автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Снижение уровня крутильных колебаний в приводах вспомогательных механизмов тепловозов

МИНИСТЕРСТВО ШС1ШХ) И СРЕДНЕГО ОБРАЗОВАН«! УССР ЛУГАЯСШД ШЁШОСТРОЙТЕЛЬШй ИНСТИТУТ

На правах рукописи

БАКУРОВ Владимир Михайлович

СНИКШИЕ УРОВНЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ПРИВОДАХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ ТЕПЛОВОЗОВ

05.22.0? - Подвзетой состав яэлезных дорог и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации да соискание ученой степени кандидата технических наук

Луганск 1991

Работа выполнена в производственном объединении "Луганск тепловоз".

Научный руководитель - доктор технических наук, профзесо; А.И.ЕЕШЯЕВ

Официальные оппоненты- доктор технических яаук Л.С.ЕВСТРА'ЮВ • -■кандидат тогаическш: наук, с.н.с. Л.Л.ЛЖЙЕО

Ведущее предприятие - цроизводствгшюа объединение

# . "Коломенский тегоювозостроптелъки завод".

• Защита диссертации состоится ¿Л Л?/]*? 1991' в час. ' ьшн. на заседании спецнаяявпровашгого с>

та К.068.44.01 при Луганской мапшгостровташюм институ

по адресу: 348034, Д1уганск, кв.Молодезашй, 20а, .ШСИ, ауд,_

З-гг ^у ¿> с> у* ^¿г

С диссертацией можно ознакомься з библиотеке ,института

Автореферат разослан " / " 19Э1г.

Ученый секретарь / и лI/й /ГТ\ТТ специализированного совета П(\ III / / »ЦДч. \j8iA.Жданов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТА

Актуальность темы. Довшззкяе тзхничетеого уровня железко-

■ дородного транспорта непосредственно связано с решением задач ¡грсяноетя в тегок®о5осгрс<еняи. 'Анализ работы магястралышх тепловозов за 1981-бЭгг. показывает, что по причина выхода, из строя силових п вспомогательных механизмов порчи и внеплановые

■ ремонта составляют 10,5,>.П,Р>% от общего количества. Исследованиями ПО "ЛТЗ" и ВШГШ установлено, что о,прим из основных факторов, резко сйиезшшх надежность работа, является высокий уровень динамических нагрузок, возникающих в мезсанпческсй системе щитодсв, в том числа от крутилышх колебаний. Коатому при проектирования приводов вспомогательных механизмов должка бить решена задача выбора параметров системы, обеспечивающих кинаиаль-1шй уровень крутшгьгшх колебаний приводов во всем рабочем и в пусковом диапазонах частот ¿ращения и нагрузок.

Цель работа. Разработка методики исследований, учитывающей особенности тапдовозких мсторно-трана-шосионишс установок, выбор на оскс^гпгш данной методика параметров элементов трансмиссии, сниллюещл уровень крутильных колебаний в приводах силових и вспоксгателышх механизмов.

Иешткя исследований. Исследование зависимости уровня кру-тидьшх колебаний от параметров крутилько-колеба^ольиоЛ системы проведены путем теоретических расчетов с использованием ЭВМ, натурных нсшташШ на тзгдажозах а использованием методов теизомет-рирования и стендовых непцгаиий отдельных узлов с использованаем методов искусственного старения резиновых упругих элементов. Ис»

питания проведены о применением методов кагелктгаеского шани-розания эксперимента в стаи&шской обработки результатов.

Научная новизна шботы. Экспгриыеятаяьно и таоретэтзеха найдены способы упрощения расчетной схемы приводов силовых и вспомогательных механизмов тепловоза.

Разработана математическая модель анткшбратора доззадя, настроенного на несколько гарысшик в работающего в састема о паялгармонвческЕШ возбудатедяш. Разработана ^тематическая модель, описивавдая ¿;огткзсть сокторлдл к^га ь зазасз^асхв ох конструктивных факторов. Прозедсна экстершздтааьнао ;:оало5о-ваная на II тепловозах та ТЭЗО, 2X3521. ~ТЭИС "Л", Ш35, в процессе которых варьировались пар^атра крутядшю-какебатеяь-ной системы (жесткость Щ'Фт, ыошют ядерцм агрегатов) , а так-аэ исследования по определена зхгшшн старения на кгракзтр.ч и ресурс резиновых амортизаторов.

Пра'ктичаглсяя пенкссть. С пспсаьа уточаоннол ьгетодикя н экспершенташшх исследований nudp2.na паралзтри кругядшько-лебатегьних систем тештоызов типа ТЭ10М, 2ТЭ121, 2ТЭ116 "А", позволяющие снизить уровень крутильных колебаний нрявс.цов до величин, обеспечивающих работу лоханизмоз без раьдаканик и перекладки зазоров в кинематических парах при номинальной загрузке агрегатов.

Разработано, заэдеяо авторским свидетельством СССР й 850451 и впадрено в производство устройство для управления компрессором тепловоза, возводящее снизить уровень крутильных колебаний в процессе запуска д остановки дазаш.

Разработан, защищен авторским свидетельством СССР й 603868 и внедрен стенд для испытаний упругой зубчатой передачи.

Разработана, зазцгцепа авторскги се^ьтзяхстзом СССР 775453 и внедрена для зксгщтакщяозннх ЕСЕстаяпй на тзичо-Еозе секторная муфта, угготг^-да-я^Чаугг-й кграм-трз ::от*эро4 познашшг слагать ураввяа крумгтагах зззлс^гзгй в щплсяз.% ш-хшщзмов тепловозов.

