автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование технологии восстановленияпрофиля поверхности катания цельнокатаныхколес при деповском ремонте

На правах рукописи КАПУСТЬЯН Михаил Федорович

Совершенствование технологии восстановления профиля поверхности катания цельнокатаных колес при деповском ремонте

Специальность 05.22.07 - "Подвижной состав железных дорог и тяга поездов"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПОЕЗ 2

Омск 2000

Работа выполнена на кафедре "Технология транспортного машиностроен и ремонта подвижного состава" Омского государственного университета пут сообщения.

Научный руководитель:

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор ГАЛИЕВ Ильхам Исламович.

Научные консультанты:

кандидат технических наук, доцент. | ТРЕБИН Владимир Викторович"]

кандидат технических наук, доцент КИСЕЛЕВ Алексей Сергеевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ВОРОНИН Николай Николаевич.

кандидат технических наук, доцент БЛИНОВ Павел Николаевич.

Ведущее предприятие:

Западно-Сибирская железная дорога.

Защита состоится "29'' февраля 2000 года в 14 час. на заседании диссерташ онного совета Д 114.06.01 при Омском государственном университете путей сообщеш по адресу: 644046. г. Омск. пр. Маркса, 35, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "29" января 2000 года.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссе] танионного совета Д 114.06.01.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор В.К. ОКИШЕВ

Омский государственный университет путей сообщения, 2000

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Темпы износа колесных пар подвижного состава за последнее время существенно возросли. К причинам, обусловившим интенсивность этого износа, можно отнести: сужение колеи; переход на рельсы тяжелого типа; объемную закалку рельсов, увеличившую их твердость в 1,5 раза по сравнению с твердостью колеса; снижение требований по величине перекоса пути в 2,5 раза и максимально допустимым просадкам рельсовых нитей в 3 раза. Этим конструктивным изменениям, происходившим в путевом хозяйстве на протяжении нескольких лет, не дано обоснования и приняты они без тщательных предварительных исследований их влияния на процесс износа колесных пар подвижного состава.

Обточка колес вагонов в 90-х годах производилась, в основном из-за предельного износа гребней. В процессе такой обточки при равномерном износе на каждый 1 мм бокового износа гребня требуется снять металл по толщине обода на глубину около 1,75 мм. При увеличении угла наклона гребня к основанию, например с 60 до 70°, на каждый миллиметр износа гребня требуется снять металл по толщине обода на глубину 2,75 мм.

Интенсивный износ гребней колесных пар приводит к увеличению затрат на их техническое обслуживание и к снижению безопасности движения.

Как уже отмечалось, интенсивность износа зависит от множества факторов: профиля катания, плана и профиля участка пути обращения подвижного состава, состояния пути, объема внедрения эффективных технологических методов снижения износа и т.п.

Решению задач, связанных с восстановлением деталей транспортной техники, посвящены исследования С.Н. Киселева, И.А. Иванова, В.Б. Шляпина, В.В. Меликова, В.Н. Лозинского, H.H. Воронина и др. Развитию системного подхода к анализу технологического процесса изготовления и ремонта деталей способствовали научные труды A.A. Маталина, Н.Г. Васильева др. Значительный вклад в решение проблем, связанных с анализом тепловых процессов в технологических системах, внесли H.H. Рыкалин, В.И. Махненко и др. Исследованию формирования 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.

Стабильное качество и высокая надежность в эксплуатации восстановленных наплавкой цельнокатаных колес - основное требование к любой реальной технологии. Обоснование основных технологических параметров наплавки и механической обработки, связанных с восстановлением геометрии и свойств рабочих поверхностей, важно рассматривать прежде всего с позиций формообразования сварного шва и термического воздействия на материал колеса.

Таким образом, исследование и разработка оптимальной технологии восстановления профиля катания цельнокатаных колес (ЦКК) при деповском ремонте, является актуальной научно-технической проблемой.

Цель работы. Повышение эффективности технологического процесс восстановления гребней колесных пар и увеличение их ресурса за счет о, новременной наплавки с двух сторон и выравнивания геометрии напла: ленного слоя.

Для достижения поставленной цели были осуществлены исследован* закономерностей формирования наплавляемого слоя при различных пр< странственных положениях наплавляемой поверхности и получены анал1 тические зависимости основных параметров процесса наплавки от геомег рии наплавляемого слоя на основе метода планирования эксперимента.

