СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть
Вернуться   СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть > Уголок СЦБИСТа > Книги и журналы > xx2

Ответ    
 
В мои закладки Подписка на тему по электронной почте Отправить другу по электронной почте Опции темы Поиск в этой теме
Старый 02.06.2019, 20:14   #1 (ссылка)
Crow indian
 
Аватар для Admin


Регистрация: 21.02.2009
Возраст: 42
Сообщений: 28,791
Поблагодарил: 397 раз(а)
Поблагодарили 5851 раз(а)
Фотоальбомы: 2566
Записей в дневнике: 647
Загрузки: 672
Закачек: 274
Репутация: 126089

Тема: [04-2019] Модернизация маневровых тепловозов с продлением срока службы


Модернизация маневровых тепловозов с продлением срока службы


Г.М. ВОЛОХОВ, Э.С. ОГАНЬЯН, доктора технических наук,
Г.И. ГАДЖИМЕТОВА.С. ГАСЮК, инженеры, АО «ВНИКТИ», г. Коломна, А.В. ПАПИРОВСКИЙ, АО «Шадринский автоагрегатный завод»


Железнодорожный подвижной состав во время эксплуатации подвергается статическим и динамическим нагрузкам, которые вызывают упругие и упругопластические деформации в отдельных зонах или элементах его несущих конструкций. В результате длительной работы экипажной части локомотивов (рама и кузов, их шкворневые узлы, рамы тележек, оси колесных пар и др.) под действием знакопеременных циклических нагрузок происходит деградация металла деталей, снижается их сопротивление усталости, что может привести к повреждению конструкций. При этом накопление повреждений в металле несущих деталей не должно приводить к внезапным отказам и полной потере их работоспособности. Данное условие безопасности обеспечивается путем проведения испытаний на подтверждение нормативных требований к прочности и динамическим качествам локомотивов при постановке на производство. Полученные результаты позволяют внести в технические условия запись о назначенном сроке службы.

Смотрите также: https://www.pohoroni.com.ua/


Многолетний опыт эксплуатации локомотивов подтверждает правильность основных требований к расчетным нагрузкам и показателям динамики и прочности несущих конструкций, заложенных в ГОСТ Р 55513-2013 [1] для их проектирования: нормативный коэффициент запаса сопротивления усталости не менее 2,0 обеспечивает их работу в течение назначенного срока службы в 25 — 30 лет с риском не более 10'4.

В связи со старением подвижного состава и выработкой назначенных сроков службы становится весьма актуальной задача подтверждения его дальнейшей безопасной эксплуатации. В соответствии с техническим регламентом ТР ТС 001/2011 [2], «безопасность железнодорожного подвижного состава и его составных частей должна обеспечиваться путем: установления назначенных сроков службы и ресурсов; установления критериев предельных состояний продукции...», «подвижной состав по прочности, устойчивости и техническому состоянию должен обеспечивать: безопасное движение поездов с наибольшими скоростями в пределах допускаемых значений; отсутствие пластических деформаций при приложении расчетных нагрузок; сопротивление усталости при мало- и многоцикловых режимах нагружения» и другие требования статьи 4 указанного регламента.

Реализация изложенных требований представляется возможной путем определения остаточного ресурса базовых (критических) элементов подвижного состава [3], определяющих его идентификацию при эксплуатации за пределами назначенного срока службы по техническим условиям (ТУ).

В ТУ 24.4.405-76 назначенные сроки службы маневровых тепловозов ТЭМ2У и ТЭМ2УМ были установлены, соответственно, в 32 и 25 лет по нормативному коэффициенту запаса с уточнением количества лет до обновления парка, исходя из норм амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов предприятия. При таком назначении сроков службы не учитываются физико-механические характеристики материала и эксплуатационные факторы, воздействующие на объект и вызывающие деградацию свойств металла наиболее нагруженных деталей и зон конструкций, способствующие исчерпанию запаса ресурса, который является условием безопасной эксплуатации.

В случае принятия собственником подвижного состава решения об эксплуатации локомотива за пределами назначенного по действующим ТУ срока службы возникает необходимость:

- установления рассчитанного и экспериментально обоснованного ресурса дальнейшей безопасной эксплуатации;

- принятия решения о глубине ремонта — модернизации конкретного типа подвижного состава с разработкой ремонтной документации и ресурсовосстанавливающей технологии, обеспечивающей экономически целесообразный срок дальнейшей эксплуатации;

- внесения изменений в действующие ТУ с сохранением литерного обозначения типа установленным порядком (в случае ремонта) или разработки и утверждения новых ТУ с добавлением литерных обозначений типа с указанием нового срока службы (в случае модернизации).