Эхоно:*лчцскгй эф|вкг ст Естгадъзовгшк! разультгтоз рзбстн составляет 462400 рубде2 п год.

Атгробация работа. Результаты работа лмюгздшжесь: на Еса-сошяшс яаучяо-тглшческиж кагайреяггях "Сотазггэ лазс-зотгиаз баяклол таишсстя а певкггнгэ зп тохнпчесгого урезая", (г.Ворсп-ловград, 1981г.}; "Ссзданпз к теашче'зтаз сбсгт^ззаяпз лоестготз-вев большой шцяоега" (г.Ворег^овград, 19351*.); "Вройге^! развития локомсивостроснгя"; (г.Дуганск, 1930г..яз 5 Еаучно-тех-ллчесгах лолференцяях профзссорсго-црЕЕЯдаЕгтеаьсгаг^! состава ВМСИ (1979-Х988ГГ.); та 5 заседаниях тзгЕгко-гЕояо^зтаского совета ПКТИ НО"Вороз!злсвррзлте1Ковоз''.

Публикация. По рэзульптам вшгоятннкх ¡гсслсгсзаплй я разработок опубликовано.9 научных работ и подучено 7 азтерехях-свидетельств на изобретении

Обьем работы. Диссертация состоит пз взеденая, четырех глав, заключения, перечня кспсльзоваино-З литературы л приложений Текстовая часть дасоэртацая соцергпт 114 страшщ, 50 швазстра-

дий, 9 табжщ. Пршгожзняя размещены на 52 страницах.

■ \

0СН0ЕН03 С0ДЕР2АНКЕ РАБОТЫ

Во эведоттч обоснована актуальность выбранной тела Ессле-довапяй.

В перзой главе приведен обзор литература по внбранной теме, проанализированы методяяи оценки уровня крттееьннх колебаний механическая приводов с дзвгателяаз внутргшегг сгоракш я

исследования прочности резгяошх амортизаторов приводов, поставлены целя л згдачз исследований.

Разработка методов исследований уровня вдтагшшх колебаний механических иразсшоз <5шш посвящена работа: Н.М.Увйрцсяз, И.А,Лурье, К.Т.Шатаяова, А.М.Када, П.М.Исгоглшз, Д.Й.ВтоШшольфа, Д.И.Дкдаяского, В.В.Алексзеза, Ф.Ф.Болотияг, В.Я.Вгйца, Л.Е.Ко-Ч'/ри, В.Н.Каробана, Г.С.Ыасаюва, В.П.'Герсккх:*

. Динаиако тягових пркводоз лотхогчтоз, ажхаж того овцого о приводами силовых и вспомогательных механизмов гешхшозов, посвшдаш работ Л.К.Добркакь^, В.А.Лысака, Е.В.Сдаюаксхого, Л.И.Бзляеза, В.И.Тюряна, Н.Е.Шгркдаа, БД.Яубровияа. 1'сслодова-шга по доводке отдзлшгх узлов приводов сшгавш" к пепшлгатеяь-инх механизмов посвящена работа Ю.Н.Соколова, В.И.Шарлалдюва, й.Л.Ллейликовш рэиана задача крутильных колебаний система ваяо-нрозодов дизеля тешховоза под действием крутящего ьюмоята с по-рсшгаюЦ е&кшгсудой.

Анализ литературы доказывает, что в ней недостаточное гшц-маипэ удалено исследовапзд аошюШшх хфуииьло-кодобателшхх систем гло1орно-грака'.шсслошях установок (МХУ), в т.ч. тепловозов. Перзмзншй во частоте вращения и величине передаваемого кругящого момента роким работе Еспо?д?гателыщх агрегатов тепловоза, наличие в дизеле ант ¡¡вибратора, настроенного иа несколько гармоник, разница в абсолютных величинах параметров крутильно-калебаташю: систем и наличке нескольких возбудителей колебаний приводят к необходимости проведения специальных исследовании для определения оптимальных параметров крутилыю-колебательных систем тепловозов.

Однды аз определяидйх этапов является реализаций данных параметров в натурных приводах тепловозов. Ограниченна возможности в Евмзнеяаях величин цементов инердай, трения, ьозбукдащяг. моментов приводят, как правило, к нэобходшостк изменения зодат-

Ч

лавосхз соодоиенпЗ. Оспоакыа яоясгррэгонвыи ка.'враалса, опрзде-ястшм податливость э иастояэве время язаяотся рэаана.

Пргнопеляо роопни в приводах сшкодх п вепомогательяях ко-хапвзжоа позволяет ./зеззгчить допуск яа центровку глоханязиоз.п, при правящий янборя австксстя, сутдаатвсппо спя зять уровень крутильнях колебаний трансмзссгя в тюзм. В работах Взяшюэго Л.К., Потдаопа В,П., Дьгрлд В.И. оказав, что кэяшкпоекпв свойства розпиэвих даталзЭ бтапгеаотся ох кзхшютеекях свойств ре^вш, по которой оля язготшлош. ОзшоЗ- вэ ирвтая экое отличай является фактор форг,гд. Влшшпз фактора Форш то, впдагши дояускаогяа т-щезеяпй расширены в работах Бартенева Г.М., Ноейковз В,И., Лепотова В.А., Горолпзз Б,15-, Зарзтсссва Л.Т.

