автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование технологии восстановления изнашиваемых деталей подвижного состава

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ <ОМСКЛЦ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

сС

На правах рукописи

ТРЕБИН Владимир Викторович

УДК 629.488:621.791.92

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНАШИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Специальность 05.22.07 — «Подвижной состав железных дорог и тяга поездов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОМСК 1997

\

Работа выполнена па кафедрах «Теоретическая механика» и «Технология транспортного машиностроения» Омской государственной академии путей сообщения.

Научный руководите.! ь:

заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор, академик АТ РФ

ГАЛИЕВ Ильхам Исламопич.

Н а у ч и ы ц консультант:

доктор технических паук, профессор ВАСИЛЬЕВ Николай Герасимович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ВОРОНИН Николай Николаевич кандидат технических наук, доцент ДАВЫДОВ; Геннадии Иванович

Ведущее предприятие:

Западно-Сибирская железная дорога

Защита состойся ¿¿-¿¿-¿¿^ 1997 года в 9.00 часов па

заседании диссертационного совета Д 114.06.01 прц Омской государственной академии путей сообщения по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Отзывы па автореферат, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 114.06.01.

Учений секретарь диссертационного совета академик АТ РФ, доктор технических наук, профессор В. К. Окишев.

Автореферат разослан

Омская гос. академия путей сообщения, 1997

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность научного иг.пдедоиания. Известно, что основным видом отказов яелезнодорожной техники (более. 85%) является прея-девременный износ трущихся поверхностей. Восстановление работоспособности деталей требует меньших затрат по сравнению с изготовлением новых. При компенсации износа масса металла, наносимого на деталь, обычно равна 2-6Я массы ремонтируемой детали, а стоимость ремонта составляет, как правило, 10-30% стоимости новой детали. Б настоящее время проблема восстановления деталей стоит особенно остро вследствие предельного износа подвиаиого состава в целом. Учитывая болылой объем ■ ремонтных рабоу, требуемых для поддержания железнодорожных транспортных средств в исправном состоянии, актуально повышать экономичность сосстановления и увеличивать срок службы деталей технологическими методами.

Современный подход к проектированию технологии ремонта Требует рассмотрения не только каядой отдельно взятой операции, но и всех этапов процесса восстановления во взаимосвязи. Только в этом случае мокно гарантировать оптимальность выбранных реяимов технологических операций. Решение поставленной задачи затрудняется тем, что физические и химические явления, происходящие в деталях на отдельных этапах восстановления, слокны; математические соотношения, описывающие их, трудно поддаются анализу. Воздействие концентрированного источника энергии при нанесении материала существенно изменяет параметры зоны термического влияния. Форми-"' руемые показатели, такие как геометрия поверхности, химический состав слоя, механические свойства, наследуются на всех последующих операциях восстановления, определяют затраты при механической и термической обработке, а такие работоспособность восстановленного изделия.

Существующие методики выбора технологии ремонта.,ответственных деталей подвианого состава, выполненных из качественных сталей, подвергающихся высоким удельным нагрузкам, требуют значительных затрат малинного времени при расчетах на ЭВН, индивидуального подхода при проектировании, дополнительных трудоемких експериыентов. Это уолояняет использование комплексной математической модели технологического процесса , ремонта о .учетом

взаимовлияния операций и технологической 'наследственности в процедурах оптимизации.

Вышеизложенное свидетельствует об актуальности совершенствования методики проектирования технологии восстановления и прогнозирования свойств деталей подвижного состава для обоснованного выбора структуры и параметров процесса ремонта.

Над проблемой разработки технологии ремонта деталей подвиа-ного состава работают десятки организаций, среди них ВНИИКТ, ИЭС им.Е.О.Патона, ЫИИТ, ПГУ11С, ОмГАПС и др. Научными коллективами под руководством В.Д. Кузьмича, В.В.Ст'рекопитова, В.А.Четвергова и других ученых проведены исследовании по оптимизации структуры ремонтного цикла, рациональному размещению ремонтных предприятий, по оценке ремонтопригодности проектируемого подвижного состава. Разработке вопросов, связанных с упрочнением и восстановлением деталей подвижного состава, посвящены исследования С.Н.Киселева, И.А.Иванова, И.Д.Кулагина, Н.Н.Воронина, В.Б.Шлялина, В.Н.Лозинского, В.В.Ыеликова и др. Развитию системного подхода к анализу тех-ологического процесса изготовления и ремонта деталей способствовали научные труды. Н.И.Ящерицина, А.А.Шаталина, Н.Г.Васильева и др. Значительный вклад в решение проблем, связанных с анализом тепловых процессов в технологических системах, внесли Н.Н.Рыкалин, В.И.Махненко и др. Исследованию формировании геометрических и химических параметров наплавленного металла посвящены работы А.И.Акулова, H.H.Прохорова, В.А.Судника, Б.М.Березовского, A.A.Буки и др.

Цель работы - повышение а44ективьости восстановления деталей подвижного состава путем совершенствовании методики проектирования технологического процесса.

Для достижения поставленной цели решались задачи по разработке:

1) методики выбора параметром технологических операций с учетом взаимовлияния отдельных втапов ремонта;

2) математических моделей и алгоритма расчета тепловых полей при восстановлении деталей подвижного состава;

3) математических моделей и алгоритма расчета геометрических и химических показателей наращенного слоя.

Научнуи новизну диссертационной работы характеризуют следующие основные результаты, выносимые на зациту:

- методика проектирования технологии восстановления изнаии-ваемых деталей подвижного состава с учетом взаимовлияния технологических операций; '

- методика определения тепловых полей и термических циклов, учитывающая характерные особенности многопроходного восстановления, отличающаяся сравнительной точностью и простотой реализации на ЭВЫ; алгоритм определения возникающих погреиностей;

- алгоритм определения формируемых геометрических параметров и химического состава сдоя при восстановлении.

Ппактичр^коо яначянир рябптм состоит в том, что на основе разработанные методик созданы алгоритмы, позволяющие сократить объем необходима* теоретических и вкспериментальных исследований при проектировании новых и совершенствовании имеящихол технологий, ремонта изнавиваемых деталей. •

Получено положительное решение по заявке на изобретение установки для автоматической наплавки.

Результаты работы применяются при проектировании технологических процессов восстановления деталей в депо Западно-Сибирской железной дорогй.

Разработанные программы для 36)1 используются а учебном процессе лри подготовке инженеров-механиков.

Апрпбяция работа. Основные результаты работы были предотавлены на Всероссийском, семинаре "Сварка в маииноотроении"-(Москва,* 1995 г.), на 2-й меавузовокой научно-методической"* конференций "Компьютеризация учебного процесса - путь активизации учебно-познавательной деятельности студентов" (Омск, 1995 г.), на 2-й международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта" (Москва, 1996 г.), на 9-й международной научно-технической конференции "Проблему механики железнодорожного транспорта" (Днепропетровск, 1996 г.)

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в десяти печатных работах н двух отчетах по НИР.

Птрукчуря ц (УЬ-еи диссертации. Диооертация состоит из введения, пяти глав, заключения с выводами, списка использованной литературы (130 наименований) и приложения. Изложена на 1Эв страницах текста, содержит (9 рисунков и одну таблицу.

Г

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обоснована актуальность теми диссертационной рабо-

ты в связи с необходимостью совершенствования технологии восстановления и упрочнения изн&шинаешх деталей подвижного состава.

Глава портя содерхит анализ современного состояния технологии восстановления изнашиваемых деталей подвижного состава, выполненный на основе данных, приведенных в современной литературе по этому вопросу. • •

Организация ремонта деталей на предприятиях МПО имеет ряд специфических особенностей, связанных с конструкцией и условиями работы подвижного состава, структурой ремонтного хозяйства, объемом воссаановительних работ. Детали подвижного состава отличаются разнообразием габаритов и конструктивных форм, иопольауемыми материалами,« ним предъявляются высокие требования надеаности и дол-говечно~ти. Это определяет широкий спектр используемых технологий.

Находят применение: метод ремонтных размеров, постановка дополнительных деталей, наплавка, напыление, пластическое деформирование, гальванические покрытия и другие методы.

На основании анализа имеющихся в настоящее время данных по изучаемому вопросу произведено сравнение различных способов нанесения материала по области применимости, производительности, себестоимости, качеству и механическим свойствам восстановленной поверхности.

В условиях деповского ремонта при восстановлении изношенных деталей часто попользуются различные способы наплавки. Эго обусловлено сравнительной простотой и унньерсальностью оборудования, аирокими возможностями для достижения требуемых эксплуатационных свойств.

становления изнашиваемых деталей как комплексной системы. Рассмотрены наиболее вааные входные и выходные параметры операций, влияющие на эксплуатационные свойства деталей и на эффективность ремонта а целом.