Концепция определения остаточного ресурса, в качестве которого по ГОСТ 27.002-2015 [4] принята наработка объекта от момента контроля до перехода в неработоспособное или предельное состояние, основана на принципе безопасной эксплуатации по техническому состоянию. В соответствии с принятыми критериями предельного состояния, а также с учетом условий эксплуатации локомотивов показателями их технического состояния, отвечающими критериальным условиям [3,4], являются:

- степень деградации (изменения величин за срок эксплуатации) механических характеристик металлов (предел текучести, предел прочности, относительное удлинение и сужение, предел выносливости, твердость, характеристики микро- и макроструктуры);

- коэффициенты запаса прочности (по числу циклов до разрушения или по напряжениям при расчетах на циклическую прочность, по сопротивлению усталости);

- эксплуатационные параметры (режимы работы, вибрации, остаточные деформации и др.).

В случае значительного снижения характеристик бывших в длительной эксплуатации деталей по сравнению с новыми разрабатываются мероприятия по технологической или конструкторской доработке отдельных элементов конструкций (шкворневой узел, концевые части рамы и др.), которые органически отражаются в ремонтно-технологической документации. При необходимости выполняется расчетная и/или экспериментальная проверка внесенных изменений.

Таким образом, проблема дальнейшего использования эксплуатирующегося подвижного состава состоит в том, чтобы правильно оценить техническое состояние несущих его систем (главная рама, рама тележки, колесные пары, остов дизеля, корпусные детали электрических машин и другие агрегаты) и обоснованно с высокой надежностью спрогнозировать остаточный ресурс, обеспечив при этом безопасную эксплуатацию подвижного состава на последующий период по ресурсу несменяемых несущих конструкций его базовых частей [3].

Это техническое состояние определяется по результатам исследования физико-механических характеристик металла детали, ее напряженно-деформированного состояния (при динамико-прочностных испытаниях локомотива или по расчетам на конечно-элементных моделях его несущих конструкций), сопротивления усталости деталей (конструкций), подвергаемых в эксплуатации интенсивному циклическому нагружению (по результатам стендовых испытаний на усталость конструкций, имеющих наработку в эксплуатации, равную или превышающую назначенный срок службы).

На рис. 1 приведен пример испытаний на усталость на специализированном стенде АО «ВНИКТИ» отобранной по условиям сертификации рамы тележки тепловоза ТЭМ2.

Для проведения испытаний на усталость с целью определения остаточного ресурса челюстных рам тележек тепловозов были дополнительно выбраны три рамы тележки тепловозов ТЭМ2. Такие испытания проводились как в рамках требований к прочности [1] и сертификации [2, раздел 6] — на одном образце рамы под действием 107 циклов эксплуатационных нагрузок, так и с целью определения характеристик сопротивления усталости — на нескольких образцах рам и их боковых балок как наиболее нагруженных элементов рамы с построением кривой усталости (рис. 2,3).


Диагностирование неразрушающими методами контроля не дает данных об остаточном ресурсе и не позволяет проводить подобные исследования. Данные методы показывают лишь, что в момент обследования в детали имеются или отсутствуют дефекты (например, трещины). Это необходимо знать, чтобы определить, возможна ли дальнейшая эксплуатация детали. В случае наличия дефектов деталь отправляется в ремонт или забраковывается. Следовательно, дефектоскопия — это условие необходимое, но недостаточное для решения поставленной задачи.

В соответствии стребованиями регламента ТР ТС 001/2011 для продления срока службы тепловозов типа ТЭМ2 АО «Шадринский автоагрегатный завод» провело глубокую модернизацию. О модернизированном тепловозе ТЭМ2-УГКМ было рассказано ранее в журнале «Локомотив» [5], поэтому в данной статье уделим внимание несущим неза-меняемым базовым критическим конструкциям [3].

Модернизированный тепловоз ТЭМ2-УГМК предназначен для выполнения маневровой и вывозной работы на железнодорожных путях колеи 1520 мм промышленных предприятий в районах с умеренным климатом (исполнение У, категория I) с выездом на пути общего пользования. Тепловоз представляет собой шестиосный экипаж на двух трехосных тележках. Кузов тепловоза — не несущий, капотного типа, закрепленный на несущей (главной) раме.

Главная рама сварной конструкции служит для установки и крепления на ней оборудования, а также для передачи через автосцепку тяговых и тормозных сил. Основными несущими элементами рамы являются две продольные балки двутаврового профиля № 45 (хребтовая балка), усиленные сверху и снизу стальной полосой шириной 320 мм, толщиной 22 мм. Продольные балки связаны между собой поперечными элементами, которые в местах установки шкворней и опорно-возвращающих устройств выполнены в виде сварных балок коробчатого сечения. По концам продольные балки связаны между собой литыми стяжными ящиками, приваренными к нижним поясам балок. По бокам рама имеет обносные швеллеры № 16, которые связаны с хребтовыми балками кронштейнами из штампованных листов.

