автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Снижение интенсивности износа гребней колесных пар электровозов

о им

7 1 ^г ¿Ж

МПС России

Уральский государственный университет путей сообщения

На правах рукописи

ТРОФИМОВ Михаил Николаевич

СНИЖЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗНОСА ГРЕБНЕЙ КОЛЁСНЫХ ПАР ЭЛЕКТРОВОЗОВ

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Автореферат диссертации па соискание учёной степени кандидата технических наук

Екатеринбург 2000

Работа выполнена в Уральском государственном университете путей сообщения

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент Буйносов Александр Петрович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Лисунов Владимир Николаевич, - кандидат технических наук Зыков Юрий Валентинович Ведущее предприятие - Свердловская железная дорога. Зашита состоится"50 " 2000 т. в /¿¿час. мин.

на заседании Диссертационного совета К 114.11.01 в Уральском государственном университете путей сообщения по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. 283.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан ^•¿■'ОЛ'_2000 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета университета.

Учёный секретарь диссертационного совета, д.т.н., профессор.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В условиях перехода народного хозяйства страны на рыночные методы управления всё большую остроту приобретают вопросы экономии всех видов ресурсов - материальных, экономических, трудовых. В новых условиях многократно возрастает значимость надёжности эксплуатационной работы всех транспортных средств, в том числе и электровозов, так как их отказы в пути следования, вызывая задержки поездов, нарушение графика движения поездов, сбой ритма перевозочного процесса, приводит к значительным потерям пропускной способности, и в ряде случаев создают угрозу безопасности движения поездов.

Одними из самых ответственных элементов механической части электровозов являются бандажи колёсных пар, величина ресурса которых определяет периодичность технического обслуживания ТО - 4, на котором производится обточка бандажей с целью восстановления конфигурации их профиля, а также периодичности ремонтов ТР - 3 или КР, на которых производится замена полностью изношенных бандажей. Увеличение срока службы бандажей - один из крупных источников экономии проката чёрного металла. На ряде участков сети фактическая интенсивность износа колёсных пар в 3-6 раз выше предусмотренной нормами эксплуатации подвижного состава. Если в начале 80-х годов срок службы бандажей колёсных пар локомотивов составлял 6-7 лет, то в последние годы он сократился до 2-3 лет.

Поэтому целью настоящей работы является исследование эксплуатационно - технологических фпкторов, влияющих на интенсивность изнашивания гребней бандажей, разработка методов, реализуемых в условиях локомотивных депо, повышающих износостойкость и величину межремонтного ресурса колёсных пар электровозов.

Методы исследований. Определение периодичности обточки по минимальной толшине гребня бандажей колёсных пар электровозов базировалось на методах теории вероятности и математической статистики, позволяющих построить математическую модель процесса их износа, определить числовые характеристики закона распределения ресурса бандажей. В работе использована разработанная многомерная математическая модель, позволяющая исследовать влияние различных факторов на интенсивность износа гребней колёсных пар локомотивов. Влияние различных факторов на износ бандажей оценивалось методами теории статистических ггаотез.

Исследования проведены на основании изучения процессов изнашивания бандажей колёсных пар электровозов ВЛ11 и ВЛ11М, приписанных к локомотивным депо Свердловск - Сортировочный, Пермь - Сортировочная, электровозов ВЛ22М, приписанных к локомотивному депо Чусовская, Березники.

Научная новизна состоит в разработке и научном обосновании методов, реализуемых в условиях локомотивных депо без значительных капиталовло-

жений, повышающих износостойкость и величину межремонтного ресурса бандажей колёсных пар электровозов.

К основным научным результатам, полученным в работе, относятся:

- многомерная математическая модель на основе методов теории вероятностей и математической статистики, позволяющая исследовать влияние различных факторов на интенсивность износа гребней бандажей колёсных пар локомотивов;

- на базе математической модели проведены исследования влияния перекоса колёсных пар и рекуперативного торможения на величину межремонтного ресурса бандажей колёсных пар электровозов;

- метод и устройства, позволяющие оценивать величину перекоса колёсных пар относительно рамы тележки электровозов различных серий в депо, обоснование допустимых значений перекоса для различных серий электровозов;

- проведены исследования по выявлению перекоса колёсных пар локомотивов в движении при помощи аппаратуры для измерения угла набегания колеса на рельс (УНКР - ЛП);

- выполненные исследования по влиянию рекуперативного торможения на износ гребней колёсных пар электровозов позволили оценить эффективность его применения;

- способ контроля на основе разработанных электронных приборов структуроскопов К-61 и Т-71 для оценки качества магнито - плазменного упрочнения неразруншощими методами контроля.

Практическая ценность и реализация работы. Материалы диссертации являются частью научно - исследовательских работ УрГУПС по разработке методов снижения интенсивного износа гребней колёсных пар локомотивов. Результаты исследования и практические предложения внедрены в локомотивных депо Свердловской железной дороги. Разработанные устройства, позволяющие оценить величину перекоса колёсных пар относительно рамы тележки, внедрены в локомотивных депо Свердловск - Сортировочный, Пермь -Сортировочная, Чусовская и Березники. Приборы К-61 и Т-71 внедрены в локомотивных депо Свердловск - Сортировочный, Пермь - II, Каменск - Уральский, Чусовская. Годовой экономический эффект повышения ресурса бандажей колёсных пар за счёт устранения недопустимых величин перекоса на один электровоз в цепах на 01.01.1999 г составляет от 211,3 тыс. руб. (депо Березники) до 2264,4 тыс. руб. (депо Пермь - Сортировочная). Суммарный годовой экономический эффект на один электровоз по локомотивным депо Свердловск - Сортировочный, Пермь - Сортировочная, Чусовская и Березники составил 5112,9 тыс. руб.

Апробация работы. Результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на научно - технической конференции, посвященной 65 - летию университета "Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири" (Новосибирск, 1997 г.); второй

Всероссийской студенческой научно - технической конференции "Информационные технологии и электроника" (Екатеринбург, 1997 г.); научно - практической конференции "Современные проблемы хозяйствования на железнодорожном транспорте" (Челябинск, 1998 г.); конференции "Молодые учёные транспорту" (Екатеринбург, 1998, 1999 г.т.); региональной научно - практической конференции "Транссиб - 99" (Новосибирск, 1999 г.); заседаниях кафедры "Электрическая тяга" УрГУПС (1998, 1999, 2000 гг.). Работа, посвященная обработке гребней колёсных пар электровозов ТС НИОД была представлена на региональной выставке "Энерго - и ресурсосбережение", проходившей в УГТУ - УПИ (16 - 19 декабря 1998 г., г. Екатеринбург). По решению жюри работа удостоена диплома III степени.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, 2 отчёта по научно - исследовательским работам.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников, включающего 111 наименований. Основная часть работы содержит 142 страниц машинописного текста, 16 таблиц, 34 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность темы диссертации, поставлены цель и задачи исследования.

В. первой главе выполнен обзор и анализ литературных источников по повышению ресурса и уменьшению интенсивности износа гребней бандажей колёсных пар локомотивов, раскрыта актуальность проблемы, новизна и практическая ценность.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями износа бандажей колёсных пар локомотивов и способам повышения их долговечности посвящены работы отечественных и зарубежных учёных: C.B. Алёхина, С.М. Андриевского, Ю.А. Бабич, Н.Ф. Блидченко, В.М. Богданова, А.П. Буйносова, М.Ф. Вериго, Ю.Д. Волошко, A.A. Воробьёва, А.Т. Головатого, А.Л. Го-лубенко, Т.К. Голутвиной, A.B. Горского, М.П. Гребенкжа, В.Д. Даяовича, В.П. Девяткина, К.И. Домбровского, В.И. Доронина, Ю.В. Зыкова, А.Т. Иванова, В.Н. Иванова, В.А. Ивашова, И.П. Исаева, Н.Г. Кабенина, A.A. Калмыкова, А.И. Карамзина, Н.И. Карпущенко, Л.А. Киреля, В.А. Кислика, А .Я. Когана, А.И. Комарова, A.C. Красва, АЛ. Костюка, Д.А. Курасова, С.М. Ку-ценко, В.А. Лаптева, Т.В. Ларина, Ю.Н. Ликратова, А.Л. Лисицына, A.C. Лисовского, В.Н. Лисувова, М.М. Машнёва, Н.Ф. Медведева, Р.Я. Медлина, H.H. Меншупша, Л.А. Мугинштейна, B.C. Наговицына, O.A. Назарова, В.И. Наумова, O.A. Некрасова, Б.Д. Никифорова, H.A. Панькяна, Б.Н. Ребрика, А.Н. Савоськина, В.В. Савченко, А.И. Скачкова, A.B. Смольянинова, O.K. Филиппова, М.А. Фришмана, В.Н. Шестакова, Л.М. Школьника, Н.П. Щапова, С. Ромена, Д. Калкера, Дж. Крамера, С. Мюллера, Я. Krause, T. Madejski, R. Muller, J. Schölten и других авторов.