Цель проектирования . технологии восстановления деталей подвияного состава - добиться требуемых эксплуатационных свойств изделия при наилучших вкономических показателях ремонта, , т.е.

содерхит анализ технологического процесса вос-

разработка процесса восстановления представляет собой задачу оптимизации, где основным критерием является экономическая эффективность, а в качестве ограничений служат возможности конкретного производства, необходимый комплекс' свойств восстановленной детали и другие параметры.

Ноя но выделить три этапа решения задачи выбора технологии вооотановления. На первом рассматривается принципиальная возможность восстановления тем или иным методом по способности достижения требуемых эксплуатационных свойств. Анализируются потребность а необходимых основных средствах и материальная оснащенность ремонтного подразделения, оцениваются прочность сцепления слоя с подлохкой, влияние процесса восстановления .на механические овойотва материала детали и г^ На втором оптимизируются технологические параметры возмоаных вариантов восстановления при условии достижения требуемых характеристик восстановленных деталей. На третьем этапе выбирается наилучший вариант по обобщенному критерию, компонентами которого могут быть: производительность ремонта, стоимость расходных материалов, величина энергетических и трудовых затрат на ремонт единицы продукции, вероятность образования чдв$ектов и брака при восстановлении, потребность в методах контроля качества детали, экологические показатели производства.

В наиболее общем случае технологический процесс восстановления изноиенных деталей состоит из следующих операций;

- подготовительных;

- по нанесению (перераспределению) материала;

- по восстановлению геометрической формы и размеров;

- по восстановлению механических свойств.

Для выбора оптимального способа ремонта необходимо рассматривать все втапы технологического процесса во'взаимосвязи. Напри-, мер, погрешности формы и механические свойства после нанесения слоя определяет затраты на операциях по восстановлению формы и размеров, рациональное легирование может позволить снизить затраты последующего улро .нения и т.д. Экономии может принести исключение некоторых операций (получиотовой механической

обработки, термической и др.) путем оптимального выбора режимов

1

на других этапах.

Известно, что причины возникновения погреиностей связаны не только о технологическими параметрами окончательных операций восстановления, но такие с режимами предыдущих втапов и состоянием неисправной детали перед ремонтом. Наследоваться могут погрешности размера и формы, особенности структуры материала, остаточные напряжения и деформации, механические свойства и т.д. Исправление погрешностей и формирование необходимых свойств только на выходных этапах может снизить общую эффективность ремонта.

В диссертационной работе проанализированы данные по наследованию погрешностей и уточнению формы на промежуточных и окончательных технологических операциях. Технико-экономические показатели механической обработки сравнительно хорошо изучены. Материальные и трудовые затраты, производительность определяются возможностями оборудования и параметрами детали, сформированными на предшествующих операциях. Поэтому при выборе технологии восстановления изношенных деталей наиболее важным этапом проектирования является определение технологических параметров наращивания слоя, так как качество, достигнутое на атом этапе, определяет эффективность последующих операций технологического процесса.

Необходимо обеспечить

- нанесение слон, минимально необходимого для компенсации из. носа и достижения требуемых значений точности и чистоты обработки;

- "оптимальную" погрешность формы после нанесения слоя;

- требуемый состав слоя с минимальными затратами;

- отсутствие дефектов на поверхности и в материале изделия;

- требуемые механические свойства металла.

Для решения задачи выбора рациональной технологии необходимо располагать данными о закономерностях формирования химического состава, геометрии и механических свойств восстанавливаемой детали в процессе ремонта.

В третьей г ля яр проанализированы основные подходи к решению тепловых задач при восстановлении изношенных деталей. На основе метода граничных элементов разработан способ определения тепловых полей и термических циклов с учетом характерных особенностей восстановления изношенных деталей, который при достаточной точности сравнительно легко реализуется на ЭВМ.

Большинство способов нанесении слоя, упрочнения и механичео-

кой обработки сопровождается тепловым воздействием на материал детали. При этом в металле могут происходить структурно-фазовые трансформации, активизироваться процессы диффузии, изменяться напрязсенно-деформированное состояние. Многие эксплуатационные и технологические качества изделия напрямую связаны с динамикой тепловых полей в материале. ■Этим объясняется актуальность учета тепловых явлений при разработке технологии воостановления изделий.

Тем не менее в ряде случаев используемые методы либо требуют значительных вычислительных затрат, либо недостаточно точны, что затрудняет' включение их в алгоритмы оптимизации многочисленных параметров технологического процесса.

При восстановлении изношенных деталей. обычно требуется нанести слой металла на сравнительно широкий участок поверхности. Используют наращивание слоя за. один проход (например, методами электрошлаковой наплавки, наплавкой пластинчатым электродом и др.) и за несколько проходов - многопроходные, (многорпднап, многослойная электродуговая наплавка и т.д.). При подобных процессах изделие бистро нагревается, в связи о атим приходится более точно учитывать следующие особенности тепловых явлений.

1. При разогреве большая часть теплоотдачи мояет осуществляться за счет излучения.

2. Теплофизические свойства стали существенно зависят от температуры. • •

3. Деталь монет быстро достигнуть теплонасыцения, поэтому ваяно учитывать ее реальную геометрию.

Процесс распространения теплоты в детали мояно опиоать уравнением:

(Ш><А егосЛ) = сг + (1)

где о, А. - теплоемкость» плотность и коэффициент теплопроводности соответственно, эти параметры зависят от температуры Т;

Ъ{Т) - слагаемое, обусловленное явлениями фазовых и полиморфных преврацений.

Предлагается уравнение (1) привести к следующему виду:

в —г + г0.

А

где а - произвольная постоянная ( а > б );

£0 - функция дополнительно распределенного по объему изделия источника теплоты,

Ф определяется преобразованием Кирхгофа:

Т

Ф = ксс) = | х<т) ат ,

То •

где X = К~1(<р) - обратное преобразование Кирхгофа; Т0 - начальная температура изделия. Граничные условия для выражения <2) записываются в виде:

ФГ = К(ТГ ) (3)

(используется, например, для списания участка границы, охлаждаемой ¡сидкостью);

= (4)

(обобщенное граничное условие второго и третьего рода).

Тс 1лоотдача учитывалась в алгоритме правилом Нь.отона и законом Сте^ана-Больцмана. Тепловой источник маяно задать путем естественных или существенных граничных условий.

Уравнение (2) о краевыми условиями модно преобразовать в интегральное путем применения метода взвешенных невязок, а решение получить, разбивая деталь на объемные и граничные элементы.

Показано, что при определенных условиях мояно использовать следующее лриблиаенное уравнение: 1Р-Д1

+ а | ^и.^'ЧЕЛЛМ^ГЦ)^ +

и г ,

+ 5 I +

г-1Г о

tF-ht .

5 I 1вои,п<ЛЕ.х,*М)<ю(>с>си = (5) О

(= г о

где £ и * точки на границе Г либо в облаоти 0 объема детали;

е - достаточно малый элемент граница, £ е е; а - малый элемент объема, £ € а; f<£) - функция телесного угла в точке £ границы; <Р*(£,зС^р,{)-фундаментальное решение уравнения (2) при gQ=0; <!*(£.X,tP,t) - производная фундаментального решения по нормали к границе.

Другими словами, влиянием теплового срстояния достаточно удаленных от рассматриваемой точки элементов на промежутке времени от tF-tt до tр по причине запаздывания передачи тепла мо&но пренебречь.

Разбиение интервалов интегрировании на элементы, аппроксимация ф<5c,t), l(\.t) и gD(x,i) на каядом участке элементарными функциями, аналитическое и численное интегрирование приводят к системе нелинейных алгебраических уравнений, не связанных между собой относительно неизвестных температур алиментов для каждого "последнего" момента времени tр. Поэтому облегчается процесс формирования результирующих алгебраических уравнений математической модели. Часто эти уравнения можно решить в общем виде заранее (так хе, как прямое и обратное преобразование Кирхгофа), что позволяет иэбеиать Итерационных процедур при численном поиске корней.

Такой подход вносит сравнительно небольшую погреиность вычислений при правильном выборе параметров разбиения рассматриваемой области и промежутка времени, но позволяет существенно уменьшить машинное время расчета, объем необходимой памяти.

Один из наиболее трудоемких втапов моделирования - ето представление рассматриваемой детали совокупностью простых элементов. В отличие от методов конечных элементов и разностей для предложенного способа характерно наименее жесткое требование • регулярности разбиения рассматриваемой области. Элементы могут быть произвольной формы, согласование между гранями и вершинами для соседних практически не требуется. Это моь^т облегчить процесс формирования приближенной математической модели конкретной детали, который выполняет технолог.

