WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Додонов

Александр Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ мероприятий по совершенствованию тележек грузовых вагонов

Специальность 05.22.07 Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения» (ПГУПС) на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство».

Научный руководитель –

Доктор технических наук, профессор

биТЮЦКИЙ Александр анатольевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, доцент

ПАВЛЮКОВ Александр Эдуардович

Кандидат технических наук, доцент

КАМАЕВ Олег Борисович

Ведущая организация –

ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения»

Защита состоится «__» __________ 2008 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, д.66, ауд. 283.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан «___» ________ 2008 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью организации, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Асадченко В.Р.

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

В современных условиях роста промышленного производства в Российской Федерации все большее значение приобретает эффективность работы железнодорожного транспорта. Одним из направлений повышения эффективности работы железнодорожного транспорта является минимизация затрат на обслуживание вагонов. В то же время значительное количество отцепок грузовых вагонов приводящее к длительным простоям, снижению безопасности движения и частым трудоемким ремонтам происходит по причине неисправностей ходовых частей.

В настоящее время, подавляющее большинство грузовых вагонов парка СНГ эксплуатируются на тележках модели 18-100. Многолетний опыт эксплуатации этой тележки и многочисленные испытания, проведенные проектными и исследовательскими организациями, помимо преимуществ данной тележки, выявили ряд существенных недостатков как в конструкции, так и в качестве изготовления деталей. В течение последних десятилетий тележка модели 18-100 подвергалась многочисленным модернизациям, однако опыт эксплуатации показывает, что её конструкция не в полной мере соответствует современным требованиям предъявляемым к ходовым частям. Основными недостатками тележки модели 18-100 и ее модификаций являются недостаточный уровень контроля геометрических параметров узлов кинематического взаимодействия, высокие темпы износа и высокая повреждаемость литых деталей рамы тележки.

Таким образом, исследования, направленные на совершенствование тележек грузовых вагонов, являются актуальными и вытекают из первоочередных задач, стоящих перед железнодорожным транспортом страны.

Целью работы является разработка методики обоснования конструкторско-технологических мероприятий и на ее основе совершенствование конструкции, технологии изготовления литых деталей и технического контроля в эксплуатации тележек грузовых вагонов.

За последние несколько десятилетий разработано большое количество методик, рекомендаций и проектов модернизаций тележек грузовых вагонов часть из которых реализована и успешно используется, однако необходимость дальнейшего совершенствования ходовых частей грузовых вагонов сохраняется. В диссертационной работе для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Выполнен анализ современного состояния эксплуатационной надежности узлов и деталей тележек модели 18-100 и выявлены узлы, требующие первоочередной модернизации;

2. Разработан уточненный алгоритм выбора и обоснования конструкторско-технологических мероприятий по повышению эксплуатационной надежности узлов тележек, требующих первоочередной модернизации;

3. Создана уточненная математическая модель, на основании анализа работы опорных соединений тележки, позволяющая исследовать влияние износов подсистем букса-боковая рама и фрикционный клин - надрессорная балка на динамические качества грузовых вагонов;

4. Разработана методика оценки качества и обоснования технологических мероприятий, направленных на повышение качества изготовления деталей рамы тележки.

5. Выполнена апробация разработанных расчетных моделей, методики и алгоритма совершенствования тележек грузовых вагонов на примере разработки мер по защите литых деталей тележки от износов, создания системы контроля размеров элементов тележки в эксплуатации и совершенствования технологии изготовления боковой рамы.

6. Проведены экспериментальные исследования с целью верификации расчетных моделей, методики и оценки эффективности разработанных мероприятий.

7. Выполнена оценка экономического эффекта применения разработанной методики при совершенствовании ходовых частей.

Решение поставленных задач проводилось путем комбинирования аналитических методов, численного моделирования и проведения натурных экспериментов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана уточненная параметризованная расчетная модель грузового вагона, позволяющая с учетом износов пар трения осуществлять исследования и выбор параметров соединений тележек букса-боковая рама и боковая рама - фрикционный клин – надрессорная балка.