Состояние бандажей, интенсивность их износа и ресурс существенно влияют на безопасность движения, трудоёмкость, продолжительность и стоимость ремонта тягового подвижного состава. Увеличившаяся за последние годы интенсивность износа гребней приводит к частым обточкам бандажей, увеличивая тем самым потребность в смене бандажей, расходы на переточку, уменьшая период эксплуатации локомотивов от ремонта до ремонта. Для существенного замедления процесса износа взаимодействующих элементов пути и подвижного состава необходимо установить, где произошло изменение технических характеристик системы и управляя какими факторами можно с наименьшими затратами решить задачу. Ошибка в выборе приоритетов, какими бы доводами она не обосновывалась, может привести не только к дополнительным затратам, сколько к отвлечению внимания от основных факторов, оказывающих решающее влияние на процесс износа.

Из анализа причин выхода из строя бандажей колёсных пар локомотивов в депо Свердловской железной дороги (рис.1) видно, что основными из них являются: износ грабня (65,03 %), остроконечный накат гребня (19,74 %), разность диаметров (6,44 %), ползуны (5,15 %). Причины роста интенсивности износа гребней бандажей колёсных пар и рельсов подробно рассмотрены в подразделе 1.1 диссертации. Встала задача о разработке методов, которые уменьшили бы влияние указанных причин, способствующих преждевременному исчерпанию ресурса бандажей колёсных пар локомотивов.

Классификация дефектов бандажей электровозов на Свердловской железной дороге

65,03%

□ Износ гребня О Остроконечный накат Ш Разность диаметров

Ш Ползуны В Прокат Ш Прочие

Рис. 1.

За последние 30 лет под влиянием различных факторов в конструкцию, технологию изготовления и содержания пути вводились изменения, сказавшиеся на взаимодействии колеса и рельса. Однако, вместо улучшения технического состояния пути часто эти изменения приводили к возрастанию износа как колёс так и рельсов. Многие учёные предлагают различные мероприятия по уменьшению износа гребней колёсных пар локомотивов:

- уменьшите массы и длины поездов, т. е. уменьшение статической нагрузки;

- применение технологии, защищающей колёсные пары от водородного износа и придающую поверхностям катания высокие антиизносные свойства;

- применение технических средств лубрикации, упрочнения и повышения чистоты контактирующих поверхностей;

- применение взаимоувязанных профилей бандажей колёсных пар локомотивов и рельсов;

- использование подвижного состава с радиально устанавливающимися колёсными парами в тележке особенно в кривых малого радиуса и др.

Несмотря на многообразие предложенных мероприятий, остались не решёнными вопросы влияния рекуперативного торможения, перекоса колёсных пар относительно оси пути и магнито - плазменного упрочнения гребней бандажей. Исследованиям влияния на износ гребней бандажей колёсных пар электровозов вышеназванных факторов посвящены следующие разделы диссертации.

Во второй главе приведены результаты исследования влияния рекуперативного торможения на износ гребней бандажей колёсных пар электровозов ВЛ22М, ВЛ11 и ВЛ 11м.

Для определения интенсивности изнашивания бандажей колёсных пар электровозов, с применением и без применения рекуперативного торможения, в локомотивных депо Свердловск - Сортировочный, Пермь - Сортировочная, Чусовская Свердловской ж.д. был проведён сравнительный анализ изнашивания гребней бандажей колёсных пар локомотивов. Исходные статистические данные были собраны по результатам измерения контролируемых параметров бандажей колёсных пар грузовых электровозов ВЛИ, ВЛ1 Iм ВЛ22М в течение 1996 - 1999 годов. Измерения контролируемых параметров бандажей осуществлялись с помощью комбинированного шаблона и разработанного в УрГУПС прибора КИП -01.

В локомотивных депо Пермь - Сортировочная и Чусовская данные по износу гребней колёсных пар электровозов серии ВЛ11, ВЛ11 и ВЛ22М были собраны отдельно для электровозов, эксплуатирующихся с применением и без применения рекуперативного торможения. В депо Свердловск - Сортировочный в зависимости от возращенной в контактную сеть электроэнергии, все выбранные электровозы были разбиты на четыре группы: от 0 - 50 кВт-ч; от 50 - 100 кВт-ч; от 100 - 200 кВт-ч; от 200 - 500 кВт-ч. Для каждой группы электровозов была сделана разбивка интервалов в зависимости от пробега (от 0 - 10, от 10 - 20, от 20 - 30 тыс. км. и т.д.). Для каждого колеса электровозов была сделана выборка износа гребней бандажей. В зависимости от величины пробега электровоза между обточками величина износа гребня была внесена в соответствующий данному пробегу интервал. Среднему пробегу в каждом рассмотренном интервале значений износа гребней бандажей соответствовало количество "№" и "количество срекуперированной" электроэнергии.

Коэффициенты анЬ аналитических зависимостей у = аЬ + Ъ среднего значения МУ(Ь) и средпеквадратического отклонения износа гребней

колесных пар от пробега рассчитыватись методом наименьших квадратов, условие которого выражается так

¿[Г, -/(¿,)]2 = тш, (1)

где /С4) - выбранная аппроксимирующая функция;

^'и Ц - полученная совокупность экспериментальных данных. Здесь

Коэффициент линейной функции по методу "наименьших квадратов"

где - коэффициент корреляции между случайными величинами У и Ь\ сг и <У, - среднеквадратические отклонения тех же величин У и Ь.

ау =.\\Цп (Г,-г)2 , (3)

а, =, !/(«-1)2(/.,- 1)г , (4)

где У - среднее значение величины Г; Ь - среднее значение пробега ¿.

7 = 1 иИп^Ц. (5)

¿=1 ¡=1 Свободный член уравнения

а = Т-ь-1. (6)

Коэффициент корреляции используется в теории вероятностей для характеристики тесноты связи между случайными величинами У иЬ

Я,, = / <Т, ■ (7, = («Г1Д(1М) -?-1)1<ху-а1г (7)

где аи(Г, £) - второй смешанный начальный момент случайных величин У и I.

аи(Х,Ц=1/п-^¥гЦ, (8)

1=1

Значения всех коэффициентов корреляции получены близкими к 1, что свидетельствует об адекватности линейной аппроксимации, т.е. о достаточно тесной линейной связи контролируемого параметра с величиной пробега Ь в локомотивных депо Свердловской железной дороги. На основании по-

лученных зависимостей .Ц(Л) и СГ (¿) прогнозировался процесс изнашивания, построены кривые плотности распределения, определён ресурс бандажей колёсных пар до обточки по минимальной толщине гребня.

Для износа 1ребня вероятность отказа при заданном количестве возвращённой в контактную сеть электроэнергии

{.V > у,)0„} =

1

I

■е

-(х-Ыу([.))'

2а1ш~~

с1х

(9)

Удоп

По формуле (9) построены зависимости Р(/,), по которым определён - ый ресурс бандажей, т.е. такой пробег, которому соответствует вероятность безотказной работы IV или вероятность отказа Р - 1 - у при у = 90 %. На рис. 2 показано, как изменяется ресурс бандажей колёсных пар до обточки при различных значениях величины возвращённой в контактную сеть электроэнергии.

Ресурс бандажей колёсных пар до обточки от степени использования рекуперативного торможения в различных локомотивных депо

Свердловск - С Пермь - С

Локомотивные депо

Чусовская

159.6

О Первая группа □ Вторая группа Ш Третья группа В Четвёртая группа

Рис. 2.

В третьей главе приведены результаты исследования влияния перекоса колёсных пар на износ гребней бандажей колёсных пар электровозов ВЛ22М (депо Березники, Чусовская), ВЛ11, ВЛ11М (депо Пермь - Сортировочная и Свердловск - Сортировочный). Выборка локомотивов данных серий производилась с учётом различного перекоса, но при прочих равных условиях (разность диаметров бандажей, средний износ гребней бандажей составлял 1 -1,5 мм и т.д.). Под перекосом колёсной пары понимается отклонение оси колёсной пары от перпендикуляра к рельсу. Перекос может быть выражен в градусной мере (радианах) и в мм. В последнем случае перекос есть расстоя-

ние от пятна касания колеса колёсной пары до точки пересечения рельса и перпендикуляра к нему, опущенному из точки касания другого колеса этой же колёсной пары.

В процессе выполнения работы использовались несколько разработанных способов замера перекоса. На электровозах ВЛ22М (депо Березники), замерялись следующие контролируемые параметры (рис. 3): 1) зазоры между наличниками буксы и буксовых направляющих справа и слева от буксы для левой части локомотива (1\ и /3); 2) толщина наличников правой и левой направляющих буксы левой части локомотива (/? и /4); 3) зазоры между наличниками буксы и буксовых направляющих слева и справа от буксы правой части локомотива (р\ и рз); 4) толщина наличников левой и правой направляющих буксы правой части локомотива (р2 и р4); 5) толщина гребня.