Кроме того, учитывая, что применение технологических процессе сварки и наплавки вызывает изменения структурного состояния в отдел] ных зонах детали, в работе решается задача определения структуры н; плавленного слоя и околошовной зоны (ОШЗ) с помощью расчета терм! ческих циклов.

Методы исследования. Математическое моделирование технолог! ческих процессов на основе методов планирования эксперимента и решен!: задач оптимизации геометрических параметров валиков с обоснование минимально необходимого их количества.

Анализ двухмерных сечений поверхностей откликов, что позволяв определять режимы наплавки (скорость наплавки, скорость подачи эли трода) при различных углах наклона наплавляемой поверхности.

Компьютерное моделирование тепловых процессов при наплав» гребней колесных пар колес с учетом изменения технологических параме: ров на основе решения нелинейной задачи нестационарной теплопроводнс сти методом элементарных тепловых балансов и использования программ ного комплекса "Сварка".

Научная новизна диссертационной работы, выносимой на защит] состоит в следующем:

1.Разработана математическая модель, описывающая формировг ние геометрии наплавляемого валика на наклонную поверхность.

2.Разрабогана методика расчета технологических параметров нг плавки по известным геометрическим параметрам наращиваемого слоя н основе использования методов планирования эксперимента и решена зад; ча оптимизации геометрических параметров валиков с обоснованием м; нимально необходимого их количества.

3.Дан анализ термического воздействия наплавки гребней колес в; гонов на структуру наплавленного слоя и ОШЗ на основе решения нел* нейной нестационарной задачи теплопроводности и метода элементарны тепловых балансов.

Практическое значение работы состоит в том, что на основе разр; ботанных методик созданы алгоритмы, которые позволяют сократить обт емы теоретических и экспериментальных исследований при проектиров; нии новых и совершенствовании существующих технологий восстановлю ния изношенных гребней колесных пар. Использование рекомендаций, пс лученных на основе результатов исследований, дают ощутимый экономич« ский эффект на предприятиях Западно-Сибирской железной дороги.

Апробация работы. Основные результаты работы были представле-ш на 2-й международной научно-технической конференции "Актуальные цюблемы развития железнодорожного транспорта" (Москва, 1996 г.), на >-й международной научно-технической конференции "Проблемы механи-си железнодорожного транспорта" (Днепропетровск, 1996 г.), на научно-фактической конференции, посвященной 160-летию отечественных желез-1ых дорог "Энергосбережение на предприятиях Западно-Сибирской желез-юй дороги" (Омск, 1997г.), на межвузовской научно-технической конференции, посвященной 160-летию отечественных железных дорог и 100-гетию железнодорожного образования в Сиб1гри "Железнодорожный гранспорт Сибири: проблемы и перспективы" (Омск, 1998 г.), на научно-трактической конференции "Транссиб-99" (Новосибирск, 1999).

Публикации. - Основное содержание диссертационной работы опуб-шковано в 10 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, ¡етырех глав, заключения с выводами, списка использованной литературы 401 наименование) и приложений. Изложена на 114 страницах, содержит 58 рисунков и 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность диссертационной работы в связи : необходимостью разработки оптимальной технологии восстановления гтрофиля катания цельнокатаных колес вагонов при деповском ремонте.

Глава первая. На основании анализа эксплуатационных неисправностей к существующих технологических процессов восстановления изношенных гребней колесных пар вагонов обосновывается необходимость использования технологии их восстановления наплавкой.

При существующей технологии восстановления гребня обточкой поверхностей катания, срок службы колесных пар сокращается, так как при эбработке колеса в стружку уходит примерно 3-4 мм полезного упрочненного металла с поверхности катания.

В последние годы очень актуальной стала проблема уменьшения технологического припуска на механическую обработку в связи с необходимостью компенсации износа гребня. Износ гребня значительно превышает прокат, поэтому колесные пары выдерживают всего 2-4 переточки. Восстановление гребней наплавкой позволяет увеличить срок службы колеса, т. к. сводится к минимуму обточка поверхности катания и достигается срок службы, определяемый только интенсивностью износа по кругу катания. При этом поддержание оптимального соотношения между подрезом гребня и износом по кругу катания можно обеспечить путем выбора соответствующих механических свойств поверхности гребня.

