Анализ работоспособности тяговых двигателей показал, что одной из причин отказов является отказы в работе коллекторного узла. Работоспособность и долговечность коллекторного узла определяется воздействием трёх групп основных факторов, связанных с электромагнитными процессами, механическими воздействиями и физико-химической природой скользящего контакта. К факторам электромагнитного характера относятся электромагнитные нагрузки, напряжения между смежными пластинами, реактивная ЭДС, токовые перегрузки. Факторы механического воздействия определяются технологическими и конструктивными особенностями тяговых электродвигателей (ТЭД) (ослабление прессовки, эксцентриситет и эллиптичность коллектора уровень вибрации, уровень вибрации всего ТЭД, частота вращения ротора). Факторы физико-химического природы скользящего контакта определяются условиями токосъема и состояния окружающей среды (износ щёток коллектора, нажатие на щётку, материал коллектора, температура влажность, кислотность и запыленность окружающей среды). Рассмотрим некоторые статистические показатели отказов щёточно-коллекторного узла ТЭД НБ – 418 К6 в зависимости от пробега за период с 2007 по 2009 год. Построены графики зависимостей отказов, приведенные на рис. 1–3.

Рис. 1. Гистограмма вариационного ряда наработки щёточно-коллекторного узла на отказ за 2009 год

Рис. 2. Гистограмма вариационного ряда наработки изоляционной обмотки на отказ за 2009 год

Рис. 3. Гистограмма вариационного ряда наработки МЯП на отказ за 2009 год

При этом время безотказной работы щётки определяется из выражения:

(1)

где h – первоначальная высота щётки, мм; hпр – предельно допустимая высота щётки, мм; v – скорость, износа щётки, мм/10000 км.

При равномерном износе щеток период безотказной работы составляет 113333,3 км, тогда как замена щеток происходит на каждом ТР-1, с межремонтным периодом равным 25000 км. Соответственно каждая электрощетка, замененная на плановом ремонте, недоиспользует свой ресурс более чем на 85000 км. В соответствии с этим можно продлить межремонтный период щеток до 50000 км, т.е. заменять щетки на каждом втором ТР-1.