Э.ЭЛавепдедоц на 'основа пргжзвоизл теорзп упругости бшгз разработана едвяая кэтсдака раочага дроткссги реояновах эдекзн-тов. По д?лшс!: методом :;о::-.от производиться оцслка прочности ро-зялових элементов с кспкрзмимз ^пго-хшлотескакп параметрвия разяш. Однг-со розана более чем другой ксяструкщгошшЛ материал подвержена сгаренв» под действием внешних фг торов. К совремешшм отечественным работал по старении резины относятся исследования, прозодешша в Свердловском филиале иаучио-лсследовательского института резиновой прошионности а Хрлчшсовш В.В. в Ряаском политэяничосеом институте.

Но вопроси о допускаемых напряжениях в резиновых элементах, црошедаш старение, рассмотргни недостаточно полю. Поэтому делается бевод, что для разработки зпокептов, предназначенная для длительных сроков эксплуатации в условиях высоких циклических, ударных и статических нагрузок, необходимо проведение экспериментальных исследований.

Формулируются задачи диссертационной работн, определяются

метода исследований.

Во второй глава приведено теоретгческое исследование крутилышх колебаний в приводах сшюшх и вспомогательных механизмов тепловозов. Разработана математические модели крутиль-но-кодабателышх систем приводов с учетом специфических особенностей тепловозных &ГУ. Якорь гяавьиго генератора (готового агрегата) , на тепловозах исследуемого класса, делит МТУ на две независимые друг от друга щ^ильно-халебательные свстеш, что позволяло существенно упростить ра^четяне математические колебли. Моторная трансмиссионная установка тепловоза визет опреде» ленный диапазон частот возбудителей колебаний, верхняя граница которого определяеа я какслиальноя гараэншсол дизеля, поэтому пар ;вашше частоты система, располсееннне вкше, не представляют .фактического интереса, в вез расчетауи схему мшено упростить по методу, например. Е.И.Рявша.

Введение в расчетную кадааь нелинеаностей привело к необходимости исдояьзования в расчетах суммарного (полягармоничос-еого) г зцудаадаго момента, дейстзутезго со сторона дизеля, компрессора. Вследсгзяе этого, возник вопрос о величине ашеята вдерцпя антивябратора дязагп, т.к. при решения линейной задачи используется "эквивалентный" мезаезт янврцяз, соответствующий конкретной исследуемой гарлояпы возцущапцего ыоыента,

Л.И.Ег&ольфоа на основание уравнений Лагранаа вывгденц уравнения аятявибратора, настроенного на одву гармонзху. По аналогия автором приведен вавад уравнений колебательной системы онтявибратрра с маятником, настроенным на несколько гармоник:

ф , * * ♦ »» tviá-M^-yw-^

l/чп

где: fc: - квадрат порядка настройки данного кая'ника;

¿ i-Mí

Ji ~ момент ииерцзп 2 -fl кассв системы'ступицы актквибратора; Ум ~ момеит инерции мзятнлгл относительно оса, проходящей через его центр касс; L, - длина пзрпендикудяра от центра ступица аитивабратора на пряму», соедшигацую центр"-' отверстий в ступице дал подзеекк одного маятника; /л<, - половина расстояния мэзду центрами отверстий в стуяаце s в / -том кзятияко; I % - даяоа перпендикуляра, опущенного из центра <ласо калитка на прямую, соедонящует центры отверстии маятника; - касса / -го маятника; СО - угловая скорость слсвещ;

При встгойко нелинейного звена р сяотзм> даффоронциаяы.лх уравнений попользована методика, разработанная В.Л.БэГщом с А.Е.Код^рой, опесывооцая уравнения движения двух смег.яых /.лее Ja' и У tí" в пядп:

где: %>z fe»— yi'Jüí поворота касс 'V.^'и &лнзлпяейдого звена;

- податливости участков %./ . а , i М.е' , гюкектк, дайствувщяа на касси ъ %"''со стороны

яеллнеШюгс згона, встроенного мзаду атиш '.гаосакг.

При слитном дапаейии гпсо ^ - I, при работе б процессе размыкания зазора Р = 0. .Таким образом, при решении систем! должно соблюдаться условие:

^Р - О при 0-=, У^"- с/

1де ~ величина зазора в исследуемом зацеплении.

Величина "$ " использовалась в качестве критерия оценка возможности применения конкретных величин параметров в данной механической системе - при номинальной загрузке агрегатов величина статического момента латана бсть болыза величина дянамичес-кого момента, действувцого в соединении, т.о. " О " должно равняться единице.

Представлены результаты репвяая коикрзтяих крутилыю-коле-багслыых систем приводов епдових и вешжогателмлгх механизмов тепловозов.

В третьей главе рассмотрена вопроси экспериментального вссле-дозания развития крутилышх колебаний в приводах силовых и вспомогательных механизмов «онловоаоз. Призе,пола кгтодшеа яош-гганай на крутшшше колебанля МТУ тепловозов. Разработана структурная схема определения погрешностей результатов есшшший. Приведены результаты испытаний 12 вариантов конструктивного исполнения, приводов тепловоза типа ТЭЮМ, двух вариантов исполнения приводов тепловозов 2ТЭ121 и двух вариантов тепловоза ТЬЧЗб.

Погрешности определения параметров при экспериментальном исследовании уровня крутильных колебаний в приводах силовых и вспомогательных механизмов тепловозов, составляла:

'6,2% - для величин суммарных деламвчеоких моментов;

2,69? - для частая вращения лсслб,дуемых участков валопро- ' дов;

1,12'/о - для величии нагрузки дазель-геноратора тепловоза на реостата.

