени интенсивности, которую регулируют при помощи генератора частот и усилителя звука, а оценивают результаты по времени и силе воздействия, при котором начинается интенсивное разрушение покрытия, контроль за ходом испытания осуществляют при помощи перемещаемой видеокамеры, результаты фиксируют по окончанию этапа испытаний и сравнивают с эталонным первоначальным образцом и делают заключение о состоянии изоляционного покрытия.

Устройство оценки адгезионной прочности изоляционного покрытия обмоток тяговых электродвигателей транспортных средств, содержащее высокочастотный акустический динамик с присоединенными к нему генератором частот и усилителем звука для регулирования вибрационного воздействия, причем динамик закреплен сверху относительно исследуемого образца на специальном штативе, устройства крепления для фиксации образца на основании, видеокамеру, перемещаемую при помощи манипулятора по нескольким степеням свободы.

Суть предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена горизонтальная проекция испытательной установки. Высокочастотный динамик 1 закреплен на штативе 2 над исследуемым образцом 3, закрепленном при помощи креплений 11 на подставке 4 и представляющим собой часть изоляционного покрытия. Динамик 1 присоединен к генератору частот 5, соединенному с усилителем звука 6, на котором установлен блок управления 7. Также предусмотрена видеокамера 8, закрепленная на манипуляторе 9 с возможностью движения по нескольким степеням свободы. Подставка 4 с исследуемым образцом 3 жестко закреплена на основании 12 при помощи скоб 11. На фиг 2 показана вертикальная проекция испытательной установки, где отмечены фигуры Хладни 10.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

При помощи блока управления 7 генератору частот 5 задается требуемый режим воздействия, после чего происходит включение динамика 1. При необходимости увеличения звукового воздействия используется усилитель звука 6. Также блок управления 6 позволяет соединять и накладывать («микшировать») друг на друга различные звуковые воздействия для получения требуемых возмущений различной природы. Динамик 1 располагается сверху относительно исследуемого образца и закреплен на штативе 2 с возможностью перемещения динамика 1 после завершения испытаний. Звуковое воздействие, передаваемое на исследуемый образец 3, возбуждает его колебания, что позволяет оценить адгезионную прочность изоляционного покрытия образца, жестко зафиксированного устройствами крепления 11 на подставке 4. При помощи видеокамеры 7, закрепленной на манипуляторе 8, производится контроль за ходом испытаний, осуществляющийся после их окончания с возможностью записи визуальных результатов изменения структуры покрытия. Для исключения влияния на процесс неудерживающих связей исследуемый образец 3 на подставке 4 жестко присоединен к основанию 12 скобами 10.

У изоляционного покрытия при длительном воздействии различного характера, в том числе моделировании рабочих частот тягового электродвигателя, а также звуковых записей его работы, может снизиться адгезионная прочность, что приведет к образованию различных дефектов, в том числе трещин, вспучиваний, отрывов и т.д. Поэтому представленный способ после анализа результатов испытаний позволит оценить остаточный ресурс изоляционного покрытия, показать опасные места на изоляционном покрытии.

Похожие патенты RU2671548C1

название год авторы номер документа
Способ оценки адгезионной прочности изоляционного покрытия электродвигателей и устройство для его реализации 2017
  • Елисеев Сергей Викторович
  • Каргапольцев Сергей Константинович
  • Орленко Алексей Иванович
  • Большаков Роман Сергеевич
  • Мозалевская Анна Константиновна
RU2676218C1
Способ оценки надежности изоляционного покрытия на обмотках тяговых электродвигателей транспортных средств и устройство для его реализации 2017
  • Елисеев Сергей Викторович
  • Орленко Алексей Иванович
  • Большаков Роман Сергеевич
  • Мозалевская Анна Константиновна
  • Миронов Артем Сергеевич
RU2671547C1
Способ оценки надежности изоляционного покрытия обмоток якоря тягового двигателя локомотива и устройство для его осуществления 2017
  • Елисеев Сергей Викторович
  • Орленко Алексей Иванович
  • Худоногов Анатолий Михайлович
  • Каимов Евгений Витальевич
  • Миронов Артем Сергеевич
  • Елисеев Андрей Владимирович
RU2660423C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ УСТОЙЧИВОСТИ ПОКРЫТИЯ К ДЕЙСТВИЮ ВНЕШНИХ НАГРУЗОК 2015
  • Бочкарев Сергей Васильевич
  • Цаплин Алексей Иванович
  • Петроченков Антон Борисович
  • Галиновский Андрей Леонидович
  • Барзов Александр Александрович
  • Проваторов Александр Сергеевич
  • Павлов Арсений Михайлович
  • Елисеев Алексей Николаевич
  • Хафизов Максим Васильевич
  • Абашин Михаил Иванович
RU2583332C1
Способ определения адгезионной и когезионной стойкости металлических покрытий 2019
  • Шастин Владимир Иванович
  • Каргапольцев Сергей Константинович
  • Лившиц Александр Валерьевич
  • Пермяков Александр Геннадьевич
  • Лгалов Владимир Владимирович
RU2717260C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ К КАТОДНОМУ ОТСЛАИВАНИЮ И ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Протасов Виктор Николаевич
  • Макаренко Алексей Витальевич
RU2284504C1
СТЕНД ДЛЯ ОЦЕНКИ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЗАЩИТНОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ ПРОВОЛОКИ 2000
  • Андреев А.В.
  • Катков А.Э.
RU2187088C2
СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ ТРАФАРЕТНЫХ КРАСОК И ПОКРЫТИЙ С ЗАПЕЧАТЫВАЕМЫМИ МАТЕРИАЛАМИ 2009
  • Кондратов Александр Петрович
  • Божко Николай Николаевич
  • Баблюк Евгений Борисович
  • Дрыга Марина Андреевна
  • Ерофеева Анна Вячеславовна
RU2390004C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ 2004
  • Нестеренко В.П.
  • Беломестных В.Н.
  • Арефьев К.П.
  • Кирсанов С.В.
  • Тюрин Ю.И.
RU2257565C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ 2018
  • Шевченко Александр Алексеевич
  • Калин Михаил Александрович
  • Пирожков Виталий Анатольевич
  • Дашкова Ольга Николаевна
RU2682109C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 671 548 C1