Особое внимание в диссертации уделено оценке точности предложенной методики. Для втого анализу были подвергнуты функции «"(¿.X.tP.t) и q*U,Показано, при каких условиях

пренебрежение влиянием удаленных элементов на промежутке времени от íF-Дi до tF визовет меньшую погрешность, чем на шаге от tF-2Дt до Хе-М. Тогда оценку погрешности можно получить, задаваясь заведомо заниженными и завышенными значениями функций

эс,%) и йо<)(.,1) на временном' интервале от íP-2Дí до 1р-Дtf вычисленными при использовании линейного уравнения теплопроводности с выбранными соответствующим образом теплофизическими коэффициентами.

Разработанный метод анализа возникающей погрешности при переходе к приближенной математической модели . может использоваться для выбора параметров разбиения изделия и интервала времени на влементы. ~ , _

Пример расчета поля температур при автоматической наплавке валиков челночным способом на плоскую поверхность представлен на рис.1.

Метод определения температур и погрешностей опробован на модельных и реальных задачах восстановления деталей подвижного состава, проведено сравнение результатов расчета с другими известными методами вычисления температур. Предложенный способ показал сравнительную эффективность реализации на ЭВК.

начало наплавки

Рис. 1. Пример расчета тепловых полей при наплавке

а •

И чртврртпй главе анализируются методы расчета геометрических параметров и химического состава наносимого слоя.

Расчет формы слоя необходим для определения производительности наращивания (по минимальной высоте нанесенного слоя), затрат на последующую механическую обработку с учетом наследования погреиностей (по максимальной высоте неровностей), химического состава слоя в случае использования материала, отличающегося по содержанию легирующих элементов от основного.

В диссертационной работе обобщен метод расчета геометрии и химического состава наплавляемого металла на случай многопроходного восстановления деталей. При расчете необходимо учитывать следующие особенности многорядной и многослойной наплавки.

1. Зона, прилегающая к восстанавливаемому участку, к:ожет быть нагрета под влиянием ранее наплавленных валиков и дополнительного подогрева, поэтому изменяются площадь проплавления, ширина и высота валика, химический состав наплазляемопо слоя.

2. Олой формируется сплавлением отдельных валиков, наплавка каждого происходит на искривленную поверхность, что изменяет форму проплавленной и наплавленной частей.

3. Химический состав слоя формируется за счет перемешивания основного и наносимого металлов, а такие частичного переплапления ранее образованных валиков.

Разработанный алгоритм позволяет моделировать процесс формирования геометрии поверхности в широком диапазоне•-производительности плаЕления присадочного материала, в том числе при возможном образовании наплыва по сторонам каждого валика; учесть изменения, связанные с дополнительным подогревом и нагревом детали во время предыдущих проходов; моделировать восстановление цилиндрических, конических и. плоских поверхностей с учетом пространственной ориентации восстанавливаемого участка.

Входными компонентами предложенного алгоритма являются известные эмпирические зависимости основных параметров одиночного валика от технологических режимов. Среди них: площадь наплавленной (Р„) и проплавленной (Рпр) части сечения валика, его иирина, а также влияние нагрева материала детали на величину проплавления.

В модели использовано допущение, что сварочная ванна

И

достаточно удлинена, в связи с этим сделан переход к плоской задаче равновесия жидкого металла под действием сил тяжести и Поверхностного натяжения.

, Форма внешней поверхности_ определяется из условия минимума суммарной потенциальной анергии:

п = W nno6.H=M*h dQ + -jr Je2dS + \*(jdQ -PK-P„p]]- «tn, (6)

Q S fl

где fg - вес единичного объема жидкого металла;

Q - сечение валика;

h - высота рассматриваемой точки сечения относительно некоторой выбранной горизонтальной плоскости;

к - коэффициент поверхностного натяжения;

е - относите, .ьное удлинение контура S, ограничивающего сечение валика, под действием силы тяжести; - множитель Лагранжа.

В качестве аппроксимирующих для описания' действительной формы поверхности выбраны две функции, каждая из которых удовлетворяет условиям на краях внешнего контура (рис.2):

fô(x) » (хг - а2) £ V("~1) ~ (7)

в декартовой системе хОу и

fn(<p) = а + ф £ А (Ф" - *") - (8)

п=1

в полярной системе ç>0p,

где Ап - коэффициенты» подлежащие определению.

Первая функция лучше описывает форму сечения при малых значениях Рн / bz, вторая - при больших. Кроме того, функция р - *п(ф) позволяет моделировать режимы, при которых возможно образование наплыва.

Задача сводится к отысканию типа аппроксимирующей функции и ее коэффициентов, удовлетворяющих условию:

П а я1п Ы1п mtôX)> aln n(fn,\"). (9)

Геометрии проплавлення можно описать квадратичной параболой или частью дуги еллипоа о учетом величины суммарной площади проплавлення основного металла, предыдущего валика и нагрева изделия.

«

28,0 %

26,0 ! 25,0

у УЧ.ОСН

Н 24,0

23,0 22,0 21,0

Рис. 3, Пример расчета геометрии слоя (а) и коэффициента , участия основного металла (б)

—

.

п

2

5

4

I

При компенсации износа обычно стремятся сократить величину проллавления о целью вкономии энергии и легирующих присадок. Для сравнительно малых значений отношения Рпр / Ь2 предпочтительнее использовать часть квадратичной параболы для упрощенной аппроксимации действительной геометрии проплавления.

Известны многочисленные экспериментальные и теоретические исследования формирования химического состава наплавленного металла., большинство из которых выполнены для однопроходной сварки и наплавки. Обобщение модели на случай многопроходного восстанов.-эния изноиенных деталей предполагает учет коэффициентов участия основного и наносимого металлов в образованном слое.

Содержание легирующего влемента Э{ в 1-м. валике можно определить соотношением:

Э1 = клер(Э) / + У Р—1-• <10)

пр К

где ЭЛрЦС, Э0СК - содержание влемента в присадочном и основном металлах;

Ьпер<4)- коэффициент перехода влемента в наплавленный слой, зависяций от режимов наплавки и содержания других элементов (может быть определен из известных эмпирических и аналитических сооткоиений, разработанных для прогнозирования химического состава одиночного валика);

- плоцадь проплавления 1-м проходом (1-1)-го валика (на рис.2 показана птриховой линией).

Исследования показали, что предложенный алгоритм достаточно точен для решения задач формирования химического состава и геометрических параметров восстановленного слоя. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными автора и других исследователей. Пример расчета фэрмы слоя и коэффициента участия основного металла в отдельных валиках при полном охлаждении детали после каждого прохода представлен на рис.З.

Математическая модель реализована программно с помощью алгоритмического языка ТЬРавеа1Т.О. Программа снабжена стандартной диалоговой оболочкой, время расчета пренебрежимо мало. Это позволяет технологу прогнозировать ожидаемый результат и подбирать оптимальный режим восстановления деталей подвижного состава.

Питая глава содержит пример использовании разработанных моделей и алгоритмов при решении задачи восстгновленип гребня цельнокатаного колеса вагона.

В последнее время особенно актуальна проблема повышения ресурса колесной пары. Колесная пара подвержена высоким эксплуатационным нагрузкам. Увеличения количества переточек, необходимых для восстановления заданного ппофиля катания, можно достигнуть путем компенсации износа гребня. Восстановление гребня методом алектродуговой наплавки - сложная задача по причине значительных габаритов колесной пары и плохой свариваемости (колесная сталь содержит около 0,6 % углерода).

Необходим точный расчет теплового режима восстановления деталей, химического состава наплавленного слоя и формы поверхности.

В практике восстановления гребней нередко оказывается,что их толщина для колес одной пары различна. Использование одинаковых режимов наплавки при одновременном восстановлении обоих колес приводит к нерациональному расходу анергии, электродной проволоки и флюса; увеличиваются затраты на механической обработке. Наплавлять одновременно на гребни различное количество валиков нежелательно, потому что менее изношенное колесо может оильно охладиться до помещения колесной пары в термос.

Более рациональный подход монет быть основан на корректировании режима наплавки таким образом, чтобы восстановление производилось одинаковым числом проходов для обоих колес пары о учетом фактической величины износа. Изменение параметров наплавки влечет за собой изменение температурного режима обода, поэтому в-диссертационной работе путем компьютерным моделирования оценено влияние различных факторов процесса восстановления гребня цельнокатаного колеса вагонов на скорость охлаждения зоны термического влияния и формирование слоя. Расчеты проводились для максимальной и минимальной величин износа восстанавливаемого гребня, а также при различной толщине обода.

Чиэленные эксперименты и анализ термических циклов позволили предположить, что изменение скорости подачи электродной проволоки в диапазоне от 80 до 100 м/ч и сварочного тока от 280 до 350 А не должно привести к дефектным структурам в зоне термического влияния.

Полная оценка качества восстановленной поверхности и материала обода монет быть получена по результатам натурных экспериментов.