Анализом результатов нснцтадий установлено, что якорь глав-лого гшюрагора (тягового агрегата) деляг- всо шторцо-трансшсси-ониуо установку Ессатеяуеишс тошювозсв да две независимые друг от друга крпчиьно-холббателыща слстеш. Поэтому, результаты чопыга-пиЗ приводов 'механизмов со стороны'Атаща якоря главного генератора {тягового агрегата) я со стороны'узла дополнительного отбора моя;-костд диаегл таи рассматривать раздельно.

В таблицах I и 2 приведена конструктивные дополнения приводов и воличина акшштуд максимальных сутлмарикч динамических моментов в приводах тепловозов тина ТЗЮ. В привода«, со стороны холодильной камера веяпчанц донашчеши: моментов зависят от величи-шс возмущатэго момента со стороны дизеля « ухфуго-демпфирупщих параметров валощюиода ,дизель-задний распределительный раду: гор. С ушшяешши жесткости этого соэдппеяия, т.е. прг замене пластинчатой муфш 0,0287-1СГ5 Щ'1)'"^ ролнкову» (<?«5,5-1<Г5|р), или брусковую 75 • КГ^Цр), • уменьшается уровень крутильных коле.'аний во всех валопроводах и в заднем распределительном редукторе в 2...5 раз.

Волячш! амшштуд динамически;: моментов б приводах со стороны главного генератора зависят, в. основном, от решало работы тормозного компрессора, угтруго-дегшфирувдих характеристик соединений приводов двухмашинного агрегата и колеса вентилятора. Наиболее

предпочтительным с точи зрения величин суммарных динамических моментов, дейстяуэдах в приводах, является конструктивных вариант с упругими глуфтаия (¿«7-Ю"4 Цр) в прявода даузалаканкого агрегата и упругой стушщай (0«3,5-1(Г* Ц3) в вентиляторе охлаждения

тяговых электродвигателей ДередаЗ юдогкя.

Таблица I .

Варианты конструкций приводов механизмов со сторо:м холодильной камеры тепловозе тяпа ШО я максимальные аьслвтудн суммарных дшимитесках

моментов

Конструктивное исполнение шкспмаяьныо значения в пойводе амплитуд

„ 1 п/а\ заднего 1 I ¿фивода 7 ..... ! 1ГО!1ЕСоЧ 1Э5Н- 1 | ггоизода гид- редуктора Гйдрому&ты ! п;н.

редуктора | редуктора ( тклятора ТР;' !(ЛрОГ.<УфТЫ П.Я. Ем/мпн""*

т. с гидромуфтой пластинчатая муфта кесткзя с: да 'УПИ- карданные валу 2280/645 710/580 50/850"

2. и п торскокк о пластднчапми 2<? 00/755 720/755 50/850

3. к ролзйэвач муфта — муфтгмя 1100/850 307/400 50/495

А 11 без гидромуфты пластинчатая муфта брусковая куфта II 2600/690 750/660 67/720

5. — роликовая муфта ■ роликовая муфта и 830/850 220/850 42/720

6. к брусковая муфта 930/850 260/850 42/720

7. п брусковая муфта 570/700 250/850 42/720/

я о о я о

а

Oí и

<э т

Я) £-« О «

s d

t ; е^о)

та о

¡3 £-» О Ем ci

Л., У У

Гч о

о О О"

И ÍU

<3 Í3 ^

as

о 3,

о ^ о

о

од п ¡ц

О Ç-.

II

к

го з> 2 Я S я л о ч

И О! О S п к M о

в- ч

pVo ЬН о

Д 0.1

о к

« Si ы

Й 3

е-

ri 8*

do

у Е-.

3 и

i ч

чо

ОЕ-« я ■

. с!

M «

ЧО °

a ä

II

о ô

и (Я Гч

<В ft V?

M о

WH

о s; О

р,^ р<

О ^ к

К Ф ГЧ

Сч с.

о

h

со

о

ю

aï

о to

о ¡>

г> ч

С-

1»

г»-

<

о

г> о

о

C-J

г>

X

о о

м га ci и

О Еч

M о

rf CJ

M Я

о

ю

'V

о

со «

ГО

со

M

о

ю

W cv

о

о ¡N

CÏ ■cf ta

CJ

о См о

«У

о

ю ^

M

аз

о из

'О X

to

о

CJ

Й л

CV

cs>

C-J

3

«

о

а а

О С-"

¡>-,'Э<

о s

я &

о

в

а> VD

О

со

из ^

t.0 CD

О со ю

X ю со

о

02 «£

О О

о о

о

ID Ci

33 íri О

o t ft:

о

о

«i сч

о

о ^

lo N

ю о

Г-

О CNJ

с-

чч

О

о г> Oí

а

4-1

На тепловозе 2ТЭ121 осяонаш возбудотедем крутильни* колоба-. iiaii привода UB0, расположенного со стороны тягового вгрегага, является погреаноста в зубчатом задеююяшг углового мультяшикагора.

На частоте вращения-привода —450 об/мия зарегистрирован;* резонансные колебания первого "порядка, возбудителем 'которых являются погрешности шестерен мультипликатора. Акшштуда cyj.tr,;арного динамического ысмоита при изготовлении шестерен в пределах доцус-вов, ародускотрошшх чортежко-техяячсской документацией, находится на уровне 450 Нм. Яаралотргив систему, оиредашафмх налшгао разо-нанеянх зон первого норядаа в рабочем диапазоне частот врадош, являются податливость оболочковой муфта л шмеят ишрцаа вентилятора ЦВС. Кроме того, во всем диапазоне частот зраэдшя привода проявляется высокочастотная составляющая близкая к "зубцевой" с амгоштудой динамического момента <-50 Щ.

