Исследование основных факторов, определяющих продолжительность межремонтных пробегов маневровых тепловозов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, Любченко, В. П.

• Любченко, В. П.
• 1968

Оглавление диссертации Любченко, В. П.

Стр.

ВВЕДЕНИЕ .

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ полаший.

• ■

§ I. Обзор и анализ исследовательских работ по вопроса» изнашивания механизмов и нормирования периодов работы между ремонтами. 2

§ 2. Существующие нормативы . ш

§ 3. Особенности эксплуатации маневровых тепловозов. &

Цава П. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

§ I. Выбор и обоснование методики исследования 27

§ 2. Сущность статистическо*ч1икрометрического иетода исследования износа.

§ 3. Выбор и обоснование объекта исследования Ж

Ьва Ш. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗНОСА ДЕТА

ЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ 2Д50 В ЭКСПЛУАТАЦИИ.

§ I. Общие положения. 38

§2. Определение и анализ износа деталей цилиндро-поршневой группы дизеля 2Д50.4-f

§ 3. Исследование износа подшипников коленчатого вала. in.

§ 4. Предельные износы и сроки службы деталей двигателя 2Д50. '2U

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование основных факторов, определяющих продолжительность межремонтных пробегов маневровых тепловозов»

Повышение экономической эффективности социалистического производства неразрывно связано с ускорением научно-технического прогресса в с рациональным нснодьзованиеы основных фондов, материальных, трудовых в финансовых ресурсов.

В Директивах XXI съезда КПСС отмечалось, что получение от производственных фондов наибольшей отдачи должно отать одним из важнейших критериев в оценке работы каждого предприятия, так как каждый процент снижения материальных затрат в промышленности увеличивает национальный доход более* чем на 1,5 миллиарда руб -лей. "Борьба за аффективное использование производственных фон -дов имеет первостепенное хозяйственно-политнческое значение ■ должна стать всенародным делом" С1) .

В связи с этим большое значен» м актуальность приобретает проблема максимального использования механизмов и машин, увеличения их долговечности и сокращения непроизводительных простоев*

Академик ЕД, Чудаков на второй Всесоюзной конференции по трению и взносу в машинах указывал, что в навей стране ремонтом действующих машин занято свыше миллиона рабочих, поэтому даже незначительное увеяяченне срока службы и межремонтных периодов машин освободит значительное количество рабочей силы с одновре -менннш уменьшением потребности в запасных частях, на которые ежегодно затрачиваются сотнв тысяч тонн металла я миллионы рублей/2/.

Яри существующей системе эксплуатации и ремонта тепловозов 6-7% годового времени каждый дизельный локомотив находятся на осмотрах я различных видах ремонта. Практически это означает, что

6-7% парка тепловозов каждые сути непроизводительно простаивает и не участвует в перевозке народнохозяйственных грузов. Между тем анализ статистических данных, практика эксплуатации говорят о наличия неиспользованных резервов, имеющих место вследствие необоснованного установления норн пробегов между ремонтами /ЗУ. Поэтому решение вопросов, связанных с установлением научно-обос-нованных норм пробегов локомотивов между ремонтами и рациональ -них допусков износа деталей и узлов приобретает в настоящее время всё больяее значение*

Предмет данного исследования - изучение существующих уело -вий эксплуатации м ремонта дизельных локомотивов, выполняющих маневровую службу.

Задачей работы явилось исследование износостойкости деталей и узлов двигателя 2Д50, определяющих постановку маневрового тепловоза в ремонт и разработка на основания этих исследований ряда рекомендаций по установлению межремонтных периодов маневровых тепловозов серии ТЭМ1.

Такая постановка вопроса обусловлена тем, что тепловое является наиболее перспективннм локомотивом для выполнения маневро -вой работы, а внедрение результатов исследования имело бы боль -мое практическое значение.

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Любченко, В. П.

§ УЛ. Общие выводы.

Проведённые исследования по износу деталей двигателя 2Д50 в процессе эксплуатации маневровых тепловозов серии ТЭМ1 на участ ках Ростовского узла Северо-Кавказской железной дороги, а также на некоторых участках Одесско-Кишинёвской и Приволжской железных дорог позволили сделать следующие выводы:

1. Срок службы цилиндровых втулок и поршневых пальцев превышает установленный существующими нормативами период работы тепловоза ТЭМХ от заводского до заводского ремонта.