По наиболее распространенной существующей технологии, наплавка производится на оба гребня в одних и тех же режимах. Однако в 80 % случаев толщина гребней различна. Это приводит к тому, что припуск на механическую обработку на одном из гребней будет более 2 мм. При эгом не-

рационально используется электроэнергия, увеличиваются затраты электродной проволоки, флюса и инструмента для механической обработки.

Наплавлять различное количество валиков при одновременном восстановлении двух гребней нежелательно, потому что менее изношенное колесо может охладиться до помещения колесной пары в термос.

Более рациональный подход основан на корректировании режимов наплавки с учетом величины износа гребня. Восстановление должно производиться одинаковым числом проходов для обоих колес.

Из анализа материалов главы поставлены следующие задачи:

1. Совершенствовать технологию восстановления гребней колесных пар вагонов за счет одновременной наплавки с двух сторон и выравнивания геометрии наплавленного слоя.

2. Исследовать закономерности формирования наплавляемого слоя при различных пространственных положениях наплавляемой поверхности на основе метода планирования эксперимента.

3. Решить задачу определения структуры наплавленного слоя и ОШЗ с помощью расчета термических циклов.

4. На основании сравнительного анализа технико-экономических показателей двух вариантов технологии восстановления - базовой и новой, дать рекомендации по совершенствованию существующего технологического процесса наплавки гребней ЦКК.

Вторая глава посвящена определению технологических параметров наплавки при восстановлении изношенного гребня колесной пары.

При восстановлении гребня колесной пары подвижного состава наплавкой необходимо обеспечить соблюдение целого ряда технологических требований, нарушение которых может привести к возникновению браков в эксплуатации.

Одной из основных проблем восстановления является выбор технологических параметров процесса наплавки по известным геометрическим размерам изношенного гребня бандажа колесной пары.

Решение этой проблемы состоит из двух последовательных этапов:

1. Определение геометрических параметров формируемого слоя наплавки.

2. Разработка методики расчета технологических параметров наплавки по известным геометрическим параметрам наращиваемого слоя.

Большинство рекомендованных методик расчета представляются эмпирическими зависимостями, что сужает область их применения, либо имеют столь сложную структуру, что их реализация связана с большими объемами вычислений при расчете параметров наплавляемых валиков индивидуально для каждой восстанавливаемой детали.

Методика расчета геометрических параметров состоит в следующем:

1. По замерам износа получаем аналитические зависимости для контура изношенной области. Функции, описывающие границы контура хорошо аппроксимируются полиномами нечетной степени (рис.1).

з

Фп(л)~ -граница подреза (1)

б

Ф^ (л) = 2 ~ граница стандартного гребня (2)

о

л

ФагОО ¿р

Ж

0

о

Рис. 1

Коэффициенты полиномов находятся методом наименьших квадратов. В большинстве случаев "хорошее" приближение обеспечивают полиномы третьей степени.

2. Для расчета геометрии наплавленного слоя определяем размеры и конфигурацию отдельного валика с номером "Г (рис.2). Валик представлен в виде двух фигур, соответствующих проплавленной и наплавленной частям. В качестве основных геометрических параметров выбраны: Ьпр| -максимальная глубина проплавки; Ьт - высота проплавляемой части валика; & - ширина валика (Ь,/2=а.).

Так как выбор оптимальных размеров валиков производится на основе минимизации их суммарной площади, то необходимо определить вид функций, описывающих контуры валика.

Линия границы проплавлениях = /„р О;) аппроксимируется квадратичной формой:

л

Л

V / ^

Лр М

&

Рис.2

Коэффициенты С| и С'з находятся как функции параметров Ь, И Лпр)" ПС заданным значениям глубины проплавки и площади проплавленной части, расположенной в области основного металла. Эти значения определены требованиями надежности наплавки. Как показали расчеты, граница про-плавления определяется параболой либо эллипсом в зависимости от величины отношения Ь^ ¡Ь.

Площадь проплавки определяется выражением:

Г

* лр/

а 21

(4)

Контур сечения внешней оболочки валика аппроксимируется функцией вида:

т

(5)

'л=о

Для широкого диапазона изменения угла наклона валика хорошее приближение достигается при ш=5.

Коэффициенты Б п аппроксимирующего полинома найдены из условия равновесия массовых сил наплавленного металла и суммарнсго поверхностного напряжения металла и пленки шлака.