Наличие стартерного запуска в приводе- дазэля со 'стороны хояо-дильной камеры накладывает особые требованиа-на этот участок трансмиссий:

- элементы траясинсевв долгот обладать достаточной несущей способностью для передачи пускового момента;

- упруго-инерционные параметры'трансмиссия долвдц обеспечить допустимый уровень амплитудных значений суммарных динамических момзнтов

\ при наличии нескольких возбудителей крутильных колебаний: дизель, компрессор, погрешности зубчатых соединений и т.д.

| Максимальная величина пускового момента находится на уровне 9000...9500 Нм.

При работе комаресоора без нагрузки максимальные величина суммарных .динамических моментов в приводах со стороны холодильной камеры не превышает IOQO Им.

При работе компрессора под нагрузкой в рабочем диапазоне частот вращения приводов распределительного редуктора и стартер-гене-

•атора зарогвстрпровапа резонансная 'зона, поафтатолои которой жшетсл 1-я гармоника вннуЕДзшгого ихтптг ».лягрссора.

Максимальная величина суммарного .с:.;ютшского момшпга из веду ¡едуктора отшчвна на частота вращекг-л коленчатого вала дзгеля ¿95 об/мял и составляла 7900 Зм шнспшдьио-допускзеяоЭ впл:;-шнв 5350 ОД, определенной яз условия устапостной прочности торси-зюгого вала дизеля, и обусловлена низшей собственной частотоЭ колебаний приводов со стороич хшгсдальиой камора.

Бивод резонансной гсш ''вниз" за рабочий диапазон осдаесгогеи за счет сшг.еншх собственной частот колебаний путем установки в ярквод редуктора вглопрово.яд суммарной податливостью ё'Х- и маховяка на вал якоря стартер-генератора с

»шшгом инерция С/ - 7,75 кг см с2.

Слияенаэ крутильных колебаний трансмиссии при проходе резонансной зоны во время запуска дизеля достигнуто путем внедрения устройства для ,управления компрессором тбялоЕоэа (а.с.850451), принудительно переводящего компрессор из ренина работы под нагрузкой на работу без нагрузки (см.рис.1)

Устройство для управления комцрэ.сором тепловоза (а.с.8504Ь2)

Рлс.1

Устройство состоят из компрессора I з разгрузочными клана-паыа 2, полость которых соединена воздуховодом 3 с выходом парс карательного клапана 4, к одному входу которого подсоединен вс дух оиод 5 от регулятора давления 6, соединенного воздуховодом 7 питательной магистралью 3, а к другое входу подсоединен воздух вод S от электрошгавматичвского клг-ааяа 10, соедЕне:шого с пита тельной магпстраль-о 8. Катушка злегстрашгавглатстоского клапана Ъ соединена с блоком пуска дпз?*пя. .

При пуско и остановке дизеля "а катушку электроштвм&тцчос-кого клапана 10 подается напряжение, кяапан открывается н соединяет похсстьр разгрузочных клапанов 2 компрессора I через переключательный клала" 4 о воздушным давлгнкел; гытагольнок матастр; лп S. Компрессор переходит яа реши "холостой ход", при котором ди„а:.'2чеа:ое воздействие на трансиисмю незначительно.

При наборе номинальной частоты вращения дизель. нааряяовио с катуЕгл зяектрошгеклатического клепана 10 снимается, клапан керекркзается и полость разгрузочных - шшаков 2 комграссора I со едашкггя с регулятором давления 6.

С внедрением данных мероприятий щкешаашше вел ладны суммарных динамически* докенгоз составила:. -

- на торснонз дизеля - 950 E\i;

- в приводе распределительного редуктора - 770 Им; 1

- в приводе стартер-генератора - 57С .Hr-i -

Осковшслп соаташидацимя сушарного дзнашческого момента на частотах коленчатого ваш дязеля 350-850 об/та является гармоника 0,85 порядка (компрессора), на более высоких частотах -3,5 и 2,5 порядков (дазчлыше).

При работе компрессора под нагрузкой волвчдва суммарного данашческого момента в его приводе находится на уровне 2000-22001 наряду с колебаниям?! 1-го порядка проявляется состаЕШШцае третье-

... р

го портика, ■шрщз^ЭДгШй/1 -е^тощ^тш

"зубцовым" возбуждением пр&щрщ га колебаний зарегистрированадап ^и^кус^^да^ода^ (а »240 об/мин), тшшальнде афрда/ЩШ^ШЯ?. в приводах не превышает 2000 Нм, а дададарять .раэзятяя рддедавда-ных крутильных колебаний составляв® 0,2з^)<3я.

Увеличение податливости водопровода ,дизель? рзсгф9Д<щшъ-п,А редуктор до ведячщш 3,5...4,0-КГ5^Щ? путам рШШШ а валопровод .двух сеудорннх муфт (а.с, 775453) снкадзу пеа£Ц:адп-мость маховика на валу стартер-генератора,

' Напряженность приводов вспомогательных щхаязамоз со стороны холодтаелькой камеры тепловоза ТЭ135 определялась в основной режимом работы тормозного,- компрессора я нодатливостьв сое,дина ни Я дизель - редуктор, редатсщ»,- дощзаееор, Минимальные величины амплитудных значений е^этйшшх колебаний (2100ЙМ в приводе компрессора и 2000 11м в прдздя® редуктора) получены при уйтанов-, ке в приводах двойных пластинчатых куфг.