2. Наибольшему износу в процессе эксплуатации подвержены такие детали двигателя, как вкладыши первого и второго коренных подшипников коленчатого гада, верхние компрессионные кольца и втулки верхних головок шатунов. Состояние этих деталей и определя ет необходимость постановки тепловоза в подъёмочный ремонт.

3. Сроки службы деталей цилиндро-поршневой группы позволяют увеличить продолжительность работы маневрового тепловоза серии 7ЭМ1 между подьёмочными ремонтами до 1100 * 1500 суток.

4. Эксплуатационная надёжность деталей цилиндро-поршневой группы при увеличении межремонтного пробега до трёх лет составит величину, равную 0,9.

§ У.2. Экономическая эффективность от внедрения результатов исследования

Экономическую эффективность от внедрения предлагаемой системы ремонтных циклов тепловозов серии ТЭН1 определяем путём сравне ния годовых расходов на ремонт этих тепловозов при существуете й и при предлагаемой системе ремонтных циклов ( рис» 69 ).

Годовое количество всех видов ремонта одного тепловоза можно подсчитать по формуле п^- >' Iе3> и реп где 12 - число месяцев в году; tpen - период работы тепловоза до данного вида ремонта; Урм - коэффициент цикличности данного вида ремонта (отношение количества ремонтов данного вида к общему количеству ремонтов за полный ремонтный цикл); првп— количество ремонтов данного вида, производимых в тече -нив года для одного тепловоза. Исходные данные для определения годовых расходов на ремонт одного тепловоза ТЭМ1 при существующей системе ремонтных циклов сведены в таблицу 69 .

§ Ш.5. Заключение и выводы

Проведенные исследования по износу деталей двигателя 2Д50 в процессе эксплуатации маневровых тепловозов серии T9MI на участках Ростовского узла Северо-Кавказской железной дороги позволили получить следующие результаты:

I* Цилиндровые втулки двигателя 2Д50 подвержены наибольшему износу в зоне работы верхнего компрессионного кольца в плоскости движения шатуна ( 0,01046 ——— ), по этому виду износа межре

100 сут монтный период тепловоза составляет 5516 суток.

2. Срок службы верхнего компрессионного (трапецеидального) кольца по радиальному износу (до достижения зазора в замке в ра -бочем состоянии 5,0 мм) составляет 1572 суток;

3. В сочленении поршня с шатуном основным видом износа, лимитирующим межремонтный период работы тепловоза, является нарастание зазора между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна ( 0,006928 iooMcyg>)« П° этому виду износа в зависимости от первоначальной величины износа поршневого пальца межремонтный период тепловоза ограничивается пробегом 1500 * 2049 суток.

4. Износ вкладышей коренных подшипников коленчатого вала дизеля 2Д50 ограничивает межремонтный период тепловоза до 1100 * 1500 суток.

5. Верхний ручей поршня дизеля имеет скорость изнашивания 0,01944 QyT и достигает предельной величины износа по правилам ремонта после 5144 суток работы.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

I. Срок службы цилиндровых втулок и поршневых пальцев превышает установленный существующими нормативами период работы тепловоза до заводского ремонта.

Z, Наименее износостойкими деталями дизеля 2Д50 являются вкладыши первого и второго коренных подшипников, верхние компрессионные кольца и втулки верхних головок шатуновi Эти детали и определяют необходимость постановки тепловоза в подъёмочный ре -монт.

3. Сроки службы деталей цилиндро-поршневой группы и подшипников коленчатого вала позволяют увеличить продолжительность работы маневрового тепловоза серии ТЭМ1 между подъёмочными район -тами до 1100 - 1500 суток.

Dim) Износ отбйрапия

J 4

J \ J

1 64' Износ /га/?ьиа\

Тег/ T(C(/fr*tQ

РИС. 63. Расчетная схема для определения срока службы пари трения палец - отверстие поршня. » б^бъличина чартажяого зазора Ьаличина предельного задора Тсл~ пробей топпобоьа до споны бтупхи

РИС. 64. Расчетная схема для onpfe деления срока службн пары трения поршневой палац - втулка шатуна* U&fif»*)

РИС. 65. Зависимость величины предельного износа втулки шатуна от износа поршневого пальца.

