Повышение надежности колесных пар электровозов ВЛ80

Вступ

 

Експлуатація навантажених спряжених і тертьових вузлів рухомого складу супроводжується контактно-втомним пошкодженням поверхонь, що проявляються у вигляді дрібних або великих ділянок винесення матеріалу, а в граничних випадках утворенням тріщин і руйнуванням. Руйнування і пластична деформація сполучених деталей або пар тертя перш за все пов'язані з явищами, що відбуваються на поверхні розділу. Якщо виключити дефекти лиття та термообробки, руйнування виробу при експлуатації починається з мікротріщин, які виникають біля границь розділу. У більшості випадків поверхневі шари матеріалу деталі визначають її поведінку і експлуатаційні властивості. В цілому закономірності контактної взаємодії, пов'язані з сумісністю матеріалів і триботехнічними аспектами досить відомі. Вони є основою для підвищення експлуатаційних показників якості ремонту зношених деталей.

У конструктивному відношенні існує три шляхи підвищення надійності колісних пар:

- застосування сталей нових марок, що володіють підвищеними механічними властивостями;

- пошук оптимальних лінійних розмірів колеса і осі, при яких силовий режим в умовах експлуатації був би прийнятним для обраних матеріалів;

- подальше вдосконалення технології виготовлення колісних пар.

Щоб знизити інтенсивність  зносу гребенів колісних пар локомотивів  і рейок, необхідні нові підходи  до вирішення завдання. Одним з  таких напрямів має стати розробка комплексу заходів, що дозволяють, виходячи з конкретних умов експлуатації, знайти і усунути причини зносу колеса, підвищити надійність роботи бандажів.

Проблемою зносу колісних пар прямо чи опосередковано займалися  багато вчених і практики у нас  і за кордоном. На основі натурних спостережень робилися висновки про вплив тих чи інших факторів на інтенсивність зносу, на основі теоретичних розробок будувалися моделі явища. У той же час, зусилля багатьох авторів, спрямованих на вирішення приватних питань цього явища, не завжди призводять до очікуваного результату. Успіху можна досягти тільки при комплексному підході до вирішення проблеми. Крім того, вплив на міцність з'єднання "бандаж - обід" колісних пар локомотивів робить також відмінність кліматичних умов нашої країни і вантажонапруженості окремих ділянок, що вимагає індивідуального підходу в кожному конкретному випадку.

Зниження інтенсивності  зносу гребенів колісних пар рухомого складу і рейок ведеться "напівстихійно", і не принесло поки відчутних результатів. Тільки постійне, систематичне спостереження  за зносом бандажів колісних пар в  експлуатації допоможе виявити основні  причини та зменшити їх вплив на знос. Інші шляхи вирішення проблеми часто призводять до подальшого збільшення зносу "викидання грошей на вітер».

Залишаючи осторонь фізико-хімічні  проблеми поверхні твердого тіла, даний дипломний проект присвячено технологічним можливостям управління механічними, фізичними, хімічними і структурними властивостями ділянок сполучення навантажених деталей шляхом поверхневого зміцнення і нанесення зміцнюючих захисних покриттів

[1, 2].

 

 

 

 

1 Збір статистичних даних по роботі депо. Аналіз роботи та пошкоджень колісних пар локомотивів

 

1.1  Обробка і аналіз статистичної інформації про якісні і кількісні показники роботи депо

 

По приписному парку депо (за станом на 2009-2011рр.) збиралися такі статистичні дані з технічної  документації підприємства:

