Повышение надежности работы тягового привода электровоза ЧС-2 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Иванов, Виталий Викторович

• Иванов, Виталий Викторович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Иванов, Виталий Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1. ПУТИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА ЛОКОМОТИВОВ

1.1. Совершенствование системы ремонта локомотивов

1.2. Опыт применения системы ремонтов за рубежом

1.3. Теоретические предпосылки совершенствования системы ремонта

2. ВЫБОР ЛИМИТИРУЮЩЕГО УЗЛА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ О НАРАБОТКЕ НА ОТКАЗ ПО ТЯГОВОЙ ПЕРЕДАЧЕ ЭЛЕКТРОВОЗА ЧС

2.1. Выбор лимитирующего узла с помощью статистических данных о неплановых ремонтах

2.2. Оценка вероятности безотказной работы тягового привода электровоза ЧС

2.3. Определение закона распределения статистических данных и вывод о достоверности полученных результатов

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ СИСТЕМЫ «ВАЛ ДВИГАТЕЛЯ - РЕДУКТОР - КОЛЕСНАЯ ПАРА»

3.1. Постановка задачи

3.2. Движение колесной пары на криволинейном участке пути

3.3. Вертикальное движение колесной пары на рельсовых стыках

3.4. Вертикальное движение тележки электровоза

3.5. Определение реакций опор вала тягового двигателя

3.6. Движение системы «малая шестерня - шлицевое соединение» и определение осевой силы

3.7. Приближенное аналитическое решение задачи

4. РАЗРАБОТКА ТАРЕЛЬЧАТЫХ ПРУЖИН ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОЖУХА РЕДУКТОРА ТЯГОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОВОЗА ЧС

4.1. Теоретический анализ механических характеристик тарельчатых пружин и их расчет

4.2. Методика расчета тарельчатых пружин для крепления элементов кожуха тягового редуктора электровоза ЧС

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДА ПО ПОЛУЧЕННЫМ ДАННЫМ

5.1. Результаты практических испытаний применения тарельчатых пружин

5.2. Теоретические предпосылки к определению технико-экономической эффективности локомотивов

5.3. Расчет технико-экономической эффективности метода повышения упругости крепления элементов тягового привода 116 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 121 ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение надежности работы тягового привода электровоза ЧС-2»

Актуальность проблемы. Россия, как известно, самая большая страна в мире. Существует пять основных видов транспортных систем: трубопроводная, водная, автомобильная, воздушная и железнодорожная транспортные системы. Множество природных ресурсов и предприятий по их переработке и выпуску готовой продукции расположены по всей стране. Для перевозки грузов (сырья, полуфабрикатов и готовой продукции) необходима такая транспортная система, которая отвечала бы требованиям: быстроты доставки, массовости доставляемых грузов и дешевизны. Наиболее полно и оптимально отвечающая этим требованиям является только железнодорожная транспортная система. Поэтому основным перевозочным транспортом в России является железнодорожный и от того, как будет функционировать данный вид транспорта, будет зависеть экономика страны. Следовательно, обеспечение эффективной и качественной работы всех звеньев железнодорожного транспорта - наиважнейшая задача, стоящая в настоящее время. В первую очередь, это касается локомотивного хозяйства, так как от него зависит соблюдение требований предъявляемых к основной транспортной системе страны. Поэтому поддержание и увеличение безотказности и надежности локомотивов является приоритетной задачей.

Важным направлением в повышении надежности локомотивов, наряду с оптимизацией межремонтных пробегов по лимитирующему узлу, является создание современных и совершенствование существующих конструкций подвижного состава железных дорог.

Основным видом локомотивов использующихся в пассажирском движении на Куйбышевской железной дороге является электровоз ЧС-2. Первые электровозы ЧС-2 появились на Куйбышевской железной дороге в 1964 году, последние - в 1972 г. Срок службы ■ данных электровозов составляет 28 лет. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о практически полной выработке ресурса эксплуатации данного типа пассажирских электровозов. Тяжелое финансовое положение, практическое отсутствие отечественных пассажирских электровозов постоянного тока, стабилизация объема перевозок и намечающийся их рост, ставят на первое место необходимость предпринять все возможные меры по поддержанию тягового подвижного состава в работоспособном состоянии, повысить надежность и безопасность эксплуатации.

