Обеспечение работоспособности колесно-моторных блоков электровозов путем совершенствования технологии их ремонта
Конструктивные особенности колесно-моторных блоков электровозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей. Оценка перераспределения статических нагрузок в узлах колесно-моторного блока в зависимости от его конструктивных параметров.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.08.2018 |
| Размер файла | 929,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
Обеспечение работоспособности колесно-моторных блоков электровозов путем совершенствования технологии их ремонта
05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог,
тяга поездов и электрификация»
кандидата технических наук
Лаптев Алексей Анатольевич
Омск, 2011
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))».
Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Шантаренко Сергей Георгиевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, доцент Овчаренко Сергей Михайлович
кандидат технических наук Федоров Алексей Аркадьевич
Ведущее предприятие: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС)».
Защита диссертации состоится 23 декабря 2011 г. в 9 00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))» по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГУПСа.
Автореферат разослан 22 ноября 2011 г.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01. Тел./факс (3812) 311627, e-mail: nich@omgups.ru/
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор О А. Сидоров.
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. Продолжающийся рост объемов перевозочной работы на магистральных железных дорогах предъявляет повышенные требования к эксплуатационной надежности и техническому состоянию локомотивного парка, что во многом обеспечивается своевременным и качественным техническим обслуживанием и ремонтом.
Анализ технического состояния электровозного парка сети железных дорог ОАО «РЖД» за период 2006 - 2010 гг. показывает, что остаются высокими количество отказов, процент неисправных электровозов и число неплановых ремонтов. Если в 2009 г. было зафиксировано 16,25 случая заходов электровозов на неплановый ремонт на 1 млн км пробега, то в 2010 г. этот показатель возрос до 26,67 случая. При этом существенный процент неплановых ремонтов (25 - 30 %) обусловлен отказами деталей и узлов колесно-моторных блоков (КМБ): тяговых электродвигателей (ТЭД), тяговых зубчатых передач, колесных пар, моторно-осевых и буксовых подшипников и др. В большинстве случаев (65 - 75 %) это является следствием неудовлетворительного качества текущего ремонта и технического обслуживания.
Таким образом, одной из актуальных задач в локомотивном хозяйстве сети железных дорог является улучшение технического состояния и повышение качества функционирования колесно-моторных блоков электровозов в эксплуатации за счет совершенствования и повышения качества технического обслуживания и ремонта посредством применения в ремонтных локомотивных депо прогрессивных технологий и современных средств технологического оснащения.
Задачи повышения эффективности и качества ремонта локомотивов отражены в распоряжении президента ОАО «РЖД» от 13.01.2006 № 181 «Дополнительные меры по повышению уровня обеспечения безопасности движения в локомотивном хозяйстве железных дорог ОАО “РЖД”», в поручении первого вице-президента ОАО «РЖД» от 26.08.2010 № П-ВМ-120 «Об оптимизации структуры и повышении эффективности локомотиворемонтного комплекса» и в других организационно-распорядительных документах железнодорожной отрасли.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-технических работ Омского государственного университета путей сообщения (темы НИР № г.р. 01.9.70002371 и 01201151856), договором с ОАО «РЖД» от 24.06.2008 № Д-1449ДРТ-18/08 и договором с ОАО «ВНИИЖТ» от 01.07. 2010 № 141/10-133/10.
Целью диссертационной работы является разработка методов и средств совершенствования технологии ремонта колесно-моторных блоков магистральных грузовых электровозов для обеспечения их работоспособности в эксплуатации.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- исследовать конструктивные особенности колесно-моторных блоков электровозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей и выполнить оценку перераспределения статических нагрузок в узлах колесно-моторного блока в зависимости от его конструктивных параметров;
- разработать математическую модель для определения влияния импульсных воздействий на работоспособность моторно-осевых подшипников при прохождении электровозом рельсового стыка с учетом конструктивных параметров колесно-моторного блока;
- выполнить качественный и количественный анализ влияния технологических параметров на работоспособность колесно-моторных блоков;
- исследовать технологический процесс заливки баббитом вкладышей моторно-осевых подшипников и предложить рациональные параметры;
- усовершенствовать комплект нестандартного технологического оборудования для ремонта колесно-моторных блоков электровозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей.
Методы исследования. При решении поставленных задач теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов математической статистики, математического моделирования, в том числе с использованием универсальной математической программы MathCAD, структурного анализа. Эксперименты проводились на моторно-осевых подшипниках и колесно-моторных блоках грузовых электровозов магистральных железных дорог.