Схема производства замеров перекоса колёсной пары

относительно рамы тележки электровоза ВЛ22

,м

1 1

1-,

\

у

к а в в * а 1 1 - 2

? 1

Г >

Р » Р *

п 1 1 П

1 - ось колёсной пары; 2 - букса; 3 - наличник направляющей буксы;

4 - направляющая буксы.

Рис. 3.

Перекос определялся как разность суммы зазоров между буксой и буксовой направляющей и толщины наличника направляющей буксы

Р =-----(10)

рам.

где Ьч.к - расстояние между центрами кругов катания левого и правого колес, полученное как сумма расстояния между внутренними гранями колёсной пары (1440 мм) и двух расстояний между внутренней гранью колесной пары и центром круга катания (70 мм), Ьч.к.= 1580 мм; - расстояние между внешними поверхностями брусковых боковин ра-

I

'рЯМ

МЫ, Ьрам = 2240 мм.

Для снижения погрешности определения перекоса последний определялся отдельно для левой и правой сторон колёсной пары, за величину ис-

тинного перекоса принималось их среднее значение. Для определения максимального перекоса к перекосу, полученному в результате вычисления, добавляется сумма зазоров между наличниками букс и их направляющих, способных увеличить перекос. Максимальный перекос определялся по формуле

-Чпах 7 Г ' ' /

риЧ.

Здесь X3 - сумма всех зазоров в тележке.

Замер перекоса колёсных пар электровозов ВЛ22М (депо Чусовская) производился с помощью специального измерительного шаблона (рис. 4). Для нахождения максимального перекоса дополнительно использовался измерительный щуп. На уровне верхней части брусковой боковины рамы замерялось расстояние от внутренней грани колеса до внутренней поверхности рамы. Замер производился для правой и левой части колеса на каждой стороне колёсной пары.

Измерительный шаблон

Рис. 4.

Тангенс угла перекоса колёсной пары апер определялся из разности правого и левого замеров по формуле

tg ап,,р = А 1/1хорды , (12)

где А/ - раЗНОСТЬ ПравОГО И ЛеВОГО ЗамерОВ, А/ Iг. М'М

¡■¡орды -длина хорды окружности колеса по вершине гребня на уровне верхней части брусковой боковины рамы. Перекос, в мм, определялся из формулы

P = \5M-tganep. (13)

При замерах колёсных пар обнаружилось, что Ьюрды изменяется в пределах от 880 до 890 мм, что при вычислении перекоса вносит погрешность 0,2 мм, которой можно пренебречь. Таким образом, Ьлорды можно считать постоянной величиной, равной 885 мм. Для снижения погрешности определения перекоса, последний параметр определялся как для левой, так и для пра-

вой стороны колёсной пары, за величину истинного перекоса принималось их среднее значение.

Максимальный перекос определяется по формулам

Рршх (Ппеъ' Пправ)/2+(р3+/1>1,.Д^) (14)

при Р>0, или

Рта, =(ДКВ+ П1ф,ч)/'2 - (ръЩ-ЬчЛра» (15)

при Р<0.

В первых двух предложенных способах измерения перекоса колёсных пар для электровоза ВЛ22М предполагалось, что боковины рамы тележки параллельны рельсу на прямом участке пути. Замеры перекоса колёсных пар электровозов ВЛ11, ВЛ11М (депо Пермь - Сортировочная, Свердловск - Сортировочный) производились с помощью разработанного в УрГУПС измерительного приспособления, состоящего из трёх отдельных штанг 1, 2 и 3 (рис. 5), каждая из которых выполнена из металлического уголка 20 х 20 мм.

Измерительное приспособление

Рис. 5.

Обработка статистического материала, расчёты числовых характеристик и прогнозирование ресурса бандажей до обточки колесных пар по минимальной толщине гребня производились по методике, разработанной и представленной во 2 главе диссертации. Результаты расчётов числовых характеристик АЩ) и <Уу{Ь) нормального закона распределения контролируемых параметров (перекоса, толщины гребня бандажа) электровозов серии ВЛ22М, ВЛ11 и ВЛ11 при всех значениях пробегов 1, представлены в табл. 4.1 - 4.5 диссертации, в которых в соответствие каждому значению пробега, при определенном перекосе, ставятся характеристики Мд и , т.е. задаются эмпирические зависимости МУ*(Ь) и иу *(/,) На основании расчёта построены эмпирические и аналитические зависимости износа гребней бандажей колёсных пар от перекоса.

На рис. 6 показано как изменяется ресурс бандажей электровозов при различных значениях перекоса колёсных пар, из которого видно, что с увеличением величины перекоса уменьшается 90 % - ный ресурс бандажей колёсных пар до обточки.

Ресурс бандажей колёсных пар до обточки от величины их перекоса в различных локомотивных депо

Свердловск- С Пермь - С Чусовская Бере-шики

Локомотнвные депо

О Первая группа О Вторая группа И Третья группа □ Четвёртая группа Ш Пятая группа

Рис. 6.

Анализируя полученные результаты замеров, произведённых на рамах тележек электровозов можно сделать вывод, что перекос колёсных пар изначально заложен при сборке рамы тележки электровоза на заводе - изготовителе, т.к. не выдерживаются размеры и допуски при сборке рамы.

Для проверки полученных результатов замера перекоса колёсных пар, при нахождении локомотива в депо на ремонте ТР-1, ТР-2 или на ТО-3, производились измерения угла набегания колеса на рельс во время движения при помощи аппаратуры УНКР-ЛП, которая представляет собой вариант реализации методики оценки угла набегания колеса на рельс, содержащейся в Патенте Российской Федерации № 2108251 "Устройство для определения угла набегания колеса грузового вагона на рельс" (рис. 7).

Особенностью аппаратуры УНТ<Р - ЛП является использование точечных лазерных светоизлучателей и блока процессорной обработки первичных сигналов, а также возможность передачи результатов контроля в компьютер и регистрации на бумажную ленту. Конструктивно аппаратура УНКР-ЛП выполнена в виде двух напольных функциональных блоков и одного процессорного блока, устанавливаемого в помещении. Аппаратура УНКР-ЛП содержит в себе лазерные светоизлучатели 1-Л-1, 1-П-1 и 1-П-2, фотоприемники 2-Л-1, 2-Л-2 и 2-П-1 с соответствующими предусилителями З-Л-1, З-Л-2 и З-П-1, а также блок формирования измерительных импульсов 4 и блок процессорной обработки 5. Светоизлучатели и светоприемники располагаются в

габарите приближения подвижного состава таким образом, что лазеры 1-П-1 и 1-П-2 ориентированы, соответственно, на фотоэлементы 2-Л-1 и 2-Л-2, а лазер 1-Л-1 ориентирован на фотоэлемент 2-П-1, причём оптические лучи лазеров находятся в плоскости, параллельной поверхности катания рельсов правой и левой рельсовой колеи.

Схема замера перекоса колёсных пар подвижного состава аппаратурой УНКР - ЛП

Рис. 7.

Световые траектории лазеров 1-П-1 и 1-П-2 взаимопараллельны, причём пара лазеров 1-Л-1 и 1-П-2 и пара фотоэлементов 2-Л-2 и 2-П-1 нахося, соответственно, на линиях, перпендикулярных оси пути, а линии расположения лазеров и фотоэлементов с правой и левой стороны пути параллельны оси рельсовой колеи и расположены от неё на одинаковом расстоянии. Результаты замеров величины перекоса колёсных пар электровозов при использовании аппаратуры УНКР - ЛП представлены на рис. 8 и 9.

Для выявления причин появления перекоса колёсных пар локомотивов, были произведёны выборочные замеры на рамах электровозов ВЛ11, ВЛ1 Iм, находящихся на ремонте в локомотивном депо Свердловск - Сортировочный. Анализируя полученные результаты замеров, произведённых на рамах тележек электровозов можно сделать вывод, что перекос колёсных пар изначально заложен при сборке рамы тележки электровоза на заводе - изготовителе, т.к. не выдерживаются размеры и допуски при сборке рамы.

Распределение величины перекоса колёсных пар электровозов (при прибытии из Шали)

9

? ь

■■ | ваш

-132 -6.92 -2,42 1,83 6,13 10,8

Значение перекоса колесных пар, мм.

Рис. 8.

Распределение величины перекоса колёсных пар электровозов (при прибытии из Дружишшо)

80 70 60 50 10 30 20 10

0

-29,6 -23,1 -17,7 -10,9 -7,0 -3,1 0,92

Значение перекоса колёсных пар, мм

Рис. 9.