В качестве условия равновесного состояния принят минимум суммарной потенциальной энергии:

(а,- - хг) sin( -f ajJ + ycos[^ + а,-

%

dydx, +

+ -

к

21

ЁМ

dx у

dx, - J

> => min

Площадь наплавки определяется формулой

Fh =

- (7)

-i Л= о

3. Выбор оптимальных геометрических параметров валика произведен из требования минимума суммарной площади всех валиков наплавляемого слоя.

Ц = + ^рДа, ,4,,«,.)] =» min (8)

где i - число валиков в наплавляемом слое. Данное требование обеспечиг минимум меташго- и энергозатрат процесса восстановления колесной пары..

Решение задачи оптимизации производилось при следующих ограничениях (рис. 3).

а) условия полноты восстановления износа бандажа:

= Ъ Ф„{хА)= 0;

Нуа-УО)1 = в.,

б) условия сопряжения валиков:

в) условия полноты проплавки основного металла:

г) ограничение на количество валиков:

(9)

(10) (IО

(12)

х.

L-,

где ^ - длина контура подреза.

. При решении задачи производится приведение систем координат ХАУ, валиков к базовой системе отсчета ХОУ, с помощью матриц поворота и сдвига.

Углы поворота определяются через углы наклона валиков, а координаты центров О, валиков задаются их шириной и геометрией износа.

В результате решения задачи оптимизации получены значения Ьпрп Ьш, Ь,, а, для каждого валика и необходимое (минимальное) количество "к" наплавляемых валиков для колеса колесной пары, имеющего больший износ гребня. Для колеса с меньшим износом гребня геометрические пара-

метры валиков и углы их наклона определяются при заданном их количестве "к" по вышеизложенной методике.

Рис.3

Вторая часть главы посвящена расчету технологических параметров наплавки по известной геометрии наплавляемых валиков.

Проведены экспериментальные исследования геометрии наплавленного валика. Исследованы закономерности формирования наплавляемого слоя при различных пространственных положениях наплавляемой поверхности и получены аналитические зависимости основных параметров процесса наплавки от геометрии наплавляемого слоя на основе метода планирования эксперимента.

Целью является получение математического описания изучаемого процесса. Из-за сложности процесса и малого объема информации неизвестную зависимость исследуемой величины § от к независимых факторов представляют полиномом вида:

£ = & + . (13)

Определены коэффициенты уравнения и дана оценка их значимости. Уравнение регрессии, полученное по результатам опытов, имеет вид:

Для проведения эксперимента выбран некомпознционный план второго порядка. Результаты предварительных экспериментов, проведенных автором, и данные других исследователей показали, что на геометрию валика, наращиваемого наплавкой на наклонную поверхность влияют следующие факторы: скорость наплавки (х1), скорость подачи электрода (х2), положение наплавляемой поверхности в пространстве (хЗ), вылет электрода (х4), напряжение дуги (х5), диаметр электрода (хб), смещение электрода (х7). Для выбора значимых факторов был проведен опрос специалистов. Обработка данных показала, что значимыми следует признать диаметр электрода, скорость подачи электрода, скорость наплавки, напряжение дуги, положение восстанавливаемого изделия в пространстве.

По данным опытов, проведенных согласно матрице планирования, получены математические модели, характеризующие зависимости геометрических параметров валика от исследуемых факторов процесса. Эти модели представлены в виде полиномов второй степени. Уравнения регрессии можно использовать для поиска оптимальных условий ведения процесса, а также как интерполяционную формулу для предсказания значений у в области эксперимента.

Для обеспечения технологии наплавки необходимо иметь зависимости технологических параметров Уэ, V,, от геометрических размеров валика. Эти зависимости получены в виде уравнений нелинейной регрессии по экспериментальным данным. Коэффициенты корреляции аппроксимирующих функций (г1=0.91; г2=0.79), подтверждают хорошую согласованность полученных полиномов с данными экспериментов.

По результатам исследований, приведенных во второй главе можно сделать следующие выводы:

1. Метод расчета геометрии проплавляемой и наплавляемой частей валика предложенный в работе позволяет найти оптимальные геометрические параметры валиков и минимально необходимое их количество.

2. Экспериментальные исследования на основе метода планирования эксперимента позволили получить аналитические зависимости режимов наплавки от геометрических параметров наплавленного валика. Полученные модели адекватны при 5%-ом уровне значимости.