Научная новизна работы заключается в следующем:
исследованы конструктивные особенности колесно-моторных блоков с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей и на основе уравнений статического равновесия показано, что изменение компоновки КМБ в электровозах новой серии 2ЭС5К привело к перераспределению статических нагрузок в узлах колесно-моторного блока и появлению зазора между осью колесной пары и вкладышем моторно-осевого подшипника в направлении вертикальной оси;
разработана математическая модель для определения влияния импульсных воздействий на работоспособность моторно-осевых подшипников при прохождении электровозом рельсового стыка с учетом конструктивных параметров колесно-моторного блока;
выполнено обоснование технологических параметров и режимов технологических операций при ремонте колесно-моторных блоков в условиях ремонтного локомотивного депо.
Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы подтверждена экспериментальными исследованиями, практической реализацией и основана на доказанных и корректно использованных положениях и постулатах физики твердого тела, математического моделирования. Адекватность математических моделей подтверждена достаточно высокой степенью согласования теоретических расчетов с экспериментальными данными и практическими результатами (расхождение составляет не более 10 %).
Практическая ценность диссертации. Полученные математические модели позволяют выполнять оценку перераспределения статических нагрузок в узлах колесно-моторного блока и определять влияние импульсных воздействий на работоспособность МОП при прохождении электровозом рельсового стыка с учетом конструктивных параметров КМБ.
Разработанный технологический процесс заливки баббитом вкладышей МОП позволяет повысить качество антифрикционного баббитового слоя и эксплуатационные характеристики моторно-осевых подшипников.
Использование в технологических процессах текущего ТР-3 и среднего СР ремонта электровозов разработанной технической документации и усовершенствованного комплекта нестандартного технологического оборудования для ремонта колесно-моторных блоков с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей позволяет механизировать трудоемкие операции при сборке КМБ, повысить качество выполнения технологических операций и сократить время ремонта.
Реализация результатов работы. Разработанные технологическая инструкция и комплект технологической документации внедрены в ОАО «ВНИИЖТ» в типовой технологический процесс заливки баббитом Б16 вкладышей МОП и переданы на локомотиворемонтные заводы и в ремонтные локомотивные депо для использования при ремонте КМБ.
Разработанные комплект нестандартного технологического оборудования технологической позиции сборки колесно-моторных блоков и технологическая документация внедрены в технологические процессы текущего ТР-3 и среднего СР ремонтов электровозов в ремонтном локомотивном депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава - структурного подразделения Дирекции по ремонту тягового подвижного состава - филиала ОАО «РЖД».
Апробация работы. Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на четвертой научно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии для транспортного комплекса» (Омск, 2010), на международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2010), на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Инновации для транспорта» (Омск, 2010), на научно-практической конференции, посвященной Дню российской науки и 110-летию ОмГУПСа (Омск, 2011).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано десять научных работ, из которых две статьи - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка использованной литературы из 103 наименований и приложений. Общий объем диссертации составляет 168 страниц, включая 45 рисунков и 12 таблиц.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы исследования, характеризуются научная новизна и практическая значимость полученных результатов.
Первый раздел посвящен качественному анализу технического состояния магистральных электровозов, отказов колесно-моторных блоков, неисправностей моторно-осевых подшипников (МОП) в тяговых приводах с опорно-осевым подвешиванием ТЭД.
Исследования надежности работы тягового подвижного состава магистральных железных дорог в условиях эксплуатации, систем его технического обслуживания и ремонта проводились различными научными коллективами. Значительный вклад в решение названных проблем внесли известные ученые В. Д. Авилов, В. А. Аксенов, Ю. А. Бахвалов, В. И. Бервинов, И. В. Бирюков, А. И. Володин, А. А. Воробьев, И. И. Галиев, З. Г. Гиоев, А. Д. Глущенко, А. В. Горский, В. Г. Григоренко, А. А. Зарифьян, И. П. Исаев, В. И. Киселев, А. С. Космодамианский, В. С. Коссов, В. Д. Кузьмич, А. С. Курбасов, В. А. Кучумов, А. С. Нестрахов, Б. Д. Никифоров, А. Т. Осяев, А. П. Павленко, Е. С. Павлович, М. П. Пахомов, А. В. Плакс, Н. А. Ротанов, Е. К. Рыбников, А. Н. Савоськин, Т. А. Тибилов, В. П. Феоктистов, Н. А. Фуфрянский, В. В. Харламов, В. А. Четвергов, В. Г. Щербаков и др.