2. Сформирован алгоритм и разработана методика исследования тепловых процессов при изготовлении деталей рамы тележек, учитывающие изменения свойств стали в зависимости от температуры и позволяющие выбирать геометрические параметры деталей в зонах концентрации технологических напряжений;

3. Получены зависимости изменения температуры и полей остаточных термических напряжений от геометрических параметров и технологии литья, позволяющие выбирать рациональные геометрические параметры в зонах концентрации технологических напряжений и технологию изготовления боковой рамы трехэлементной тележки грузовых вагонов.

4. Предложена методика исследования взаимного расположения деталей тележек при ходовых и эксплуатационных испытаниях, позволяющая создать систему оценки темпов изнашивания и изменения кинематики составных частей тележек грузовых вагонов в эксплуатации.

Практическая значимость и реализация работы:

  1. Разработанная методика исследования тепловых процессов позволяет производить выбор геометрических параметров в зонах технологической концентрации напряжений и обеспечить снижение количество брака при изготовлении литых деталей тележек грузовых вагонов.
  2. Сформированная расчетная модель отливки боковой рамы тележки позволяет, без применения специализированного программного обеспечения и натурных экспериментов, оптимизировать конфигурацию отливки боковой рамы с целью минимизации дефектов усадочного происхождения в зонах концентрации напряжений боковой рамы на стадии проектирования.
  3. Предложенная методика исследования взаимного расположения деталей тележек, оценки темпов изнашивания, изменения кинематики составных частей тележек грузовых вагонов и выявления их взаимного влияния составила методическую основу при разработке «Методики контроля размеров элементов тележки модели 18-100 при ремонте и эксплуатации» рекомендованной для внедрения.
  4. Результаты работы использованы при совершенствовании боковой рамы тележки производства ООО «Промтрактор-Промлит» и разработке тележки модели 18-9771 производства ЗАО «Промтрактор-Вагон». Выполненная разработка и расчетно-экспериментальное обоснование комплекса мероприятий по совершенствованию тележки грузовых вагонов позволяет получить годовой экономический эффект не менее 18,5 миллионов рублей.

Достоверность полученных результатов подтверждается результатами экспериментальных исследований тележки грузовых вагонов: максимальное расхождение экспериментальных и расчетных значений напряжений, при статических испытаниях боковой рамы, составляет 7%, динамических показателей, не превышает 15 %. Обоснованность разработанных рекомендаций по защите пар трения тележки от износов подтверждается положительными результатами эксплуатационных испытаний. Эффективность и обоснованность разработанных мер по снижению количества дефектов в зонах концентрации напряжений боковой рамы при изготовлении подтверждается положительными результатами натурных испытаний.

В диссертационной работе изложены научно обоснованные технические разработки по формированию конструкторских и технологических мероприятий, направленных на совершенствование трехэлементной тележки грузовых вагонов, имеющие существенное значение для экономики железнодорожного транспорта страны.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на научно-технических конференциях «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты» ПГУПС (2003, 2005 гг.); на неделях науки ПГУПС (2005, 2006 гг.); на научно-технических совещаниях Департамента вагонного хозяйства ОАО «РЖД» (2005-2007 гг.); на производственно-технических совещаниях заводов ООО «Промтрактор-Промлит» и ЗАО «Промтрактор-Вагон» (2005-2007 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в шести печатных работах, отдельные разделы теоретических исследований приведены в двух отчетах о научно-исследовательских работах. Получено два свидетельства на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, шесть глав, заключение и изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц и 70 иллюстраций. Список использованных источников насчитывает 140 наименований.