Результаты расчетов и программы могут быть использованы для совершенствовании технологии восстановления иоходп из конкретных условий и возможностей ремонтного подразделения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВНВОДЫ

1. Обоснована необходимость решения задачи проектирования технологии восстановления изношенных деталей подвижного состава как комплексной, учитывающей операции подготовительные, нанесения слоя и механической обработки.

2. Доказано определяющее влияние на общую эффективность ремонта и эксплуатационные свойства параметров операций по нанесению слоя, характеризующихся переносом материала на восстанавливаемую поверхность и тепловым воздействием на изделие.

3. Подтверждена необходимость учета непостоянства теплофизи-ческих характеристик материала и потерь тепла за счет излучения в расчете тепловых полей и термических циклов при восстановлении изношенных деталей.

4. Разработана методика прогнозирования термических цш«газ при восстановлении изношенных поверхностей деталей подвижного состава, учитывающая наиболее характерные . особенности процесса распространения тепла при нанесении слоя и отличающаяся сравнительной точностью (погрешность до 10%), простотой реализации на ЭВМ.

5. Установлено, что максимальная высота Еалика наблюдается на втором, а стабилизация толщины слоя - после четвертого прохода. При многорядном нанесении материала происходит снижение коэффициента участия основного металла для второго и третьего валика. Нагрев детали каждым проходом приводит к существенному изменению химического состава слоя. Это необходимо учитывать при определении эксплуатационных свойств детали.

6. Разработана математическая модель формирования геометрических параметров и химического состава нанесенного слоя металла при многопроходном • восстановлении. В ней учтены изменения, вызываемые дополнительным подогревом изделия и нагревом детали от предыдущих валиков. Установлено, что погреа-нооти при расчете геометрических показателей и химического еоота-

ва без учета нагрева изделия составляют соответственно 1056 и 20%.

7. Предложен алгоритм, позволяющий прогнозировать основные параметры слоя при восстановленнии цилиндрических, конических и плоских поверхностей с учетом влияния пространственной ориентации восстанавливаемой зоны изделия. Составлена программа на алгоритмическом языке ТЪРазсаГГ.и, которая снабаена необходимыми диалоговыми средствами и наглядным выводом результатов.

8. Применение разработанных алгоритмов и программ для выбора рациональных параметров технологии восстановления деталей вагонов и локомотивов позволяет уменьшить время на технологическое проектирование при выборе оптимальных режимов нанесения слоя более, чем в 2 раза; сократить расход материалов и алектровнергии на наращивание слс. \ за счет уменьшения припуска на механическую, обработку на 10%; сократить расход металлорежущего инструмента; прогнозировать механические свойства восстанавливаемых поверхностей.

Основные положения диссертации опубликованы в следуюцих работах.

1. Галиев И.И., Васильев Н.Г., Требин В.В. Моделирование геометрии валика при многопроходной восстановительной и износостойкой • наплавке электродуговым способом //Материалы оемннара "Оварка в машиностроении": Сб. науч. ат. / Центральный Российский Дом знаний. М.,1995. 0.137-143.

2. Васильев Н.Г., Требин В.В. Расчет термических циклов методом граничных элементов //Повышение динамических качеств подвижного соотава в уоловияк Сибирского региона: Межвуз.темат.сб, науч.тр./ Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1995. С.77-81.

3. Требин В. В. Прогнозирование структуры и механических свойств восстанавливаемых деталей подвижного состава //Повышение динамических качеств подвижного состава в условиях Сибирского региона: Межвуз. темаг. сб. науч. тр. / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1995. С.82-84.

4. Галиев И.И., Васильев Н.Г., Требин В.В. Применение ЭВМ в учебном процессе при решении технологических задач прогнозирования механических свойств поверхностей, восстанавливаемых алектро-дуговым способом //Тезиса докл. 2-й медвуз. н?уч.-метод, конф. "Компьютеризация учебного процесса - путь активизации учебно-познавательной деятельности студентов" /Омская roo. акад. путей

сообщения. Омск, 1995. С.51.

5. Васильев Н.Г., Требин В.В. Совершенствование методов прогнозирования формируемых свойств поверхности при восстановлении изношенных деталей подиинного соотава / Исследование процессов взаимодействии объектов келезнодороасного транспорта с окружающей средой: 00. науч. ст./ Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1996. C.G0-68.

6. Моделирование технологического процесса восстановления деталей подвижного состава / И.И.Галиев, К.Р.Васильев,Й.В.Требин, М.Ф.Капустьян // Тезисы докл. ;11 . мехдунар. науч.-техн. конф."Актуальные проблемы развития нелеьнодорохного транспорта"/ Московский гос. ун-т. путей сообщения. М., 1996. С.45-46.

7. Васильев Н.Г., Требин В.В., Капустьян Ы.Ф. Повышение долговечности восстанавливаемых деталей подвижного состава // Тезисы докл. IX меадунар. науч.-техн. конф. "Проблемы механики аелезнодороаного транспорта"/ Днепропетровский гос. техн. ун-т. я.-д. транспорта. Днепропетровск, 1996. С.

в. Использование метода граничных элементов для расчета тепловых полей при многопроходной восстановительной злектродуго-вой наплавке / Галиев И.И., Васильев Н.Г., Требин В.В.; Омская roo. акад. путей сообщения. Омск, 1996.- Рус.- Деп. в ЦНИИТЭИ НПО 10.04.96, № 6011-*д95.

9. Расчет химического состава и моделирование геометрии наплавленного слоя при автоматической электродуговой наплавке деталей подвижного состаьа/ Галиев И.И..Васильев Н.Г.»Требин В.В.; Омская гос. акад. путей сообщения. Омск,.1996. - Рус.- Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 10.04.96, * 6015-ид95.

10. Использование ЭЬЫ при' изучении технологических дисциплин ./ И.И.Галиев, Н.Г.Васильев, В.А.Нехаев, Ь.В.Требин, Т.Н.Васильева

// Тезисы докл. медвуз.науч.-метод.конф."Образовательный стандарт вуаа. Совершенствование содержания ч технологии учебного процесса" / Томский политехнич. ун-т. Томок, 1997. 0.37-38.

ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние вопроса

1.1. Технологические методы восстановления работоспособности и упрочения деталей подвижного состава

1.2. Особенности восстановления изнашиваемых деталей подвижного состава

1.2.1. Проблемы восстановления колесных пар вагонов и локомотивов

1.2.1.1 Особенности эксплуатации и ремонта колесных пар 1.2.1.2. Перспективные методы восстановления ресурса колесных пар и исправления эксплуатационных дефектов

1.2.2. Восстановление деталей автосцепного устройства 20 ВЫВОДЫ

2. Комплексный подход к разработке технологического процесса восстановления изношенных деталей

ВЫВОДЫ

3. Определение полей температур и термических циклов при восстановлении деталей

3.1. Постановка задач исследования

3.2. Совершенствование метода расчета температур с учетом особенностей восстановления изношенных деталей

3.3. Моделирование источников теплоты

3.4. Алгоритм определения точности предложенной модели расчета полей температур

3.5. Результаты численных экспериментов

ВЫВОДЫ

4. Расчет параметров формируемого сдоя

4.1. Постановка задачи

4.2. Расчет площадей проплавления и наплавки

4.3. Расчет формы проплавления

4.4. Определение формы внешней поверхности валика

4.5. Расчет химического состава

4.6. Результаты экспериментов по определению параметров формируемого слоя

ВЫВОДЫ

5. Использование разработанной методики для определения технологических параметров восстановления гребня колесной пары 97 5.1. Оценка технико-экономической эффективности мероприятий по совершенствованию технологии восстановления гребня колесной пары

ВЫВОДЫ

Занимая значительную часть в общей массе вагона, узлы трения определяют срок службы подвижного оостава. Известно, что основным видом отказов железнодорожной техники (более 85% [ 1 3) является преждевременный износ трущихся поверхностей. Восстановление работоспособности деталей требует меньших затрат по сравнению с изготовлением новых. В настоящее время проблема снижения износа и восстановления деталей стоит как никогда остро вследствие предельного износа подвижного состава в целом С 11.

Учитывая большой объем ремонтных работ, требуемых для поддержания железнодорожных транспортных средств в исправном состоянии, актуально повышать экономичность восстановления и увеличивать срок службы деталей технологическими методами.

Основной целью технологического процесса восстановления является нанесение на изношенную поверхность слоя заданной толщины о требуемыми механическими свойствами, при втом не долины быть ухудшены эксплуатационные овойотва основного материала изделия.

Современный подход к проектированию технологии ремонта требует рассмотрения не только каждой отдельно взятой операции, но и всех этапов процесса восстановления во взаимосвязи. Только в этом случае можно гарантировать оптимальность выбранных режимов технологических операций. Решение поставленной задачи затрудняется тем, что физические и химические явления, происходящие в деталях на отдельных этапах восстановления, достаточно сложны; математические соотношения, описывающие эти явления, часто трудно поддаются анализу. Это усложняет использование комплексной математической модели технологического процесса ремонта с учетом взаимовлияния операций и технологической наследственности в процедурах оптимизации.