Анализ отказов электровозов в эксплуатации и причин неплановых ремонтов свидетельствует о том, что значительная их часть (25-30 %) приходится на неисправности колесно-моторных блоков, а 15-20 % от общего количества отказов КМБ приходится на моторно-осевые подшипники скольжения. Поступающие на дороги новые электровозы не улучшают общую ситуацию по эксплуатационной надежности КМБ. Основная причина такого положения - неудовлетворительное качество текущего ремонта и технического обслуживания.
На основе анализа современного состояния обозначенной проблемы сформулированы цель и задачи исследования.
Во втором разделе приведены результаты исследования конструктивных особенностей колесно-моторных блоков новых электровозов серии 2ЭС5К с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей и математического моделирования, позволившие оценить статические нагрузки в моторно-осевых подшипниках и определять влияние импульсных воздействий на работоспособность МОП при прохождении электровозом рельсового стыка с учетом конструктивных параметров колесно-моторного блока.
Исследование конструкции электровозов ВЛ80 и 2ЭС5К показало изменение компоновки КМБ в новых машинах, что привело к увеличению (с 20 до 30°) угла подъема вала тягового двигателя относительно оси колесной пары и отклонению (на 9°) от вертикали кронштейна крепления ТЭД к раме тележки (рис.1).
Рис. 1. Схемы компоновки колесно-моторных блоков электровозов ВЛ80 (а) и 2ЭС5К (б)
Из уравнений статического равновесия найдены выражения для расчета следующих сил (рис. 2):
(1)
(2)
(3)
Рис. 2. Расчетная схема для определения статической нагрузки в моторно-осевых подшипниках
На рис. 2 обозначено; А - точка крепления кронштейна подвески ТЭД к раме тележки; В - точка крепления ТЭД на кронштейне; С - центр вращения вала ТЭД; D - центр вращения оси колесной пары; F - проекция точки D на ось координат x; г - угол отклонения от вертикали кронштейна подвески ТЭД; б - угол подъема оси ТЭД относительно оси колесной пары; h - высота подъема оси колесной пары относительно центра крепления ТЭД на кронштейне рамы тележки; Rnx, Rnz - составляющие реакции моторно-осевых подшипников; Т - сила, действующая вдоль кронштейна подвески ТЭД; Rст = - Рст - статическая сила давления оси колесной пары на моторно-осевые подшипники; Рдв - вес тягового двигателя.
При этом моторно-осевые подшипники испытывают статическую нагрузку
(4)
Угол между вектором статической силы Rст и вертикалью
(5)
Расчет показал, что в системе колесно-моторного блока электровоза 2ЭС5К появилось отклонение статической нагрузки на моторно-осевом подшипнике от вертикали на угол в = 7,03, которое предопределяет появление зазора между осью колесной пары и вкладышем подшипника в направлении вертикальной оси (рис. 3). В случае наличия такого зазора при прохождении колесом рельсовых стыков возникает импульсная сила, которая определяет ударный характер взаимодействия оси колесной пары и вкладыша МОП, что в свою очередь может привести к эффекту наклепа и разрушению материалов контактирующих тел.
Рис. 3. Взаимное расположение оси колесной пары и вкладыша МОП в статическом положении: А - точка контакта; ? - зазор в вертикальном направлении
На основе расчетной схемы на рис. 4, и с использованием законов изменения количества движения и кинетического момента получены выражения для расчета составляющих импульса и скоростей центра оси колесной пары после воздействия стыка:
(6)
(7)
На рис. 4 обозначено: Vx, Vz - составляющие скорости локомотива; Sx, Sz - составляющие импульса; l3, hв - соответственно ширина зазора и возвышение принимающего рельса; rк, щ - радиус колеса и угловая скорость колесной пары.
колесный моторный электровоз нагрузка
Рис. 4. Схема для расчета стыкового воздействия на моторно-осевые подшипники
(8)
где J и m - соответственно момент инерции и масса колесной пары.
(9)
(10)
(11)
Так как <<1, то можно принять, что
Тогда вертикальная составляющая импульсной скорости колесной пары
(12)
Для исследования взаимодействия оси колесной пары и вкладыша подшипника на основе формул теории упругости для контактного взаимодействия двух цилиндров длиной lв получено выражение для расчета упругой силы F, возникающей в области контакта при сближении цилиндров:
(13)
где Z - сближение МОП и оси колесной пары; lв - длина вкладыша МОП; м1, м2, Е1, Е2 - коэффициенты Пуассона и модули упругости соответственно вкладышей МОП и оси колесной пары.