При модернизации локомотива для увеличения жесткости конструкции рамы и размещения оборудования, крепления кузовов и кабины к стальным полосам толщиной 22 мм привариваются продольные швеллеры № 18, а на обносные швеллеры — швеллеры № 20. Продольные швеллеры № 18 связаны между собой поперечными швеллерами № 20, образуя таким образом замкнутый контур для крепления кузовов и кабины машиниста.

Силы тяжести главной рамы с размещенным на ней оборудованием передаются на две трехосные челюстные тележки через опорно-возвращающие устройства.

Тележка тепловоза с челюстной рамой имеет рессорное подвешивание, состоящее из комплектов последовательно связанных между собой винтовых пружин и листовых рессор.

Рама тележки представляет собой сварную конструкцию, состоящую из двух боковин, двух межрамных креплений коробчатого сечения, двух концевых балок и литой шкворневой балки. Буксовые челюсти также отлиты из стали и вварены в боковины. Шкворневая балка приварена к межрамным креплениям. Концевые балки со стороны автосцепки связаны с боковинами рамы болтами, а со стороны топливного бака — приварены. К межрамным креплениям снизу приварены и дополнительно закреплены двумя контрольными болтами стальные литые кронштейны для подвески тяговых электродвигателей.

Все основные элементы главной рамы тепловоза и рамы тележки изготовлены из стали СтЗ.

Базовыми частями, лимитирующими срок службы тепловоза ТЭМ2-УГМК, являются главная рама тепловоза и рама тележки.

При эксплуатации тепловоза главная рама испытывает значительные продольные повторно-статические и ударные нагрузки с относительно малым числом циклов нагружения. Под действием этих нагрузок в ряде элементов конструкции главной рамы могут возникать напряжения, близкие к пределу текучести материала, с возможным образованием в них остаточных деформаций. В этом случае оценка ресурса должна выполняться по результатам испытаний и расчетов несущей способности конструкции по деформационным критериям и малоцикловой усталости.

На тепловозе ТЭМ2-УГМК были проведены испытания от воздействия продольных сил по оси автосцепок (в том числе испытания на соударения), по результатам которых было определено напряженно-деформированное состояние несущих конструкций, выявлены элементы главной рамы тепловоза, требующие конструктивной доработки, разработана ремонтная документация. Необходимые мероприятия для этого были определены расчетом на конечно-элементной модели рамы тепловоза.

Рамы тележек работают главным образом в условиях переменных циклических нагрузок. Многоцикловое их воздействие способствует снижению сопротивления усталости конструкции рамы вследствие накопления повреждений и деградации свойств мате

риала. Оценка ее ресурса была выполнена на основе расчета долговечности по показателям нагруженности и сопротивления усталости конструкции, полученным по результатам ходовых динамико-прочностных испытаний тепловоза и стендовых испытаний на усталость рамы и боковин рам тележек по схеме изгиба как основного повреждающего их фактора.

Ходовым динамико-прочностным испытаниям был подвергнут модернизированный тепловоз ТЭМ2-УГМК № 8688. По результатам испытаний на прочность методом тензометрирования была определена фактическая (эксплуатационная) нагруженность несущих металлоконструкций тепловоза (включая раму тепловоза). Было установлено, что несущие элементы конструкции тепловоза отвечают условиям прочности [1] при движении со скоростями до 90 км/ч. Рама тележки, пропущенная по технологическому циклу завода с восстановлением ресурса наиболее повреждаемых зон, была отобрана Регистром по сертификации на федеральном железнодорожном транспорте (РСФЖТ) установленным порядком и испытана от воздействия статических вертикальных и горизонтальных сил, сил инерции, динамических воздействий при движении тепловоза по различным элементам пути. С учетом результатов проведенного комплекса испытаний был рассчитан ресурс [1, б, 7] и установлен безопасный срок эксплуатации тепловоза по ресурсу несущей системы до 62 лет.

Полученные результаты позволили реализовать требование [2, статья 4] по обеспечению безопасности железнодорожного подвижного состава и его составных частей путем установления назначенных ресурсов и сроков службы.

Оценка ресурса проведена в отношении критических элементов базовых частей тепловоза, испытывающих в эксплуатации наибольшее действие различного вида эксплуатационных нагрузок, с использованием данных о техническом состоянии тепловоза и с учетом накопленных в процессе эксплуатации циклических, временных и коррозионных повреждений, а также конструкционных, технологических и эксплуатационных факторов, изменяющих характеристики и определяющих наступление предельного состояния конструкций [4, б, 7]. Проведены также приемочные и сертификационные испытания тепловоза ТЭМ2-УГМК, по результатам которых оформлены соответствующие протоколы и техническое заключение.