Длительные эксперименты, анализ конструкции и изучение чертежей тележек показали, что причиной повышенного износа гребней на электровозах серии ВЛ11 и ВЛ1 Iм может быть различная величина деформации резиновых втулок валиков поводков тележек. В результате при реализации силы тяги появляется нарушение межцентровых расстояний в тележке, т.е. статическая установка колёсных пар в рамах тележек не соответствует их динамической установке. К нарушению межцентровых расстояний может приводить разная жесткость резиновых втулок, напрессовываемых на валики поводков. Последующая разборка поводков подтвердила правильность сделанного предположения. В некоторых поводках обнаружены раздавленные резиновые втулки на валиках поводков. Чтобы предупредить повышенный износ гребней, поводки, снятые при разборке тележек с нормальным износом гребней, следует при сборке устанавливать на те же места, где они стояли до разборки.

При анализе результатов проведённых исследований, стало очевидным, что количественное изменение износа гребней бандажей электровозов (функция отклика) зависит не от одной, а от нескольких причин (факторов). К ним относятся: применение рекуперативного торможения, применение маг-

нито - плазменного упрочнения (МПУ) и триботехнического состава НИОД (ТС НИОД), влияние перекоса колёсных пар в тележке и относительно путн.

В четвёртой главе проведён множественный регрессионный и корреляционный анализы экспериментальных данных и построена многомерная математическая модель по оценке влияния рекуперативного торможения, перекоса, триботехнического состава НИОД (ТС НИОД) и магнито - плазменного упрочнения (МПУ) на износ гребней бандажей колёсных пар электровозов.

Построение уравнений множественной регрессии износа гребней бандажей колёсных пар электровозов от рассматриваемых контролируемых параметров осуществлено по принципу последовательных включений. При этом износ гребней бандажей колёсной пары электровоза рассматривается как функция 3-х аргументов. На первом этапе выбирается тог фактор, у которого парный коэффициент корреляции наибольший (таким является пробег X/), и строится линейное уравнение 9~1(х\) Затем выбирается величина х], которая отличается наибольшим частным коэффициентом корреляции с функцией отклика у (таким является количество возвращённой в контактную сеть электроэнергии ху), и нахожу второе уравнение регрессии ?=/{Х\,хг)-Третьей составляющей уравнения множественной регрессии является величина перекоса колёсной пары относительно пути хз. Тогда уравнение множественной регрессии примет вид

у=/(хх,хг,х3), (16)

где у - износ гребня бандажа колеса электровоза;

XI- пробег колеса локомотива между заходами электровоза на плановый ремонт;

х2 - количество возвращённой в контактную сеть электроэнергии; - величина перекоса колеса электровоза относительно пути.

Запишем уравнение (16) в виде:

- для периода приработки

у = х1 -(¿>, +- Ь2-х2 + Ь3 ■ х3); (17)

- для режима нормальной эксплуатации

у = Ь1 ■ Х[ + Ьг ■ х2 +- Ь} - х3. (18)

Уравнения (17), (18) записаны в таком виде исходя из следующих соображений. После обточки колёсной пары отсчёт её пробега и количества возвращённой в контактную сеть электроэнергии, согласно методике проведения исследований, начинается с нуля. В тоже время величина перекоса не зависит от того имеет ли колёсная пара пробег. Поэтому, при нулевом пробеге, подставляя в формулу (17) коэффициенты регрессии для перекоса, получим какую - то величину износа гребней бандажей колёсных пар, что противоречит здравому смыслу. В тоже время, наблюдая колёсные пары с пробегом до 12 тыс. км, выявлено, что износ гребней бандажей колёсных пар локомотивов идёт более интенсивно, чем в период нормальной эксплуатации, и он носит нелинейный характер. Поэтому, в расчётах введены новые переменные, со-

ставленные из произведений факторов, влияющих на износ. Исходя из этого расчёты коэффициентов регрессии были проведены отдельно для периода приработки и периода нормальной эксплуатации.

Чтобы записать выражение оценок />, Д ,53 для Ъ в формулах (17), (18) введём обозначения:

ъ.

В=

где В - вектор неизвестных параметров коэффициентов;

(19)

(20)

где Х- матрица наблюдений; п - число наблюдений; х,к - значения факторам, в наблюдении к, к = 1+п,

у.

У=

(21)

где У - вектор - столбец опытных значений функции отклика. В матричной форме система нормальных уравнений запишется как

(ХТХ)-В=ХТУ. (22)

Для решения системы нормальных уравнений в матричной форме умножим её слева на матрицу (ХТХ)'1, обратную матрице системы нормальных уравнений

(ХТХ)-'(ХТХ)В = (ХТХ^(ХТ¥), (23)

(ХтХ)-'-{ХгХ) ~ Е, (24)

где Е - единичная матрица.

Таким образом, из системы нормальных уравнений в матричной форме найдём искомую матрицу В по формуле

В - (ХТ-Х/'(ХТХ). (25)

Задача множественного регрессионного анализа состоит в построении такого уравнения плоскости в (р + 1) - мерном пространстве, отклонения результатов наблюдений у, от которой были бы минимальными, или, другими словами, следует вычислить значения коэффициентов ¿у, Ъ2, Ьз в линейном полиноме

(26)

где 9, - вычисляемые, предсказываемые, выровненные значения исследуемой характеристики; х, - фактор, от которого это значение зависит.

Оценка параметров в общем уравнении линейной регрессии проводится по методу наименьших квадратов, который имеет перед другими методами сглаживания существенные преимущества: он приводит к сравнительно простому математическому способу определения параметров, допускает довольно веское теоретическое обоснование с вероятностной точки зрения.

Проверка значимости (качества предсказания) уравнения множественной регрессии проведена на основе множественного корреляционного анализа. Для этого вычислены два типа парных коэффициентов корреляции: г -коэффициенты, определяющие тесноту связи между функцией отклика у и одним из факторов х/, гх^т - коэффициенты, показывающие тесноту связи между одним из факторов г,- и фактором хп1(],т=\,р).

Для изучения тесноты связи между функцией отклика у и факторами х1} х2, х} а также для оценки качества предсказания определяется коэффициент множественной корреляции Я по формуле

(27)

где - остаточная дисперсия, представляет собой показатель ошибки предсказания уравнением регрессии результатов опытов;

72

Зу - общая дисперсия.

±Уг УГ ±(У-У)2 = -Ч^а-, ^ = ^---. (28)

н - 1 > п - I

Для проверки значимости уравнения регрессии в целом с использованием критерия Фишера и качество предсказания определяют сравнивая остаточную дисперсию с общей дисперсией \, который показывает, во сколько раз уравнение регрессии предсказывает результаты опытов лучше, чем среднее у

к1 -{п-р-1)

(1 ~я2)-р

где п - количество наблюдений;

р - число степеней свободы, равное количеству факторов, влияющих на функцию отклика V.

Полученное значение сравнивается с табличным Рт при выбранном уровне значимости и числу степеней свободы равным V; = п - р - 1 и = р.

Если расчётное значение ^ превышает табличное, то гипотезу о равенстве коэффициента множественной корреляции нулю отвергают и связь считают статически значимой. Величина Я2 в формуле (29) - есть множественный коэффициент детерминации, она показывает, какая часть дисперсии функции отклика объясняется вариацией линейной комбинации выбранных факторов х1, Х2, х3. Из результатов вычислений коэффициентов парной корреляции второго типа видно, что связь просматривается только при вычислении коэффициентов парной корреляции типа у(Зо; хЭто объясняется тем, что с увеличением межремонтного пробега возрастает и количество возвращённой в контактную сеть электроэнергии, но по сравнению с первым типом коэффициентов парной корреляции они невелики. Это объясняется неоднородностью условий ведения поезда машинистом (вес поезда, профиль пути и т.п.), от которых зависит применение рекуперативного торможения. Значения величины парных коэффициентов корреляции величины перекоса с пробегом у(х/; х}) и отдельно с количеством возращённой в контактную сеть электроэнергии у(х2; Хз) очень малы. Это объясняется тем, что величина перекоса колёсных пар хз - величина постоянная и не зависит от пробега X/ и количества возвращённой в контактную сеть электроэнергии х?.

Прогнозирование 90-%-ного ресурса износа гребней бандажей колёсных пар локомотивов можно произвести по формулам (17), (18) путём варьирования различных значений величины перекоса и величины возвращённой в контактную сеть электроэнергии. Особенность этой модели заключается в раздельном изучении процесса износа гребней колёсных пар в период приработки и в режиме норматьной эксплуатации.

