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:     | 1 || 3 |

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

-- [ Страница 2 ] --

Таблица 1

Условные вероятности неисправностей автосцепки, кузова и рамы

Выявленная неисправность i Условная вероятность неисправности j
трещина автосцепки, А1 неисправность поглощающего аппарата, А2 трещина рамы вагона, Q1 неисправ-ность кузова, Q2
Трещина автосцепки, А1 1 0,8 - -
Неисправность поглощающего аппарата, А2 0,052 1 0,031 0,014
Трещина рамы вагона, Q1 - 0,78 1 -
Неисправность Кузова, Q1 - 0,62 - 1

По данным статистического анализа отказов грузовых вагонов определена частота отказов по неисправностям автосцепки, представленная в таблице 2.

Таблица 2

Вероятность обнаружения на вагоне неисправности при прохождении

очередного технического обслуживания

Вид неисправности Условная вероятность отказов за год, Wj Вероятность, P(Вj)
Неисправность литых деталей тележки, Т2 0,013 0,000071
Трещины, изгиб автосцепки, А1 0,183 0,00099
Неисправность поглощающего аппарата, А2 0,149 0,00081
Трещины рамы, Q1 0,085 0,00047
Неисправности кузова (обрыв стоек, сдвиг котлов цистерн), Q2 0,625 0,0034

На основании полученных данных определено количество информации, оценивающее степень взаимосвязи того или иного состояния систем грузового вагона, результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Информативность взаимосвязанных систем грузового вагона

Выявленная неисправность, j Взаимосвязанная неисправность, i P(j/i)/P(j) Ji(j)
Неисправность поглощающего аппарата, А2 Трещина корпуса автосцепки А1 64,19 6,00
Трещина рамы вагона, Q1 38,27 5,26
Неисправность кузова, Q2 17,28 4,11

Техническое состояние автосцепного устройства может быть оценено интегральными, прямыми и косвенными диагностическими признаками.

Интегральные признаки определяются основными характеристиками вагона R и параметрами процесса функционирования F, прямые признаки определяются структурными параметрами Е, которые включают и дефекты D, косвенные признаки определяются, в основном, вспомогательными, сопутствующими параметрами V.

Третья глава посвящена определению силовых параметров поглощающих аппаратов, диагностирование которых при квазистатическом сжатии дает оценку их технического состояния.

В диссертационной работе исследование диагностических признаков производится на основе пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов, относящихся к классу Т0, типов Ш-1-ТМ и Ш-2-В, как наиболее распространенных на сети железных дорог ОАО «РЖД».

Для определения работоспособного состояния поглощающих аппаратов грузовых вагонов было проведено обследование неисправностей поглощающих аппаратов, снятых с вагонов, поступающих в деповской ремонт. Обследования проводились в 2005 по 2006 гг. в грузовом вагонном депо ст. Свердловск-Сортировочный по методике ОАО «ВНИИЖТ». Согласно методике каждый поглощающий аппарат подвергался испытанию на сжатие при квазистатическом сжатии со скоростью 0,01 м/с с усилием 600 кН с последующим снятием силовой характеристики и обмером всех деталей. Результаты обследования приведены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4

Результаты испытаний поглощающих аппаратов Ш-2-В

Характеристика Количество аппаратов Процент, %
Всего испытано аппаратов 73 100
Исправные 23 31,5
Неисправные 50 68,5
в том числе: трещины корпуса 5 6,8
износ стенки и износ клиньев 9 18,0
излом болта 23 31,5
просадка аппарата 13 17,8

Таблица 5

Результаты испытаний поглощающих аппаратов Ш-1-ТМ

Характеристика Количество аппаратов Процент, %
Всего испытано аппаратов 131 100
Исправные 12 9,16
Неисправные 119 90,8
в том числе: трещины корпуса 24 18,3
износ стенки и износ клиньев 26 19,8
излом болта 21 16,0
просадка аппарата 48 36,6

По данным проведенных испытаний выяснилось, что по износам фрикционных клиньев и стенок корпусов происходит около 20% неисправностей у каждого типа пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов. Данное обстоятельство связано с тем, что при проектировании поглощающих аппаратов применялась расчетная схема, не учитывающая условия взаимодействия контактных поверхностей и место приложения сил.

В эксплуата­ции наблюдается неравномерный износ фрикционных поверхностей клиньев и корпусов поглощающих аппаратов типов Ш-1-ТМ и Ш-2-В, и с помощью при­меняемой упрощенной схемы приложения сил этого не объяснить.

Для анализа работы фрикционного узла требуется системный подход, с помощью которого рассматривается взаимодействие нажимного конуса, клиньев и внутренних стенок корпуса поглощающего аппарата. Каж­дый поглощающий аппарат содержит три фрикционных гасителя колебаний, а каждый гаситель – две пары плоских фрикционных поверхностей. При таком количестве фрик­ционных поверхностей с учётом допусков обеспечить полный контак­т всех рассматриваемых плоскостей, да ещё с приложени­ем равнодействующей посредине площадок, практически невозможно.