Наиболее слабым узлом, в отношении надежности локомотива, является тяговая передача электровоза ЧС-2. В данном' типе электровоза используется опорно-рамная подвеска тягового электрического двигателя с применением карданной передачи. Передача вращающего момента с вала тягового электродвигателя на малую шестерню редуктора происходит с помощью торцевого шлицевого соединения. Выработка ресурса использования локомотивов наряду со стабилизацией и некоторым увеличением объема перевозок приводит к тому, что на локомотивы увеличивается нагрузка, соответственно увеличивается и нагрузка на тяговую передачу. Увеличение нагрузки и отклонения от конструкционных параметров приводят к выходу из строя тяговой передачи, как правило, среза шлицов на торцевом шлицевом соединении карданного вала с малой шестерней.

Поэтому разработка, на базе комплексных исследований, методов повышения надежности работы тягового привода электровоза ЧС-2, в частности уменьшения влияния различных нагрузок на шлицевое соединение, в области технологического аспекта проблемы, являются одним из главных направлений. Все это составляет актуальную научно-техническую и народнохозяйственную проблему совершенствования подвижного состава железных дорог.

Тема диссертационной работы соответствует «Основным направлениям развития железнодорожного транспорта и социально-экономической политики отрасли на период до 2005 года».

Целью диссертационной работы является повышение надежности, и соответственно безотказности, тягового привода электровоза ЧС-2 за счет уменьшения вибрационных нагрузок.

Для достижения указанной цели в диссертации поставлены следующие задачи:

1) провести анализ существующих путей повышения надежности электровоза ЧС-2;

2) проанализировать состояние локомотивного парка пассажирских электровозов ЧС-2;

3) оценить надежность тяговой передачи;

4) смоделировать и исследовать движение системы «вал двигателя - редуктор - колесная пара»;

5) разработать метод повышения надежности лимитирующего узла;

6) выполнить экспериментальные исследования в условиях эксплуатации и определить экономическую эффективность данной методики.

Методика исследования. Решение поставленных задач проводилось с использованием зависимости между нагрузкой и деформацией, выраженной уравнением Альмена-Лапласа и математической статистики при обработке данных. Результаты применения методики повышения надежности тягового привода проверялись экспериментально с помощью опытной и контрольной партий электровозов ЧС-2 на Куйбышевской железной дороге.

Научная новизна работы

- по фактическим данным рассчитана и исследована реальная надежность тяговой передачи (шлицевого соединения) электровоза ЧС-2;

- разработана математическая модель движения системы «вал тягового двигателя - редуктор - колесная пара»;

- математически обоснована периодическая составляющая осевой силы, действующей на узлы крепления «рубашки» подшипника вала малой шестерни;

- разработан метод повышения надежности тягового привода.

Практическая ценность

- с помощью предложенной методики была повышена надежность тягового привода;

- экспериментальные исследования подтвердили уменьшение количества неплановых ремонтов и как следствие финансовых затрат на ремонт.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на межвузовских научно-технических конференциях с международным участием (Самара, 1996, 1997 г.г.), на отраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении» (Ростов-на-Дону, 1998 г.) и на семинарах электромеханического факультета СамИИТа (Самара 1996-1999 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять научных статей.

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Иванов, Виталий Викторович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных в работе исследований можно сделать следующие выводы:

1. Выполнен анализ существующих путей повышения надежности локомотивов, основное направление выполненных работ предлагает повысить надежность тягового подвижного состава за счет оптимизации межремонтных пробегов.

2. Выполнен анализ неплановых ремонтов и состояния локомотивного парка пассажирских электровозов, на основе которого можно сделать вывод о том, что необходима, в оптимальном варианте, замена локомотивного парка или разработка модернизаций различных видов оборудования и узлов.

3. Была оценена надежность тяговой передачи. Результаты показали, что вероятность безотказной работы уже при 74 тыс. км пробега равна 0,80 и необходима либо замена узла, либо капитальный его ремонт.