3. Двухмерные сечения поверхностей откликов позволяют определять режимы наплавки (скорость наплавки, скорость подачи электрода), при различных углах наклона наплавляемой поверхности.

В третьей главе выполнено численное моделирование термического воздействия наплавки на колесо вагона.

С учетом того факта, что применение технологических процессов сварки и наплавки вызывает изменения структурного состояния в отдельных зонах детали, в работе решается задача расчета термических циклов и дан анализ их воздействия на структуру наплавленного слоя и околошовной зоны на основе решения нелинейной нестационарной задачи теплопроводности методом элементарных тепловых балансов.

Причинами изменения температуры в детали являются: изменение условий на ее поверхности, выделение теплоты при структурных и фазовых превращениях и выделение теплоты в ходе пластического деформирования материала (это явление не учитывается, т.к. его влияние незначительно, а учет весьма сложен). Исходными данными для решения задачи являются также форма и размеры детали и модель поведения материала в виде таблицы теплофизических свойств в зависимости от температуры.

За основу при расчетах был принят метод элементарных тепловых балансов (МЭБ), основанный на законе сохранения энергии, изложенный в работах Коздобы Л.А., Куркина A.C., Павловича A.A. Все тело разбивается на элементарные объемы (элементы), отделенные друг от друга и от окружающей среды некоторыми поверхностями. На этих поверхностях определяются тепловые потоки из элемента в элемент или из элемента в окружающую среду. Изменение количества теплоты в элементе AQ за один шаг равно суммарной мощности всех тепловых потоков через границы этого элемента, умноженной на время шага Дт,

AQsAt^q.S,, (15)

где qt, - средняя мощность теплового потока через единицу площади поверхности границы элемента S,; п - число границ элемента.

В общем случае при наличии у элемента по границ с соседними элементами, in, т и пз внешних границ 1-го, 2-го и 3-го рода из (15) используем следующую зависимость для определения изменения теплосодержания в объеме любого элемента за время Ar:

(т Г -Т =L Т i-T

Ah3V, = Ai XX,p,i 'cos(n1,d1)SI4-£x,yJ , 'cos(nJ,d„J)S)+.■■

l.>=> a, p' Q.pJ

¿=1 Ы1 J

где S (i,J,k,l) - площадь соответствующей границы с соседними элементами или с внешней средой; Т-температура в геометрическом центре элемента; Тем- температура в центре смежного элемента; ТР- температура на границе; d - отрезок, соединяющий центры соседних элементов; nj, nj - нормаль к границе; cos(n.d) - косинус угла между отрезком d и нормалью к границе; qrp - скрытая удельная теплота структурных и фазовых превращений; ЦТгр) - коэффициент теплопроводности при температуре на границе; <Хгр • коэффициент теплоотдачи на границе.

Шаг по времени Дт должен быть ограничен таким образом, чтобы в конце шага Тэ была ближе к Тэр, чем в начале, иначе будет нарушена устойчивость решения

!t1p-T3S|<]T,p-TJ ■ (17)

где Т-х) - температура в элементе в начале шага; Тэк — Т»

+(ДЫср) -

температура в конце шага.

Из (17) следует

'■»"А СС5(П,.<1,)Г А «(п.,^,) Л

2, х, ——sj + 2„ К, —^-+¿«грЛ

= Ь, __/_ Л Ч П. А \ п.

1.1 р! 1=1

При шаге по времени, близком к критическому, процесс приближения Т, к Тэр является немонотонным. Монотонная сходимость наблюдается приДт = 0.5Дт*р. В начале решения вводятся начальные и граничные'усло-вия и проверяется допустимость заданного шага по времени по (18). При этом в формулу должно быть подставлено наименее благоприятное из возможных сочетаний X, ср и а. Как следует из (18), шаг Дт пропорционален квадрату линейного размера элемента.

Задача о расчёте температур при наплавке обода колеса с целью его ремонта, может быть сведена к осесимметричной путем введения допущения о том, что источник теплоты является быстродвижущимся. Такое допущение соответствует действительности, т. к. наплавка ведется со скоростью больше чем 0,7 см/с. Считается, что наплавляемый за один проход валик накладывается мгновенно по всей длине окружности обода. Вносимая при этом погрешность идет в запас прочности.