В четво-ртой главе приведены результаты псследййашй упругих муфт, прг ¡еяяемых в приводах силовыг в вспомогательных механизмов тепловозов тяпа ТЭЮ, 2ТЭ121.

Как показал анализ теоретических и эксперимзнт&дышх исследований, приведенный во второй и третьей главах, унифицированная упругая муфта для этих тепловозов должна обладать следунщкш свойстзамя:

- податливость муфты должна быть на уровне В 1,75 Цр;

- нэсущая способность муфты должна обеспечивать передачу кратковременно действующих моментов величиной 9000...9500 Ни;

- упругие аяемэкзг муфты долины обеспечивать передачу максимального крутящего момента в рабочем диапазоне темпера-

тур (<-40°С».,+80°С);

- деш£ируадая способность муфгн должна обеспечивать гашение кинетической эяергии уда;оа -и других давашчгзкях вокдайсшй, превращая ее в тешгаву» с пооявдздим рассеяванием и окрукавдую среду;

- упругий адамант муфты должш; шашсирозать яесоосдость сопрягаемых валов, которая мокот возникать в результата неточности моятааа или в процессе эасшуатацяи тепловоза;

- напряженность упруглх элементов иуфг. даиа находиться т допустимом уровне.

Из осеееяншс производством ыуфа1 в навбоаоо полкой мэре -отвечает этим трвбовакагч конструкция брусковой цу&ты» Б процессе исследовательских ясашаний была зшбрана оптимальная форма упругого элемента, позволяющая при податливости 1,7-М"*5 передавать величины .пусковых моментов порядка 10000.. .12000 Ел.

Податливостью на урошо 2-10"° Цр обладает вновь разработанная муфта с секторными резяншзталлаческпш блоками (а.о. 775453) содержащая две фдаццозиэ долувдфгц I н 2 (рис.2), одна кз которых мсшлогена в кольцевой.полости другой, я устаиов/ левше в их отверстиях пальцы с упругими аяемагеаш 3. Каядцй палец выполнен из четырех сек'сбрсз 4 и 5, а упругий элемент помещен между югосщша гранями сееторов. Лра этом, два протяво-' полезных соктора 4 каждого- пальца установи ны в отверстиях полу-ыуфт с зазором и постно связаны друг- с другом фланцами 6, прячем оси скшетрии данных секторов расположены по радиусу полумуфт, а секторы 5 сопряжены наружной поверхчостью с 'внутренней поверхность» иолумуфт 1а 2. ■

Весь комплекс испытаний муфт бьи разбит на следуидио этапы:

-•статические испытания;

- испытания по воздействию циклической нагрузкой;

- испытания при пусковых нагрузках; ,

- старение упругих элементов. .

Испытания упругих элементов секторных муфт проходили на стенде дяя испытаниях упругдх зубчатых колес, заащщенном авторским свидетельством СССР К 603868.

■ " • (см.рис.З). Условия

крутильных колебаний имитируются путем динамического воздействия от гидропривода.

Ресурсные испытания ыуфты проводились на резонансном стенде (рис. 4). Один конец валопровода I квстко крепился к раме 2 стенда, второй колец соединялся с валом 3, на котором жестко закреплена сбалансированная балка 4 с вмонтированным вибратором 5. Статическое нагрукеяпе валопровода осуществлялось посредством пружина 6, воздействующей на конец сбалансированной балки 4.

При испытаниях на пусковой момент от сбалансированной балки 4 отсоединялся привод вибратора 5, пружина 6. 11а место пружины устанавливался ЕНЭЕмоцилшдр, посредством которого осуществлялось нагружение.

Цра статических испытаниях муфт производилась запись на осциллограмму одновременно двух процессов: нагрузки и деформации.

Целью статических испытаний секторных муфт было определение

жесткости упругих элементов в зависимости от конструктивных факторов:

- толщины резинового элемента (/?/»,,= 30шг.Ьы/т = 10км;

£ = 10км)

- площади одной полки элемента 30= 10мм;

£ = 10мм)

- нагрузки 15000Н; Рг„с-„ = 1000Н; £ = 7000Н)

ü¿>s?¿? тел&а á//,9£/¿'/?¿>//7?¿?//£;¿s 3//¿>,»?¿>M/??oá \

fa.c âûjâûâ)

Pac. 3

ú-ема c/nmâû uúw/va/svá муфт

~ñu3A

Рис. 4

Постоянными в. опнге бшш угоя'мезду аолкзиа апемеяха ( с/ - SO0), материал -элемента (розана Н060-Т.5, В качестве',параметра ошшязацаи (искомого) 'щвдмааась'- .эдхячшш яф&Шш упругого элемента. .

Опыты цровода.ш5сь по матрзда, предсгавлшшой и таблиц« 4, при атом использовалась кодировшшио шноа&ш коястр^тшшазс факторов и нагрузки. После прозодшыя сайтов и соответствуете;? математической сфаботкй результатов -пошшраечк'а до/г яаr?-ральных значений щжобретает вид:

В■■>{?,/ft - ff,M-r/F -t-^¿-иГ^Р ■<-&-///" V/ v

, f v>

Проверка по критерия Фшшра' одехазигастя математической, модели показала, что расчетное »¡шатеша критерия § 1,91, npii максимально допустимом /Ф/ = 2,2 при 5,t уровш зцачшюта.