Поведение центра тяжести колесной пары от действия импульса со стороны стыковой неровности представлено уравнением:
(14)
с начальными условиями
где Ж - контактная жесткость.
(15)
Закон движения центра тяжести колесной пары при прохождении стыковой неровности имеет вид:
(16)
здесь
Максимальное сближение оси колесной пары и вкладышей подшипников соответствует максимальному смятию материала вкладыша и максимальному значению упругой силы в области контакта:
(17)
(18)
Для оценки напряженного состояния материалов контактирующих тел найдем распределение силы F по области контакта, используя расчетную схему на рис. 5, где О1 - координата центра МОП; О2 - координата центра оси колесной пары; R - радиус внутренней поверхности вкладыша МОП; r - радиус оси колесной пары.
Наибольшее напряжение материал вкладыша будет испытывать при F = Fmax и Z = Zmax. Полученные математические выражения (17) и (18) позволили выполнить расчеты параметров контактного взаимодействия оси колесной пары и моторно-осевого подшипника.
Рис. 5. Расчетная схема контактного взаимодействия оси колесной пары со слоем баббита вкладыша моторно-осевого подшипника
Напряжение в центре дуги МН
(19)
Длина дуги МН
(20)
где
На рис. 6 приведена зависимость максимальных напряжений в материале вкладыша МОП от скорости движения электровоза 2ЭС5К.
Для баббита Б-16, из которого изготавливаются вкладыши моторно-осевых подшипников, предел усталости уw (при 20·106 циклах) составляет 20 МПа, или 2 кгс/мм2. Полученные расчетные значения максимальных напряжений в материале вкладыша МОП электровоза 2ЭС5К сопоставимы с пределом усталости при циклических нагрузках.
Рис. 6. Зависимость напряжения в материале МОП от скорости электровоза
Из этого следует, что изменение конструктивной компоновки КМБ на электровозе 2ЭС5К по сравнению с электровозом ВЛ80 привело к возникновению существенных импульсных напряжений в материале вкладышей МОП при движении по рельсовому пути, что способствует интенсивному износу и негативно влияет на работоспособность подшипникового узла.
В третьем разделе проведен анализ существующего технологического процесса заливки баббитом вкладышей МОП, обоснованы основные параметры и технологические режимы центробежного литья, получены рациональные режимы и параметры заливки вкладышей МОП баббитом Б16 в условиях ремонтного локомотивного депо.
Приведенные выше результаты исследований позволили сделать вывод о том, что для снижения негативного влияния конструктивных особенностей КМБ электровозов 2ЭС5К на работоспособность моторно-осевых подшипников требуется при ремонте обеспечивать соответствие характеристик антифрикционного баббитового слоя вкладышей МОП техническим требованиям. Необходимость совершенствования технологического процесса заливки вкладышей подшипников подтверждается и результатами анализа причин отказов и неисправностей МОП, значительная часть которых носит технологический характер: недостаточная толщина слоя баббита, нарушение химического состава и низкая твердость заливки дефектных подшипников, трещины между корпусом и баббитовым слоем вкладыша.
При изготовлении биметаллических подшипников в условиях депо применяется центробежный метод заливки подшипникового сплава Б16, одним из основных преимуществ которого следует считать направленность затвердевания металла, в результате чего в отливках отсутствуют усадочные раковины и рыхлоты, повышаются механические свойства. Основными режимами и параметрами этого метода являются частота и режим вращения формы в процессе формирования отливки, температура заливаемого металла и скорость его заливки в форму, температура нагрева формы перед заливкой металла, способ заливки металла в форму, время остывания отливки в форме. При расчете режимов заливки подшипникового сплава Б16 был применен гидростатический метод.
В условиях ремонтного депо при заливке корпусов вкладышей МОП баббитом используется станок с горизонтальной осью вращения. Для расчета частоты вращения формы использована зависимость для литья тонкостенных втулок и гильз:
(21)
где H - высота отливки; - соответственно внутренний и внешний радиусы отливки; - поправочный коэффициент (по результатам эксперимента = 2,2).
Для проверки условия получения отливок без слоистости и неоднородности определяется скорость наращивания жидкого слоя
(22)
где - толщина стенки отливки, - продолжительность заливки.
Оптимальная продолжительность заливки баббита Б16
(23)
здесь - коэффициент продолжительности заливки; - преобладающая толщина стенки отливки, - масса жидкого металла, приходящегося на одну отливку.