В пятой главе проведены исследования по оценке качества термической обработки колёсных пар электровозов неразрушающими методами контроля. Проблема повышения конструкционной про'шости состоит не только в повышении прочностных свойств, но и в том, чтобы при высокой прочности обеспечить высокую вязкость и износостойкость, т.е. надёжность материала. В настоящее время на сети дорог широко применяется магнито -плазменное упрочнение (МПУ) гребней колёсных пар локомотивов. Для оценки уровня качества МПУ в УрГУПС на основе магнитной проницаемости разработаны приборы - структуроскопы К-61 и Т-71. Возможность контроля качества термической и химико-термической обработки ферромагнитных изделий при помощи приборов основана на связи, существующей между структурой и твёрдостью, а также другими физико-механическими свойствами ряда ферромагнитных материалов, с одной стороны, и их структурой и магнитными свойствами (магнитной проницаемостью) - с другой. Магнитная проницаемость используется как параметр для косвенного контроля микро-

структуры, твёрдости и механических свойств материала. Глубина перемаг-ничивания (толщина измеряемого слоя) составляет 0,5 мм, что обеспечивает возможность контроля непосредственно поверхностного слоя. Внешний вид прибора Т-71 представлен на рис. 10.

Расположение органов управления и настройки

1 - кнопка запуска измерения; 2 - разъём подключения сетевого кабеля;

3, 4 - вставка плавкая; 5 - кнопка включения прибора; 6 - датчик.

Рис. 10.

Магнитную проницаемость измеряется прибором Т-71 на локальном участке изделия (рис. 11) при помощи датчика, представляющего собой электромагнит с системой обмоток. Ток, проходящий через обмотку возбуждения, создает магнитное поле, которое перемапшчивает локальный участок изделия. Полюс датчика выведен на торцевую поверхность корпуса датчика. Важной особенностью прибора Т-71 является то, что показания прибора не зависят от того как расположено изделие в пространстве.

Схема замеров твёрдости и показания прибора Т-71 на упрочнённых бандажах

Рис.11.

Совместно с Уральским центром стандартизации и метрологии г. Екатеринбурга прибором Т-71 были выполнены измерения на контрольных образцах (эталонах твёрдости), при этом наблюдалась однозначная зависимость между значениями твёрдости и показаниями прибора. В дальнейшем замеры твёрдости проводились на образцах (темплетах), вырезанных из бандажей

локомотивов, прошедших магнито - плазменное упрочнение, а также непосредственно на колёсных парах локомотивов, прошедших магнито - плазменное упрочнение, в производственных условиях локомотивного депо Свердловск - Сортировочный. Замеры твёрдости поверхности бандажа колёсных пар локомотивов производились приборами Т-7] и контактно - импенданс-ным твердомером КИ'Г-М-002. В ходе выполнения работ были выполнены конструктивные доработки прибора Т-71, в результате которых стало возможным использование прибора Т-71 в интервале температур окружающей среды от -15 до +40 °С. Замеры производились в 6 точках начиная от вершины гребня, затем закалённая дорожка и круг катания колеса.

В шестой главе проведена оценка экономической эффективности повышения ресурса гребней бандажей колёсных пар электровозов. Экономический эффект от увеличения пробегов между обточками бандажей рассчитан по методике, разработанной в УрГУПС, с учётом рекомендаций ВНИИЖТ, ВНИИПИ. Методика учитывает все основные факторы, капитальные и эксплуатационные затраты, получаемый при этом экономический эффект. Годовой экономический эффект повышения ресурса бандажей колёсных пар за счёт устранения недопустимых величин перекоса на один электровоз в ценах на 01.01.1999 г составляет 211,3 тыс. руб. (депо Березники), 495,0 тыс. руб. (дело Чусовская), 2142,2 тыс. руб. (депо Свердловск -Сортировочный), 2264,4 тыс. руб. (депо Пермь - Сортировочная). Суммарный годовой экономический эффект на один электровоз по локомотивным депо Свердловск - Сортировочный, Пермь - Сортировочная, Чусовская и Березники составил 5112,9 тыс. руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана многомерная математическая модель на основе методов теории вероятности и математической статистики, позволяющая исследовать влияние различных факторов на интенсивность износа гребней колёсных пар локомотивов.

2. Увеличение количества возвращённой в контактную сеть электроэнергии приводит к увеличению интенсивности износа гребней колёс электровозов, уменьшению межремонтных пробегов.

3. Ресурс бандажей до обточки колёсных пар электровозов серии ВЛ11 и ВЛ11М, приписанных к локомотивному депо Свердловск - Сортировочный в зависимости от степени использования рекуперативного торможения снижается на 46 % (со 159,6 до 86,2 тыс. км), приписанных к локомотивному депо Пермь - Сортировочная - на 33,9 % (со 129,3 до 82,2 тыс. км), для электровозов серии ВЛ22М, приписанных к локомотивному депо Чусовская - на 60,4 % (со 134,0 до 53,1 тыс. км).

4. С увеличением количества возвращённой в контактную сеть электроэнергии возрастает сумма от сэкономленной электроэнергии в стоимостном

выражении, но вместе с тем возрастают затрата на обточку гребней колёс вследствие уменьшения их ресурса. При возврате электрической энергии (использование рекуперативного торможения) на 143 тыс. рублей, стоимость обточки колёсных пар электровозов серии ВЛ11, ВЛ11М увеличивается более чем на 107 тыс. рублей (депо Свердловск - Сортировочный), но депо Пермь -Сортировочная на 133 тыс. рублей, стоимость обточки колёсных пар электровозов серии ВЛ11, ВЛ1 Iм увеличивается более чем на 90 тыс. рублей.

5. В процессе выполнения работы предложены способы замера перекоса колёсных пар для электровозов серий ВЛ22М, ВЛ11, ВЛ11М. Для ВЛ22М предпочтительным является второй способ замера, который использовался в депо Чусовская, так как в первом, использованным в депо Березники, не учитываются толщины буксовых накладок и смещение оси колёсной пары относительно центра буксы из-за износа подшипника.

6. При перекосе колёсной пары относительно рамы тележки электровоза ВЛ22М приписки локомотивного депо Березники и Чусовская в 2,3 мм ресурс бандажей до обточки по минимальной толщине гребня составляет 98,6 и 104,2 тыс. км, соответственно. При увеличении перекоса до 10 мм ресурс бандажей до обточки снижается более чем в 2 раза, при перекосе колёсной пары в тележке 1 мм электровозов серии ВЛ11 и ВЛ11М депо приписки Свердловск - Сортировочный и Пермь-Сортировочная ресурс бандажей до обточки по минимальной толщине гребня составляет 193 и 115,1 тыс. км соответственно, при увеличении перекоса до 14 мм ресурс снижается до 32,8 и 59,6 тыс. км.

7. Анализируя полученные результаты замеров, произведённых на рамах тележек электровозов можно сделать вывод, что перекос колёсных пар изначально заложен при сборке рамы тележки электровоза на заводе - изготовителе, т.к. не выдерживаются размеры и допуски при сборке рамы.

8. Увеличение перекоса колёсных пар относительно рамы тележки зависит от величины деформации резиновых втулок валиков поводков буксовых узлов. Для предупреждения повышенного износа гребней бандажей колёсных пар снятые при разборке тележек поводки (с нормальным износом гребней) следует при сборке устанавливать на те же места, где они стояли до разборки.

9. Величину перекоса необходимо нормировать и установить допустимое значение 2,3 мм - в депо Березники, Чусовская, 1мм - в депо Пермь-Сортировочная, Свердловск - Сортировочный (для локомотивов указанных серий), использовав для контроля разработанные в диссертации устройства.

10. Предложенный способ контроля твёрдости бандажей после магнито - плазменного упрочнения, на основе разработанных приборов - структуро-с ко по к К - 61 и Т - 71, позволяет производить входной неразрушающий контроль бандажей колёсных пар локомотивов.

11. Годовой экономический эффект повышения ресурса бандажей колёсных пар за счёт устранения недопустимых величин перекоса на один

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ПРИЧИН ИНТЕНСИВНОГО ИЗНОСА

ГРЕБНЕЙ КОЛЁСНЫХ ПАР ЛОКОМОТИВОВ.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕКУПЕРАТИВНОГО ТОРМОЖЕНИЯ НА ИЗНОС ГРЕБНЕЙ БАНДАЖЕЙ КОЛЁСНЫХ ПАР ЭЛЕКТРОВОЗОВ.

2.1. Методика сбора и обработки статистических данных.

2.2. Определение зависимости износа бандажей от количества возвращённой в контактную сеть электроэнергии.

2.3. Оценка экономической эффективности применения рекуперативного торможения.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЕРЕКОСА КОЛЁСНЫХ ПАР НА ИЗНОС ГРЕБНЕЙ БАНДАЖЕЙ КОЛЁСНЫХ ПАР ЛОКОМОТИВОВ.

3.1. Способы замера перекоса колёсных пар (в тележке, относительно оси пути) различных типов серий локомотивов.

3.2. Измерение угла набегания колеса на рельс при помощи оптического прибора.