В условиях деповокого ремонта при вооотановлении изношенных деталей наиболее чаото иопользуется наплавка. Это обусловлено сравнительной простотой и универсальностью оборудования, широкими возможностями по достижению требуемых эксплуатационных свойств.

При компенсации износа масса металла, наносимого на деталь, обычно равна 2-6% [ 2 ] массы ремонтируемой детали, а стоимость ремонта составляет, как правило, 10-30% С 3 ] стоимости новой детали. Таким образом, восстановление деталей транспортной техники обеспечивает экономию металла, энергетических и трудовых ресурсов, а также охрану окружающей среды.

Между тем существующие методики определения режимов восстановления наиболее ответственных деталей подвижного состава, выполненных из качественных сталей, подвергающихся высоким удельным нагрузкам, либо не достаточно точны, либо требуют значительных затрат машинного времени при расчетах на ЭВМ, индивидуального подхода при проектировании, дополнительных трудоемких экспериментов. Воздействие концентрированного источника энергии при плавлении металла существенно изменяет параметры нанесенного слоя и зоны термического влияния. Формируемые показатели, такие как: геометрия поверхности, химический состав олоя, механические свойства - наследуются на всех последующих операциях восстановления, определяют затраты при механической и термической обработке, а также работоспособность восстановленного изделия.

Вышеизложенное свидетельствует об актуальности совершенствования методики прогнозирования свойств изделий во время ремонта для обоснованного выбора структуры и параметров технологического процесса восстановления деталей подвижного состава.

Над проблемой разработки технологии ремонта деталей подвижного состава работают десятки организаций, среди них ВНИИКГ, ИЗО им.Е.О.Патона, ЫИИТ, ПГУПО, ОмГАПС и другие. Научными коллективами под руководством В.В.Стрекопытова, В.А.Четвергова, В.В.Лукина и других ученых проведены исследования по оптимизации структуры ремонтного цикла, рациональному размещению ремонтных предприятий, по оценке ремонтопригодности проектируемого подвижного состава. Разработке вопросов, связанных с упрочнением и восстановлением деталей транспортной техники, посвящены исследования О.Н.Киселева, И.А.Иванова, И.Д.Кулагина, В.Б.Шляпина, В.В.Меликова, Н.П.Емельянова, В.Н.Лозинского, Н.Н.Воронина и др. Развитию системного подхода к анализу технологического процесса изготовления и ремонта деталей способствовали научные труды П.И.Ящерицина, А.А.Маталина, Н.Г.Васильева и др. Значительный вклад в решенеие проблем, связанных с анализом тепловых процессов в технологических системах, внесли Н.Н.Рыкалин, В.И.Махненко и др. Исследованию формирования геометрических и химических параметров наплавленного металла посвящены работы А.И.Акулова, Н.Н.Прохорова, В.А.Оудника, Б.М.Березовокого, А.А.Буки и др.

Цель работы: повышение эффективности восстановления деталей подвижного состава путем совершенствования методики проектирования технологического процесса.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1. Разработка методики выбора параметров технологических операций о учетом взаимовлияния отдельных этапов ремонта.

2. Разработка математичеоких моделей и алгоритма расчета тепловых полей при восстановлении деталей подвижного состава.

3. Разработка математических моделей и алгоритма расчета геометрических и химических показателей наращенного сдоя.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Обоснована необходимость решения задачи проектирования технологии восстановления изношенных деталей подвижного состава как комплексной, учитывающей операции подготовительные, нанесения слоя и механической обработки.

2. Доказано определяющее влияние на общую эффективность ремонта и эксплуатационные свойства параметров операций по нанесению слоя, характеризующихся переносом материала на восстанавливаемую поверхность и тепловым воздействием на изделие.

3. Подтверждена необходимость учета непостоянства теплофизи-ческих характеристик материала и потерь тепла за счет излучения в расчете тепловых полей и термических циклов при восстановлении изношенных деталей.

4. Разработана методика прогнозирования термических циклов при восстановлении изношенных поверхностей деталей подвижного состава, учитывающая наиболее характерные осробенности процесса распространения тепла при нанесении слоя и отличающаяся сравнительной точностью (погрешность до 10%), простотой реализации на ЭВМ.

5. Установлено, что максимальная высота валика наблюдается на втором, а стабилизация толщины слоя - после четвертого прохода. При многорядном нанесении материала происходит снижение коэффициента участия основного металла для второго и третьего валика. Нагрев детали каждым проходом приводит к существенному изменению химического состава слоя. Это необходимо учитывать при определении эксплуатационных свойств детали.

6. Разработана математическая модель формирования геометрических параметров и химического состава нанесенного сдоя металла при многопроходном восстановлении. В ней учтены изменения, вызываемые дополнительным подогревом изделия и нагревом детали от предыдущих валиков. Установлено, что погрешности при расчете геометрических показателей и химического состава без учета нагрева изделия составляют соответственно 10% и 20%.

7. Предложен алгоритм, позволяющий прогнозировать основные параметры слоя при восстановленнии цилиндрических, конических и плоских поверхностей с учетом влияния пространственной ориентации восстанавливаемой зоны изделия. Составлена программа на алгоритмическом языке ТЪРазса17.0, которая снабжена необходимыми диалоговыми средствами и наглядным выводом результатов.

8. Применение разработанных алгоритмов и программ для выбора рациональных параметров технологии восстановления деталей вагонов и локомотивов позволяет уменьшить время на технологическое проектирование при выборе оптимальных режимов нанесения слон более, чем в 2 раза; сократить расход материалов и электроэнергии на наращивание слоя за счет уменьшения припуска на механическую обработку на 10%; сократить расход металлорежущего инструмента; прогнозировать механические свойства восстанавливаемых поверхностей.

1. Богданов В.М., Евдокимов Ю.А., Щербаков A.B., Майба И.А. Пути снижения износа железнодорожной техники // Железнодорожный транспорт. 1996, * 12. С.23-25. *

2. Шляпин В.Б., Лозинский В.Н., Берзин М.М. Восстановление и упрочнение транспортной техники // Железнодорожный транспорт. 1992, * 1. С.42-48.

3. Лозинский В.Н. Железнодорожный транспорт крупный потребитель сварочных технологий // Сварочное производство. 1994, * 10. С.20-23.

4. Черноиванов В.И. Организация и технология восстановления деталей машин.- М., 1989. 366 с.

5. Воловик Е.А. Оправочник по восстановлению деталей. М., 1981. 351 с.

6. Рахматулин М.Д. Ремонт тепловозов. М.,1977. 447 с.

7. Лушнин Н.Г. Технология ремонта тепловозов. М., 1972. 262 с.

8. Молодцов Н.С. Восстановление изношенных деталей судовых механизмов. М., 1988. 182 с.

9. Черноиванов В.И., Андреев В.П. Восстановление деталей сельскохозяйственных машин. М., 1983. 288 с.

10. Масино М.А. Организация восстановления автомобильных деталей. М., 1981. 176 с.

11. Масино М.А. Повышение долговечности автомобильных деталей. М., 1981. 148 о.

12. Шадричев В.А. Ремонт автомобилей. М., 1965. 614 с.

13. Инструкция по сварке и наплавке при ремонте вагонов иконтейнеров. М., 1979. 199 с.

14. Инструктивные указания по сварочным работам при ремонте тепловозов, электровозов и моторвагонного подвижного состава/ МПС СССР. М., 1975. 208 с.

15. Киселев С.Н., Аксенова Л.А., Засыпкин В.В. Восстановление изношенных деталей при ремонте подвижного состава. М., 1983. 102 с.

16. Сварка и наплавка под флюсом при ремонте локомотивов / А.Е. Аснис, Л.М.Гутман, В.П.Слепенко и др. М., 1958. 131 с.

17. Багрянский К. В. Электродуговая сварка и наплавка под керамическими флюсами. Киев, 1976. 184 с.

18. Павлов Н.В., Клещев С.Н., Горстко Д.Г., Шляпин В.Б. Возможности применения флюса АНЦ-1 на железнодорожном транспорте // Сварочное производство, 1992, £ 2. С. 17-19.

19. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред. Б.Е.Патона. -М., 1974. 767 с.

20. Шляпин В.Б., Виноградов Ю.Г., Шахов В.И. Вибродуговая наплавка под флюсом деталей подвижного состава. М., 1963. 28 с.

21. Виноградов Ю.Г. Устойчивость процесса и выбор режимоввибродуговой наплавки валов под флюсом / Электродуговая наплавка как средство повышения долговечности деталей подвижного состава и пути. Труды ЦНИИ МПС. Вып.339. М., 1967. С. 112-127.

