WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

САМОЙЛОВА

Елена Викторовна

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

ТЯГОВЫХ РЕДУКТОРОВ ТЕПЛОВОЗОВ

Специальность 05.02.18 – «Теория механизмов и машин»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2010

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения» на кафедре «Теория механизмов и робототехнические системы».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Войнов Кирилл Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Тимофеев Борис Павлович кандидат технических наук, доцент Федоров Денис Владимирович

Ведущая организация: Балтийский государственный технический университет им. Д.Ф. Устинова

Защита диссертации состоится «16» ноября 2010 г. в 17.30 на заседании диссертационного совета Д 212.227.04 при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, ауд. 461.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СанктПетербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики.

Автореферат разослан «_» октября 2010 г.

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять по адресу университета: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, секретарю Диссертационного совета Д 212.227.04.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 212.227.04, к.т.н., доцент Киселев С.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Тяговые зубчатые колеса и шестерни являются теми элементами конструкции тепловозов, износостойкость которых необходимо повышать. Продолжительность исправной работы тягового редуктора в редких случаях превышает 1,5 млн. км пробега вместо 2,5 млн. км, необходимых по условию равнопрочности всех ответственных элементов ходовой части до капитального ремонта.





По результатам анализа технического состояния тепловозного парка по сети железных дорог России в течение последних лет (2005–2008 гг.) на зубчатые передачи приходится 10–13 % от общего количества отказов механического оборудования, а неплановые ремонты, вызванные выходом из строя тяговых редукторов, составляют свыше 9 % от общего количества неплановых ремонтов тепловозов.

Износостойкость зубчатых передач пассажирских локомотивов выше, чем грузовых. Из статистических данных известно, что тяговые редукторы тепловозов с односторонней прямозубой зубчатой передачей изнашиваются примерно в 2 раза быстрее электровозных редукторов.

Тепловозы с тяговым редуктором широко распространены на железных дорогах России, Эстонии, Латвии, Литвы, Украины, Белоруссии, Германии, а также они используются для грузовых и пассажирских перевозок в Болгарии, Чехии, Словакии, Румынии, Франции, Великобритании, Греции, Бразилии и США.

Для смены тяговых зубчатых колес в редукторах ремонтные заводы ОАО «РЖД» и локомотивные депо ежегодно расходуют десятки тысяч тонн легированной стали и сотни миллионов рублей.

Зубчатые передачи тяговых редукторов тепловозов работают в тяжелых условиях, характеризующихся повышенным трением между зубчатыми колесами, обусловленным интенсивным выдавливанием смазочного материала из зоны контакта. Недостаточное количество смазки вызывает повышение температуры в области контакта и приводит к износу подвижных сопряжений. Это вызывает отказ зубчатых передач в виде выкрашивания, схватывания, изменения формы зубьев, излома. Изменение формы сопряженных зубьев ведет к увеличению кинематической погрешности редуктора. При этом возрастают динамические нагрузки, потери на трение, снижается КПД и долговечность зубчатых передач.

Сократить простои из-за преждевременных замен или ремонтов колес тяговых редукторов тепловозов и повысить надежность их эксплуатации возможно, обеспечивая постоянное присутствие смазочного материала в зубчатых сопряжениях.

Не менее важным условием долговечной и безопасной эксплуатации тяговых передач и иных пар трения тепловозов является использование качественных консистентных и пластичных смазочных материалов.

В настоящей работе была поставлена комплексная задача по разработке способа сохранения смазочного материала в зубчатых передачах тяговых редукторов тепловозов, а также созданию методики определения возможности применения смазочных материалов в узлах тепловозов с использованием критерия скорости вращения деталей / образцов для увеличения работоспособности тепловозов и повышения безопасности движения поездов.

Цель работы – повышение износостойкости зубчатых передач тяговых редукторов тепловозов путем разработки способа сохранения смазочных материалов и создания методики определения применимости смазочных материалов по критерию скорости вращения деталей / образцов.

В диссертации были поставлены следующие задачи.





1. Изучить причины повышенного износа зубчатых передач тяговых редукторов тепловозов.

2. Разработать способ сохранения смазочного материала в зубчатых передачах тяговых редукторов тепловозов.

3. Дополнительно разработать способ постоянного сохранения смазочного материала в зоне трения кулачковых механизмов.