4. Разработана математическая модель исследования системы «вал тягового двигателя - редуктор - колесная пара».

120

5. Разработан метод повышения надежности тягового привода, за счет внедрения в элементы крепления тарельчатых пружин, что позволило уменьшить последствия виброактивности воздействия «путь - тяговый редуктор», примерно на 10-12%.

6. Выполнена оценка технико-экономического эффекта внедрения тарельчатых пружин в элементы крепления тягового привода. При этом эффект составляет 1316 рублей на один электровоз в год, эта сумма получена за счет снижения неплановых ремонтов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Иванов, Виталий Викторович, 1999 год

1. Айзинбуд С.Я., Кельперис П.И. Эксплуатация локомотивов. М.: Транспорт, 1980. - 248 с.

2. Артюхов В.Я. Оптимизация структуры ремонтного цикла тепловозов с применением ЭВМ: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук; Омск, 1985. 220 с.

3. Беленький А.Д., Белоглазов А.Д. Техническая диагностика -важное средство повышения надежности тепловозов / На средне-азиатской железной дороге/ // Железнодорожный транспорт, 1983, №9, с. 54-59.

4. Богуславский А.Б. и др. О показателях надежности тепловозов и их зависимости от интенсивности эксплуатации // Тр. ВНИТИ, 1986; Вып. 64. Повышение эксплуатационной надежности тепловозов и путевых машин, с. 41-46.

5. Босов A.A. Теоретические основы и методика расчета рациональных плановых восстановлений локомотивов и вагонов: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. 05.22.07; Утв. 20.01.89; 05870000959. -Днепропетровск, 1986. -271 с.

6. Виноградов Ю.Н. Выбор показателей использования электровозов для дифференцирования норм пробегов между их ремонтами. // Вестник ВНИИЖТ. 1975, №7, с. 6-9.

7. Виноградов Ю.Н., Левитский В.М. Совершенствование периодичности ремонтов грузовых электровозов. Сб. «Диагностирование и испытание электровозов». / Тр. ВНИИЖТ, вып. 671, М.: Транспорт, 1983.

8. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Финансы и статистика, 1981. - 263 с.

9. Вознюк В.Н. Исследование надежности экспортных тепловозов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Днепропетровск, ДИИТ, 1973. - 155 с.

10. Воробьев A.A. Выбор измерителя наработки и определения периодичности ремонтов электровозов: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. 05.22.07; Утв. 5.08.81; К267692. М.: 1981.-225 с.

11. Галкин В.Г., Парамзин В.П., Четвергов В.А. Надежность тягового подвижного состава. М.: Транспорт, 1981. - 184 с.

12. Гальперин Л.С., Шипков И.В. Прогнозирование числа ремонтов машин. М.: Машиностроение, 1973. - 111 с.

13. Головатый А.Т., Лебедев Ю.А. Техническое обслуживание и ремонт локомотивов за рубежом. М.: Транспорт, 1977. - 159 с.

14. Горский A.B. Воробьев A.A. Софьин H.A. Построение системы планово-предупредительных ремонтов электровозов ЧС-2 с учетом условий их эксплуатации. Сер. "Локомотивы илокомотивное хозяйство". Экспресс информация, 1984, вып. 5., с. 7-15.

15. Горский A.B. Методика расчета надежности электроподвижного состава как сложной системы: Диссертация на соискание уч. степени кандидата технических наук. М.: 1968.

16. Горский A.B. Методологические принципы определения оптимальной структуры ремонтного цикла ЭПС. Тр. МИИТ, 1977, вып. 571, с. 111-113.

17. Горский A.B. Методы оптимизации системы планово-предупредительных ремонтов электровозов: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук; Утв. 25.09.87; 05860001751. М.: 1985. - 526 с.

18. Горский A.B., Воробьев A.A. Оптимизация системы ремонта локомотивов. М.: Транспорт, 1994. - 208 с.

19. Горский A.B., Воробьев A.A., Козырев В.А., Куанышев В.М. Влияние системы ремонта локомотивов на обслуживание поездов. Железнодорожный транспорт, 1994, №11, с.51-53.