На основании представленных материалов РСФЖТ был выдан Сертификат соответствия (№ ТС RU С-Р11.ЖТ02.В.01707) на маневровые тепловозы серии ТЭМ2-УГМК, модернизированные для продления срока службы.

В результате проведенной модернизации тепловоза ТЭМ2-УГМК и последующей его сертификации было реализовано требование технического регламента Таможенного союза ТР ТС 001/2011 «О безопасности железнодорожного подвижного состава» путем установления назначенных ресурсов и сроков службы. При этом в соответствии с областью деятельности Испытательного центра подвижного состава АО «ВНИКТИ», определенной Свидетельством от 25.03.2015 № 33, выданным Советом по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества и Аттестатом аккредитации от 01.11.2016 № RA.RI.1(Mfl04, выданным АО «ВНИКТИ» Федеральной службой аккредитации (Росаккредитация), удостоверяющих компетентность и право проведения работ по оценке соответствия, был проведен комплекс необходимых испытаний тепловоза и его составных частей, а также выполнена экспериментально-расчетная оценка технического состояния и ресурса несущих конструкций базовых частей тепловоза.

В результате проведения данной работы были решены государственные и научно-технические задачи, гарантирующие безопасность последующей эксплуатации локомотива, а именно:

выявление остаточного и установление безопасного ресурса дальнейшей эксплуатации;

- разработка ремонтной документации и ресурсовосстанавливающей технологии, реализация которых обеспечила экономически целесообразный срок дальнейшей эксплуатации;

- внесение изменения в действующие ТУ установленным порядком с сохранением литерного обозначения типа (в случае ремонта) или разработку и утверждение новых ТУ с добавлением литерных обозначений типа с указанием нового срока службы (в случае модернизации).

Принятие решения собственником о глубине ремонта или проведении модернизации конкретного типа подвижного состава в значительной мере диктуется спецификой и успешностью рода деятельности предприятия, а также значимостью логистически-транспортной составляющей на нем.

Библиография

1. ГОСТ Р 55513-2013. Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

2. ГОСТ Р 57445-2017. Железнодорожные технические средства. Общие требования к методам определения ресурса.

3. Технический регламент Таможенного союза. О безопасности железнодорожного подвижного состава: ТР ТС 001/2011.

4. ГОСТ 27.002-2015. Надежность в технике. Термины и определения.

5. Карянин В.И. Тепловоз ТЭМ2-УГМК: модернизация по-шадрински. Промышленный транспорт // Локомотив. 2015. № 6. С. 33 — 36.

6. Волохов Г.М. Остаточный ресурс несущих конструкций тягового подвижного состава железных дорог: моногр. / Г.М. Волохов, В.П. Тихомиров. — Орел: ОрелГТУ, 2006. —158 с.

7. Оганьян Э.С. Расчеты и испытания на прочность несущих конструкций локомотивов / Оганьян Э.С., Волохов Г.М. — М: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на ж.-д. транспорте», 2013. — 326 с.
__________________
Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

Последний раз редактировалось Admin; 04.12.2021 в 15:23.
Admin вне форума   Ответить с цитированием 12
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
[10-2012] Повышение срока службы пути Admin xx1 0 26.01.2014 07:10
Продление срока службы вагонов Игорь Сергеевич Вагонное хозяйство 4 21.03.2013 14:50
Продление срока службы тепловозов и вагонов ООО "ТПК "Промтехдепо" Движенцы 0 08.11.2012 16:23
Технические условия на модернизацию электропоездов постоянного и переменного тока ЭР2 и ЭР9П с продлением срока службы Admin Тяговый подвижной состав 0 13.07.2012 16:00
Порядок продления срока службы приборов ШНС КРП Постовое и напольное оборудование 6 18.03.2012 01:01

Ответ

Возможно вас заинтересует информация по следующим меткам (темам):
локо0419, тэм2


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Trackbacks are Вкл.
Pingbacks are Вкл.
Refbacks are Выкл.



Часовой пояс GMT +3, время: 20:40.

СЦБ на железнодорожном транспорте Справочник 
сцбист.ру сцбист.рф

СЦБИСТ (ранее назывался: Форум СЦБистов - Railway Automation Forum) - крупнейший сайт работников локомотивного хозяйства, движенцев, эсцебистов, путейцев, контактников, вагонников, связистов, проводников, работников ЦФТО, ИВЦ железных дорог, дистанций погрузочно-разгрузочных работ и других железнодорожников.
Связь с администрацией сайта: admin@scbist.com
Advertisement System V2.4