Объем металла в форме в любой момент времени заливки
(24)
где - секундный расход металла, выраженный через объем, - наружный радиус; - высота отливки; - толщина залитого слоя.
Решая уравнение относительно, получаем толщину залитого слоя как функцию времени:
(25)
Искомая скорость перемещения фронта жидкого металла в направлении оси вращения () определиться как первая производная пути по времени:
(26)
где
Процесс заполнения формы начинается со скорости, которая определяется заданными начальными условиями - секундным расходом и величиной боковой поверхности формы:
(27)
Толщина затвердевшего слоя металла:
(28)
где - толщина твердой области в зависимости от времени от начала процесса затвердевания отливки, - коэффициент затвердевания, характеризующий скорость движения зоны затвердевания.
(29)
где - температура кристаллизации заливаемого металла, - коэффициент теплоаккумуляции материала литейной формы, - плотность заливаемого металла, - скрытая теплота кристаллизации металла.
Искомая радиальная скорость перемещения фронта затвердевания
(30)
На рис. 7 графически представлены изменения и во времени для процесса заливки баббита Б16. Точка пересечения кривых и определяет условия, при которых над затвердевшей коркой возникает устойчивый слой жидкого металла и отливка начинает формироваться без слоистости и спаев. При меньших отсчетах времени (влево от точки пересечения кривых) расплав поступает на незатвердевшую корку и не сваривается с ней.
Рис. 7. Изменение толщины залитого слоя и затвердевшего слоя во времени для процесса заливки баббита Б16
Для предупреждения образования расслоения металла необходимо, чтобы скорость перемещения фронта затвердевания была меньше скорости наращивания слоя жидкого металла: < .
Для проверки достоверности полученных результатов был проведен натурный эксперимент. Заливки вкладышей производились в одну смену одним и тем же расплавом баббита Б16 по традиционной технологии и по усовершенствованному технологическому процессу. Результаты эксперимента (рис. 8) показали, что баббитовый слой вкладыша МОП, полученный по предложенной технологии, имеет лучшие качественные показатели, чем полученный по традиционной технологии, т. е. имеет мелкозернистую и плотную структуру сплава (рис. 8, а) с однородным распределением твердой фазы (SnSb) и эвтектики (SnSb) + (Cu6Sn5) по всему объему, твердость - в пределах 28 - 30 НВ согласно нормативу. Таким образом улучшены антифрикционные свойства баббитовой заливки, что обеспечит работоспособность и качество функционирования в эксплуатации моторно-осевого подшипника и КМБ в целом.
Рис. 8. Микроструктура баббитового слоя, полученного по оптимизированной (а) и по традиционной (б) технологи заливки вкладышей МОП
Полученные основные параметры и режимы процесса заливки баббита Б16 были использованы при разработке типового технологического процесса заливки вкладышей МОП, утвержденного Дирекцией по ремонту тягового подвижного состава - филиалом ОАО «РЖД».
В четвертом разделе представлены технологические и технические разработки по совершенствованию технологического процесса сборки колесно-моторных блоков электровозов с опорно-осевым подвешиванием ТЭД, который во многом определяет работоспособность КМБ после ремонта. При сборке колесно-моторных блоков с опорно-осевым подвешиванием ТЭД устанавливаются особые требования по точности сопряжения, контролю параметров отклонений и взаимного расположения сборочных единиц, деталей и узлов. Для обеспечения необходимой точности позиционирования колесной пары относительно моторно-осевых горловин остова тягового электродвигателя при сборке построена размерная цепь КМБ, которая является совокупностью взаимосвязанных размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в обеспечении гарантированного зазора. Размерный анализ КМБ выполнен вместе с расчетом размерной цепи технологического оборудования (рис.9) для обеспечения заданной точности сопряжений и технологических параметров при сборке.
Рис. 9. Размерный анализ технологической позиции сборки КМБ с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей
Определены следующие предельные отклонения, мм: S1 = 542,5 - 0,66; S2 = 556,5 - 0,66; S3 = 1100 - 1,2+1,2.
Создан усовершенствованный комплект нестандартного технологического оборудования для ремонта колесно-моторных блоков с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей, использование которого позволяет механизировать трудоемкие операции при сборке КМБ, повысить качество и сократить время простоя в ремонте (рис. 10). На технические решения по нестандартному оборудованию получено положительное решение ФГУ ФИПС о выдаче патента на полезную модель. За счет применения разработанного оборудования в технологическом процессе ремонта КМБ время на выполнение сборки колесно-моторного блока сократилось на 0,34 часа, степень механизации выполняемых операций возросла до 85 %, уменьшилась трудоемкость выполняемых работ.