20. Горский A.B., Козырев В.А. Принципы построения оптимальной системы ремонта. В книге "Электроподвижной состав. Эксплуатация. Надежность. Ремонт". - М.: Транспорт, 1983. С. 239-252.

21. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. М.: Наука, 1967. - 368 с.

22. Деповской ремонт электровозов переменного тока / С. Г. Бутенко, А.Т. Головатый, Г.М. Коренко, A.C. Магда, К.А. Марютин, Ю.Г. Солопанов, Л.Я. Филькенштейн; Под. ред. А.Т. Головатого. М.: Транспорт, 1976. -440 с.

23. Дмитриев A.B. Моделирование процесса постановки локомотивов в плановые ремонты с учетом их технического состояния. Ростов-на-Дону, 1987 - 15 с. Деп. В ЦНИИ ТЭИ МПС 20.08.87, №4160, ж.-д. 87.

24. Ефименко В.И. и др. Методика корректировки объемов и технологии обслуживания тепловозов для повышения надежности // Тр. ВНИТИ, 1987, вып. 66: Повышение надежности тепловозов и диагностика, с. 19-27.

25. Иосилевич Г.В., Шарловский Ю.В. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. М.: Машиностроение, 1971. -183 с.

26. Исаев И.П. и др. Методологические основы определения оптимальной периодичности и объемов планово-предупредительных ремонтов электроподвижного состава // Межвуз. сб. науч. тр. / МИИТ. 1980 - Вып. 678: Подвижной состав и его автоматизация. - с. 96-130.

27. Исаев И.П. Проблемы повышения надежности технических устройств железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1968.

28. Исаев И.П., Горский A.B., Воробьев A.A. Выбор измерителя наработки электровозов для определения ресурсаизнашиваемых деталей // Вестник ВНИИЖТ. 1980, №2, с. 1922.

29. Исаев И.П., Горский A.B., Козырев В.А. Методика анализа процесса изнашивания деталей ЭПС для определения сроков их ремонта. Надежность и контроль качества. 1976, №11, с.3-10.

30. Исаев И.П., Горский A.B., Козырев В.А. Определение оптимальных параметров системы ремонта электроподвижного состава. //Надежность и контроль качества, 1977, №10, с. 31-38.

31. Исаев И.П., Горский A.B., Седов В.И. Разработка оптимальной системы ремонта. // Железнодорожный транспорт. 1970, №10, с. 40-44.

32. Исаев И.П., Горский A.B., Хлопков С.М. От чего зависит ресурс тяговых двигателей. Влияние заводских ремонтов. Система эксплуатации. // Электрическая и тепловозная тяга,1982, №6, с. 36-39.

33. Исаев И.П., Горский A.B., Хлопков С.М. От чего зависит ресурс тяговых двигателей. Влияние заводских ремонтов. Система эксплуатации. // Электрическая и тепловозная тяга,1983, №1, с. 32-33.

34. Кабенин Н.Г., Коновалов В.П., Озембловский В.И. Оптимальная периодичность технических осмотров тяговых двигателей НБ-412М // Вестник ВНИИЖТ. 1965, №5, с. 30-34.

35. Калько В. А., Тартаковский Э.Д. Техническое диагностирование тепловозов в депо // Железнодорожный транспорт, 1984, №1, с. 48-52.

36. Кельперис П.И. Высокими темпами к новым рубежам. //Электрическая и тепловозная тяга, 1986, №2, с. 8-12.

37. Коновалов И.Е. Об определении оптимальных пробегов тепловозов между ремонтами. / Тр. ОмИИТа, вып. 132, 1973.

38. Красковская С.Н., Ридель Э.Э. Техническое обслуживание и ремонт электровозов постоянного тока в депо. М.: Транспорт, -1980.429 с.

39. Ларина М.Н. О прогнозировании уровня надежности локомотивов в эксплуатации. / Тр. ОмИИТа, вып. 88, 1970.

40. Лугинин Н.Г., Домбровский K.H., Подшивалов А.Б. и др. Система ремонта тепловозов и надежность работы их агрегатов // Сб. научн. тр. / ВНИИЖТ, 1971, вып. 427: Исследование системы ремонта и надежности узлов тепловозов, с. 38-78.