Для достоверного анализа работы пружинно-фрикционного ком­плекта следует исходить из реальных условий и принять переход от полного контакта плоскостями к кромочному контакту отдельными гранями клина при сборке поглощающего аппарата.

Переход к кромочному контакту отдельными гранями клина учтён в предлагаемой расчётной модели взаимодействия фрикционного клина с нажимным конусом и корпусом поглощающего аппарата, представленной на рис. 1, которая обеспечивает принятую фазу взаимодействия, кроме того принимается, что износ наклонной поверхности нажимного конуса недопус­тим.

 а) б) Модель-2

 а) б) Модель-3

а) б)

Рис. 1. Модель взаимодействия фрикционного клина с нажимным конусом и

корпусом поглощающего аппарата

а) при сжатии; б) при разгрузке

Из проекций на координатные оси получаем соотношения

(3)

при движении нажимного конуса вниз;

(4)

при движении нажимного конуса вверх,

где Q – усилие пружины клина; – коэффициент трения.

Момент сил относительно точки приложения силы В2 с учётом плеч действующих сил:

М = 95В1 – 35К2 + 5К1 – 45Q = 0. (5)

Рассматривается последовательный ряд вариантов.

Распределение сил, действующих на клин при сжатии и разгрузке поглощающего аппарата при К1=0, =0,2.

 аспределение сил,-8

 аспределение сил, действующих-9

Рис. 2 Распределение сил, действующих на клин при К1=0, = 0,2

а) сжатие поглощающего аппарата; б) разгрузка поглощающего аппарата

Распределение сил, действующих на клин при сжатии и разгрузке поглощающего аппарата, при К2=0, =0,2.

 Распределение сил,-10

 Распределение сил,-11

Рис. 3. Распределение сил, действующих на клин при К2=0, =0,2

а) сжатие поглощающего аппарата; б) разгрузка поглощающего аппарата

Для каждого рисунка представлена картина поведения клина при колебании нажимного конуса в вертикальной плоскости и даны ве­личины действующих усилий при коэффициенте трения = 0,20. Для рассмотренных вариантов особенным является изменение положения клина относительно контактных плоскостей; он меняет поверхности контакта и свое расположение в поглощающем аппарате при изменении направления смещения нажимного конуса (нагружение или разгружение).

В случае контакта по варианту 1 (К1 = 0) наи­большее усилие В1 = 1,16Q действует на верхней кромке фрикционного клина, поэтому на стенке корпуса поглощающего аппарата в верхней части наблюдается повы­шенный износ; в случае контакта по варианту 2 (К2 = 0) наибольшее усилие В2 = 1,14Q действует в нижней кром­ке фрикционного клина, поэтому повышенный износ будет наблюдаться в нижней части стенки корпуса поглощающего аппарата, от неравномерного износа образуется ступенька.

Таким образом, расположение фрикционных клиньев относительно стенок корпуса поглощающего аппарата определяет место возникновения и величину неравномер­ного износа стенок корпуса аппарата. Различие в относи­тельном расположении рассматриваемых деталей вызывает также изме­нение расположения нажимного конуса.

Применение кромочного контакта поверхностей трения при расчётах позволяет выявить действительное нагружение рассматриваемого фрикционного узла и определить характер распределения удельной нагрузки на по­верхность контакта по величине кромочных усилий.

Разработанная методика расчёта клинового фрикционного узла учитывает условия его работы в эксплуатации и создаёт возмож­ность прогнозирования и выявления причин интенсивного изнашива­ния стенок корпуса поглощающего аппарата и позволяет реализовать меры по его предотвращению.

Для подтверждения теоретических расчетов по выбору диагностических признаков технического состояния поглощающих аппаратов необходимо смоделировать работу пружинно-фрикционного поглощающего аппарата при квазистатическом сжатии и полученные результаты сравнить с результатами испытаний поглощающих аппаратов на специальном стенде.

Разработка математической модели работы поглощающего аппарата при квазистатическом сжатии производилась в аналитической программной среде «Универсальный механизм» (АПС). Математическая модель записывались на встроенном языке программирования, основанном на языке высокого уровня PASCAL, и компилировалась в АПС.

Расчетная схема модели базируется на шести твердых телах, геометрия которых учитывалась в модели с минимальным количеством допущений. Схема нумерации тел: 1 – нажимной конус; 2, 3, 4 – фрикционные клинья (клин – тело 4, на схеме не отражен); 5 – нажимная шайба; 6 – корпус (рис. 4). Уравнение движения представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка с нелинейными правыми частями (в матричном виде) и записываются в общем виде:

, (6)

где – матрица масс;

– обобщенная координата;

– матрица-столбец сил инерции;

– матрица-столбец обобщенных сил.

Система (6) записана в общем виде. Для вывода правой части уравнения - обобщенных сил - разработана математическая модель силовых связей в поглощающем аппарате, затем производился синтез общих уравнений движения с использованием аналитической программной среды UM.