3.2.1. Устройство аппаратуры для измерения угла набегания колеса на рельс (УНКР -ЛП).

3.2.2. Результаты замеров и их анализ.

4. ПОСТРОЕНИЕ МНОГОМЕРНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ

МОДЕЛИ ИЗНОСА ГРЕБНЕЙ КОЛЁСНЫХ ПАР.

4.1 Построение уравнений множественной регрессии.

4.2. Множественный регрессионный (корреляционный) анализ математической модели.

5. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОЛЁСНЫХ ПАР ЛОКОМОТИВОВ НЕРАЗРУШАЮЩИМИ МЕТОДАМИ КОНТРОЛЯ.

5.1. Оценка твёрдости и структурного состояния бандажей колёсных пар в локомотивных депо.

5.2. Разработка приборов неразрушающего магнитного контроля твёрдости поверхностного слоя бандажей.

5.3. Устройство и принцип действия прибора твердомера Т-71.

5.3.1. Техническая характеристика прибора Т-71.

5.3.2. Подготовка и порядок проведения измерений прибором Т-71.

5.4. Результаты измерений и их анализ.

6. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА БАНДАЖЕЙ КОЛЁСНЫХ

ПАР ЭЛЕКТРОВОЗОВ.

В условиях перехода народного хозяйства страны на рыночные методы управления всё большую остроту приобретают вопросы экономии всех видов ресурсов - материальных, энергетических, трудовых. В новых условиях многократно возрастает значимость надёжности работы всех транспортных средств, в том числе и электровозов, так как их отказы в пути следования, вызывая задержки поездов, нарушение графика движения поездов, сбой ритма перевозочного процесса, приводит к значительным потерям пропускной способности, и в ряде случаев создают угрозу безопасности движения поездов.

Одними из самых ответственных элементов механической части электровозов являются бандажи колёсных пар, величина ресурса которых определяет периодичность технического обслуживания ТО - 4, на котором производится обточка бандажей с целью восстановления конфигурации их профиля, а также периодичности ремонтов ТР - 3 или КР - 1, на которых производится замена полностью изношенных бандажей. Увеличение срока службы бандажей - один из крупных источников экономии проката чёрного металла. На ряде участков сети фактическая интенсивность износа в 3.6 раз выше предусмотренной нормами эксплуатации пути и подвижного состава. Если в начале 80-х годов срок службы бандажей колёсных пар локомотивов составлял 6-7 лет, то в последние годы он сократился до 2-3 лет.

При существующем дефиците материальных ресурсов остро стоит вопрос о повышении долговечности деталей и узлов. Один из путей - это сбережение их в эксплуатации за счёт отказа от применения сложных технологий восстановления. С этим тесно связана проблема повышения эксплуатационной надёжности подвижного состава, где отказы определяются возникновением предельных износов. Разработанные многими учёными и специалистами меры позволили достигнуть некоторых результатов, однако проблема повышения долговечности и надёжности бандажей колёс локомотивов остаётся актуальной не только из - за большого количества ремонтных операций по их восстановлению, но также вследствие дефицита бандажей.

Поэтому целью настоящей работы является разработка методов, реализуемых в условиях локомотивных депо, повышающих износостойкость и величину межремонтного ресурса бандажей колёсных пар электровозов.

Для этого необходимо:

1) выполнить анализ интенсивного износа бандажей колёсных пар электровозов на Свердловской железной дороге;

2) разработать многомерную математическую модель на основе методов теории вероятностей и математической статистики, позволяющую исследовать влияние различных факторов на интенсивность износа гребней бандажей колёсных пар электровозов;

3) на базе математической модели провести исследования влияния перекоса колёсных пар и рекуперативного торможения на величину межремонтного ресурса бандажей колёсных пар электровозов;

4) провести исследование влияния рекуперативного торможения на износ гребней бандажей колёсных пар исходя из критерия минимума затрат на обточку колёсных пар и уменьшения расхода электроэнергии на тягу поездов;

5) разработать метод и устройства для определения величины перекоса колёсных пар в условиях локомотивных депо и при движении электровоза. Обосновать допустимую величину перекоса колёсных пар относительно рамы тележки различных серий электровозов и пути;

6) провести исследования по выявлению перекоса при помощи аппаратуры измерения угла набегания колеса на рельс (УНКР-ЛП), когда локомотив находится в движении; 6

7) разработать способ контроля твёрдости на основе разработанных электронных приборов - структуроскопов К - 61 и Т - 71 для оценки качества магнито - плазменного упрочнения бандажей колёсных пар электровозов неразрушающими методами контроля;

8) дать экономическое обоснование предлагаемых методов снижения интенсивности износа гребней бандажей колёсных пар электровозов.

Исследования проведены на основании изучения процессов изнашивания бандажей колёсных пар электровозов ВЛ11 и ВЛ1Г (депо Свердловск - Сортировочный, Пермь - Сортировочная) и ВЛ22 (депо Березники, Чусовская).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана многомерная математическая модель на основе методов теории вероятности и математической статистики, позволяющая исследовать влияние различных факторов на интенсивность износа гребней колёсных пар локомотивов.

2. Увеличение количества возвращённой в контактную сеть электроэнергии приводит к увеличению интенсивности износа гребней колёс электровозов, уменьшению межремонтных пробегов.

3. Ресурс бандажей до обточки колёсных пар электровозов серии ВЛ11 и ВЛ11М, приписанных к локомотивному депо Свердловск - Сортировочный в зависимости от степени использования рекуперативного торможения снижается на 46 % (со 159,6 до 86,2 тыс. км), приписанных к локомотивному депо Пермь - Сортировочная - на 33,9 % (со 129,3 до 82,2 тыс. км), для электровозов серии ВЛ22М, приписанных к локомотивному депо Чусовская - на 60,4 % (со 134,0 до 53,1 тыс. км).

4. С увеличением количества возвращённой в контактную сеть электроэнергии возрастает сумма от сэкономленной электроэнергии в стоимостном выражении, но вместе с тем возрастают затраты на обточку гребней колёс вследствие уменьшения их ресурса. При возврате электрической энергии (использование рекуперативного торможения) на 143 тыс. рублей, стоимость обточки колёсных пар электровозов серии ВЛ11, ВЛ11М увеличивается более чем на 107 тыс. рублей (депо Свердловск - Сортировочный), по депо Пермь - Сортировочная на 133 тыс. рублей, стоимость обточки колёсных пар электровозов серии ВЛ11, ВЛ1 Iм увеличивается более чем на 90 тыс. рублей.

5. В процессе выполнения работы предложены способы замера перекоса колёсных пар для электровозов серий BJI22M, ВЛ11, ВЛ1 Iм. Для ВЛ22М предпочтительным является второй способ замера, который использовался в депо Чусовская, так как в первом, использованным в депо Березники, не учитываются толщины буксовых накладок и смещение оси колёсной пары относительно центра буксы из-за износа подшипника.

6. При перекосе колёсной пары относительно рамы тележки электровоза ВЛ22М приписки локомотивного депо Березники и Чусовская в 2,3 мм ресурс бандажей до обточки по минимальной толщине гребня составляет 98,6 и 104,2 тыс. км, соответственно. При увеличении перекоса до 10 мм ресурс бандажей до обточки снижается более чем в 2 раза, при перекосе колёсной пары в тележке 1 мм электровозов серии ВЛ11 и ВЛ1 Iм депо приписки Свердловск - Сортировочный и Пермь-Сортировочная ресурс бандажей до обточки по минимальной толщине гребня составляет 193 и 115,1 тыс. км соответственно, при увеличении перекоса до 14 мм ресурс снижается до 32,8 и 59,6 тыс. км.

7. Анализируя полученные результаты замеров, произведённых на рамах тележек электровозов можно сделать вывод, что перекос колёсных пар изначально заложен при сборке рамы тележки электровоза на заводе - изготовителе, т.к. не выдерживаются размеры и допуски при сборке рамы.

8. Увеличение перекоса колёсных пар относительно рамы тележки зависит от величины деформации резиновых втулок валиков поводков буксовых узлов. Для предупреждения повышенного износа гребней бандажей колёсных пар снятые при разборке тележек поводки (с нормальным износом гребней) следует при сборке устанавливать на те же места, где они стояли до разборки.

130

9. Величину перекоса необходимо нормировать и установить допустимое значение 2,3 мм - в депо Березники, Чусовская, 1мм - в депо Пермь-Сортировочная, Свердловск - Сортировочный (для локомотивов указанных серий), использовав для контроля разработанные в диссертации устройства.

10. Предложенный способ контроля твёрдости бандажей после магнито - плазменного упрочнения, на основе разработанных приборов - структуроскопов К - 61 и Т - 71, позволяет производить входной неразрушающий контроль бандажей колёсных пар локомотивов.