40 SO ипМ

Г а а в а 17

О ВОЗМОЖНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОБЕГОВ КЕ2ДУ ПОДЬЁМОЧНЫМИ РЕМОНТАМИ МАНЕВРОВЫХ ТЕПЛОВОЗОВ СЕРИИ ТЭМ1

§ 1У.1. Обиие положения

Прн установления оптимальных сроков ремонта механизмов и их узлов важное значение имеет оценка эксплуатационной надёжности узлов, состояние которых определяет необходимость ремонта механизма. Оценка эксплуатационной надёжности должна производиться путём статистической обработки накопленных опытных данных.

При определении надёжности необходимо точно определить поня тие "неисправности* иди "отказа". В теории надёжности это поня -тио определяется как состояние механической системы, не позвонив цее выполнять положенные ей функции, независимо от того, являют ся ли причиной неисправности поломки, износ или иные повреждении любого из составляющих механизмов, требующие вывода всей системы из эксплуатации trsj иди событие, после появления которого еноте на работает ненадёжно .Надёжность определяется как вероят -ность исправной работы мехаииэма или свойство изделия сохранять своя параметры в заданных пределах и в заданных условиях эксплуа тацин и выражена безразмерным параметром в диапазоне от 0 до I

77, 76J •

Надёжность как статистическая функции времени Р {£ ) выражается пределом отношения числа случаев исправной работы ивханиз мов ( ) к общему числу взятой под наблюдение совокупности механизмов ( ЛО, когда число случаев неисправной работы ) стремится к нулю: ш - йт -^г / ч

106

-/35

Матеиатически надежность может быть выражена убывающей экспоненциальной функцией времени

P(t)= exp UXm 1

1 (dj/* рде показатель этой функции X (t), равный -г • , пред * ставляет собой мгновенную скорость неисправности,

Бели в каком-либо узле имеется о изнавивающихся деталей с равновероятными характеристиками преждевременного выхода из строя, соединённых параллельно, то надёжность такого узла составит С70] :

Pcjt) = Cf- (f- P)nJ ) где {J-p ) - вероятность выхода из строя каждой детали,

К таким деталям с достаточной точностью можно отнести компрессионные пормиевме кольца двигателей внутреннего сгорания.

Надёжность механизмов может быть представлена различными статистическими функциями распределения, В частности, случайные неисправности или неисправности, вызванные ошибками обслуживающего персонажа, подчиняются закону случайности, который выражается экспоненциальной функцией распределения С7&з :

P(t)=e~x* (so)

Экспоненциальная функция распределения имеет постоянную спорость изменении, не зависящую от времени и полностью характеризует-ои величиной среднего значении ) или величиной скорости )•

При неисправностях, вызываемых износом, усталостным напряжением с другими причинами, влияние которых на надёжность механиз -нов возрастает со временем, надёжность выражаетси нормальной функцией распределения стзу

Эта функция имеет монотонно возрастающую скорость изменения и характеризуется двумя величинами: средним значением т и дисперсией 6£ или среднеквадратическим отклонением б, £ .

Для случайных неисправностей, имеющих экспоненциальное распределение, достаточно определить величину средней выборочной надёжности ) и установить степень её отклонения от средней статистической

7Г-1 = (52) г г 4 ' где Т - общая продолжительность службы механизмов; 1 - число зарегистрированных неисправностей; t - принятая длительность испытаний; п - число испытываемых механизмов» Ори э?ом ерик службы каждого из неисправных механизмов не имеет значения* Важно учесть вое неисправности, происшедшие за время наблюдений» Приближенность средней выборочной в средней статистической, т.е. её достоверность, определяются пределами, в которых должны дожать средняя выборочная при заданном уровне достоверности. Эти пределы определяются по формулам: нижний предел L » -д 2гт-; (53 )

Я 2 ; 2г+2

54) верхний предел и --, где 1 и п) - данные опытных наблюдений, а определяется по статистической таблице в зависимости от величины 3 я принятой величины достоверности (

Для надёжности, определяемой износом и имеющей нормальное распределение ( с неизменным числом наблюдаемых механизмов) среднее значение п) и среднеквадратичное отклонение 6 иди 3 определиются so формулам: тг-йм ; ) к-<*)'. ■<*?)

