Ігнатьєва Олеся Володимирівна. Підвищення безвідмовності вагона електропоїзда прогнозуванням працездатності й удосконалюванням динамічних властивостей екіпажної частини : Дис... канд. наук: 05.22.07 - 2007.
Анотація до роботи:
Ігнатьєва О.В. «Підвищення безвідмовності вагона електропоїзда прогнозуванням працездатності й удосконалюванням динамічних властивостей екіпажної частини» - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.07 - Рухомий склад залізниць та тяга поїздів. - Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Луганськ, 2007р.
Дисертація присвячена питанню підвищення безвідмовності екіпажної частини електропоїзда ЕПЛ9Т шляхом прогнозування працездатності й удосконалювання параметрів пружно-дисипативних зв'язків і конструкції ресорного підвішування. Розроблено систему діагностування технічного стану електропоїздів, за допомогою якої визначено несправності екіпажної частини, пов'язані з динамічним впливом. За допомогою математичного моделювання руху електропоїзда по випадкових нерівностях колії виявлено причини динамічної навантаженості. Удосконалено критерії для визначення динамічних якостей рухомого складу й безпеки руху, а саме - коефіцієнт стійкості від сходу з рейок, кут набігання, зношування гребенів бандажів колісних пар. На основі планування експерименту отримано аналітичні залежності для теоретичного визначення динамічних характеристик електропоїзда від зміни конструктивних параметрів ресорного підвішування. Шляхом прогнозування часу безвідмовної роботи екіпажної частини проведено вдосконалення пружно-дисипативних зв'язків і конструктивних параметрів ресорного підвішування, що забезпечує поліпшення динамічних якостей електропоїзда й зменшення зношування гребенів бандажів колісних пар, що підвищує безвідмовність вагона електропоїзда в цілому.
Результати роботи дозволяють знизити вартість і час проведення науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт при проектуванні й модернізації рухомого складу, а також зменшити витрати в експлуатації.
Представлені в дисертації результати проведених теоретичних і експериментальних досліджень дозволяють зробити такі висновки:
На підставі результатів аналізу безвідмовності вузлів електропоїздів ЕПЛ9Т і ЕПЛ2Т, із застосуванням розробленої інформаційної системи „Надійність-Експрес”, спостережувані відмови й несправності поділено на три групи відповідно до їх впливу на працездатність і безпеку руху поїзда: на менш небезпечні (25%), середньої небезпечності (19%) і небезпечні відмови (56%). До небезпечних відмов віднесено несправності: у пневматичному й гальмовому обладнанні, міжвагонних з'єднаннях, візках і буксовому підвішуванні, колісних парах, тягових електродвигунах, гасителях коливань і електроустаткуванні. Виявлено, які більш небезпечні відмови пов'язані із впливом на деталі й вузли динамічних сил, що виникають при русі рухомого складу і зниження яких можливе за рахунок удосконалення конструктивних параметрів ресорного підвішування.
Розроблено математичну модель руху моторного вагона електропоїзда ЕПЛ9Т, що враховує особливості конструкції екіпажної частини й адекватно відбиває процеси, які відбуваються в системі «електропоїзд-колія» за рахунок більше повного опису просторової картини комплексної взаємодії основних підсистем екіпажної частини. Розроблено програмно-алгоритмічний комплекс для визначення закономірностей впливу конструктивних параметрів на динамічні характеристики й інтенсивність зношування бандажів коліс вагона електропоїзда ЕПЛ9Т.
Запропоновано новий спосіб визначення кута перекосу осі колісної пари залізничного транспортного засобу відносно поздовжньої осі рейкової колії (патент Пат. МКП 7 G01B11/02, № 20040705617), що дозволяє, на відзнаку від відомих способів, знизити погрішність заміру, спростити технологію вимірів. Спосіб підвищує точність розрахунку кута набігання колісної пари й визначення зношування гребенів бандажів. Його реалізовано при проведенні ходових динамічних випробувань з виявлення механізму утворення зношування гребенів бандажів колісних пар тепловоза 2ТЕ116-895.
Удосконалено критерій оцінки стійкості від сходження колеса з рейок, що враховує геометричні параметри колеса й динамічні параметри. Запропонований спосіб розрахунку підвищує точність випробувань і спрощує технологію вимірів. Отримані формули з визначення коефіцієнта запасу стійкості колеса проти сходження з рейок можна використати при ходових динамічних випробуваннях для визначення стійкості нових і модернізованих транспортних засобів: дизель-поїздів, причіпних вагонів, електропоїздів.
Удосконалено залежності з визначення зносу гребенів бандажів колісних пар у кривих і прямих ділянках колії, що враховують основні параметри екіпажа, характеристики рейкової колії й режими руху вагона. Відповідно до розрахунків для вихідної конструкції моторного вагона електропоїзда ЕПЛ9Т середнє по вагону знос бандажів колісних пар на поточний пробіг експлуатації 175 тис.км становить 3,86 мм для порожнього й 5,16 мм для навантаженого вагона, якщо швидкості руху не перевищують 120 км/г, і 6,81 мм для порожнього й 10,18 мм для навантаженого вагона - для високих швидкостей руху (до 160 км/г).
За результатами планування експерименту визначено функції регресії, визначаючі залежність динамічних характеристик, а саме: коефіцієнтів вертикальної й горизонтальної динаміки, стійкості руху від сходження коліс рейок, конструкції й параметрів екіпажних частин, таких як: сили тертя фрикційного гасителя коливань; параметрів гідравлічного гасителя коливань; вертикальної й поперечної жорсткості ресорного підвішування.
У результаті оптимізації динамічних характеристик моторного вагона електропоїзда ЕПЛ9Т визначено раціональні параметри екіпажної частини, а саме: сила тертя фрикційного гасителя коливань - 1,5 кН; кут нахилу гідравлічного гасителя коливань - 230 і параметр демпфірування - 150 кНс/м; сумарний статичний прогин ресорного підвішування - 170 мм, поперечна жорсткість другого ступеня ресорного підвішування – 187,5 кН/м.
Модернізація вагона дозволила знизити коефіцієнт вертикальної динаміки другого ступеня ресорного підвішування для порожнього вагона - на 13%, навантаженого - на 12% , коефіцієнт вертикальної динаміки першого ступеня ресорного підвішування для порожнього вагона - на 8%, навантаженого - на 10%, рамна сила в прямих ділянках колії для порожнього вагона на - 3%, для навантаженого - на 5%, рамна сила в кривих ділянках колії R=600 м для порожнього вагона - на 17%, навантаженого - на 6%.
Дослідження показали, що у модернізованого вагона електропоїзда зниження кута набігання колісних пар (1-й і 3-й) у порожнього досягає 12%, у навантаженого - 21% у прямих ділянках колії, а в кривих - у порожнього вагона - 14%, у навантаженого - 22%. Зменшення зношування гребенів бандажів колісних пар для модернізованого вагона становитиме: зі швидкостями руху до 100 км/г у порожнього вагона - 9 %, а для навантаженого - 11%, зі швидкостями руху до 160 км/г для порожнього - 33% і для навантаженого - 26%.
Економічний ефект досягається за рахунок модернізації екіпажної частини електропоїзда ЕПЛ9Т, що поліпшує його динаміку й зменшує зношування гребенів бандажів. Зниження річних витрат на ремонт вагона електропоїзда становить 16 тис.грн. Загальний економічний ефект для одного електропоїзда становитиме 78 тис.грн. (при розрахунку на 1.02.06 р.).