Созданное оборудование заняло первое место на проведенном в 2009 г. по поручению старшего вице-президента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича конкурсе по разработке и изготовлению нестандартного оборудования технологического участка для выкатки, разборки и сборки колесно-моторных блоков (КМБ) локомотивов. Разработанное оборудование для ремонта КМБ имеет лучшие показатели по уровню механизации и производительности, отличается простотой конструктивных решений, надежностью в работе и ремонтопригодностью. Конструкция универсальна и с минимальными изменениями может быть использована для любых колесно-моторных блоков с опорно-осевым подвешиванием тяговых двигателей. Комиссия ОАО «РЖД», проводившая приемочные испытания, рекомендовала оборудование для использования при ремонте электровозов серий ВЛ-10, ВЛ80, ВЛ85, 2ЭС4К и 2ЭС5К.
Рис. 10. Вид технологической позиции сборки КМБ в ТЧР Московка
Разработана техническая документация для производственного процесса сборки колесно-моторных блоков при текущем ТР-3 и среднем ремонтах СР, позволяющая обеспечивать соблюдение нормативных сроков ремонтных операций и выпуск из ремонта электровозов согласно программному заданию, оптимизировать технологический процесс ремонта.
В пятом разделе проведена оценка экономической эффективности от использования нестандартного технологического оборудования и технологической документации для сборки колесно-моторных блоков электровозов. Расчетный экономический эффект от внедрения этих разработок составит 350 тыс. р. на программу ремонта 450 КМБ в год, и капиталовложения должны окупиться за 5,8 года.
Основные результаты и выводы
В результате проведенных исследований выполнены научно обоснованные технические и технологические разработки, направленные на совершенствование технологии ремонта колесно-моторных блоков магистральных грузовых электровозов. Применение разработанных технологий и технологического оборудования позволит механизировать технологические операции при ремонте КМБ, повысить качество ремонта и сократить время простоя электровоза в ремонте. Таким образом, за счет совершенствования технологии ремонта обеспечивается работоспособность колесно-моторных блоков в эксплуатации.
Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:
1. Исследованы конструктивные особенности колесно-моторных блоков с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей и на основе уравнений статического равновесия показано, что изменение компоновки КМБ в электровозах новой серии 2ЭС5К привело к перераспределению статических нагрузок в узлах колесно-моторного блока и появлению зазора между осью колесной пары и вкладышем моторно-осевого подшипника в направлении вертикальной оси.
2. Разработана математическая модель для определения влияния импульсных воздействий на работоспособность моторно-осевых подшипников при прохождении электровозом рельсового стыка с учетом конструктивных параметров колесно-моторного блока.
3. Выполнен качественный и количественный анализ влияния технологических параметров на работоспособность колесно-моторных блоков. Установлено, что существенное влияние на качество функционирование колесно-моторных блоков в эксплуатации оказывают физико-механические свойства антифрикционного слоя вкладышей моторно-осевых подшипников и параметры сопряжений и взаимных расположений деталей КМБ при их сборке.
4. Разработан технологический процесс заливки баббитом вкладышей моторно-осевых подшипников, позволяющий повысить качество антифрикционного баббитового слоя и эксплуатационные характеристики моторно-осевых подшипников.
5. Разработанные технологическая инструкция и комплект технологической документации внедрены в ОАО «ВНИИЖТ» в типовой технологический процесс заливки баббитом Б16 вкладышей моторно-осевых подшипников и переданы на локомотиворемонтные заводы и в ремонтные локомотивные депо для использования при ремонте КМБ.
6. Создан усовершенствованный комплект нестандартного технологического оборудования для ремонта колесно-моторных блоков с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей, применение которого позволяет механизировать трудоемкие операции при сборке КМБ, повысить качество выполнения ремонтных операций, сократить время простоя в ремонте. На технические разработки по нестандартному оборудованию получено положительное решение ФГУ ФИПС о выдаче патента на полезную модель.
7. Разработана техническая документация для производственного процесса сборки колесно-моторных блоков при текущем ТР-3 и среднем СР ремонтах, позволяющая обеспечивать соблюдение нормативных сроков ремонтных операций и выпуск из ремонта электровозов согласно программному заданию, оптимизировать технологический процесс ремонта.
