ЦЕЛЬ. Данное исследование связано с разработкой теоретических основ динамики контактной группы элементов коллекторно-щеточного узла. Рассматриваются динамические взаимодействия щетки с коллектором в условиях вибрационного нагружения со стороны корпуса тягового электродвигателя. МЕТОДЫ. Особенностью исследования является учет возможности нарушения неудерживающего контакта «щетка - коллектор» в результате вибрационных воздействий внутренних и внешних силовых факторов. Предлагается метод построения математических моделей на основе использования обобщенной функции зазора, представляющий аналитический аппарат учета неудерживающих связей. Построение математической модели предполагает на первичном этапе допустимость сведения расчетной схемы к взаимодействию материальной частицы с вибрирующей поверхностью в гравитационном поле. В рамках рассматриваемой модели учитываются нестандартные силовые факторы путем введения дополнительной квазипостоянной силы, приложенной к щетке. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Показано воздействие силовых факторов на режимы непрерывного подбрасывания щетки. Сформулированы аналитические условия, отражающие особенности взаимодействия щетки на интервале подъема и падения на поверхность коллектора. Представлены результаты численного моделирования силовых факторов для режимов периодического нарушения контакта с непрерывным подбрасыванием щетки. ВЫВОДЫ. Разработанная математическая модель взаимодействия элементов коллекторно-щеточного узла с использованием функции зазора позволяет учитывать возможности нарушения контакта в сложных формах взаимодействия щетки с коллектором и может быть использована для создания устройств регулирования режимов контактирования щетки с поверхностью коллектора.
PURPOSE. The study deals with the development of the theoretical bases of the dynamics of commutator contact group elements. The dynamic interaction of the brush and commutator in the conditions of vibration loading of the traction motor body is discussed. METHODS. The feature of the study is consideration of a possible loss of the unilateral brush-commutator contact as a result of vibration effects of internal and external forces. The method of mathematical model construction based on the use of the generalized function of the gap and considering unilateral constraints is proposed. The first stage of mathematical model construction allows for the possibility of computational scheme reduction to material particle interaction with a vibrating surface in the gravitational field. The model under investigation takes into account non-standard force factors through the introduction of the additional semi-permanent force applied to the brush. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The impact of force factors on continuous gap-forming modes of brushes is shown. The analytical conditions reflecting the interaction features of the brush in the interval of rise and fall on the commutator surface are formulated. The results of numerical simulation of force factors for periodic losses of contact with continuous brush tossing are presented. CONCLUSIONS. The developed mathematical model of the commutator element interaction using the function of gap allows to take into account the possibility of contact loss in the complex forms of brush and commutator interactions and can find application in the development of control devices of brush and commutator surface contact modes.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.