4. Экспериментально исследовать и апробировать предложенный способ сохранения смазочного материала в тяговых редукторах тепловозов, разработать рекомендации к производству и внедрению результатов научного исследования на тепловозах и в другой технике (например, вагоноремонтных машинах «Волжанка», передачах подъемно-транспортных устройств).

5. Создать методику определения применимости смазочных материалов в узлах тепловозов и другой техники, по критерию скорости вращения деталей / образцов путем сравнения момента начала и окончания отрыва смазочного материала, выработать рекомендации по ее применению.

6. Сделать оценку технико-экономической эффективности внедрения разработанного способа сохранения смазочного материала в зубчатых передачах тяговых редукторов тепловозов.

Объектом исследования являются тяговые редукторы тепловозов.

Предметом исследования является повышение износостойкости зубчатых передач тяговых редукторов тепловозов.

Основные методы научных исследований В работе использовались основные положения локомотивостроения, технологии ремонта локомотивов, трибологии, теории механизмов и машин, деталей машин, теоретической механики, математики (применялись методы статистического анализа и конечных элементов), информатики.

Математическое моделирование и обработка результатов экспериментальных исследований в основном выполнены с помощью ПЭВМ и программных комплексов Microsoft Excel, MathCAD, SolidWorks SimulationXpress 2009 на базе численных методов.

Научная новизна 1. Получена регрессионная (статистическая) модель развития износа тяговых зубчатых передач тепловозов с использованием разработанного способа сохранения смазочного материала.

2. Разработана методика расчета упругих элементов, постоянно удерживающих смазку в тяговых зубчатых передачах тепловозов.

3. Предложен критерий контроля эффективности применения смазочного материала путем проверки состояния смазки в динамике при вращении образцов / деталей с различной скоростью.

Практическая значимость 1. Разработан способ существенного снижения износа зубчатых колес тяговых редукторов тепловозов и другой техники, который подтвержден практикой испытаний.

2. Разработан прибор «Адгезиметр универсальный», на который получен патент. Прибор внедрен на базе грузового вагонного ремонтного депо станции «Кандалакша».

3. Предложен метод оценки технико-экономической эффективности разработанного способа сохранения смазочного материала в зубчатых передачах тяговых редукторов тепловозов. Экономический эффект составит не менее 1,5 млн. руб. в год на эксплуатационный парк из 100 тепловозов. Срок окупаемости 4 месяца.

Реализация. Успешная опытная апробация способа сохранения смазочного материала в зубчатой передаче вагоноремонтной машины «Волжанка» подтверждает возможность широкого применения представленной разработки. Получен акт о внедрении прибора «Адгезиметр» для определения применимости смазочных материалов по критерию скорости вращения деталей / образцов на базе грузового вагонного ремонтного депо станции «Кандалакша». Получены справки о внедрении в учебный процесс ФГОУ ВПО ПГУПС технических разработок в дисциплинах «Детали машин и основы конструирования», «Теория механизмов и детали машин для сооружения мостов и тоннелей» и «Прикладная механика».

Достоверность полученных результатов обеспечивается совпадением результатов теоретических расчетов с результатами испытаний при использовании высокоточного измерительного оборудования и дальнейшей обработкой результатов исследований с помощью ПЭВМ.

Апробация работы Основные положения разработанных методик и результаты исследований докладывались на 6-й, 7-й, 8-й и 9-й Международных конференциях «Трибология и надежность» (Санкт-Петербург, 2006–2009 гг.), научнотехнической конференции «Шаг в будущее» (ПГУПС, Санкт-Петербург, 2007 г.), международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» (Самара, 2007 г.), 18-я Международная конференция «Текущие проблемы рельсовых транспортных экипажей» (Жилина, Словакия, 2007 г.), 4-я Конференция «Мехатроника систем и материалов 2008» (Биялосток, Польша, 2008 г.), 10-й Международной научнопрактической конференции «Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки» (Санкт-Петербург, 2008 г.), Международной научно-технической конференции «Актуальные задачи машиноведения, деталей машин и триботехники» (Санкт-Петербург, 2010 г.).