8. Разработанные комплект нестандартного технологического оборудования технологической позиции сборки колесно-моторных блоков и техническая документация внедрены в технологические процессы текущего ТР-3 и среднего СР ремонтов электровозов в ремонтном локомотивном депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава - структурного подразделения Дирекции по ремонту тягового подвижного состава - филиала ОАО «РЖД». Расчетный экономический эффект от внедрения этих разработок составит 350 тыс. р. на программу ремонта 450 КМБ в год.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Лаптев А. А. Конструктивные особенности электровозов новых серий и проблемы организации их ремонта / А. А. Лаптев, Д. Ю. Белан, Е. В. Пономарев // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта: Сб. науч. ст. молодых ученых и аспирантов университета / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009. Вып. 10. C. 81 - 94.
2. Шантаренко С. Г. Термодинамические процессы в тяговом электродвигателе / С. Г. Шантаренко, А. А. Лаптев и др. // Вестник Ростовского гос. ун-та путей сообщения / Ростовский гос. ун-т путей сообщения. Ростов-на-Дону, 2009. №1. С. 129 - 134.
3. Шантаренко С. Г. Контактное взаимодействие на коллекторе и теплоэнергетические процессы в цепи тягового электродвигателя / С. Г. Шантаренко, Д. Ю. Белан, А. А. Лаптев / Вестник транспорта Поволжья / Самарский гос. ун-т путей сообщения. Самара, 2009. №1 (17). С. 55 - 62.
4. Лаптев А. А. Анализ повреждаемости моторно-осевых подшипников магистральных электровозов переменного тока серии 2,3ЭС5К // А.А. Лаптев // Инновации для транспорта: Сб. науч. ст. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. Ч. 2. С. 188 - 194.
5. Шантаренко С. Г. Инновационные разработки для ремонта колесно-моторных блоков электровозов / С. Г. Шантаренко, А. А. Лаптев, Е. В. Пономарев // Локомотив-информ. 2010. №11. С. 43 - 45
6. Шантаренко С. Г. Технологическое оснащение предприятий для ремонта колесно-моторных блоков электровозов / С. Г. Шантаренко, А. А. Лаптев, Е. В. Пономарев // Материалы науч.-практ. конф. Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 49 - 58
7. Лаптев А. А. Технологическое оснащение локомотивных депо и качество функционирования электровозов в эксплуатации /А. А. Лаптев// Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта: Сб. науч. ст. молодых ученых и аспирантов университета / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. Вып. 10. С. 63 - 66.
8. Лаптев А. А. Влияние технологических параметров, контролируемых при ремонте тягового привода локомотива ВЛ10, на надежность моторно-осевых подшипников /А.А. Лаптев // Прогрессивные технологии в современном машиностроении: Материалы междунар. науч.-техн. конф. / Приволжский дом знаний. Пенза, 2010. С. 168 - 171.
9. Капустьян М. Ф. Оптимизация технологии заливки вкладышей моторно-осевых подшипников в условиях ремонтного депо / М. Ф. Капустьян, А. А. Лаптев, С. Г. Шантаренко // Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы науч.-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. С. 35 - 42.
10. Влияние конструктивных особенностей подвески тягового электродвигателя на эксплуатационную надежность моторно-осевых подшипников / В. Ф. Кузнецов, А. А. Лаптев, и др. // Вестник Ростовского гос. ун-та путей сообщения / Ростовский гос. ун-т путей сообщения. Ростов-на-Дону, 2011. № 1. С. 67 - 72
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Технические средства и вспомогательные устройства, применяемые при технической диагностике колесно-моторного блока тепловоза ЧМЭ. Использование методов вибродиагностики. Обработка результатов диагностики подшипников качения. Типовые признаки дефектов.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 17.01.2014Расчёт и построение тяговых и экономических характеристик проектируемого тепловоза. Определение касательной мощности тепловоза и передаточного отношения тягового редуктора колесно-моторных блоков. Динамическое вписывание тепловоза в кривой участок пути.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.04.2014Электромеханические характеристики колесно-моторного блока. Расчет и построение тяговых характеристик электровоза, их ограничения. Подготовка профиля и плана пути для тяговых расчетов. Вес состава, его проверка. Расчет удельных сил, действующих на поезд.
