авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Повышение надежности автосцепного устройства грузовых вагонов на основе совершенствования контроля технического состояния пружинно-фрикционных поглощающих апп

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПРЯНИКОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ АВТОСЦЕПНОГО УСТРОЙСТВА ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРУЖИННО-ФРИКЦИОННЫХ ПОГЛОЩАЮЩИХ АППАРАТОВ ПРИ РЕМОНТЕ

Специальность: 05.22.07 Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург – 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС) Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Научный руководитель кандидат технических наук, с.н.с.

ЗЫКОВ Юрий Валентинович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

ТУРАНОВ Хабибулла Туранович

кандидат технических наук

ГОРЯЧЕВ Сергей Александрович

Ведущее предприятие Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Брянский государственный технический

университет»

Защита состоится «___» _____________ 2009 г. в ____ час. _____ мин. на заседании диссертационного совета Д218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения (УрГУПС) по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. 283.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УрГУПС.

Автореферат разослан __________________ 2009 г.

Отзыв на диссертацию в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять по адресу Совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета, профессор В.Р. Асадченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. От надежной работы автосцепного устройства зависит исправность ва­гонов, безопасность пассажиров, сохранность грузов и, в конечном итоге, безопасность движения на сети железных дорог, так как помимо сцепа вагонов это устройство снижает продольно-динамические нагрузки в поезде с помощью поглощающих аппаратов. Поэтому важнейшим условием безотказной работы вагонов является своевременное выявление и ремонт неис­правных поглощающих аппаратов в процессе эксплуатации и ремонта.

Традиционные методы, которые используются при ремонте поглощающих аппаратов, являются субъективными, зависящими от профессиональных качеств и опыта обслуживающего персонала, и недостаточно эффективны. В резуль­тате в эксплуатацию после ремонта попадают вагоны с неисправными поглощающими аппаратами, вследствие чего в ударно-тяговом приборе образуют­ся износы, дополнительные нерегламентированные зазоры, перемеще­ния, которые в несколько раз увеличивают продольно-динамические усилия в поезде.

В настоящее время в России на грузовых вагонах различных лет постройки установлены шестигранные фрикционные поглощающие аппараты Ш-1-ТМ, Ш-2-В, Ш-2-Т, Ш-6-ТО4, РТ-120, пластинчатые поглощающие аппараты ПМК-110А, ПМК-110К-23.

По экспертной оценке насыщенность вагонного парка ОАО «РЖД» поглощающими аппаратами на 2007 г. составляет: Ш-1-ТМ – 35,3%, Ш-2-В – 38,6%, Ш-6-ТО4 – 3,6%, ПМК-110 – 3,9%, РТ-120 – 5,1%, эластомерные – 13,5%. Таким образом, поглощающие аппараты типа Ш-1-ТМ и Ш-2-В наиболее распространенные и эксплуатируются на вагонах, перевозящих сыпучие и неопасные грузы.

Пружинно-фрикционные поглощающие аппараты типов Ш-1-ТМ и Ш-2-В относятся к классу Т0. По данным департамента вагонного хозяйства с января 2007 г. на все вновь строящиеся вагоны в России, перевозящие неопасные грузы, устанавливаются аппараты класса Т1 и с 2008 г. при всех плановых ремонтах поглощающие аппараты класса Т0 должны быть заменены на аппараты класса Т1, но до тех пор аппараты Ш-2-В и Ш-1-ТМ еще десятилетия будут насыщать рабочий парк грузовых вагонов.

Об этом говорит то обстоятельство, что производство аппаратов типа Ш-1-ТМ прекратилось в начале девяностых годов двадцатого века, но благодаря высокой износостойкости и большому сроку службы аппарат на данный момент еще находится в эксплуатации.

Аппарат Ш-2-В по сравнению с Ш-1-ТМ имеет более мягкую характеристику. Снижение жесткости и увеличение рабочего хода приводит к увеличению подвижности деталей фрикционного узла, увеличению износа клиньев и горловины корпуса и сокращению срока службы аппарата до десяти лет. Производство поглощающего аппарата Ш-2-В было прекращено осенью 2007 г., но, исходя из опыта эксплуатации аппарата Ш-1-ТМ, грузовые вагоны еще пять-десять лет будут оснащаться аппаратами Ш-2-В.

