omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2025-193-84-90PGKJJDomna-166Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGМоделирование процесса изнашивания и оценка остаточного ресурса щеточного узла синхронного тягового генератораMethodology development for estimating the residual resource of diesel locomotive traction generator brushesМакаровА. С.MakarovA. S.

МАКАРОВ Артем Сергеевич, аспирант кафедры «Электрические машины и общая электротехника»

AuthorID (РИНЦ): 1149772

г. Омск

MAKAROV Artem Sergeevich, Graduate Student of the Electrical Machines and General Electrical Engineering Department

AuthorID (RSCI): 1149772

Omsk

martyom1597@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3621-3377ХарламовВ. В.KharlamovV. V.

ХАРЛАМОВ Виктор Васильевич, доктор технических  наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой  «Электрические машины и общая электротехника»

AuthorID (РИНЦ): 465264

AuthorID (SCOPUS): 7006332004

г. Омск

KHARLAMOV Viktor Vasilyevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Electrical Machines and General Electrical Engineering Department

AuthorID (RSCI): 465264

AuthorID (SCOPUS): 7006332004

Omsk

emoe@omgups.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9519-1062ПоповД. И.PopovD. I.

ПОПОВ Денис Игоревич, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Электрические  машины и общая электротехника»

AuthorID (РИНЦ): 657177

AuthorID (SCOPUS): 57200090858

г. Омск

POPOV Denis Igorevich, Doctor of Technical Sciences,  Associate Professor, Professor of the Electrical Machines  and General Electrical Engineering Department

AuthorID (RSCI): 657177

AuthorID (SCOPUS): 57200090858

Omsk

emoe@omgups.ruОмский государственный университет путей сообщенияРоссияOmsk State Transport UniversityRussian Federation202530032025018490Copyright © Макаров А.С., Харламов В.В., Попов Д.И., 20252025Макаров А.С., Харламов В.В., Попов Д.И.Makarov A.S., Kharlamov V.V., Popov D.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/166

Статья посвящена формированию математической модели процесса изнашивания и оценке остаточного ресурса щеток синхронного тягового генератора. Предлагается учитывать особенности эксплуатации и технического состояния щеточного узла при расчете остаточного ресурса электрических щеток. Проведен анализ массивов данных, собираемых бортовой системой мониторинга, и выявлены необходимые параметры для определения остаточного ресурса электрических щеток. Составлена математическая модель интенсивности износа электрических щеток тягового генератора. Приведен план экспериментального исследования для определения коэффициентов математической модели. Представлена схема экспериментальной установки для определения остаточного ресурса щеток синхронного генератора. Получены зависимости величины остаточного ресурса от изменения параметров рабочих режимов.

The article presents the formation of a mathematical model of the wear process and estimation of the residual resource of synchronous traction generator brushes. The authors propose to consider the peculiarities of operation and technical condition of the brush assembly in calculating the residual resource of electric brushes. The data arrays collected by the on-board monitoring system are analysed and required parameters for determining the residual resource of electric brushes are identified. The article provides a mathematical model of wear intensity of the traction generator electric brushes. The authors present the experimental research plan for determining the mathematical model coefficients. There is a scheme of experimental installation for determining the residual resource of synchronous generator brushes. The authors obtain dependences of the residual resource value on the change of operating modes.