Количество цшшш хшгружашя .для расурснш: шдатаяяй ау^в определялось вз условия длительности работы с вдовой установка при максимальных данамичеокюс вагрузх-сах в элоаонааа трансмиссии в течение 7 лет - времени старения рэзановкх 'уиругих олелюятов. Пробег тепловоза за ото.время .состашшот 800 тыс.км. Ведвчиш статической нагрузки на муфты для тепловоза'тяпа ТЭЮ составляла 2080Нм, динамической - 57СШ, количество иагруяояяй - 19-10° циклов. Для вдфг тепловоза 2ТЭ121, соответственно, Мот = 8СКШ, Цда - 77СНм, количество нагружехшй - 4S,4-I0b циклов. Частота нагружаякя в обеих случаях составляла 14Гц и выбрела, пз условия садгоразограва резинозых элементов адуфт в процессе испытаний.

Количество передаваемых муфтами пиковых моментов в процессе запуска тепловоза 2ТЭ121 составляет ~ 9700 циклов щи- пробеге 800 ООО ям. Величина цускового момента - 9500 йм, врем работы стенда 32,5 часа при 5 нагружензях в минуту.

ÏÏ5 : ап:~ Kor '.ЮТВСКГШв 3 кзчбнмя : Hary t. * ' Г-ьэ ¡..vi4

/1 ! ? : ? : h ,\гл !

I I I Y ■la 30 ООО

2 I I _T 30 TOOO

3 I _т I 30 300

4 T -I 30 :/Qoo

5 -I I I 1.0 jOÖO

6 -I т -I 10 3000

7 -I -I I 10 1000

ß -I -I -I 10 1000

3 • 0 0 0 20 2000

10 I 0 0 30 2000

II -I 0 0 10 20"0

12 0 I 0 20' 3000

13 0 -I 0 20 xooo

14 0 0 -I 20 2000

15 0 0 -I ¿0 2000

16 1/2 0 0 25 2000

17 -1/2 q 0- 15 2000

IS 0 1/2 0 20 2500

19 0 -1/2 0 20 1500

20 0 0 m 20 2000

21 0 0 -1/2 20 2000

Р " :деяоргд2ШЯ suene-: л^Р^.иачС-и

i.11 v, ГМ."? СТзК3.Я *

"îiôôô 18,3 IB,27

1000 3,5 3,b?

I50C0 12,0 12,15

1000 6,0 7,03

15000 4,3 3,23

1000 1,0 0,12

15000 6,0 5,83

1000 X ,0 1,27-

8000 9,5 9,Co

6000 17,0 15,27

8000 3,0 4,85

6000 7,0 8,7?

SQOO 13,0 11,65

15000 П.0 11,39

1000 2,0 I,SI

6000 12,5 12,26

8000 6,6 7,05

8000 S,0 3,01

6000 11,5 10,45

II500 10,5 11,22

4500 7,0 6,48

¡V

. Стендовые полигона' брусковых муфт сопровождалась искусствен-ним старением упругих элементовПродолжительность лекусстаенного старения резиновых элементов определялась кя известной зависимости температурко-временной аналогии, которая прогнозируемое время старения резиновых элементов представляет в вздз:

1'да ^ - время естественного старения упругих элементов при температуре Т0

Сг+Т-То

Cj-=8,66 и 02=101,6 - эмпирические козЖядяентн; ?0 - температура естественного старения в процессе эксплуатация, При проведения испытаний резиновые элементы после ЪО% циклов нагруяения прохрдалп искусственное старение в термостата пря температуре 397°К, Увеличение температуры старения на 93°.(при средней эксплуатационной тегшоратуре 301°Ю приводит к увеличению интенсивности старения резины в 70 раз; Техническими-условиям па ■ поставку тепловозов предусмотрена замена упругих резиновых элементов через семь лет экоплуатЕгдя (~2560 суток). Таким образом, длительность искусственного старения при температуре ~397°К долина составлять -37 суток. .

Процесс старения проалп 36 резиновых элементов, начальная • твердость по Шору которых составляла 67...73ед. Твердость после старешя -'7В...84ед, Математическое ожидание увеличения твердости одного резинового элемента составляет II,5од при дисперсия случайной величины 1,9 и оценке достоверной вероятности 0,15.

Провздение этапа нагружания шжавымя нагрузками упругих элементов, прошедших в процессе испнте тгЗ старение, выявило возможное ть применения в муфтах упдфя'шровашшх упругих элементов, передавших момент в процессе запуска Ьязеля'и обладаниях достаточной упругостью для рэалпзация необходимой податливости муфт.

вывода ПО РАБОТЕ

I. Разработана иетодааа расчета крутильних.колебаний многомассовых раэвотвленшх плетем тенловозпнх . валопроводов, учаты-вояцая особенности моторно-трапскаослопных установок, комплота-' нов воздеПстэиб нескольких гошгармоюгчеекпх источников возбу-:-даная крутильная ко.чебаяйЗ. ' .

2. Разработатна методам эясцеряменталшгх исслвдова лП да-памзческях нягрузок от крутильных колебанлП в приводах вспомога-телывлс механизмов о паяурпыш еяловюди установками тепловозов, позволяющая огзають весь спектр возмоттых раяякш работа тепло-вознях валопроводов я обоспечззэтилая требуемого точность регаст-рглии п&грузок.

3- Разработанная мптодака стендовых эяспэряданталышх пссле-доветаЯ соедгшлтеяьшх муфт позволяет определить ресурс, резпно-внх элементов с учетом йзмовения их параметров в условиях ускоренного старь..гия, эквивалентного естественному старению в процессе эксплуатации. По результатам иепктаиий предложена а вн- дрена в производство еданая конструкция брусковой муфтн привода задних редукторов тепловозов типа ТЭГО, 2ТЭ121, 2ТЭИ6 "А" по-датглвостью £*Ы,7...2,0'10~5 рад/Й и. '.