Предел среднего значения надёжности определяется из распре-деления Стюдента по формулам:

Z= ' Ш '

Щ > (58) где величины берутся по данным наблюдений, а % определяется из таблицы Стюдента в зависимости от величины п и принятой достоверности

Надёжность ( Р ) механической системы зависит как от случайных неисправностей ( Л*^ ), так и от неисправностей, вызывав -мых износом ( РиШ ). Суммарная надёжность будет равна их про -наведению»

§ 1У.2. Опенка надёжности деталей дизеля маневрового тепловоза

Как показали результаты исследования износа деталей двигателя маневрового тепловоза в эксплуатации ( глава Ш ) постановку тепловоза в подьёмочный ремонт обуславливает в основном состоя -нио таких деталей, как компрессионные кольца, втулки верхних головок натунов и подлинники коленчатого вала* В данном разделе диссертации произведена оценка надёжности этих деталей. Используя основные положения теории надёжности и данные наблюдений за работой деталей дизеля 2Д50 в эксплуатации определены значения сред нвй выборочной надёжности, среднего квадратического отклонения и нижних пределов эксплуатационной надёжности выше указанных деталей»

В таблице во приводятся данные по износу верхних компрессионных колец, полученные в результате наблюдений за работой двигателей 2Д50 в процессе эксплуатации тепловозов серии ТЭМ1,

Список литературы диссертационного исследования Любченко, В. П., 1968 год

1. Директивы ХХШ съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1966-1970 годы. 1966.2.

2. Материалы второй Всесоюзной конференции по трению и износу в машинах, т.17,АН СССР, 1951.

3. Р.Г* ЧЕРЕПАШЕНВЦ Межремонтные пробеги и использование мощности локомотивов. Железнодорожный транспорт", № 7, 1966.4. И.О. ПЕТРОВ5. И.В. КРАГБЛЬСКИЙ B.C. ~6. И.В. КРАГБЛЬСКИЙ7. В.Д. КУЗНЕЦОВ8. А.К. ЗАЙЦЕВ

4. М.М. ХРУЩОВ, Е.С. БЕРКОВИЧ

5. Гидродинамическая теория смазки. АН СССР, М.( 1948.

6. Развитие науки о трении. Машгиз, М., 1947.

7. Изнашивание и методы борьбы с ним. Машгиз, М., 1956.

8. Физика твёрдого тела. АН СССР, Томск,1947.

9. Основы учения о трении, износе и сиазке машин. Машгиз, М., Л., 1947.

10. Точное определение износа деталей машин* С6.У1. Трение и износ. АН СССР, М.,1953.10. Б«Д. ГРОЗЙН1.. Б «И. КОСТЕЦКИЙ12. И.М. ГУССЕЙНОВ

11. Структура и деформация внешних слоёв металла, работающего в условиях трения. ВНТО Машпрома, Киев, 1956*

12. Сопротивление изнашиванию деталей машин. Машгиз, Киев, 1956.

13. Исследование предельных значений износа основных деталей цилиндро-поршневой группы автотракторных карбюраторных двигате • лей. Автореферат, Ленинград, 1952.13. М.С. БЕЛИЩШИ14. А.В. ХНЕЛЕВСКИЙ

14. К вопросу о величинах прадзльно-допусти-мых зазоров между юбкой поршня и зерка -лом цидяндра автомобильного двигателя. Труды НИИ, том 90, 1958.

15. О выборе допустимых величин износа коленчатых валов и подшипников тепловозных дизелей. йВестник ЦНИИ МПС", *? 4, 1963.

16. П.Я. ДЬЯЧЕНКО и др. Исследование износа при сухом трении иповышенной температуре. Известия АН СССР, Я» IX, 1954.16. А.С. ПРОНИКОВ1. Г7. С.А. СМИРНОВ

17. Исследование изнашивания кольцевых образцов. АН СССР, 1956.