Таким образом, актуальность темы определяется необходимостью повышения надежности пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов путем совершенствования контроля их технического состояния при ремонте.

Цель работы. Целью работы является совершенствование методики расчета и контроля технического состояния пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов грузовых вагонов при ремонте.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи.

1. Обследовать грузовые вагоны, поступившие в текущий отцепочный ремонт, с целью определения взаимосвязи неисправностей поглощающего аппарата с другими видами неисправностей вагона.

2. Определить диагностические признаки технического состояния поглощающих аппаратов.

3. Произвести расчет поглощающего аппарата по модели кромочного приложения сил для объяснения неравномерного износа деталей поглощающего аппарата, выявленного в ходе исследований.

4. Разработать математическую модель работы пружинно-фрикционного поглощающего аппарата при квазистатическом сжатии для подтверждения теоретических расчетов по выбору диагностических признаков технического состояния поглощающих аппаратов.

5. Разработать методику испытаний поглощающих аппаратов грузовых вагонов при ремонте на основе выбранных диагностических признаков технического состояния поглощающих аппаратов.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются пружинно-фрикционные поглощающие аппараты грузовых вагонов; предметом исследования – диагностические признаки технического состояния пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов грузовых вагонов.

Общая методика исследования. Теоретической и методологической основой диссертации являются труды отечественных и зарубежных ученых в области продольной динамики вагона, исследования факторов, определяющих работоспособность ав­тосцепного устройства, исследования причин отказов грузовых вагонов в эксплуатации, теоретических и экспериментальных исследований новых типов поглощающих аппаратов, разра­ботки приборов диагностирования вагонов.

При решении поставленных в диссертации задач использовались анализ отказов вагонов в эксплуатации, методы статистических решений, анализ и моделирование работы пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов, методы численного интегрирования.

Научная новизна.

1. Впервые определена взаимосвязь неисправностей поглощающего аппарата с другими видами неисправностей вагона.

2. Разработана методика выбора диагностических признаков технического состояния поглощающих аппаратов путем сравнения их информативности и определением критериев оценки технического состояния поглощающих аппаратов по методу минимального риска со сравнительной оценкой стоимости ошибок первого и второго рода.

3. Предложена расчетная модель взаимодействия фрикционного клина с нажимным конусом и корпусом

поглощающего аппарата, объясняющая неравномерный износ его пар трения.

4. Разработана математическая модель работы пружинно-фрикционного поглощающего аппарата при квазистатическом сжатии.

5. Разработана методика испытаний поглощающих аппаратов грузовых вагонов при ремонте на основе выбранных диагностических признаков технического состояния поглощающих аппаратов.

Практическая ценность.

1. Выбран диагностический признак технического состояния пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов, который дает возможность своевременного выявления неработоспособности аппаратов и предотвращения отказов автосцепного устройства в эксплуатации.

2. На базе выбранного диагностического признака разработана методика испытаний пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов грузовых вагонов при ремонте.

На защиту выносится

1. Взаимосвязь неисправностей поглощающего аппарата с другими видами неисправностей вагона, полученная на основе результатов обследования грузовых вагонов, поступивших в текущий отцепочный ремонт.

2. Разработанная методика определения диагностических признаков технического состояния поглощающих аппаратов путем сравнения их информативности и определением критериев оценки технического состояния поглощающих аппаратов по методу минимального риска со сравнительной оценкой стоимости ошибок первого и второго рода.

3. Разработанная расчетная модель взаимодействия фрикционного клина с нажимным конусом и корпусом

поглощающего аппарата, объясняющая неравномерный износ его пар трения.

4. Разработанная математическая модель работы пружинно-фрикционного поглощающего аппарата при квазистатическом сжатии для подтверждения теоретических расчетов по выбору диагностических признаков технического состояния поглощающих аппаратов.

5. Разработанная методика испытаний поглощающих аппаратов грузовых вагонов при ремонте на основе выбранных диагностических признаков технического состояния поглощающих аппаратов.

Реализация работы.

1. Результаты исследований легли в основу разработки технологии испытаний и ремонта поглощающих аппаратов грузового подвижного состава на специальном стенде СПА-160, разработанным Уральским отделением ОАО «ВНИИЖТ».