4. Разработана математическая модель зависимости деформации упругих элементов секторных муфт от конструктивных факторов и-нагрузки. Эмпирические зависимости для данной модели полуяепи по результатам пспытачяЯ, прозедекшх на ст.опде (а.с. 15603868) . с использованием математического планирования эксперимента..

5. Выполнен лй автором жяшлекс исследований 12 конструктивных вариантов приводов вспомогательных механизмов на ияте тепловозах тяпа ТЗЮ, четырех вариантов на двух тепловозах тяпа-2ТЭ1Я1, одном тепловозе 2ТЭП6 А и макетном образно тепловоза

13136, Внедрение на тепловозах результатов исследований позволило сказать уровень дгша'ических нагрузок от чрутшшшх колебаний 2 '•'■'

- в приводах со стороны холодильной камеры тепловоза типа ТЭХО в 2...5 раз, а в приводя редуктора с 2600 Нм до. 570 Нм путем установки.в'привод редактора брусковой иуф-

ег

та податливостью не ыенво В = 1,7-10' рад/Им;

- в приводе двухмашинного агрегата с; 200 Нм до 35 Нм путем установки трансмиссионного вала с двумя упругими цуфтамл суммарной податливостью Ё = 7-Ю"4 рад/Нм;

- в приводе заднего редуктора тепловоза 2ТЭ121 и 2ТЭП6 А с 7300 Нм до 770 Нм путем установки торсионного вала из двух специально разраоотанных брусковнх ила секторных муфт (а.с. № 775453) податливость« не .менее ё =1,7-КГ5 рад/Йм и устройства для управления компрессором тепловоза (а.с. 15 850451);

- в приводах редуктора а компрессора тепловоза ТЭ136 с 4650 Нм и 4350 Нм, соответотвя'шо, до 1870 Нм и 1390 Нм путем установки в привод тормозного компрессора двойной пластинчатой ыуфты.

6. Народнохозяйственный экономический эффект только от замены на тепловозах типа ТЭК карданных валов на валы с муфтами - 578 рублей на одну секцию в год, что при годовом выпуске 800 секций составляет 462400 рублей в год.

Основное содержание диссертацки опубликовано в следующих работах:

I. Баку ров В.М., Коотвнко П.И., Савич А.М. Снижение уровня крутильных колебаний в приводах вспомогательных механязиов те-

паовозов топа ТЫШ. .Соядзшт л теяшчзакое обс.огяпвгашо гя*». мотивов больной ноалости. Тез. дохи'. ЗоееоюэноЛ ческой конфереппки. Ворощловград» 1585, с,27.

2i Еакуров В.И., Сшшжга ВЛЗ., Пучков А»Я. Пссдйййзагяз ¿йиачта приводов вспомогательта ивзкшнзиоз тепловоза 2TÖI2I, СоЗйзШй -SóítohofeiBOB йЬлыаой сеотаонной мощности п гошшта Ш. «¡кШ^ейог» ypffiäiii Тзз» докл. Воосоязной паучйо-йояпг-tc-

1981« CiI25»

3* Stt!» ёпЗКШЭ J-^оеня крутялъшх зояебшпп в

приводах вФ'Ойигайашаа ШЗЯЯШЬ течгшовозов. Проблема развитая локомотз№Ш£бШ551» Шл Я -Всосошрсй язучно-тох-нлческэй кспфзреаййи* Здрстсяград, ISS0, с.гз.

4. Балу ров В Л. 1!ссяедовг.»не зяепеннй юиентов в резапо-металличееклх блоках упругого зубчатого колеса. Труда ВШШ, вып. 43, 1078, с .80-8?»

5. Титарешго B.C., Лозовой М.Г., СмолевяцклЯ С.Н., Баку-ров В.!5., П„чков А.К,, .Соколов Ю.Н., Суровцев П.М., Умаров л.С. Лыоков Ю.А. соверпенсгеояакяо дкнз>гикя приводов-. слловнх я вспомогательных агрегатов. Результата ясянтяндй тепловоза 2T2I2I. Труда ВНИТЯ, внп. 62, 1985» о .182-187. '

6. БакурЬв В.М., Корсаков A.A., Королей А.П. Стенд для по-следовеяня пластичной связз ущгтого губчатого колеса тягового редуктора тепловоза. Транспортное гаяетзостроение. ШШВОШТЯИШ, й 5-78-15, 1976, О.8-11.

7. Бакуров В.М., Костегою ПЛ.« 5ятзренко B.C. Исследование крутильных холебшшй в приводе вспомогательных механизмов тепловоза ,тша .ШО,. »луда. Sfflli, знп... 63, 1986, о.70-76.

ВУ Шкурв'В.М'. Ессз1йдЬв8'тщ|1 дх^йЛйй' Л;обработай конструк—'

вда упругого Губчатого колеоа. Б-707629. Ворошяовградский филиал БШ®, г, Ворошиловград, 157?, с .63, в сб. рефератов HHP л ОКР » 10, 1979г.

9. Беляев АЛ., Баку ров В.М. Изменение параметров резпао-иеталлнческих блоков■тягового привода в аааиоиюоти от времени хранения на складе. Труда ВШИ, инп. 48, Колоша, 1978, с. 75-79.

Сдано в набор 20.05.91 г. Подписано к печат» 26.05.91 г. Формат бумаги бОХвО'А«-Объем 1,82 л. л. Заказ № 55. Т»раж 110 эк». Типография ПО «ЛТЗ», 348002, г. Луганск, ул. Фрунзе, 102.