18. Износы судовых механизмов. Изд. МРФД953.18. Р.В. КУГЕЛЬ19. С.М. ШАПШАЛ

19. Натурные испытания долговечности машин. Машгиз, Н., 1956.

20. Установление рациональных допусков износа и срока службы деталей цилиндро-поршневой группы тепловозного двизедя 2ДХ00, Диссертация. Ростов-на-Дону, 1966.20. В.П. ЕОМУХИН21. Р.В. КУГЕЛЬ22. С.В. МАЛЬЦЕВ

21. Экспериментально-теоретическое обоснование увеличения межремонтных периодов дизелей рыболовных траулеров. Диссертация, Ленинград, 1958.

22. Износ цилиндров и поршневых колец. Маш-гиз, 1949.

23. Развитие теории изнашивания. Вестник АН СССР, fe 2, 1955.

24. Быстроходные двигатели внутреннего сгорания. М., I960.

25. Ремонт автомобиля. Часть I, М., 1948.

26. Проблема нориирования допусков износа локомотивных деталей. Автореферат, 1955.

27. Исследование износа деталей локомотивов с проблемой увеличения их межремонтных пробегов. Диссертация, 1955.

28. Методика определения сроков мехренонтной работы тепловозов. Труды МИИТа, № 130, Москва, I960.

29. К вопросу установления периодичности и сроков ремонта тепловозов. Диссертация, Москва, I960.

30. Задачи развития науки о долговечности ма-иин. Машгиз, М., 1956,

31. Эффективность внедрения новой техники* Машгиз, М., 1959.

32. Нормирование допусков износа локомотивных деталей. Труды РИИЕГа, вып.25, Ростов-на-Дону, 1958.

33. Статистическо-микрометрический метод исследования износа деталей машин. Труды Киевского Автомобильнодорохного института, вып.1(5), Киев, 1957.26-ief~34. А.Д. РЕВЕНКО

34. Статистическое исследование износа двигателей и определение характеристик для расчета деталей на долговечность. Диссертация, Киев, I960.35. А.В. ПЕСЕНКО36. А.В. ПЕСЕНКО

35. Об износостойкости поршневых колец. Труды РИЕИТа, вып.62, 1966.

36. Об износе цилиндров легких тракторных двигателей. Труды РЙИЖТа, вып.62, 1966.

37. Н.В*СМИРКОВ, И.В.ДУНИН-БАРКОВСКИЙ

38. Краткий курс математической статистики для технических приложений. Москва, 1959.

39. Правила деповского ремонта тепловозов ТЭ1,

40. ТЭ2, ТЭН1. Трансжелдориздат, М., 1963.•Р

41. Г.Ф.БОЛХОВИТИНОВ, Эксплуатационные режимы работы Деталей1. А.М.БЕЛ ОСТОЦКИЙ1. АНОВ,40. А.А. И.М.41. А.С. БОЛЬШАКОВ И др.маневровых тепловозов. "Железнодорожный транспорт11, fe 12, 1966.

42. Об определении расходов топлива на поездную работу при тепловозной тяге. Труды РИЙКТа, вып. ХХХ1У, 1961.

43. Маневровые тепловозы. Трансжелдориздат, М., 1962.

44. Н;А. МАЛ03ЁМ0В, А.П. ТИХОНОВ

45. Исследование износа деталей поршневой группы дизелей тепловозов в эксплуатации. Труды РИИЖТа, вып.31, 196I.43. В.П. ИВАНОВ

46. Исследование износа трущихся пар дизеля тепловоза ТЭП60. "Вестник ЦНИИ МПС",1ё 6, 1963.

47. М.Д. РАХМАТУЛИН Ремонт тепяовозовг-Фданспорт. М., 1965,45. а.п. чиркин,а.н. гуревич

48. Работа тепловозных дизелей на ыалых нагрузках."Транспорт". М., 1966.46. и.д. вбрнбр47. А.С. КРАЕВ

49. Особенности рабочего процесса тепловозных дизелей на режимах холостого хода. Труды ХИИТпа, вып.67, 1964.