Автор выражает благодарность за оказанную поддержку и консультации доктору технических наук, профессору Соколову Михаилу Матвеевичу.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулирована цель, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен краткий обзор и анализ исследований по совершенствованию конструкций отечественных трехэлементных тележек грузовых вагонов. Показано, что большой вклад в совершенствование подвижного состава внесли следующие отечественные ученые: П.С. Анисимов, Е.П. Блохин, Ю.П. Бороненко, В.И. Варава, М.Ф. Вериго, С.В. Вершинский, Л.О Грачева, В.Н. Данилов, В.Д. Данович, Ю.В. Демин, Е.П. Дудкин, Н.М.Ершова, И.П. Исаев, Л.А. Кальницкий, А.А. Камаев, В.А. Камаев, Н.А. Ковалев, М.Л. Коротенко, В.Н. Котуранов, Н.Н. Кудрявцев, В.А. Лазарян, В.В. Лукин, А.А. Львов, В.Б Медель, Л.А. Манашкин, Е.Н. Никольский, М.П. Пахомов, Н.П. Петров, А.А. Попов, Ю.С. Ромен, А.Н. Савоськин, М.М. Соколов, Т.А. Тибилов, В.Ф. Ушкалов, В.Д. Хусидов, И.И. Челноков, Л.А Шадур, П.В. Шевченко, В.Ф. Яковлев и другим, а так же зарубежные ученые: И. Боймель, Д.Л. Кофман, Г. Марье, которыми решен ряд задач статической и динамической нагруженности рельсовых экипажей, позволяющих оценивать качество различных типов подвижного состава. Однако, большинство исследований в основном посвящены выбору конструктивных схем и оптимальных параметров тележек без учета возможных эксплуатационных изменений их параметров, значительно влияющих на ходовые качества подвижного состава.

Исследованиями, направленными на решение проблемы износа ходовых частей тележек занимались следующие отечественные ученые: М.Ф. Вериго, В.С. Коссов, В.С. Лысюк, В.Д. Данович, И.И. Доронина, А.В. Заверталюк, В.Д. Хусидов, Г.И. Петров, Е.П. Корольков, А.В. Смольянинов. Труды этих ученых в основном посвящены решению проблемы износа гребней колес при различных соотношениях эксплуатационных размеров. Разработкой мер по увеличению ресурса трущихся деталей работали ученые ВНИИЖТ, ПКБ ЦВ, ВНИИВ. В результате были разработаны и внедрены различные модернизации тележки грузовых вагонов. Однако до настоящего времени проблема износов трущихся деталей тележки полностью не решена.

Вопросами мониторинга и разработками систем контроля технического состояния тележек в эксплуатации занимались М.М. Соколов, Г.В. Левков, В.И. Варавва, Г.М. Левит, В.Б. Харитонов.

Большое количество исследований проведено в области совершенствования конструкции боковых рам трехэлементных грузовых тележек и методов их расчета на прочность. В частности, к таким работам относятся труды: А.С. Лисовского, В.К. Окишева, А.Э. Павлюкова, Ю.А. Усманова и других. Исследованиями усталостной прочности боковых рам тележек посвящены работы таких ученых как: А.С. Битюцкий, С.В. Вершинский, Н.Н. Невзорова, Л.Д. Кузьмич. Однако данные работы не предусматривают разработку мер направленных на совершенствование технологии изготовления боковых рам. В области совершенствования технологии литейного производства большой вклад внесли следующие ученые: П.Н. Аксенов, Г.Ф. Баландин, А.И. Беляков, П.Ф. Василевский, В.М. Воздвиженский, Н.М. Галдин, Н.Г. Гришович, Г.М. Дубицкий, Л.С. Константинов, Й. Пржибыл, Р.П. Тодоров, А.П. Трухов, В.С. Урушев, В.М. Шестопал. Однако при разработке литейной технологии производства боковых рам трехэлементных тележек грузовых вагонов рекомендации этих ученых применяются не в полной мере.

На основании проведенного обзора, из общей проблемы совершенствования ходовых частей грузовых вагонов были сформулированы основные задачи исследования, необходимые для достижения поставленной цели.

Во второй главе диссертации, для выявления причин недостаточных межремонтных пробегов тележки 18-100, выполнен обзор и сравнительный анализ отечественных и зарубежных конструкций тележек грузовых вагонов, систематизация и анализ модернизаций отечественной тележки грузовых вагонов, а так же проведено исследование современного состояния неисправностей ходовых частей грузовых вагонов с целью определения узлов и деталей тележки, требующих первоочечедной модернизации.

Сравнительный анализ конструкций отечественных и зарубежных тележек грузовых вагонов проводился в следующей последовательности: выполнен обзор конструкций тележек грузовых вагонов, на основании которого выбран ближайший зарубежный аналог тележки модели 18-100; выполнена декомпозиция тележек-аналогов на составные части; проведен анализ составных частей обеих тележек, по результатам которого сформулировны выводы по их конструктивным особенностям.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»