22. Шляпин В.Б., Лозинский* В.Н. Вибродуговая наплавка под флюсом валов тяговых двигателей локомотивов // Сварочное производство. 1993, № 8. 0. 14-16.

23. Пацкевич И.Р. Исследование взаимосвязи между параметрами процесса вибродуговой наплавки / Исследование и применение вибродуговой наплавки. -М., 1964. 0.27-41.

24. Спиридонов A.A., Васильев Н.Г. Поиск оптимальных режимов вибродуговой наплавки //Известия вузов. Машиностроение. 1975, № 10. С. 116-120.

25. Богданов В.И., Гаишинец В.Н. Выбор порошковых проволок для износостойкой наплавки / Технология производства и повышение долговечности деталей подвижного состава. Труды ЛИИЖТ. Вып. 329.- Л., 1971. 0. 30-33.

26. Кравцов Т.Г. Электродуговая наплавка электродной лентой.- М., 1978. 167 о.

27. Норин П.А., Кисимов Б.М. Образование общей ванны при широкослойной наплавке с поперечными колебаниями дуги // Сварочное производство. 1996, * 4. С.9-10.

28. Электрошлаковая сварка и наплавка / Под ред. Б.Е.Патона.- М., 1980. 511 с.

29. Меликов В. В. Широкослойная многоэлектроднаяэлектрошлаковая наплавка: Автореф.дис----докт. техн. наук //1. ВНИИЖГ. М., 1993. 45 с.

30. Валец К.А., Шварцер А.Я., Дорохов В.В., Матвеев Б.Р. Влияние режимов электрошлаковой наплавки на качество формирования наплавленного слоя // Сварочное производство. 1981, * Б, 0.22-23.

31. Асташкевич Б.М., Зиновьев Г.С. Упрочнение и восстановление лазерной наплавкой клапанов дизелей // Сварочное производство. 1995, * 11. 0.2-4.

32. Клименко Ю.В. Электроконтактная наплавка. -М., 1978. 128 о.

33. Емельянов В.А., Шляпин В.Б. Восстановление валов малого диаметра алектроконтактной наплавкой // Сварочное производство, 1987, * 2. 0.12-14.

34. Дубровский В.А., Булычев В.В., Столяров И.В. Расчет некоторых показателей электроконтактной наплавки деталей типа вал // Сварочное производство, 1996, № 11. С.32-33.

35. Нурханов Ш.С., Рогинский Л. Б. Восстановление и упрочнение валов электроконтактной пайкой // Сварочное производство, 1996, № 7. С.21-23.

36. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М., 1977. 184 с.

37. Готлиб Л.И. Плазменное напыление. М., 1970. 70 о.

38. Хасуй А. Техника напыления. М., 1975. 228 с.

39. Венедиктов Н.Л. Повышение показателей качеотва деталей машин о гальваническими покрытиями: Автореф. дис. —канд. техн. наук. -Курган, 1995. 21 о.

40. Розенберг Л.И. Технико-экономическая, целесообразность ремонта деталей автомобилей. -М., 1957. 57 с.

41. Какуевицкий В. А. Централизованное восстановление автомобильных деталей. -Киев, 1963. 169 с.

42. Васильев Н.Г. Оптимизация технологии восстановления деталей подвижного состава: Диссертация.докт. техн. наук // ОмГАПС. Омск, 1995. 345 с.

43. Шаповалов В.В., Богданов В.М., Фендриков А. И. Рельсовые лубрикаторы //Железнодорожный транспорт, 1992, N 11. 0. 42-44.

44. Буйносов A.II. Износ бандажей и рельсов: причины и возможности сокращения //Железнодорожный транспорт, 1994, N 10.

45. Буйносов А.П. Влияние твердости колеса и рельса на их изноо //Локомотив, 1995, N 3. 0.31-32.

46. Косарев Л.Н. ,Грачева Л.О. ,Путря H.H. »Кузнецов В.М., Донец В. Г., Хамоев А.Д. Условия эксплуатации вагонов с остроконечнымнакатом гребней колесных пар //Железнодорожный транспорт, 1992, N 2. С. 41-43.

47. Курасов Д. А. Повышение долговечности бандажей колесных пар подвижного состава. М., 1981. 160 с.

48. Ситаж М. Повышение работоспособности колес железнодорожных экипажей конструкционными, технологическими и эксплуатационными методами. Автореф. дисс. докт. техн. наук. С.-П., 1995, 48 с.

49. Иванов И. А. К вопросу повышения работоспособности цельнокатанных колес вагонов //Об. науч. тр. Конструкционно-технологическое обеспечение надежности подвижного состава /П/р.

50. И.А.Иванова. -С.-П., 1994. С.3-10.

51. Иванов И.А. Технико-экономическая оценка использования ресурса железнодорожных колес // Сб. науч. тр. Конструкционно-технологическое обеспечение надежности подвижного состава /П/р. И.А.Иванова С.-П., ПГУПС, 1994. С.30-33.

52. Павлов Н.В., Козубенко Н.Д., Рассоха А.И. Наплавка гребней вагонных колесных пар //Железнодорожный транспорт, 1993, N 7. С.37-40.

53. Шляпин В.Б., Павленко А.Ф., Емельянов В.Ю. Ремонт вагонов сваркой: Справочник. М., 1983. - 247 с.

54. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства. М., 1975. 375 с.

55. Рыжов Э.В., Аверченков В.И. Оптимизация технологических процессов механической обработки. Киев, 1989. - 192 с.

56. Якобе Ю., Якоб Э., Кохан Д. Оптимизация резания. М., 1981. 279 с.

57. Математика и САПР: В 2-х кн. Кн.2 / П.Жермен-Лакур, П.Л.Жорж, Ф.Пистр, П.Безье. -М., 1989. 264 с.

58. Васильев Н.Г., Галиев И.И., Васильева Т.Н. Выбор способа для восстановления изношенных деталей // Сварочное производство. 1996, № 7. С.13-15.

59. Автоматизированная система проектирования1. И5"технологических процессов механического производства / В.М.Зарубин, Н.М.Капустин, В.В.Павлов и др. М., 1979. 247 с.

60. Масино М. А. Повышение долговечности автомобильных деталей. М., 1981. 148 с.

61. Масино М.А. Выбор оптимальных способов восстановления деталей // Повышение надежности и долговечности автомобилей, их агрегатов и деталей. Л., 1975. С.3-18.

62. Трибология. Исследования и приложения: Опыт США и стран СНГ / Под ред. В.А.Белого, К.Лудемы, Н.К.Мышкина. М., 1993. 452 с.

63. Киселев С.Н.,Зайнетдинов Р.И.,Киселев А.С.»Харитонов В.Б. Оценка ресурса цельнокатанного колеса, восстановленного наплавкой, при малоцикловом нагружении // Сварочное производство. 1995, » 12. С.18-22.

64. Воронин H.H. Метод оценки прочности и ресурса сварных конструкций на основе синергетической концепции // Сварочное производство, 1995, № 12. С.7-10.

65. Скуднов В. А. Предельные пластические деформации металлов. М., 1989. 176 с.

66. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. М., 1990. 288 с.71.,Киселев С.Н., Саврухин A.B., Кузьмина Г.Д., Киселев A.C.

67. Влияние подогрева при наплавке цельнокатанных колес вагонов на остаточные напряжения и деформации // Сварочное производство. 1995, № 12. С.3-7.

68. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. М., 1989. 332 с.

69. Шоршоров М.Х., Белов В.В. Фазовые превращения и изменения свойств стали при сварке. М., 1972. 219 с.

70. Касаткин О.Г., Зайффарт П. Интерполяционные модели для оценки фазового состава зоны термического влияния при дуговой сварке низколегированных сталей // Автоматическая сварка, 1984, № 1. С.7-11.

71. Касаткин О.Г., Зайффарт П. Влияние, химического и фазового состава зоны термического влияния на ее механические свойства при дуговой сварке низколегированных сталей // Автоматическая сварка, 1984, № 2. С.5-10.

72. Киселев С.Н., Киселев А.С., Смирнов В.В., Саврухин А.В. Анализ напряженно-деформированного состояния в круговых швах рам тележек вагонов метро // Сварочное производство, 1993, № 4, С.19-20.

73. Васильев Н.Г., Требин В.В., Капустьян М.Ф. Повышение долговечности восстанавливаемых деталей подвижного состава // Тезисы докладов IX международной научно-технической конференции

74. Проблемы механики железнодорожного транспорта"/. Днепропетровский гос. технический университет железнодорожного транспорта. Днепропетровск, 1996.

75. Бабкин A.C. Методы решения задач в технологических САПР сварочного производства (обзор) // Сварочное производство. 1996, Jfe 4. С.20-23.

76. Махненко В. И. Компьютеризация инженерной деятельности в сварке и родственных процессах// Сварочное производство. 1994,5. С.31-34.

77. Мелюков В.В. Оптимизация теплового режима процесса сварки // Сварочное производство, 1996, № 1. С.9-11.

