Разработка новых способов контроля натяга бандажа на ободе колесного центра
ВВЕДЕНИЕ
Колесная пара является неотъемлемой частью подвижного состава. С уверенностью можно сказать, что она одна из главных частей вагона и именно на ней лежит большая ответственность. Ведь как раз она направляет движение вагона, несет его массу, а также воспринимает на себя все удары от неровностей пути, и, как следствие, жестко воздействует на путь. Колесные пары непосредственно влияют на безопасность движения, поэтому большое значение имеют меры по предупреждению их повреждений и неисправностей. В связи с этим вагонная колесная пара должна быть одним из наиболее надёжных узлов в конструкции подвижного состава.Колесная пара тягового подвижного состава состоит из двух колес, оси и одного или двух зубчатых колес. Для электровозов, каждое колесо составляется из колёсного центра и бандажа. Колесный центр – это, как правило, стальной диск, на обод которого с натягом насаживается стальной бандаж.
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………..…………………..........9
1 Обзор научно-исследовательских работ по прочности посадки бандажей колесных пар. 12
2 Исследование причин ослабления посадки бандажей колесных пар....17
3 Анализ статистических данных по прочности посадки бандажей колесных пар электровозов на Свердловской железной дороге. 27
4 Оценка влияния теплового мешающего фактора на погрешность контроля натяга бандажа ультразвуковым методом.. 35
4.1 Исходные данные для производства эксперимента. 35
4.2 Описание проведенного эксперимента. 35
4.3 Оценка влияния теплового мешающего фактора на погрешность контроля натяга бандажа. 43
5 Разработка новых способов контроля натяга бандажа на ободе колесного центра. 47
5.1 Общие положения. 47
5.2 Оценка возможности применения автоматизированных приборов для контроля геометрических размеров посадочных поверхностей бандажа и обода колесного центра. 48
5.3 Оценка возможности контроля прочности посадки бандажей колесных пар в эксплуатации с использованием зависимости шага дифракционной решетки внутренней торцевой поверхности бандажа вблизи его контакта с колесным центром от механического напряжения. 5
5.4 Оценка возможности использования современных анализаторов спектра частот звуковых колебаний для контроля натяга бандажа на ободе колесного центра. 53
5.5 Оценка возможности контроля прочности посадки бандажей колесных пар в эксплуатации на основе регистрации параметров затухающих колебаний шарика соударяющегося с поверхностью катания бандажа. 58
6 Технико-экономическое обоснование применения автоматизированных приборов для контроля геометрических размеров посадочных поверхностей бандажа и обода колесного центра. 60
6.1 Общие положения. 60
6.2 Капитальные затраты.. 61
6.3 Расчет экономической эффективности внедрения автоматизированных приборов контроля. 63
6.4 Расчет оценочных показателей проекта. 67
7 Безопасность жизнедеятельности. 70
7.1 Требования безопасности при ультразвуковом контроле натяга бандажа на ободе колесного центра. 70
7.2 Экспертиза выпускной квалификационной работы на соответствие требованиям безопасности и экологичности. 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 78
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 80
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Статистические данные о нарушениях прочности посадки грузовых электровозов на Свердловской железной дороге................................................................84
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Конструкция и принцип действия пресса ПСУ-50..…....98
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Муравьев В. В. Контроль натяга бандажей локомотивных колес методом акустоупругости / В. В. Муравьев, В. А. Стрижак, Л. В. Волкова,А. В. Пряхин // Локомотив. – 2014. – № 5. – С. 39–41.
Муравьев В. В. Распределение остаточных напряжений при электроконтактном упрочнении бандажей локомотивных колес. / В. В. Муравьев, С. Ю. Петров, А. В. Платунов, Е. Н. Балобанов, Л. В. Волкова,А. А. Рябов, О. В. Соколов, Т. П. Печенова, В. В. Костюк, // Технология машиностроения. – 2011. – № 9. – С. 42–45.
Муравьев В. В. Контроль остаточных напряжений в бандажах локомотивных колес методом акустоупругости. / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, Е. Н. Балобанов // Дефектоскопия. – 2013. – № 7. – С. 22–28.
Муравьев В. В. Оценка величины натяга бандажей локомотивных колес методом акустоупругости. / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова // Дефектоскопия. – 2013. – № 9. – С. 40–46.
Электромагнитно-акустический преобразователь. Патент РФ на полезную модель № 127931 от 23.11.2012. / В. В. Муравьев, О. В. Муравьева, В. А. Стрижак, А. В. Пряхин, Е. Н. Балобанов, Л. В. Волкова; опубл. 10.05.2013, Бюл. № 13. – 6 с.
Волкова, Л. В. Автореферат диссертации «Обоснование метода контроля натяга бандажей локомотивных колес с использованием явления акустоупругости» Ижевск: ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2013. 20с.
Буйносов А. П. Анализ процессов эксплуатационного износа гребней бандажей колесных пар электровозов / А. П. Буйносов, К. А. Стаценко, Н. Г. Фетисова // Электрическая тяга: Сб. науч. тр. – Екатеринбург: УрГУПС, 2008. – Вып. 68(151). – 41с.
Буйносов А. П. Новый способ контроля шероховатости посадочной поверхности бандажей и его влияние на использование ресурса колесных пар электровозов / Проблемы контактного взаимодействия деталей машин // Твер. политехн. ин-т. – Тверь, 1992. – С. 66–80.
Медведев Н. Ф. Анализ и некоторые причины ослабления бандажей колесных пар электровозов // Тр. ВНИИЖТ. – 1974. – Вып. 516. – С. 122–131.
Известно, что магистральные и промышленные локомотивы обладают большой мощностью, таким образом колеса подвергаются повышенному износу. Поэтому на таких локомотивах используются бандажные колеса, с насаженными на колесные центры бандажами. Если сравнить замену изношенных бандажей и цельнокатаных колес, то становится очевидно, что замена бандажей получается гораздо дешевле.В связи с перспективой роста объемов перевозок планируются максимальные скорости движения пассажирских поездов до 120 км/ч, грузовых до 100 км/ч, а максимальная масса поезда до 30000 т [13].В настоящее время наблюдается рост средней технической скорости нагрузок на ось и мощности современных локомотивов. По причине прочностных напряжений и возрастающих температурных режимов работы остро стоит вопрос повышения требований к колесным парам. Увеличивается вероятность снижения прочности соединения бандажа с колесным центром и учащаются провороты бандажей именно из-за усиленного нажатия тормозных колодок. А это запросто может привести к нарушению безопасности движения в случае их сползания.Цельнокатаные колеса, используемые под вагонами, вполне подходят под новые требования. Однако несмотря на распространенность цельнокатаных колес, на сегодняшний день бандажные колесные пары, используемые под локомотивами, эксплуатируются в большом количестве.