11. Годовой экономический эффект повышения ресурса бандажей колёсных пар за счёт устранения недопустимых величин перекоса на один электровоз в ценах на 01.01.1999 г составляет от 211,3 тыс. руб. (депо Березники) до 2264,4 тыс. руб. (депо Пермь - Сортировочная). Суммарный годовой экономический эффект на один электровоз по локомотивным депо Свердловск - Сортировочный, Пермь -Сортировочная, Чусовская и Березники составил 5112,9 тыс. руб.

1. Никифоров Б.Д. Причины и способы предупреждения износа гребней колёсных пар // Железнодорожный транспорт. № 10. - 1995. - С. 36 - 40.

2. Бжицкий В.Н. Износ бандажей и рельсов можно снизить // Локомотив. № 7. - 1993. - С. 2 - 3.

3. Панькин И.А. Природа силы трения твёрдых тел // Железнодорожный транспорт. № 7. - 1992. - С. 52 - 56.

4. Плоткин B.C., Кузьмич Л.Д., Самохин E.H. О "сверхизносе" колёс и рельсов // Железнодорожный транспорт. № 8. - 1997. - С. 51 -54.

5. Тютин В. И., Дембицкий И. В. Снизить износ гребня // Электрическая и тепловозная тяга. № 4. - 1991. - С. 35 - 36.

6. Доронин В.И. О причинах износа гребней колёс и рельсов // Железнодорожный транспорт. № 9. - 1992. - С. 67 - 69.

7. Широглазов В.В. Сила тяги и износ гребней // Локомотив. № 4.- 1992.-С. 28 -29.

8. Буйносов А.П. Влияние условий эксплуатации на износ бандажей // Локомотив. № 1. - 1995. - С. 33 - 34.

9. Горский A.B., Буйносов А.П., Боярских Г.С., Лавров В.А. Бандаж и рельсы // Локомотив. № 4. - 1992. - С. 25 - 26.

10. Певзнер В.О. Влияние ширины колеи // Железнодорожный транспорт. № 12. - 1996 . - С. 36 - 39.

11. Беляев А.И., Емельянов Ю.В., Шишакин В.Л. Как устранить преждевременный износ бандажей подвижного состава // Железнодорожный транспорт. № 1. - 1997. - С. 38 - 41.

12. Седов В.Е., Кузнецов O.E. Износ гребней колёсных пар электровозов // Железнодорожный транспорт. № 1. - 1997. - С. 38 - 41.

13. Андреев А.И., Комаров K.JL, Карпущенко Н.И. Износ рельсов и колёс подвижного состава // Железнодорожный транспорт. № 7. -1997.-С. 31 -36.

14. Богданов В.М., Евдокимов Ю.А., Кашников В.Н., Майба И.А. Возможные способы борьбы // Железнодорожный транспорт. -№ 12.- 1996.-С. 30-31.

15. Мороз Б.А., Марютин К.А., Балановский А.Е. Комплексная система ресурсосбережения колёс и рельсов. Опыт Восточно Сибирской дороги // Локомотив № 9. - 1998. - С. 19 - 21.

16. Осипов Г.Л. Износ рельсов и колёсных пар: дискуссия продолжается // Локомотив. № 7. - 1995. - С. 40 - 41.

17. Гребенюк М.П. Износ бандажей колёсных пар. Опыт Забайкальской железной дороги // Электрическая и тепловозная тяга. № 7. - 1990.-С. 33 - 34.

18. Минин С.И. Причины интенсивного износа колёсных пар и рельсов // Железнодорожный транспорт. № 1. - 1991. - С. 47 - 50.

19. Кислик В.А. Износ деталей паровозов // Сб. науч. тр. ЦНИИ МПС. 1948. - Вып. 24. - С. 44 - 46: ил., табл.

20. Кислик В.А. Износ углеродистой бандажной стали. М.: Трансжелдориздат, 1938. - 141 с.

21. Горский A.B., Буйносов А.П., Наговицын B.C., Клинский B.C. Экономичная обточка // Локомотив. № 4. - 1992. - С. 26 - 27.

22. Трегубов Н.Т. Унифицированный профиль обода колеса // Локомотив. № 6. - 1994. - С. 32 - 34.

23. Азаренко В.А. Проблема износа рельсов и гребней: ещё один взгляд // Локомотив. № 3. - 1994. - С. 38 - 41.

24. Иванов П.С., Галунин А.П. Системная причина // Железнодорожный транспорт. № 12. - 1996. - С. 40 - 41.

25. Богданов В.М. Снижение интенсивности износа гребней колёс и бокового износа рельсов // Железнодорожный транспорт. № 12.- 1992.-С. 30 -34.

26. Горский A.B., Буйносов А.П., Волков М.А. Использование ресурса бандажей // Электрическая и тепловозная тяга. № 1. - 1991. -С. 34 - 35.

27. Кулинич П. Я. Недостатки измерений // Электрическая и тепловозная тяга. № 9. - 1991. - С. 34 - 35.

28. Горский A.B., Воробьёв A.A. Ремонт локомотивов с учётом их фактического состояния // Железнодорожный транспорт. -№11.-1992.-С. 47- 50.

29. Шаповалов В.В., Богданов В.А., Фендриков А.И. Рельсовые лубрикаторы // Железнодорожный транспорт. № 11. - 1992. - С. 42 -44.

30. Буйносов А.П. Износ бандажей и рельсов: причины и возможности сокращения//Железнодорожный транспорт. № 10. - 1994. -С. 39-41.

31. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968.-480 с.

32. Озава Й., Такасиге Т. (J. Ozawa, Т. Takasige) Исследование электрического сопротивления контакта колеса с рельсом // Железные дороги мира. № 7. - 1992. - С. 23 - 25.

33. Балабанов В.И., Мамыкин С.М., Хрусталёв Ю.А., Ляхов Б.Ф. Специальная антифрикционная механическая обработка поверхностей катания колёсной пары // Железные дороги мира. № 6. - 1997. -С. 3-5.

34. Школьник JT.M., Тютин В.И., Неглинский В.В., Милявский Ю.И., Николаев В.Е., Борзов А.И. Повышение долговечности колёсных пар локомотивов // Железнодорожный транспорт. № 12. - 1994. -С. 34 - 38.

35. Паристый H.A., Троицкий A.A., Исакаев Э.К. Плазменное упрочнение колёсных пар // Локомотив. № 3. - 1999. - С. 32 - 33.

36. Филиппов O.K. Плазменное упрочнение и парадоксы статистики // Локомотив. № 5. - 1999. - С. 38.

37. Ларин Т.В. Об оптимальной твёрдости элементов пары трения "колесо рельс" // Вестник ВНИИЖТ. - № 10. - 1965. - С. 62: ил.

38. Буйносов А.П. Влияние твёрдости колеса и рельса на их износ//Локомотив.-№ 3. 1995.-С. 31 -32.

39. Ладыгин О.И. Решаем проблему "гребень рельс" (опыт Забайкальской железной дороги) // Локомотив. - № 8. - 1993. - С. 29 - 30.

40. Марков Д.П. Повышение твёрдости колёс подвижного состава // Вестник ВНИИЖТ. № 3. - 1995. - С. 10 - 17.

41. Панькин H.A. Причины интенсивного износа гребней колёс и рельсов и пути его устранения // Железнодорожный транспорт. № 11.-1991.-С. 57 - 59.

42. Никифоров Б.Д. Причины и способы предупреждения износа гребней колёсных пар // Железнодорожный транспорт. № 10. - 1995. - С. 36 - 40.

43. Международный конгресс по колёсным парам // Железные дороги мира. № 3. - 1990. - С. 21 - 23.

44. Широглазов В.В. Влияние режимов эксплуатации локомотивов на износ гребней // Железнодорожный транспорт. № 9. - 1992. -С. 64 - 66.

45. Буйносов А.П., Наговицин B.C. Гребнесмазыватель твёрдого типа//Локомотив. № 10.- 1995. - С. 30 - 31.

46. Голубятников С.М., Титаренко В.Ф., Кондриков В.А. Устройства для снижения бокового износа рельсов и гребней колёс локомотивов. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш. - 1982. - 50 е.: ил.

47. Осипов Г.Л. Уменьшаем износ бандажей (Опыт Октябрьской ж.д.) // Локомотив. № 8. - 1993. - С. 26 - 27.

48. Бухарин М.Н. Снижаем боковой износ рельсов и вертикальный подрез гребней (Опыт Южно-Уральской ж.д.) // Локомотив. № 8.- 1993.-С. 27-28.

49. Горский A.B., Буйносов А.П., Клинский B.C. Об износе бандажей электровозов ЧС2 и ЧС7 // Электрическая и тепловозная тяга. -№5.-1991.-С. 45 -46.

50. Перекрёстова В.В., Бельдей В.В. Защита рельсов и колёсных пар от износа // Железнодорожный транспорт. № 7. - 1992. - С. 51 -52.