78. Гладкий П.В., Демченко В.Ф., Рябцев И.А., Козлитина С.С. Экспертная система по технологиям механизированной электродуговой наплавки // Сварочное производство. 1996, № 2. С.23-26.

79. Напрасников В.В.Доробцов А.С.,Князев Е.Е.,Сантылова Л.И.

80. Экспертная оценка повреждаемости сварных соединений при нечетко (субъективно) заданной информации// Сварочное производство. 1993, № 1. С.29-33.

81. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и ее применение к принятию приближенных решений. М., 1976. 165 с.

82. Спиридонов A.A., Васильев Н.Г. Планирование эксперимента при исследовании и оптимизации технологических процессов. Свердловск, 1975. 140 с.

83. Гладков Э.А. Задачи прогнозирования качества и управления формированием шва в процессе сварки с использованием нейросетевых моделей // Сварочное производство. 1996, № 10. С.36-41.

84. Демьянюк Ф.С. Технологические основы поточно-автоматизи-рованного производства. М.,1969. 700 с.

85. Аксенова Л.А. Технология наплавки деталей вагонов, изготовленных из трудносвариваемых сталей / Повышение работоспособности деталей и сварных узлов подвижного состава железнодорожного транспорта. Труды МИИТ. Вып. 783., 1986 С. 91-99.

86. Васильев Н.Г. Оптимизация технологии восстановлениядеталей подвижного состава: Автореферат диссдокт. техн. наук //1. ОмГАПС. Омск, 1995. 40 с.

87. Ящирицин П.И., Рыжев Э.В., Аверченков В. И. Технологическая наследственность в машиностроении. Минск, 1977. 186 с.

88. Маталин A.A. Технология машиностроения.-Л.,1985. 496 с.

89. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процесоов при сварке- Ii., 1951. 296 с.

90. Махненко В.И. Расчет температурного режима при наплавке кругового цилиндра мощным быстродвижущимся источником // Автоматическая сварка. 1963, * 11.

91. Сегерлинд Л. Применение метода конечных влементов М., 1979. 392 с.

92. Зенкевич 0., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация- М., 1986. 318 с.

93. Амосов А.П. Расчет температурного поля с учетом производительности сварки //Сварочное производство. 1993, * 1112. С.18-20.

94. Бреббия К., Теллес К., Вроубел Л. Методы граничных элементов. М., 1987. 524 с.

95. Аккуратов Ю.Н., Михайлов В.Н. Метод граничных интегральных уравнений и решение нелинейных задач теплопроводности //Журнал вычислительной математики и математической физики. 1980, Т.20, № 3. 0.656-663.

96. Использование метода граничных влементов для расчета тепловых полей при многопроходной восстановительной электродуговой наплавке / Галиев И.И., Васильев Н.Г., Требин В.В. Омск, 1996. - Рус.- Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 10.04.96, * 6011-кд95.

97. Бенерджи П., Баттерфилд Р. Методы граничныхэлементов в прикладных науках. М., 1984. 494 с.

98. Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. Ы., 1968. 344 с.

99. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М., 1974. 832 с.

100. Рыкалин H.H. Расчет термических циклов по очертанию плоской сварочной ванны // Сварочное производство. 1967, * 12. С.22-25.

101. Николов Д.Г., Трифонов М.С., Букев А.И, 0 моделировании тепловых источников при дуговой сварке // Сварочное производство. 1987, * 6. С.34-36.

102. Васильев Н.Г., Требин В.В. Расчет термических циклов методом граничных элементов //Повышение динамических качеств подвижного состава в условиях сибирского региона: Межвуз.тем.сб. науч.тр./ Омск, 1995. С.77-81.

103. Свойства элементов. Справочник / Под ред. М.Е. Дрица. М., 1985. 671 с.

104. Павлюк С.К.,Кузьменко И.М. Расчет химического состава металла, наплавленного электродуговым способом // Сварочное производство. 1975, * 12. С.11-13.

105. Попков A.M. Связь потерь металла на угар и разбрызгивание с характером окисления углерода // Сварочное производство. 1975, № 4. С.4-5.

106. Хейфец А.Л.,Пинчук И.С.,Постаушкин В.Ф. Роль электрического взрыва перемычки и силового воздействия дуги в разбрызгивании металла при сварке с короткими замыканиями //Автоматическая сварка. 1978, * 10. С.26-28.

107. Киселев М.М., Вердников В. Г. Определение площадиmпроплавления при наплавке с предварительным подогревом деталей из углеродистых сталей //Сварочное производство. 1984, * 7. С.23-25.

108. Акулов А. И. Технология и оборудование сварки плавлением. М., 1977.

109. Прохоров H.H. Физические процессы в металлах при сварке / В 2-х т. Т.1. Элементы физики металлов и процесс кристаллизации М., 1968. 695 с.

110. Судник В.А., Радаи Д., Ерофеев В.А. Компьютерное моделирование лазерно-лучевой сварки: Модель и верификация / Сварочное производство. 1997, £ 1. С.28-33.

111. Оудник В.А. Физико-математические модели процессов кристаллизации сварных швов (обзор) // Автоматическая сварка. 1984, * 2. С.16-21.

112. Судник В.А., Ерофеев В.А. Расчеты сварочных процессов на ЭВМ. Тула, 1986. 100 с.

113. Березовский Б.М.,Стихин В. А. Влияние сил поверхностного натяжения на формирование усиления сварного шва // Сварочное производство. 1977, * 1. С.51-53.

114. Сварка в машиностроении. Справочник в 4-х т. Т 1 /Под ред. Н.А.Ольшанского. М.,1978. 504 с.

115. Расчет химического состава и моделирование геометрии наплавленного слоя при автоматической электродуговой наплавке деталей подвижного состава/Галиев И.И.»Васильев Н.Г.,Требин В.В.- Омск, 1996. Рус.- Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 10.04.96, J6 601Б-*д95.

116. Виноградов В.А., Гума В.В. Расчетный метод определения состава сварного шва при сварке стыковых соединений из разнородных материалов // Сварочное производство. 1973, £ 12. 0.8-9.

117. Буки A.A., Штенников B.C. Влияние условий сварки на коэффициент перехода легирующих элементов // 0Барочное производство. 1974, № 6. С.5-7.

118. Буки A.A. Математическая модель процесса окисления легирующих присадок при автоматической сварке в газах //Сварочное производство. 1975, J6 10. С. 7-11.

119. Шалимов М.П., Фефелов A.C., Зиниград М.И., Бармин JI.H. Расчет состава металла, наплавленного под керамическим флюсом // Автоматическая сварка. 1984, Jt 1. С. 33-36.

120. Кулишенко Б.А., Табатчиков A.C., Шумяков В.И. Методика расчета состава защитно-легирующих покрытий электродов // Сварочное производство. 1991, * 9. С.14-16.

121. Программа аттестации участка наплавки гребней цельнокатанных вагонных колес. МПС ЦВ, 1995. 5 с.

122. Судник В. А. Применение расчетного метода для оценки влияния сварочных процессов на свойства конструкций // Межвуз. сб. науч. тр. М.: МИИТ, выпуск 783. С.61-70.

123. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна. Справочник / Под ред. Н.Т.Гудцова, М.Л.Бернштейна, А.Г.Рахштадта М., 1956. 1203 с.

124. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте / ВНИИЖТ МПС. -М., 1991. 239 с.ьггя и н зх о г и J и

125. ПРОГРАММА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ФОРМИРУЕМОГО СЛОЯ1. Prograa F0RHIR;usbb

126. Coapute, Dos, Crt, Ob jects, Dr 1 vers, rteaory, Dialogs, StdD)g,H6gBox,HeriuB,Vle«g,App; constcaNork = 100; »Options s>01; cakoaan .« 102; type

127. THyApp * objectHApplicatlon) constructor lnlt;procedure InitHenuBar; virtual;procedure Inlt8tatuaLlne; virtual;procedure HandleEventlvar Event:TEvent); virtual; end; var