41. Математическая статистика. Учебник для техникумов./Под ред. А.М. Длина. М.: Высшая школа, 1975. - 398 с.

42. Надежность в технике. Термины и определения. ГОСТ 17.002-83. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 30 с.

43. Налимов В.В. Теория эксперимента. -М.: Наука, 1971. 207 с.

44. Никитенко А.Г., Плохов Е.М., Зарифьян A.A., Хоменко Б.И. Математическое моделирование динамики электровозов. М.: Высшая школа, 1998. - 274 с.

45. Организация ремонта тепловозов на Британских железных дорогах // Железнодорожный транспорт за рубежом. Сер.2: ЭИ/ЦНИИ ТЭИ МПС, 1985. Вып. 1, с. 16-18.

46. Павлович Е.С., Серегин A.A., Четвергов В.А. Определение оптимальных пробегов тепловозов между ремонтами. /Тр. ОмИИТа, вып.87, 1968.

47. Павлович Е.С., Четвергов В.А. и др. К оптимизации межремонтных сроков деталей и узлов тепловозов // Сб. научн. тр. / ОмИИТ 1970 - т. Ill: Исследование надежности деталей и узлов тепловозов, с. 9-17.

48. Палей Д.А., Озембловский В.И., Факторович М.А.Выбор уровня эксплуатационной надежности электровозов, Вестник ВНИИЖТ, 1981, №4, с.22-26.

49. Повышение надежности узлов и агрегатов тепловозов. /Тр. МИИТа, вып. 282, 1972. 144 с.

50. Повышение надежности, совершенствование обслуживания и ремонта ЭПС // Тр. ВНИИЖТ, Под ред. Соболева В.М. М.: Транспорт, 1986. - 70 с.

51. Подшивалов А.Б., Шанченко П.А. О корректировке межремонтных пробегов тепловозов. // Вестник ВНИИЖТ, 1985, №5, с. 30-33.

52. Проников A.C. Основы надежности и долговечности машин. -М.: Издательство стандартов, 1969. 160 с.

53. Рамлов В. А., Привалов В. В. Прочность конструкций электроподвижного состава. М.: ВЗИИТ, 1981. - 18 с.

54. Ридель Э.Э. Система планово-предупредительного ремонта электровозов и электропоездов: Учеб. пособие. М.: ВЗИИТ, 1983.-62 с.

55. Руководство по определению показателей надежности локомотивов. М.: МПС, 1976.

56. Стрельников В.Т., Исаев И.П. Комплексное управление качеством технического обслуживания и ремонта электровозов. М.: Транспорт, 1980. - 206 с.

57. Хастингс Н., Пикок Дж. Справочник по статистическим распределениям. М.: Статистика, 1980. - 94 с.

58. Четвергов В.А. и др. Модели оптимизации параметров системы ремонтного обслуживания тепловозов // Сб. науч. тр. / ОмИИТ 1976. - том 175: Исследование надежности и экономичности дизельного подвижного состава, с. 27-43.

59. Четвергов В.А. О принципах оптимизации системы ремонтного обслуживания тепловозов // Повышениеэксплуатационной надежности локомотивов в условиях Урала и Сибири. Омск, 1973. с. 287-299.

60. Четвергов В.А., Шиян А.С. Анализ технико-экономической эффективности увеличенных межремонтных пробегов. /Сб. «Исследование надежности и экономичности дизельного подвижного состава», Омск, 1978, с.30-36.

61. Шанченко П.А. Техническое обслуживание и ремонт тягового подвижного состава на зарубежных железных дорогах ЦНИИ ТЭИ МПС. Сер. Локомотивы и локомотивное хозяйство. - вып. 2. -М.: 1988.-24 с.

62. Просвиров Ю.Е. Проблемы совершенствования систем диагностирования тепловозных дизелей. // Самара: СамИИТ, 1999.-218 с.

63. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.: Госиздат Физико-математической литературы, 1959. - 439 с.

64. ООО -123 293 15201063388 |д(М) 2,130334

65. ООО -120 293 14470307833 я 352500

66. Ю 200 ООО 24 707 610455980,8