51. Сливец Д.П. Для колёс и рельсов нужна смазка // Электрическая и тепловозная тяга. № 12. -1991. - С. 33 - 34.

52. Луков В.Е. Использование гребнесмазывателей на железных дорогах Японии // Железнодорожный транспорт. № 12. - 1992. - С. 75.

53. Бурда Б.Л. Лубрикаторы снизят износ пары гребень рельс // Локомотив. - № 1. 1995. - С. 34 - 35.

54. Буйносов А.П. Снизить интенсивность износа гребней // Локомотив. № 6. - 1995. - С. 31 - 32.

55. Р. Мюллер (R. Muller). Проблематика геометрии в контакте колесо рельс // Железные дороги мира. - № 1. - 1996. - С. 35 - 42.

56. Лебедев Г.В. Совершенствование обработки колёсных пар // Железнодорожный транспорт. № 9. - 1997. - С. 19-21.

57. Буйносов А.П. Повышение надёжности бандажей // Железнодорожный транспорт. № 12. - 1996. - С. 23 - 24.

58. Горский A.B., Буйносов А.П. Анализ износа бандажей // Железнодорожный транспорт. № 1. - 1991. - С. 46 - 47.

59. Горский A.B., Воробьёв В.А., Кониченко В.Ю. Как повысить ресурс бандажей колёс // Локомотив. № 7. - 1997. - С. 35 - 37.

60. Тулупов В.Д. Проблемы совершенствования электроподвижного состава // Железнодорожный транспорт. № 10. - 1992. - С. 28 -36.

61. Ершов В.И., Ковалёв Е.В., Наймушин В.Г. Системный подход к динамическим качествам подвижного состава // Железнодорожный транспорт. № 10. - 1995. - С. 38 - 39.

62. Развитие конструкций тележек подвижного состава // Железные дороги мира. № 9. - 1994. - С. 33 - 35.

63. Современные тележки локомотивов и моторных вагонов // Железные дороги мира. № 5. - 1997. - С. 36 - 38.

64. Захаров Б.В., Рогова E.H., Сашко A.A., Чашин В.А. Снова об износе бандажей и рельсов // Локомотив. № 2. - 1994. - С. 21 - 25.

65. В. Плехотски (W. Plehotcky). Испытания новых тележек для метрополитенов в Вене // Железные дороги мира. № 9. - 1994. - С. 33 -35.

66. Т. Мадейски (Т. Madejski) Тележки с короткой базой для высокоскоростного подвижного состава // Железные дороги мира. № 2. - 1990.-С. 19-20.

67. Кокорев А.И., Березин B.B. Локомотивам нужно устройство с радиальной установкой колёсных пар // Локомотив. № 2. - 1993. -С. 39-40.

68. Эффективность рекуперативного торможения. С сетевой школы // Электрическая и тепловозная тяга. № 11. - 1990. - С. 3435.

69. Осипов Г.Л. Износ бандажей колёсных пар. Что показали исследования ВНИИЖТа и Октябрьской дороги // Электрическая и тепловозная тяга. № 5. - 1990. - С. 21 - 22.

70. Гребенюк М.П. Износ бандажей колёсных пар. Исследования МИИТа на Забайкальской дороге // Электрическая и тепловозная тяга.-№ 8. 1990. - С. 33 - 34.

71. Филиппов O.K., Хомяков Б.И., Белокрылин А.Ю., Меркулов С.И., Назаров O.A. Об эффективности рекуперативного торможения на электропоездах ЭР2Р, ЭР2Т // Локомотив. № 6. - 1993. - С. 23 -25.

72. Ребрик Б.Н. Шире использовать рекуперацию на электровозах переменного тока // Локомотив. № 8. - 1994. - С. 31 - 33.

73. Шульга В.Я., Лобанова Н.С. Рекуперация глазами путейца // Железнодорожный транспорт. 1993. - № 11. - С. 42 - 46.

74. Лисунов В.Н. Особенности работы пути при электрическом торможении // Железнодорожный транспорт. 1980. - № 10. - С. 62 -64.

75. Трофимов М.Н. Влияние электрического торможения на износ гребней колёсных пар // Современные проблемы хозяйствования на железнодорожном транспорте: Тез. докладов научно практической конференции 27 апреля 1998 г., ЧИПС. - Челябинск, 1998. -С. 187- 191.

76. Трофимов М.Н. Электроторможение и износ гребней колёсных пар // Молодые учёные транспорту: Тез. докладов научно - технической конференции молодых учёных - 21 апреля 1999 г., УрГАПС. - Екатеринбург, 1999. - С. 174.

77. Седов В.Е., Кузнецов О.Е. Износ гребней колёсных пар электровозов // Железнодорожный транспорт. № 7. - 1997. - С. 29 - 30.

78. Зыков Ю.В., Глаголев Е.В. Устройство для определения угла набегания колёса на рельс (УНКР) // Железнодорожный транспорт. -№ 1.- 1998.-С. 28 30.

79. Глаголев Е.В. Устройство для измерения угла набегания на рельс колёс грузовых вагонов (УНКР 1Д) // Железнодорожный транспорт. - № 3. - 1999. - С. 57 - 60.

80. Буйносов А.П. Контроль бандажей колёсных пар // Электрическая и тепловозная тяга. № 9. - 1991. - С. 36.

81. Скубак В.Ф., Цысь О.И., Крутько Г.М., Кирель Л.А. Контроль качества обработки рельсов // Путь и путевое хозяйство. № 10.- 1998.-С. 33 -35.

82. Трофимов М.Н. Оценка качества магнитоплазменного упрочнения колёсных пар локомотивов // Молодые учёные транспорту: Тез. докладов научно - технической конференции, 21 апреля 1999 г., УрГАПС - Екатеринбург, 1999. С. 175.

83. Шторм Р. Теория вероятностей. Математическая статистика. Статистический контроль качества. М.: Мир, 1970. - 368 с.

84. Кендалл М., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. М.: Наука, 1976. 736 с.

85. Вентцель Е. С. Теория вероятностей: Учеб. для ВУЗов. -5-е изд. стер. М.: Высш. шк., 1998. - 576 е.: ил.

86. Калинина В.Н., Панкин В.Ф. Математическая статистика: Учеб. для техникумов. -2-е изд., стер. М.: Высш. шк., 1998. - 336 е.:ил.

87. Закс J1. Статистическое оценивание. М.: Статистика, 1978.599 с.

88. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул: Учеб. пособие для ВТУЗов. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1988. - 239 е.: ил.

89. Веников В. А. Теория подобия и моделирования (применительно к задачам электроэнергетики). Учеб. пособие для ВУЗов. Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: Высш. шк., 1976. - 479 е.: ил.

90. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессии. М.: Финансы и статистика, 1981. - 302 е.: ил.

91. Смирнов Н.В., Дунин Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. -М.: Наука, 1965. - 512 е.: ил.

92. MATHCAD 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчёты в среде Windows 95. Издание 2-е стереотипное М.: Информационно - издательский дом "Филинъ", 1997. - 712 с.

93. Прейскурант Hp 26. 01. 16. Оптовые цены на ремонт и модернизацию железнодорожного подвижного состава, формирование и ремонт колёсных пар производства предприятий МПС. Ч. 1. М.: Транспорт, 1989.-298 с.

94. Методические рекомендации по расчёту экономического эффекта внедрения научно-технических достижений и передового опыта на предприятиях железных дорог. М.: Транспорт, 1995.- 24 с.

95. Инструкция по формированию и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. ЦТ/4351. М.: Транспорт, 1988. - 88 с.

96. Правила текущего ремонта и технического обслуживания электровозов постоянного тока. ЦТ/3745. М.: Транспорт, 1980. - 138 с.

97. ГОСТ 27.002-89. Надёжность в технике. Термины и определения. Взамен ГОСТ 27.002-83; Введ. 01.01.90. М.: Изд-во стандартов, 1989.-25 с.

98. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте / ВНИИЖТ, МПС. М.: Транспорт, 1991.-239 с.

99. Бессонов Н.В. Пособие для расчёта экономического эффекта от использования изобретений и рационализаторских предложений. М.: ВНИИПИ, 1983. - 93 с.

100. Алтухов В.Я., Трофименко А.Ф., Зенкин А.С. Механизация и автоматизация технического обслуживания и ремонта подвижного состава. М.: Транспорт, 1989. - 200 с.

101. Единые нормы амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов НХ.- М.: Транспорт, 1991. 111 с.

102. Методики определения экономической эффективности от внедрения средств лубрикации на дороге, утверждённые главным инженером Свердловской ж. д. 9. 07. 1996 г.

103. Методика определения эффекта мер по снижению износа гребней колёс и рельсов // ВНИИЖТ, № ЦЭУЭП-26/13, утверждённая Начальником Департамента экономики МПС России 30.06.97 г.