Реферат патента 2018 года Способ оценки адгезионной прочности изоляционного покрытия обмоток тяговых двигателей электровозов и устройство для его реализации

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проведении испытаний адгезионной прочности изоляционного покрытия обмоток электродвигателей локомотивов. Сущность: осуществляют воздействие на образец с износостойкими покрытиями деформирующей нагрузки до разрушения покрытия и оценку результатов испытаний. Воздействие на образец осуществляют вибрационными колебаниями, возбуждаемыми звуковым давлением, причем увеличивают интенсивность звуковых колебаний до разрушения образца и оценку прочности дают по результатам сравнения с эталонным образцом износостойкого покрытия, после чего делают заключение о состоянии изоляционного покрытия. Устройство содержит высокочастотный акустический динамик с присоединенными к нему генератором частот и усилителем звука для регулирования вибрационного воздействия. Динамик закреплен сверху относительно исследуемого образца на специальном штативе, на основании установлена подставка с захватами для образца, причем видеокамера имеет возможное перемещение, осуществляемое посредством манипулятора по нескольким степеням свободы. Технический результат: возможность оценить остаточный ресурс изоляционного покрытия, показать опасные места на изоляционном покрытии. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 671 548 C1

1. Способ оценки адгезионной прочности изоляционного покрытия обмоток тяговых электродвигателей транспортных средств, включающий воздействие на образец с износостойкими покрытиями деформирующей нагрузки до разрушения покрытия и оценку результатов испытаний, отличающийся тем, что воздействуют на образец вибрационными колебаниями, возбуждаемыми звуковым давлением, причем увеличивают интенсивность звуковых колебаний до разрушения образца и оценку прочности дают по результатам с эталонным образцом износостойкого покрытия, после чего делают заключение о состоянии изоляционного покрытия.

2. Устройство для оценки адгезионной прочности изоляционного покрытия обмоток тяговых электродвигателей транспортных средств, отличающееся тем, что содержит высокочастотный акустический динамик с присоединенными к нему генератором частот и усилителем звука для регулирования вибрационного воздействия, причем динамик закреплен сверху относительно исследуемого образца на специальном штативе, на основании установлена подставка с захватами для образца, причем видеокамера имеет возможность перемещения, осуществляемого посредством манипулятора по нескольким степеням свободы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2671548C1

СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ УСТОЙЧИВОСТИ ПОКРЫТИЯ К ДЕЙСТВИЮ ВНЕШНИХ НАГРУЗОК 2015
  • Бочкарев Сергей Васильевич
  • Цаплин Алексей Иванович
  • Петроченков Антон Борисович
  • Галиновский Андрей Леонидович
  • Барзов Александр Александрович
  • Проваторов Александр Сергеевич
  • Павлов Арсений Михайлович
  • Елисеев Алексей Николаевич
  • Хафизов Максим Васильевич
  • Абашин Михаил Иванович
RU2583332C1
Способ исследования демпфирующих свойств материалов со слоем покрытия при поперечных колебаниях 1989
  • Буйлов Сергей Владимирович
  • Горянский Дмитрий Геннадиевич
  • Корягин Сергей Иванович
SU1718023A1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 2001
  • Хомутов О.И.
  • Хомутов С.О.
  • Грибанов А.А.
  • Левачёв А.В.
  • Сташко В.И.
  • Суханкин Г.В.
RU2208236C2
JP 2009115505 A, 28.05.2009.

RU 2 671 548 C1

Авторы

Елисеев Сергей Викторович

Орленко Алексей Иванович

Каргапольцев Сергей Константинович

Большаков Роман Сергеевич

Мозалевская Анна Константиновна

Трофимов Андрей Нарьевич

Даты

2018-11-01Публикация

2017-06-27Подача