Введение к работе
Актуальность исследования. Повышение пропускной и провозной способности железных дорог, увеличение производительности труда и снижение себестоимости перевозок во многом обусловлены надежностью тягового подвижного состава (ТПС) и эффективностью его использования.
Анализ основных показателей технического состояния локомотивного парка сети магистральных железных дорог показывает, что остаются высокими количество отказов, процент неисправных электровозов и число неплановых ремонтов. Основными причинами такого положения являются неудовлетворительное качество текущих ремонтов и технического обслуживания, недостаточный уровень механизации трудоемких процессов ремонта. Основную часть электровозного парка составляют машины старых серий с большими сроками эксплуатации, что требует дополнительных затрат для восстановления их работоспособности и ресурса. Количество поступающих на сеть железных дорог электровозов новых серий не улучшает общую ситуацию по старению локомотивного парка. Более того, новые электровозы часто имеют худшие показатели технического состояния по сравнению с аналогичными электровозами старых серий, особенно в начальный период их использования.
Таким образом, одной из актуальных задач на железнодорожном транспорте является улучшение технического состояния электровозов в эксплуатации за счет совершенствования и повышения качества технического обслуживания и ремонта посредством применения в ремонтных локомотивных депо прогрессивных технологий и современных средств технологического оснащения, т. е. путем совершенствования технологической готовности производства.
Задачи повышения эффективности и качества технического обслуживания и ремонта локомотивов отражены в распоряжении президента ОАО «РЖД» от 17.01.2005 № 3р «О системе технического обслуживания и ремонта локомотивов», в поручении первого вице-президента ОАО «РЖД» от 26.08.2010 № П-ВМ-120 «Об оптимизации структуры и повышении эффективности локомотиворемонтного комплекса» и в других руководящих документах железнодорожной отрасли.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-технических работ Омского государственного университета путей сообщения (темы НИР № г.р. 01.9.70002371 и 01201151856). В нее вошли результаты исследований, которые выполнялись в соответствии с протоколом совещания у старшего вице-президента ОАО «РЖД» Гапановича В. А. от 03.03.2008 № ВГ-105пр и договором с ОАО «РЖД» от 24.06.2008 № Д-1449ДРТ-18/08.
Целью диссертационной работы является разработка методов и средств совершенствования технологической готовности ремонтного производства для обеспечения работоспособности и ресурса колесно-моторных блоков электровозов новых серий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
предложить математические модели для оценки влияния технологических параметров на контактные напряжения в зубчатом зацеплении тягового редуктора колесно-моторного блока при прохождении электровозом рельсового стыка;
разработать математические модели для оценки динамических сил в системе тягового привода третьего класса, действующих на опоры полого вала, в зависимости от эксплуатационных и технологических параметров;
выполнить качественный и количественный анализ влияния технологических параметров на работоспособность колесно-моторных блоков электровозов новых серий;
усовершенствовать комплект нестандартного технологического оборудования для ремонта колесно-моторных блоков электровозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей;
разработать нестандартное оборудование для технологического оснащения позиции разборки-сборки колесно-моторных блоков электровозов с тяговым приводом третьего класса.
Методы исследования. При решении поставленных задач проведены теоретические и экспериментальные исследования на основе методов математической статистики и математического моделирования. Эксперименты проводились на натурных образцах нестандартного оборудования и на колесно-моторных блоках электровозов в условиях ремонтного локомотивного депо.
Научная новизна работы заключается в следующем:
получены математические модели, позволяющие оценить влияние технологических параметров на контактные напряжения в зубчатом зацеплении тягового редуктора колесно-моторного блока с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя, возникающие от импульсного воздействия при прохождении электровозом рельсового стыка;
разработаны математические модели для расчета гироскопических сил, обусловленных неровностями верхнего строения пути, и суммарной динамической силы, возникающей при рассогласовании соосности полого вала и оси колесной пары, действующих на опоры полого вала в системе тягового привода третьего класса при рабочих скоростях движения электровоза;
выполнен качественный и количественный анализ влияния технологических параметров на работоспособность колесно-моторных блоков электровозов новых серий, результаты которого применены при усовершенствовании и разработке нестандартного технологического оборудования для технологического оснащения ремонтных локомотивных депо.
Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы подтверждена экспериментальными исследованиями, практической реализацией и основана на доказанных и корректно использованных положениях и постулатах физики твердого тела, математического моделирования. Адекватность математических моделей подтверждена достаточно высокой степенью согласования результатов расчетов с экспериментальными данными и практическими результатами (расхождение составляет не более 10 %).
Практическая ценность работы. Полученные математические модели позволяют оценить влияние технологических параметров на контактные напряжения в зубчатом зацеплении тягового редуктора колесно-моторного блока (КМБ) с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя (ТЭД), возникающие от импульсного воздействия при прохождении электровозом рельсового стыка, и выполнить расчет гироскопических сил, обусловленных неровностями верхнего строения пути, и суммарной динамической силы, возникающей при рассогласовании соосности полого вала и оси колесной пары, действующих на опоры полого вала в системе тягового привода третьего класса при рабочих скоростях движения электровоза.
Использование в технологическом процессе ремонта электровозов разработанных технологии и усовершенствованного комплекта нестандартного оборудования технологической позиции ремонта колесно-моторных блоков с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей позволяет механизировать трудоемкие операции при ремонте КМБ, повысить качество выполнения ремонтных операций, сократить время простоя электровоза в ремонте.
Разработанная технологическая позиция разборки-сборки колесно-моторных блоков электровозов с тяговым приводом третьего класса позволяет механизировать трудоемкие операции, увеличить производительность труда при ремонте КМБ, повысить качество выполнения ремонтных операций и обеспечить технологическое оснащение локомотивных депо, производящих ремонт таких электровозов.
Реализация результатов работы. Усовершенствованный комплект нестандартного оборудования технологической позиции ремонта колесно-моторных блоков и техническая документация внедрены в технологические процессы непланового, текущего ТР-3 и среднего СР ремонтов электровозов в ремонтном локомотивном депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава – структурного подразделения Дирекции по ремонту тягового подвижного состава – филиала ОАО «РЖД». Разработанные технические и технологические решения по нестандартному оборудованию технологической позиции разборки-сборки колесно-моторных блоков электровозов с тяговым приводом третьего класса приняты к использованию в ремонтном локомотивном депо Барабинск Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава.
Апробация работы. Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Проблемы развития железнодорожного транспорта» (Красноярск, 2010); на международной научно-технической конференции «Инновации для транспорта» (Омск, 2010); на научно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности на транспорте» (Омск, 2010); на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» (Омск, 2011).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, из которых три статьи – в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы из 102 наименований, трех приложений и содержит 155 страниц текста, включая 44 рисунка и 10 таблиц.