50. Влияние условий работы на интенсивность и механизм износа бандажей. Волгоград, 1964.48. В.В. АРИНКИН

51. Повышение работоспособности поршневой группы дизеля 2ДЮ0. Машгиз, 1953.49. В.И. АСТАШВИЧ50. г.и. марковин51. К.А. ГРЕКОВ

52. НД. МАЛ03ЁМ0В, В.Ф. НОВИКОВ

53. Повышение износостойкости деталей цилиндро-поршневой группы тепловозных дизелей. Автореферат, МИИТ.

54. Исследование возможности увеличения срока службы поршневых колец тепловозного двигателя. Автореферат, МИИТ.

55. Усовершенствование конструкции поршней и колец дизеля.2Д100. Труды ЦНИИ МПС, вып.230, 1962.

56. Повышение надёжности вкладышей подшипников .тепловозных дизелей. Труды РИИЖТа, вып. 54, 1966.53. в.а. кислик, с.м. гугель54. Л,3. РУМШИСКИЙ55. Г.А. ФОФАНОВ

57. Повышение срока службы деталей топливной аппаратуры тепловозных дизелей. Труды РИИХТа, вып.31, 196I.

58. Элементы теории вероятностей. Физматгиз, М., 1963.

59. Влияние износа деталей цилиндро-поршневой группы на показатели работы дизеля 2Д100. "Вестник ЦНИИ МПС", № 4, 1966.56. А,П. ТРЕТЬЯКОВ

60. Износ ответственных узлов в деталей тепловозов T9I и ТЭ2. Труды МЙИТа, вып.89.57. М.А. ЯКОБИ

61. Износ основных деталей двигателя Д-54. "Автотракторная промышленность", Ife 6, 1955.58. PU; НАСИРОВ

62. Шатунно-кривоиипный механизм тепловозных дизелей. 0», I960.59. Ю.И. ДРОБСТ

63. Исследование влияния режимов работы на износ цилиндров двигателей с воспламенением от сжатия. Львов, 1955«60. Н.Ф. СТРУННИКОВ

64. Исследование износа деталей кривошипно-шатунного механизма. Автореферат, Горький, 1950.61. М.И. КОРЧАГИН

65. О методике работ по определению нормативов износов деталей двигателей ведомственного совещания по изучению и нормированию ~ износа судовых ДВС, 1961,62. А.К. ДЬЯЧКОВ

66. Трение, износ и смазка в машинах. АН СССР, М., 1958.

67. В.А. КИСЛИК, ЮД.СТУДЕНОК, А.Н.ПОЛЯКОВ.64, A.M. ДЛИН

68. Повышение износоустойчивости поршней тепловозных двигателей Д50 в зоне верхних ручьёв. Труды РЙИЕГа, вып.31, 1961.

69. Математическая статистика в технике. Москва, 1958.65. Я.Б.ЗЕЛЬДОВИЧ, А.Д.МНШКИС

70. Элементы прикладной математики. Москва, 1967.66. И.А. МОТОВ

71. Макрогеометрия цилиндра и прорыв газов в картер двигателя. "Вестник машиностроения", № 12, 1958.

72. Теория и расчет поршневых колец. О приспособляемости поршневых колец к дформациям цилиндров, Труды ЦИАН, № 101, 1946*

73. Основы теории и расчета надёжности. Изд. Суд-промгиз, I960.

74. В.Н. ТРЕЙЕР Теория долговечности и надёжности машин.

75. Издательство "Наука и техника". Машгиз,1964.72. л.о.назаров И др.

76. Межремонтные пробеги тяговых двигателей тепловозов T3MI можно повысить "Электрическая и тепловозная тяга", » 12, 1967.

77. Ptnnot. flppkcatcon of Radioactive tiacexs toimprovement of?fuePs, Suducauts and engunes. „ Sfi cpjattei ёу Hausactcons.1. Oct /Ш.74. bfatson C.£ flbiasive ь/еах of piston iinys. HanieuRL „SflE Tiausactions," 7955.1. ВигсМе.Ш

78. L.H. Вгас^аы 1г. Rekabifaty functions /ог mechanical!components, Jfairat? Engzs. 1. 1965, 77, ai 3.tc