Введение к работе
Актуальность проблемы.
В настоящее время объем перевозок по сети железных дорог России
вплотную приблизился к объемам перевозок времен Советского Союза. Для
этого сегодня задействовано более 1,1 млн. грузовых вагонов, в то время как
советские железные дороги выполняли объем грузовым парком
насчитывающим не более 900 тыс. вагонов. Эта разница в количестве задействованных вагонов объясняется тем, что практически весь парк в настоящее время стал приватным. Причина лежит на поверхности -собственник стремится постоянно повышать свою доходность. Он сориентирован на получение выгодных перевозок, что приводит к значительному простаиванию вагонов.
Маневренность на сети оказалась затруднена на столько, что количество брошенных поездов полностью блокировало ряд важнейших рельсовых артерий страны.
Ежегодное приращение грузового приватно парка на 30 тысяч вагонов приводит к снижению участковой скорости на 15 %, а оборот вагонов возрастает на 12%.Снижению этих важнейших эксплуатационных показателей так же существенно способствует системные изломы боковин грузовых тележек вагонов.
За период первых трех кварталов 2012 года произошло 29 изломов боковин. При этом 70% изломов приходится на грузовые тележки вагонов -цистерн. Только в 3 квартале 2012 года на Горьковской железной дороге -филиале ОАО «РЖД» произошло 2 излома боковин под вагонами - цистернами. Учитывая, что на вагоны - цистерны приходится половина годового объема отраслевых перевозок проблема повышения эксплуатационной надежности этого типа вагонов является своевременной и актуальной.
Решение этой проблемы усложняется восприятием тележкой помимо механических нагрузок, создаваемых массой вагона при движении, дополнительными: нестационарные воздействия двухфазной системы
«жидкость - вода» и динамических нагрузок, провоцируемых неровностями пути, рывками, ударами и соударениями при спусках с сортировочной горки вагонов-цистерн.
Цели и задачи исследовании.
Целью данной работы являются исследования, направленные на разработку методологии определения и повышения долговечности тележек вагонов-цистерн.
В связи с этим:
1. Проведен анализ методов повышения качества крупногабаритного
литья для грузового вагоностроения.
2. Определена система совокупности нагрузок на раму грузовой тележки
18-1750.
3. Разработаны модели нагрузок на раму тележки модели 18-1750 от
воздействий:
- нестационарной двухфазной системы «жидкость - воздух» котла вагона;
- динамических при движении вагона по прямолинейному пути с
неровностями и в кривых;
- ударных при рывках, толчках и соударениях при спуске с
сортировочных горок вагонов-цистерн, наполненных наливными грузами.
4. Создана кинематическая модель тележки построенная на
взаимодействие ее основных конструктивных элементах.
5. Дана оценка долговечности тележки при заданных условиях
эксплуатации.
6. Приведена расчетная характеристика выносливости в зависимости от
количества нагружении до разрушения, повреждаемости за I млн. нагружении
и пройденного расстояния за время одного нагружения.
Научная новизна диссертации.
Научную новизну диссертации составляют.
1. Стратегия определения долговечной боковой рамы грузовой тележки
модели 18-1750, которая в совокупном алгоритме расчета учитывает все основные виды нагрузочных воздействий: гидродинамическую, кинематическую и ударную.
2. Модель гидродинамических нагрузок на котел вагон-цистерны
учитывает воздействие нестационарной системы «жидкость-воздух».
-
Кинематическая модель тележки в ее многофакторном построении с учетом взаимодействия всех ее основных элементов конструкции.
-
Создание модели «вагон-путь» и ее влияние на долговечность боковой рамы тележки модели 18-1750.
-
Структурирование динамических нагрузок на боковую раму тележки при динамических нагрузках, определяемых неровностями пути, массой вагона-цистерны, рывков, толчков и соударениях при спусках с сортировочно горки вагонов-цистерн.
6. Оценка долговечности боковой рамы тележки модель 18-1750 при
заданных режимах эксплуатации.
Практическая значимость работы.
Выполненная разработка используется при конструировании вагонов-цистерн и при модернизации грузовой тележки модели 18-1750 и ее аналогов. По результатам работы была проведена модернизация вагона-цистерны, путем введения в котел внутренних перегородок с калиброванными отверстиями, что значительно сократило гидроудары на стенки котла и увеличения прочности рамы тележки в месте перехода основания рамы в посадочное окно буксовочного узла (R55).
Структура и объем работы.
Научный доклад состоит из пяти глав, заключения, списка научных трудов по выполненной теме и списка использованной литературы.