курсовая работа [151,4 K], добавлен 22.11.2016Колесно-роликовый производственный участок как важнейшее составляющее в общей работе вагонного депо, основное назначение. Рассмотрение особенностей проведения технического перевооружение колесно-роликового участка вагонного депо Северной железной дороги.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 25.04.2013Определение режимов работы участка и расчет годовых фондов его рабочего времени. Производственная мощность вагонного депо и параметры колесно-роликового участка. Технологический процесс освидетельствования и ремонта колесных пар без смены элементов.
курсовая работа [65,4 K], добавлен 12.03.2009Компоновочная схема, основное и вспомогательное оборудование проектируемого тепловоза. Расчет охлаждающих устройств и параметров вентилятора. Расчет электротяговых характеристик колесно-моторного блока, передаточного числа тягового редуктора тепловоза.
курсовая работа [367,5 K], добавлен 23.12.2015Организация эксплуатации электровозов и составление графика движения поездов. Определение расположения пунктов технического осмотра и пунктов экипировки электровозов. Определение показателей использования электровозов. Организация ремонта электровозов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 09.01.2009Виды испытаний железнодорожной техники. Сертификационные и динамико-прочностные испытания элементов локомотива. Вибродиагностика колесно-моторного блока. Диагностический комплекс локомотива. Сертификационные испытания микроклимата кабин управления.
учебное пособие [7,1 M], добавлен 17.11.2009Конструкция современных тепловозов. Кузов и общая компоновка тепловоза, тяговый привод, дизель и тележка. Взаимодействие пути и колесно-моторного блока в горизонтальной плоскости. Проведение расчета рамы тележки на прочность и динамическое вписывание.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 24.09.2014Тепловоз ТЭМ2: модификации, весовая ведомость. Составление кинематической схемы привода вспомогательных агрегатов и определение затрат мощности на их привод. Схема колесно-моторного блока тепловоза-образца и определение передаточного отношения редуктора.
курсовая работа [510,7 K], добавлен 14.11.2011Электрическая передача постоянного и переменного тока. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах. Назначение и конструкция тяговых электродвигателей тепловозов. Построение тяговой и токовой характеристик с учетом ограничений.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 05.04.2009Определение параметров систем эксплуатации, технического обслуживания и ремонта электровозов для заданного графика движения поездов. Расчёт показателей использования локомотивов. Определение эффективности использования электровозов на участке обращения.
курсовая работа [395,8 K], добавлен 11.09.2012Определение назначения и исследование марок электровозов как неавтономных железнодорожных локомотивов, приводимых в движение электродвигателями. Основные технические характеристики электровозов постоянного и переменного тока. Двухсистемные электровозы.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 27.01.2012Определение измерителей использования электровоза, штата локомотивных бригад. Расчет программы и фронта ремонта электровозов, процента неисправных локомотивов. Назначение пункта технического обслуживания, организация и экономические показатели его работы.
курсовая работа [105,0 K], добавлен 07.06.2013Цель данной работы в ознакомлении с системой периодичности ремонта электровозов и дифференцированных норм пробега между ремонтами. Метод дифференцирования норм пробега электровозов между ремонтами. Цель капитальных ремонтов. Нормы видов ремонта.
курсовая работа [23,9 K], добавлен 09.01.2009Назначение и устройство тягового двигателя пульсирующего тока НБ-418К6. Система технического обслуживания и ремонта электровозов. Условия работы тяговых двигателей. Контрольные испытания двигателей. Ремонт подшипниковых щитов, щеточного аппарата.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 19.11.2014Назначение и характеристика роликового участка. Проведение в колесно-роликовых цехах ремонта подвижного состава. Ремонтное отделение и его предназначение для ремонта подшипников. Расчет производственной программы роликового вагоноремонтного участка.
курсовая работа [0 b], добавлен 19.02.2012Состав грузового вагонного депо по ремонту цистерн. Планирование и организация подачи вагонов в ремонт. Разработка и расчёт графика ремонта вагонов. Схема управления депо и разработка штатного расписания. Технологический процесс ремонта колёсной пары.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 25.02.2014Расчет системы эксплуатации и ремонта электровозов грузового движения в локомотивном депо. Построение графика движения поездов для участка работы локомотивных бригад. Показатели использования электровозов. Мероприятия по увеличению ресурса электровоза.
курсовая работа [308,2 K], добавлен 24.01.2016Вагонное хозяйство как самостоятельная подотрасль железнодорожного транспорта. Объединение вагонов и материально–технической базы для их ремонта. Проведение организации работ колесно-роликового цеха и мероприятий по охране труда и технике безопасности.
дипломная работа [428,8 K], добавлен 21.06.2015