2. Ожидаемый годовой эффект от внедрения стендов для испытаний и ремонта поглощающих аппаратов грузового подвижного состава в грузовые вагоноремонтные депо ОАО «РЖД» составляет 642 тыс. руб. на один стенд.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на:

1. V межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту», Екатеринбург (УрГУПС), 2004 г.;

2. VI межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту», Екатеринбург (УрГУПС), 2005 г.;

3. международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России», Екатеринбург (УрГУПС) 2006 г.;

4. VII межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту», Екатеринбург (УрГУПС), 2007 г.

5. Техсовете дирекции по ремонту грузовых вагонов Свердловской железной дороги, Екатеринбург (ВЧДР-4), апрель 2008 г.

6. Всероссийской научно-технической конференции «Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стратегии», посвященной 130-летию Свердловской железной дороги, Екатеринбург (УрГУПС) 16-17 октября 2008 г.

7. На расширенном заседании кафедры «Вагоны» Брянского государственного технического университета, 12 ноября 2008 г.

8. На научно-техническом совете секции «Вагоны и вагонное хозяйство» ОАО «ВНИИЖТ», Москва 13 ноября 2008 г.

Публикации. По результатам исследований, выполненных в диссертации, опубликовано 9 печатных работ, включая 2 статьи в журналах «Железнодорожный транспорт» и «Транспорт Урала», включенных в Перечень ВАК РФ, а также получены 2 патента Российской Федерации на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 124 наименования, и одного приложения. Работа содержит 126 страниц машинописного текста, 48 рисунков и 23 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен обзор работ в области продольной динамики подвижного состава, анализа причин отказов грузовых вагонов в эксплуатации и создания средств технической диагностики для определения технического состояния вагона и отдельных его узлов. Выполнен анализ отказов вагонов по неисправностям автосцепного устройства, упряжного устройства и поглощающих аппаратов, представлены результаты обследования технического состояния упряжных устройств и поставлены задачи исследования.

Исследования факторов, определяющих работоспособность ав­тосцепного устройства, были выполнены Н.Г. Беспаловым, С.В. Вершинским, Б.Г. Кеглиным, Н.А. Костиной, В.А Котиковым, Л.Н. Никольским, В.Д. Прохоренковым, Н.А. Семиным. В трудах этих ученых решены важнейшие условия конструирования и эксплуатации автосцепного устройства. Показано, что работоспособность вагона зависит, прежде всего, от исправ­ного состояния поглощающего аппарата, тягового хомута, клина, зад­них упорных угольников, являющихся деталями упряжного устройства вагонов.

Анализу и исследованию причин отказов грузовых вагонов в эксплуатации посвящен ряд работ ученых железнодорожного транс­порта: А.А. Александрова, А.М. Березовского, Н.А. Козаченко, Л.Н. Косарева, В.И. Варавы, В.И. Гридюшко, Г.М. Левита, А.Г. Нетесы, Г.К. Сендерова.

Следует особо выделить труды последнего времени, в которых изложены теоретические и экспериментальные исследования новых типов поглощающих аппаратов. К ним относятся работы Б.Г. Кеглина, И.Б. Феоктистова, Д.А. Ступина, А.В. Иванова, В.И. Беляева, Н.С. Бачурина, С.А. Горячева, П.Ю. Шалимова и др.

Выбор рациональной формы силовой характеристики межвагонного амортизирующего устройства рассматривался в работах Е.П. Блохина, П.Т. Гребенюка, Б.Г. Кеглина, Л.А. Манашкина, Л.Н. Никольского, Н.А. Панькина, А.И. Бутенко, Г.Б. Крайзгура, Л.Д. Кузьмича, П.А. Устича.

В настоящее время созданы различные устройства для опреде­ления технического состояния вагона и отдельных его узлов, как в эксплуатации, так и при деповском ремонте. Активное участие в разра­ботке приборов диагностирования вагонов приняли ученые: В.Ф. Ба­рабанщиков, В.П. Баранов, С.Н. Лозинский, В.Л. Образ­цов, М.В. Орлов, М.М. Соколов, А.Ф. Тагиров, Ю.В. Зыков, В.Б. Свердлов.