128. Dialog : PDialog; R : IRect; Control : PViей; begin

129. R.Assign(lO,2,70,2O); DiaIog:*Meit(PDialog, Init(R,'About')); Mith Dialog" do begin1. R.Aeeignll,2,59,9);

130. H3l3t'(C) Copyright 1996 All right reserved')); InserUControD;1. R.Asslgri(25,15,35,17);

131. Control:=NeMlPButton,Init(R,'Ok*,caOk,bfDefault)); Insert(Control); SelectNextlFalse); end;

132. DeskTop\ExecViB«IDialog); Dispose(Qialog,Donel; end;procedure HakeDiaiog; var

133. DlgPtr : PDialog; R : TRect;

134. ACouand : word; Control : PVibm; Begin1. R.Assignll,1,77,22);

135. DlgPtr ;*Nei<(PDialog,Init(R,'Окно ввода даннмх')); with DlgPtrA do begin1. R.Assignl3f18,36f19);

136. Control:=MeH(P&taticText,lnitlR, '( для цилиндрической поверхности)'));1.sert(Control); R.As8ignl50,5,50,b);

137. Control Ne«(P8taticText, lnlt(R, "));1.sert(Control); R.Assigndl,1,26,2);

138. Control := Me«(P8tatlc1ext, lnit(R, 'I ПОВЕРХНОСТЬ Г));1.sert(Control); R.Asslgn(B,5,30,&);

139. Control NenlPStaticText, lnitlR, I ПАРАМЕТР« НАПЛАВКИ I'D;1.sert (Control); R. Assignee, 37,9);

140. Control : = NeelPStaticText, lnit(R, 'Сила тока, А (полярность обратная),')); Insert (Control); R.AssignUS, 11,74,12);

141. Control s* MenlPStatlcText, lnittR, 'Нагрев детая* перед маппавквк'И; Insert(Control); R.Assign(47,12,63,17);

142. Control:«NeK(P8tatlcText,Init(R,'1-го валика 2-ro валика 3-ro валика 4-ro валика 5-ro1.sert(Control); R.Aesignl2,13,37,14);

143. Control := Me«(PStaticText, InittR, 'Напря«ен*е, В'11;a7insert(Control); R.А&в1дп(2,9,10);

144. Control 1= NeHlPStaticText, InitlR, 'Скорость наплавки, н/ч'));lnsert(Control); R.Assign«2,11,36,12);

145. Control NeHlPStaticText, InitlR, 'Скорость подачи проволоки,н/ч'));1.sert(Control); R.Assignl2,12,36,13);

146. Control := NeHlPStaticText, InitlR, 'Вылет электрода, и«'И;1.sert(Control); R.Assignl2,17,36,IB);

147. Control Nen(P8taticText, InitlR, 'Диаиетр детали, ни'));1.sert(Control); R.Assign(2,16,36,17);

148. Control : = NeHlP8taticText, InitlR, 'Снесение электрода вт зенита,нн'));1.sert(Control); R.Assignt?,6,36,7);

149. Control NeHlPStaticText, InitlR, 'lar наплав«*, нн'));1.sert(Control); R.Assignt2,10,36,11);

150. Control := NeHlPStaticText, InittR, 'Дианетр проволоки, нн'));1.sert(Control); R.Assignl36,11,42,12);

151. Control := Нем(PFiIter Input, InittR, 4, i'0*.'9*.*1» >;1.sert(Control); R.Assignl36,12,42,13);

152. Control : = NeHlPFilterlnput, InitlR, 4, CO*.'9','.'.));1.sert(Control); R.Assignl36,13,42,14);

153. Control >« Иен(PFiIter Input, InitlR, 4, '0'.'9','-','.'}));1.sert(Control); R.AsBlgn(36,14,42,15);

154. Control :> Йен (PFi Iter Input, InitlR, 4, '0'.'9','.'.));1.sert(Control); R.Assignl36,16,42,17);

155. Control NeHlPFilterlnput, InitlR, 4, '0'.'9\'.'.));1.eert(Control); R.Assign<36,17,42,18);

156. Control t> NeHlPFilterlnput, InitlR, 4, '0*9','.'.));1.sert(Control); R.Assign(2,14,36,15);

157. Control j* NeHlPStaticText, InitlR, 'loaf.поверхностного натя1ения,Н/ин'));1.sert (Control); R.At«lft*U7,4,53,5);

158. Control NeelPFilterlnput, InitlR, 4, '0'.'9','.'Ш;1.sert(Control); R.Assignl47,5,53,6);

159. Control j= NeHlPFilterlnput, InittR, 4, '0'.'9','.'Ш;1.sert(Control); R.Assignl47,6,53,7);

160. Control := NeHlPFilterlnput, InitlR, 4, '0'.'9','.'.));1.sert(Control); R.Aesign(47,7,53,8);

161. Control s= NeHlPFilterlnput, InitlR, 4, CO'.'9','.'.));1.sert(Control); R.Assignl44,4,46,ll);

162. Control :« NeHlPStaticText, InitlR, 'С Hn Cr Но V Ni Cu'));1.sert(Control); R.Aseign(71,12,72,17);

163. Control NeHlPStaticText, InitlR, 'С С С С С'));1.sert(Control); R.Asslgn(46,2,62,4);

164. Control NeHlP8taticText, InitlR, 'I Хин. состав,X| |Деталь.Электр.|'));1.sert(Control); R.Assignl61,4,62,11);

165. Control NeHlP8taticText, InitlR, 'I I | | | | |'l);1.sert(Control); R.Assignl53,4,54,ll);

166. Control NeHlPStaticText, InitlR, 'I I | | | | ('));1.sert (Control); R.Aeeign(46,4,47,ll);

167. Control NeHlPStaticText, InitlR, ' | | | | | |'));1.sert(Control); R.Assign(62,2,74,4);

168. Control NeH(P8taticText, InitlR, ЧоэМннкеит перехода, X '));1.sert(Control); R.Assign(47,B,53,9);

169. Control ¡ = NeHlPFilterlnput, InitlR, 4, '0'.'9','.'.));1.sert(Control); R.Assign(47,9,53,10);

170. Control := NeHlPFilterlnput, InitlR, 4, '0'.'9y.')));1.sert(Control); R.Assign(47,10,53,Ш;

171. Control i- NeMtPButton, InlttR, 'Начать расист', ceOk, bfNoresl)); Insert(Control); R.Asslgn(64,18,73,20); Control Ne«(PButton, InitiR, «Cancel, bfNoraal));1.sert(Control); SelectNent(False); DlgitToStr; BetDatatlnputRec); end;

172. ACoeeand:sDeekTop\E*ecVieM(DlgPtr); if ACoaeandOcaCancel then begin Dow8ysError; DoneEvents;1. DoneVideo; DoneHeaory;

173. DlgPtrA.6etData(InputRec); StrToDigit; Seoaetry; Initlleaory; InitVideo; InitEwants; InitSysError; Application*.Redraw; HakeDIalog; end;

174. Dispose(DlgPtr,Done); end;constructor TFilterlnput.Inlt; begin

175. TInputLine.lnit(Bound8,AnaxLen); CharsAllowed:=A)lowed; end;procedure TFiIter Input.SetChar; begin

176. CharsAllowed:=41 lowed; end;procedure TFiIter Input.HandleEvent; beginif (Event.Hhat=evKeyDown) then beginif (Event.CharCode<>10) and not (Event.CharCode in II1.H1B}) andnot (Event.CharCode in CharsAllowed) then1. ClearEventlEvent); end;

177. TInputLine.HandleEvent(Event); end;constructor TNyApp.Init; var1. R : TRect; begin

178. TApplication.Init; HakeDIalog; end;procedure THyApp.InitNenuBar; var R: TRect; begin 6etExtent(R); R.B.V := R.A.V ♦ 1;

179. StatusLine : = NeitlPStatusLlne, InitfR, MeitStatusDeHO, »FFFF, NewBtatusKeyC, kbFlO, caHenu, NewStatusKeyI'a DOS', kbAltX, caQuit, nil)), nil))); and;procedure THyApp.HandleEvent; begin

180. TApplication.HandleEvent(Event); if Event.Nhat = evCoaaand thencase Event.Coaaand of cattork : HorkProcedure; caQptions : HakeDIalog; end; end; var

181. Нпе^бО^О.ЭЬО.Пб); for i:»0 to 3 do begin

182. CBOTHOieNKf piiohtHnosiHa neiftyMaponHMH NHCTttTyion caapxit');readln; cloeegraph; 2: end; End.

183. Локомотивное депо станции Омск644020, г.0мск-20, Локомотивное депо станции Омск1. АКТ

184. Утверждаю* Начальник локомотишо депоот 13 мая 1997г. г.Омск

185. Об использовании результатов научных исследований и разработок в производстве

186. Основание: разработка Омской государственной академии путей сообщения (ОмГАПС) Совершенствование технологии восстановления изнашиваемых деталейподвижного состава Составлен комиссией в составе:

187. Представитель предприятия главный технолог депо Тарабин В.Д. Представители ОмГАПС к.т.н., доцент Смольянинов B.C.,преподаватель Требин В.В.

188. Разработка ОмГАПС характеризуется следующими признаками:

189. Алгоритм, и программа для ЭВМ расчета основных характеристик наращиваемого слоя при восстановлении изношенных поверхностей, в том числе определение химического состава, толщины слоя и высоты неровностей

190. Технико-экономическая или иная эффективность:

191. Составлен в 3 экземплярах Председатель комиссии

192. Главный технолог депо Члены комиссии к.т.н., доцент преподаватель1. Тарабин В.Д.

193. Смольянинов B.C. Требин В.В.