• кількість локомотивів (секцій) по серіях, скільки з них знаходяться в роботі (за видами робіт), в резерві (за видами резерву) або в запасі (за видами запасу) та їх відповідні відсотки;
• обсяги вантажепотоків  (до спаду перевезень та зараз);
• середні швидкості руху по дільницях,  наявність браків поїзної роботи (з указуванням пошкоджень ТРС та їх причин);
• види технічних обслуговувань (ТО) та поточних ремонтів (ПР) починаючи з ТО-3, що виконуються в депо (включаючи ТО-4) по серіях ТРС; місця виконання ПР-2, ПР-З(П), капітально відновлювальні ремонти (КВР), капітальні ремонти (КР-1), (КР-2), обсяги ремонтів в депо (починаючи з ПР-1);
• довжини ремонтних стійл (по видах ТО, ПР), наявність канав та крупного обладнання (кранів, домкратів для ПР-3, скатоопускних канав, верстатів для обточування на ТО-4, поточних ліній тощо), кількість пунктів технічного огляду локомотивів (ПТОЛ);
• стан безпеки руху та техніки безпеки, умов експлуатації ТРС;
• відсутність або наявність в депо екологічної документації (томи граничнодопустимих викидів від стаціонарних джерел, відомостей про інвентаризацію ТРС приписного парку депо) та хто її веде;
• витрати на всі види ТО, ПР, непланові (НР) та інші види ремонтів (КВР, КР), а також витрати на воду, електроенергію, паливно-мастильні матеріали тощо (в т.ч. в динаміці по роках).

 

Наказом № 928/Н від 30.12.2008 р. "Про реорганізацію відокремленого підрозділу "Локомотивне депо Стрий" начальника ДТГО "Львівська залізниця" на базі відокремленого підрозділу "Локомотивне  депо Стрий" створено оборотне депо Стрий та підпорядковано його до складу ДП "Локомотивне депо Львів". Основні  показники роботи депо наведені в  таблиці 1.1

 

Таблиця 1.1 - Простій на ремонті

	2009	2010	2011
Пр-1	43,2	33,1	38,3
То-3	28,1	11,9	12,3
%	3,55	3,23	2,28

 

Таблиця 1.2 - Показники роботи депо за 3 поки

№ п/п	Показник	2009	2010	2011
1	2	3	4	5
1	Обсяг роботи, млн.. т. км/брутто	2320,6	1855,6	2160,00
2	Лінійний пробіг тис. KM.	5034,2	3034,2	5747,6
3	Середньодобовий пробіг,	1550,0	1225,00	1541,0
4	Середня технічна швидкість  км/год

 

Продовження таблиці 1.2

1	2	3	4	5
	Вантажний рух	36,5	35,9	37,1
	Пас. рух	35,9	41,2	42,4
5	Середня дільнична швидкість  км/год
	Вантажний рух	25,2	26,1	27,3
	Пас. рух	35,7	36,5	37,0
6	Середня вага поїзда
6.1	Вантажний рух	1499,2	1172,2	1482,2
6.2	Пасажирський рух	676	634	423,6
7	Собівартість одиниці  ремонту
	To-2
	M62	255	350	486
	2M62	315	556	600
	2М62У	355	569	676
	ЧМЭЗ	140	198	267
	ЧМЭЗТ	156	215	297
	ДР1А	338	425	643
	To-3
	M62	270	305	486
	2M62	10502	10705	15754
	2М62У	8938	9835	16984
	ЧМЭЗ	3044	5552	5758
	ЧМЭЗТ	3257	5239	6189

 

Продовження таблиці 1.2

1	2	3	4	5
	Прі
	M62	12927	1586	25854
	2M62	27309	3896	54618
	2М62У	28784	40156	57529
	ЧМЭ 3	10932	11365	21864
	ЧМЭЗТ	18779	15679	22535

 

На підставі цих даних  побудовані залежності показників роботи депо по роках (рисунок 1.1-1.11)

Як видно з рисунку 1.1 за роки спостережень тенденція зменшення  А у 2009 році змінилась на ріст у 2010 році. До цього привів ріст величини пробігу (рисунок 1.2).

Вдалось стабілізувати середньодобовий  пробіг (рисунок 1.3), дещо виросла швидкість  руху поїздів (рисунок 1.4, 1.5).