износметодикаматематическая модельэлектрическая щеткащеточный узелостаточный ресурсполнофакторный экспериментwearmethodologymathematical modelelectric brushbrush assemblyresidual resourcefull-factor experimentReferencesПлохов И. В., Ильин А. В., Козырева О. И. Структура и алгоритмы имитационного моделирования динамики электрофрикционного взаимодействия // Вестник Псковского государственного университета. Серия: Экономические и технические науки. 2014. № 4. С. 192–199. EDN: SISXIT.Plokhov I. V., Il’in A. V., Kozyreva O. I. Struktura i algoritmy imitatsionnogo modelirovaniya dinamiki elektrofriktsionnogo vzaimodeystviya [Structure and algorithmic steps simulation of the dynamics electro friction engagement]. Vestnik Pskovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Ekonomicheskiye i tekhnicheskiye nauki. Bulletin of Pskov State University. Series: Economic and Technical Sciences. 2014. No. 4. P. 192–199. EDN: SISXIT. (In Russ.).Изотов А. И., Фоминых А. А., Никулин С. В. [и др.]. Повышение долговечности работы щеточно-контактного аппарата турбогенератора за счет использования смазывающих щеток, выполненных на основе дисульфида молибдена // Динамика систем, механизмов и машин. 2017. Т. 5, № 3. С. 31–37. EDN: ZTSRMX.Izotov A. I., Fominykh A. A., Nikulin S. V. [et al.]. Povysheniye dolgovechnosti raboty shchetochno-kontaktnogo apparata turbogeneratora za schet ispol’zovaniya smazyvayushchikh shchetok, vypolnennykh na osnove disul’fida molibdena [Increase of the operation durability of the turbogenerator brush-contact apparatus due to the use of lubricating brushes made on the basis of molybdenum disulfide]. Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2017. Vol. 5, no. 3. P. 31–37. EDN: ZTSRMX. (In Russ.).Изотов А. И., Беспалов В. Я., Фоминых А. А., Мамаев Г. А. Способ повышения ресурса и стабильности работы щеточно-контактного аппарата турбогенератора // Электричество. 2016. № 8. С. 63–67. EDN: WIEKGJ.Izotov A. I., Bespalov V. Ya., Fominykh A. A., Mamayev G. A. Sposob povysheniya resursa i stabil’nosti raboty shchetochnokontaktnogo apparata turbogeneratora [Method for increasing the service life and achieving more stable operation of the turbine generator brush-and-contact gear]. Elektrichestvo. Electricity. 2016. No. 8. P. 63–67. EDN: WIEKGJ. (In Russ.).Качин О. С. Повышение ресурса скользящего контакта универсальных коллекторных электродвигателей: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Томск, 2008. 21 с.Kachin O. S. Povysheniye resursa skol’zyashchego kontakta universal’nykh kollektornykh elektrodvigateley [Increase of the sliding contact resource of the universal collector electric motors]. Tomsk, 2008. 21 p. (In Russ.).Качин О. С., Качин С. И. Увеличение ресурса скользящего контакта электрических машин: моногр. LAMBERT Academic Publishing, 2012. 165 с.Kachin O. S., Kachin S. I. Uvelicheniye resursa skol’zyashchego kontakta elektricheskikh mashin [Increasing the resource of the sliding contact of electrical machines]. LAMBERT Academic Publishing, 2012. 165 p. (In Russ.).Забоин В. Н. Научно-методологические основы расчета и проектирования систем токосъема электрических машин: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Санкт-Петербург, 2004. 32 с.Zaboin V. N. Nauchno-metodologicheskiye osnovy rascheta i proyektirovaniya sistem tokos”yema elektricheskikh mashin [Scientific and methodological bases of calculation and design of current collector systems of electric machines]. Saint Petersburg, 2004. 32 p. (In Russ.).Байсадыков М. Ф. Разработка метода оценки интенсивности изнашивания и алгоритма прогнозирования остаточного ресурса щеток тяговых электродвигателей: автореф. дис. … канд. техн. наук. Омск, 2020. 20 с.Baysadykov M. F. Razrabotka metoda otsenki intensivnosti iznashivaniya i algoritma prognozirovaniya ostatochnogo resursa shchetok tyagovykh elektrodvigateley [Development of a method for estimation of wear intensity and algorithm for prediction of residual life of brushes of traction electric motors]. Omsk, 2020. 20 p. (In Russ.).Харламов В. В., Попов Д. И., Байсадыков М. Ф. Разработка способа прогнозирования остаточного ресурса электрощеток тяговых электродвигателей // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 7. С. 182–190. DOI: 10.18799/24131830/2021/7/3282. EDN: CBJIWL.Kharlamov V. V., Popov D. I., Baysadykov M. F. Razrabotka sposoba prognozirovaniya ostatochnogo resursa elektroshchetok tyagovykh elektrodvigateley [Development of a method for predicting the residual life of electric traction motor brushes]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. 2021. Vol. 332, no. 7. P. 182–190. DOI: 10.18799/24131830/2021/7/3282. EDN: CBJIWL. (In Russ.).Пат. 2757784 Российская Федерация, МПК H01R 39/58. Способ определения остаточного ресурса электрощеток тягового электродвигателя. Харламов В. В., Попов Д. И. № 2021103446; заявл. 11.02.2021; опубл. 21.10.2021. Бюл. № 30.Patent 2757784 Russian Federation, IPC H01R 39/58. Sposob opredeleniya ostatochnogo resursa elektroshchetok tyagovogo elektrodvigatelya [Method for determining the residual life of the traction electric motor electric brushes] / Kharlamov V. V., Popov D. I. No. 2021103446. (In Russ.).Бойко А. Ф., Воронкова М. Н. Теория планирования многофакторных экспериментов: учебное пособие. Белгород: Изд-во Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, 2020. 75 c. EDN: RTDZDP.Boyko A. F., Voronkova M. N. Teoriya planirovaniya mnogofaktornykh eksperimentov: uchebnoye posobiye [Theory of planning multifactor experiments]. Belgorod, 2020. 75 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.