Имея в распоряжении данные о величине тока сварки -1 , напряжения и и к. п. д. - п, можно определить полезную мощность сварочного источника:

я = 1-и-п (19)

Количество теплоты, выделяемое за время действия сварочного источника теплоты при наплавке одного слоя, вычисляется согласно формуле:

д = Я-1«ЯОя=ч-2-я-ЯАГ„ (20)

где Я - средний радиус наплавляемого слоя, V« - скорость наплавки.

Это количество теплоты вводится объем:

У^ал-Л-Б. (21)

где Б- площадь валика в радиальном сечении.

Следовательно теплосодержание элементов, моделирующих наплавляемый валик будет равно

ЬЛви±Д ' (22)

V УБ

Таким образом, при решении задачи, весь процесс разбивается на стадии, количество которых равно числу наплавляемых валиков. В начале каждой стадии в элементах, моделирующих очередной валик задается теплосодержание, вычисленное по формуле (22). Затем на протяжении времени рассматривается процесс распространения теплоты от нагретых элементов к более холодным. Далее эти действия повторяются для следующего валика. При наплавке последнего валика процесс рассматривается до полного остывания детали.

В зависимости от степени износа гребня колеса предусматривалась возможность наплавки на разных режимах. В каждом слое наплавки выделены группы элементов, которые соответствуют последовательному нало-

жению проходов. Общее количество элементов в модели при решении тепловой задачи было равно 574.

План моделирования включает последовательную оценку воздействия на материал колеса процессов предварительного подогрева, последовательность нанесения швов при наплавке. Моделирование проводится для колес с износом гребня 3 и 5 мм при толщине "обода б=60мм.

При этом анализ проводился для элементов, расположенных от линии сплавления 1-го слоя на расстояниях: 1, 2, 3 мм - в вершине гребня, 3,5 мм -в основании гребня.

Реализация изложенного алгоритма осуществлена на основе использования программного комплекса «Сварка», разработанного в МГТУ им. Баумана и ИАЭ им. Курчатова.

Результаты расчетов термических циклов позволили сделать следующие выводы:

1. Анализ результатов моделирования влияния наплавки гребней одного колеса на различных режимах на термические циклы позволяет сделать вывод о том, что для всех точек ОШЗ скорость охлаждения не превышала 30°С/с, что приводит к образованию менее 50% мартенсита.

2. Анализ влияния изменения тепловложения при однослойной наплавке в пределах изменения параметров режима, на термические циклы и структуру в ОШЗ свидетельствует о том, что наплавка гребня на максимальных из указанных параметрах режима должна приводить к более благоприятным параметрам термического цикла, чем при минимальных параметрах.

3. При тепловложении на рассчитанных режимах наплавки увеличивается время пребывания металла ОШЗ в интервале Т=300-500°С, что увеличивает вероятность получения стабильных структур.

Четвертая глава посвящена определению экономической эффективности использования оптимальной технологии восстановления ЦКК.

Совершенствование технологии восстановления изнашиваемых поверхностей деталей подвижного состава является мероприятием научно-технического прогресса, направленным на решение следующих экономических задач: привлечение дополнительных объемов работы предприятия в результате улучшения качества наплавки восстанавливаемых поверхностей ремонтируемых узлов локомотивов и вагонов; повышение безопасности и надежности эксплуатационной работы подвижного состава; сокращение эксплуатационных расходов; рост производительности труда и фондоотдачи без ухудшения качества транспортного обслуживания.

В работе произведен расчет сравнительной экономической эффективности использования технологии восстановления деталей подвижного состава, разработанной по новой методике на примере наплавки гребня ЦКК. Сравнение производится с ранее применяемой наплавкой. Для расчетов используются методические рекомендации МИИТа и ВНИИЖТа.

В результате проведенных расчетов основные экономические показатели трехлетнего срока эксплуатации новой технологии восстановления бандажей ЦКК вагонов пределах целого предприятия составляют:

1 .чистый дисконтированный доход - 147796 руб.;

2.индекс доходности - 2,14;

3. внутренняя норма доходности ~ 3,4;

4. срок окупаемости инвестиций - 0,8 года.

Результаты оценки технико-экономической эффективности предложенных мероприятий позволяют сделать следующие выводы:

1. В результате улучшения качества наплавки поверхности катания ЦКК происходит увеличение сроков службы ходовой части подвижного состава.

2. Значительное сокращение расходов и трудоемкости работ по наплавке и механической обработке колесных пар вагонов приводит к росту производительности труда и фондоотдачи в работе предприятия.