Майже не змінилась динаміка ваги поїзда (рисунок 1.6). Разом з  цим при скороченні простою на ТО, ПР-1 (рисунок 1.7, 1.8), це супроводжувалось ростом витрат на ТО-3, ПР-1 по всіх серіях локомотивів (рисунок 1.9, 1.10). саме за рахунок  цього вдалось знизити α_деп.

Але можливості поліпшення використання ТРС  в депо не вичерпані. Тому далі наведені заходи, направлені на удосконалення організації ремонту  одних з найважливіших вузлів ТРС – колісних пар.

Рисунок 1.1 –  Динаміка обсягів  перевезень

Рисунок 1.2 – Динаміка пробігів локомотивів

 

Рисунок 1.3 – Динаміка середньодобового пробігу

Рисунок 1.4 – Динаміка технічної  швидкості

Рисунок 1.5 – Динаміка дільничної швидкості

 

Рисунок 1.6 – Динаміка середньої  ваги

Рисунок 1.7 – Простій на ПР-1

Рисунок 1.8 – простій на ТО-3

 

Рисунок 1.9 – Динаміка собівартості ремонту ПР-1

Рисунок 1.10 – Динаміка собівартості ремонту ТО-3

Рисунок 1.11 – Динаміка деповського  проценту несправних локомотивів

1.2 Аналіз причин зносу колісних пар

 

Одним з чинників, що впливають  на інтенсивний зніс гребенів бандажів електровозів, є перекіс колісних пар відносно рами візка. Раніше в  депо перевіряли соосність колісних пар локомотивів. Це було документально  зафіксовано в правилах ремонту  рухомого складу. Зараз подібна перевірка  не проводиться, а новими правилами  ремонту параметр перекосу колісної пари відносно рами візки не нормується. Тому виникла ідея перевірити вплив  перекосу колісних пар на знос гребенів.

В процесі робіт застосовували  декілька способів виміру перекосу колісних пар у візку. Під ним умовилися  розуміти відхилення осі колісної пари від перпендикуляра до рейки. Перекіс  може бути вказуватись в градусах і міліметрах. В останньому випадку  перекіс - це відстань від плями торкання колеса колісної пари до точки перетину рейки й перпендикуляра до неї, опущеному  з точки торкання іншого колеса тієї ж колісної пари.

На електровозах заміряли наступні параметри, що контролюються: зазор між буксою й буксовою напрямною, товщину наличника напрямної  букси, товщину гребеня. Величину, що знаходимо визначали як різницю  суми зазорів між буксою й буксовою напрямною і товщини наличника  напрямної букси. Схема замірів  за допомогою вимірювального щупа й  штангенциркуля показана на рисунку 1.12.

Перекіс розраховується за формулою:

П = (П1 + П2 – Л1 - Л2) l_цк/l_рам,   (1.1)

де l_цк - відстань між центрами кругів катання лівого і правого коліс, отриманого як сума відстані між внутрішніми гранями колісною пари (1440 мм) і двох відстаней між внутрішньою гранню колісною пари та центром круга катання (70 мм);

     l_рам – відстань між зовнішніми поверхнями буксових боковин рами (2240 мм).

Для визначення максимального  перекосу до розрахованого додають  суму зазорів між наличниками  букс та їх напрямних, які збільшують перекіс.

Максимальній перекіс  визначають по формулі

 

П_max = [Σ_{всіх зазорів} + (П2 - Л2) + (Л4 – П4)] l_цк/2l_рам,    (1.2)

 

Перекіс заміряли за допомогою  спеціального шаблону, що застосовується в депо для визначення осьового розбігу  колісної пари (для знаходження максимального  перекосу додатково використовують щуп).

На рівні верхньої частини  брускової боковини рами заміряють  відстань від внутрішньої грані  колеса до внутрішньої поверхні рами. Цю операцію виконують для правої й лівої частин колеса на кожній стороні колісної пари. Тангенс кута перекосу колісної пари