Математическое моделирование механических напряжений, возникающих при неравномерном нагреве остова тягового электродвигателя нб-514 и совершенствование его конструкции

Целью данной работы является исследование причин возникновения трещин в остовах тяговых двигателей электровозов. Приведен анализ статистики выявления трещин в остовах тяговых электродвигателей НБ-514 на Восточном полигоне, показывающий, что каждый третий остов в эксплуатации имеет трещины. Использован способ математического моделирования на ЭВМ с применением метода конечных элементов. Отмечено, что проведение измерений в зоне возникновения трещин тензометрическим методом практически невозможно из-за геометрии остова. Рассмотрены результаты математического моделирования механических напряжений, возникающих в остове тягового электродвигателя НБ-514 при его неравномерном нагреве до температур, характерных для часового режима работы тягового электродвигателя. Показано, что механические напряжения, возникающие только из-за разности температур окружающего воздуха и обмоток главных и дополнительных полюсов тягового электродвигателя, могут достигать 100 МПа. Предложены варианты изменения конструкции вентиляционных окон остова для уменьшения величины температурных напряжений при неизменной площади вентиляционных отверстий. При коррекции формы вентиляционных окон остова тягового электродвигателя указанные напряжения могут быть снижены до 76 МПа. Сделан вывод о том, что одной из основных причин образования трещин в остовах тяговых электродвигателей являются циклически повторяющиеся температурные напряжения, что особенно важно для электровозов, работающих на горно-перевальных участках в режиме подталкивания. Отмечено, что появление механических напряжений в остове тягового электродвигателя также зависит от вибраций, возникающих от пути и работы зубчатой передачи, а также от переменной части магнитного поля электродвигателя, которые в настоящее время детально не исследованы.