3. Предлагаемая технология улучшает условия труда работников и является важным социальным эффектом данного мероприятия.

4. Величина чистого дисконтированного дохода для трехлетнего использования новой технологии в пределах одного вагонного депо составляет около 150000 руб.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

¡.Эффективность технологии вое становления колесных пар существенно увеличивается при одновременной наплавке обоих гребней и выравнивании геометрии наплавленного слоя.

2. Решена задача выбора оптимальных геометрических параметров наплавленного слоя.

3.На основе метода планирования эксперимента исследованы закономерности формирования наплавляемого слоя при различных пространственных положениях наплавляемой поверхности, получены значения основных геометрических параметров валика при различных сочетаниях технологических параметров наплавки.

По экспериментальным данным получены функциональные зависимости для расчета технологических параметров наплавки по заданной геометрии наплавляемого слоя.

4.Дана оценка структуры и свойств наплавленного слоя и околошовной зоны с помощью расчета тепловых полей и термических циклов. Установлено, что при одновременной наплавке двух гребней ЦКК на рекомендованных режимах скорость охлаждения Wen не превышает 30°С/с, что приводит к образованию менее 50 % мартенсита.

5. Выполненная оценка экономической эффективности на примере вагонного депо Московка Зап.-Сиб. ж. д. показала, что при использовании предложенной технологии общая экономия составит около 150 тыс. рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Моделирование технологического процесса восстановления деталей подвижного состава / И.И. Галиев, Н.Г. Васильев, В.В. Требин,

М.Ф. Капустьян // Тезисы докл. П междунар. науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта" / Московский гос. ун-т. путей сообщения. М., 1996. С. 45-46.

2. Васильев Н.Г., Требин В.В., Капустьян М.Ф. Повышение долговечности восстанавливаемых деталей подвижного состава // Тезисы докл. IX междунар. науч.-техн. конф. "Проблемы механики железнодорожного транспорта"/ Днепропетровский гос. техн. ун-т. ж.-д. транспорта. Днепропетровск, 1996. С.47

3. Капустьян М.Ф. Исследование геометрии наплавленного слоя при электродуговой наплавке. // Совершенствование устройств подвижного состава, электрификации, автоматики и связи железнодорожного транспорта: Сб. науч. статей аспирантов и студентов академии I ОмГАПС. Омск, 1997. Выпуск 1. С. 32-34.

4. Галиев И.И., Васильев Н.Г., Требин В.В., Капустьян М.Ф. Моделирование на ЭВМ теплофизических процессов в технологических системах // Тезисы докл. 3-ей межвузовской научно-методической конференции " Компьютеризация учебного процесса- путь активизации учебно -познавательной деятельности студентов" / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1997. С.60

5. Требин В.В., Капустьян М.Ф. Исследование компьютерного моделирования для оптимизации технологии восстановления деталей вагонов // Материалы научно-практической конференции, посвященной 160-летию отечественных железных дорог "Энергосбережение на предприятиях Западно-сибирской железной дороги". Омск, 1997. С.60

6. Требин В.В., Капустьян М.Ф. Повышение эффективности восстановления деталей подвижного состава при деповском ремонте. /У Тезисы докл. научно-практической конференции "Транссиб-99". Сибирский государственный университет путей сообщения. Новосибирск, 1999. С. 65-66.

7. Требин В.В., Капустьян М.Ф. Обеспечение заданного качества восстанавливаемых деталей при наплавке // Материалы межвузовской научно-технической конференции, посвященной 160-летию отечественных железных дорог и 100-летию железнодорожного образования в Сибири "Железнодорожный транспорт Сибири: проблемы и перспективы". Омск,1998. С.41-42.

8. Требин В.В., Капустьян М.Ф., Панасенко О.Ф. Математические модели формирования наплавленного слоя при восстановлении изношенных деталей вагонов II Совершенствование технологических процессов ремонта подвижного состава: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. унт. путей сообщения. Омск, 1998. С.45-49.

9. Требин В.В., Капустьян М.Ф. Управление геометрией слоя при наплавке гребней колесных пар // Повышение динамических качеств подвижного состава и поезда в условиях Сибирского региона: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1998. 77с.

10. Васильев Н.Г., Требин В.В., Капустьян М.Ф. Установка для наплавки гребней колесных пар. Свидетельство РФ № 5548 на полезную модель, кл.6 В 23 К 9/00, 16.12.1997 г.