Характерной особенностью поглощающих аппаратов Ш-1-ТМ являются взаимодействий контактного типа: конус-клин, клин-корпус, клин-шайба. Для моделирования взаимодействий такого типа были использованы модели контактов типа «точка-плоскость» и «плоскость-окружность» реализованные в виде программных процедур АПС UM.

Коэффициенты контактной жесткости ск, приведенных выше взаимодействий, подбираем опытным путем изменяя величину контактного проникновения тел в точке:

(7)

где – величина контактного проникновения;

– статическая нагрузка в точке контакта.

Рис. 4. Схема силового взаимодействия между телами

поглощающего аппарата

Коэффициент диссипации R принимается по заданной доле от критического демпфирования:

, (8)

где mТ – масса тела.

Модель силового взаимодействия нажимного конуса и клина включает четыре контактных взаимодействия типа точка-плоскость. Точками задана геометрия наклонной поверхности нажимного конуса, а плоскостью – верхняя наклонная поверхность клина.

Силовое взаимодействие клина и корпуса поглощающего аппарата задано 8-ми контактными взаимодействиями типа точка-плоскость. Точками задана геометрия вертикальной поверхности клина, плоскостями – внутренние грани горловины корпуса поглощающего аппарата.

Модель силового взаимодействия нажимного конуса и клина включает 4 контактных взаимодействий типа точка-плоскость. Точками задана геометрия наклонной поверхности нажимного конуса, а плоскостью – верхняя наклонная поверхность клина.

Силовое взаимодействие клина и корпуса поглощающего аппарата задано 8-ми контактными взаимодействиями типа точка-плоскость. Точками задана геометрия вертикальной поверхности клина, плоскостями – внутренние грани горловины корпуса поглощающего аппарата.

Модель силового взаимодействия нажимной шайбы и клина представлена контактным взаимодействием типа плоскость-окружность. Окружностью задана геометрия верхней части шайбы, а плоскостью – нижняя наклонная поверхность клина.

Две пружины поглощающего аппарата, связывающие корпус и нажимную шайбу представлены в виде безынерционных линейных упругих элементов. Реактивные силы и моменты, возникающие в упругом элементе:

, (9)

где – вектор смещения шайбы относительно основания пружины (отклонения от положения статического равновесия);

F0 – значения сил в положении статического равновесия.

Для оценки применимости разработанных математических моделей к моделированию была проведена верификация математической модели работы поглощающего аппарата при квазистатическом сжатии. Адекватность математической модели определялась сравнением значений максимального усилия сжатия и хода поглощающего аппарата по силовым характеристикам, полученных расчетным и экспериментальным путем.

Анализ приведенных силовых характеристик показывает, что из семи поглощающих аппаратов по энергоемкости четыре аппарата наиболее близки по значениям это №1, №2, №5 и №6 с расхождением от экспериментальных данных 9,1%, 3,0%, 0% и 3,6% соответственно. Учитывая то, что наиболее полное представление о работоспособности поглощающих аппаратов дает энергоемкость, можно сказать об удовлетворительной сходимости расчетных и экспериментальных данных.

Полученные результаты сопоставления показывают, что разработанная математическая модель испытаний поглощающих аппаратов на стенде адекватно отражает работу деталей поглощающего аппарата с различными износами и может быть использована для дальнейших теоретических исследований и выбора диагностических признаков технического состояния пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов в условиях деповского ремонта с использованием силовых характеристик, полученных при сжатии на специальном стенде.

В ходе исследования силовых характеристик поглощающих аппаратов (рис. 5.) по кривым сжатия были проанализированы следующие диагностические признаки:

  • энергоемкость поглощающего аппарата Е, кДж. Определяется как площадь, ограниченная кривой сжатия;
  • ход поглощающего аппарата Х при сжимающем усилии, мм;
  • приращение силы сжатия Fd при нулевом ходе Хd=0, Н. Этот параметр отвечает за наличие ступенчатого износа на стенке корпуса поглощающего аппарата. Характеризуется вертикальной линией сжатия при остановившемся ходе;
  • жесткость поглощающего аппарата с, МН/м. Данный диагностический признак отвечает за износы фрикционных деталей аппарата и характеризуется наклоном кривой на прямолинейном участке в начальный момент сжатия аппарата.

 Исправные Неисправные Силовая-22

Исправные Неисправные

Рис. 5. Силовая характеристика пружинно-фрикционных

поглощающих аппаратов

Для всех диагнозов Di технического состояния поглощающих аппаратов, полученных в результате обследования, необходимо рассчитать диагностическую ценность реализации признака . Расчеты производятся по следующей формуле:

, (10)

где - вероятность диагноза Di при условии обнаружения признак;

- априорная вероятность диагноза Di, для Ш-1-ТМ Р(D2)=0,458, для Ш-2-В Р(D2)=0,342.



Pages:     | 1 || 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.