На основе анализа работ в области создания средств технической диагностики для определения технического состояния вагона и отдельных его узлов установлено, что в настоящее время мало внимания уделяется испытанию при квазистатическом сжатии пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов грузовых вагонов при ремонте, что сказывается на надежности пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов.

Исследования Г.К. Сендерова позволяют проследить динамику отказов грузовых вагонов по неисправностям автосцепного устройства, его узлам и деталям за период с 2000 – 2006 г. Данные показывают, что по неисправностям поглощающих аппаратов количество отказов вагонов возросло в 1,5 раза, по обрывам упорной плиты, начиная с 2004 г. по 2006 г. почти в 2 раза. Чаще возникают отказы поглощающих аппаратов у вагонов, образующих группу «прочие», в которую входят изотермические вагоны, минераловозы, вагоны по перевозке агломера окатыша и др. (в 2006 г. на 1000 вагонов рабочего парка приходится 93,7 случаев отказа). За ними идут крытые вагоны и полувагоны 56,4 и 57,9 соответственно. У цистерн по данному типу неисправности с 2005 г. по 2006 г. наметилось снижение числа отцепок на 10,4%, связанное с внедрением эластомерных поглощающих аппаратов.

Для определения критериев оценки технического состояния поглощающих аппаратов в эксплуатации было проведено обследование упряжных устройств автосцепного устройства грузовых вагонов, поступивших в ремонт на МПРВ станции Свердловск-Сортировочный. У вагонов, отцепленных по неисправностям упряжного устройства, и вагонов, отцепленных по другим неисправностям, сравнивались установочные размеры и износ элементов автосцепки.

Анализ результатов обследования вагонов по показаниям аппаратуры диагностирования упряжного устройства показал, что неисправный поглощающий аппарат может стать причиной неисправности других узлов вагона.

Следовательно, для уменьшения отказов вагонов в эксплуатации необходимо обеспечить ремонт поглощающих аппаратов с определением их работоспособности на основе совершенствования методики контроля технического состояния поглощающих аппаратов грузовых вагонов при ремонте.

Вторая глава посвящена исследованию влияния неисправного поглощающего аппарата на техническое состояние вагона в целом.

С целью определения элементов конструкции автосцепного устройства, по которым можно выделить диагностические признаки, характеризующие надежность работы автосцепного устройства в целом, исследована взаимосвязь между различными неисправностями.

Проведено натурное обследование более тысячи вагонов, поступивших в текущий ремонт, а также вагонов, у которых были показания от устройств автоматического контроля перегрева букс (ДИСК2-Б), неровностей на поверхности катания (ДИСК2-К), устройства контроля подреза гребня колеса, аппаратуры диагностирования упряжного устройства (АДУ), устройства контроля угла набегания колеса на рельс (УНКР).

В ходе обследования вагона, забракованного по неисправности поглощающего аппарата, который будем именовать «системой А1», выявлялись неисправности других узлов, систем, например, трещина корпуса автосцепки А2, рамы вагона Q1, литых деталей тележки Т2, которые могли быть причиной или следствием неисправности системы А, выявленной при техническом обслуживании (осмотре) вагона на ПТО.

По данным обследования определялась условная вероятность наличия на вагоне неисправности j (например, состояние системы Вj) в случае выявления на нем i-й неисправности другой системы Аi.

, (1)

где: N(ВjАi) – количество вагонов, отказавших по i-ой неисправности системы А и имеющих j-ю неисправность системы В;

N(Аi) - общее количество вагонов, отказавших по i-й неисправности системы А.

На вагоне, отцепленном в ремонт по неисправности i, другая неисправность j может быть в следующих случаях:

  • случайное совпадение двух неисправностей на одном вагоне;
  • неисправность i является причиной появление неисправности j;
  • неисправность j является причиной появление неисправности i;
  • обе неисправности i и j являются следствием других неисправностей или нарушений технического состояния вагона.

В таблице 1 представлены значения условных вероятностей неисправностей автосцепки. Полагаем, что данные состояния могут возникнуть в период между техническими обслуживаниями вагона на пунктах технического обслуживания.

На основании статистических данных по частоте отказов вагонов определяется вероятность отказа вагона по данной неисправности в течение года WBj. Зная годовой пробег L и длину гарантийных участков lуч, определяется вероятность обнаружения Вj на данном вагоне при прохождении очередного технического обслуживания

. (2)



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.