Публикации Основные положения диссертации опубликованы в 14 печатных работах общим объемом 3,2 п.л., из них 3 работы в изданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобразования России. По результатам внедрения получен патент на полезную модель.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и пяти приложений, изложена на 163 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц и 66 иллюстраций. Библиографический список насчитывает наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи работы, объект и предмет исследования, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проанализировано техническое состояние тяговых редукторов тепловозов. Рассмотрены существующие конструкции тяговых редукторов и их основные неисправности, связанные с износом зубчатых колес и потерей смазки в зацеплении. Статистические данные, предоставленные Дирекцией тяги Октябрьской железной дороги, показывают, что большую часть неплановых ремонтов вызывает выход из строя определяющего конструктивного элемента экипажной части тепловоза – тягового редуктора, в основном из-за износа зубьев – в: 2007 г. – 6,80 %; 2008 г. – 7,76 %; 2009 г. – 6,68 %.

Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что отказы зубчатых колес обусловлены образованием трещин у ножки зубьев и во впадинах (наблюдались уже после первого года эксплуатации, а предельный износ после 3–4 лет работы), а отказы ведущих шестерен вызываются износом рабочих поверхностей зубьев. Существенное влияние на процесс изнашивания оказывает интенсивное выдавливание смазочного материала из зоны контакта зубчатых колес вследствие высоких значений удельного давления. В результате исследования форм износа зубьев по высоте установлено, что износ ведущих шестерен и ведомых зубчатых колес на ножке зуба на 10–30 % выше, чем на головке.

Проблеме изнашивания и усталости деталей машин посвящены исследования И.В. Крагельского, М.М. Хрущова, М.М. Маганева, А.С. Проникова, Ю.H. Дроздова, В.В. Шульца, А.И. Петрусевича, В.В. Вейца, Ю.К.

Михайлова и др.

Вопросы теоретических и экспериментальных исследований динамики подвижного состава и ее снижения в тяговых приводах и зубчатых передачах отражены в работах В.Н. Иванова, Б.В. Меделя, С.М. Куценко, А.И. Беляева, И.В. Бирюкова, В.М. Горского, А.Д. Глушенко, И.П. Исаева, В.А. Четвергова, А.С. Евстратова, В.П. Евсюкова, В.А. Камаева, А.П. Павленко, С.И. Проскурякова, В.Н. Старченко, К.В. Ольшевского, В.Е. Кононова, Ю.В. Емельянова, В.В. Кочергина, В.С. Авраменко и др.

Значительный вклад в обеспечение эффективных технологических решений, направленных на повышение надежности тяговых зубчатых передач внесли Д.Л. Юдин, Л.М. Школьник, М.М. Машнев, Э.В. Рыжов, М.Д. Генкин, О.И. Антонов, И.А. Копф, Г.Г. Овумян, Н.Н. Каменев и др.

Проведенный анализ проблемы позволил сформулировать основные задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены консистентные и пластичные смазочные материалы, применяемые в узлах тепловозов, проанализированы особенности смазывания тяговых зубчатых передач, а также методики и приборы для контроля смазок, применяемых в узлах тепловозов и другой техники.

Однако использование известных технологий смазывания тяговых зубчатых передач тепловозов и другой техники не приводят к их надежной эксплуатации, поскольку возникает граничное трение и как следствие – повышенный износ зубьев. Это происходит из-за того, что смазочный материал быстро выдавливается в стороны, оставляя тяговые зубчатые передачи работать практически без смазки. Поэтому крайне важно решить задачу повышения эффективности постоянного подвода смазочного материала в зону трения таких сопряжений для создания условий длительной и надежной эксплуатации тяговых зубчатых передач тепловозов и другой техники.

Не менее важным условием долговечной и безопасной эксплуатации тяговых передач и иных пар трения тепловозов является использование качественных консистентных и пластичных смазок. Как показал анализ методик и приборов для их контроля, не существует эффективных и простых методов определения применимости смазочных материалов по критерию скорости вращения деталей / образцов путем сравнения момента начала и окончания отрыва смазки, которые бы обеспечивали и гарантировали долговременное сохранение смазки в зоне контакта подвижных сопряжений. В связи с этим была разработана методика и создан прибор «Адгезиметр универсальный», позволяющий осуществлять этот контроль.

Прибор (рис. 1) содержит высокооборотный электрический двигатель 1, скорость вращения выходного вала которого фиксируется датчиком Холла 2 и при этом может плавно регулироваться в широких пределах.

Выходной вал через муфту 3 соединен с пустотелым цилиндрическим n-ступенчатым образцом 4, что позволяет получать разные значения окружной скорости вращения. На наружную поверхность образца, который находится внутри стакана 7, наносится определенное количество смазочного материала. Сверху стакан закрыт крышкой 8, чтобы смазочный материал не вылетал из зоны вращения образца. Стакан с крышкой установлен на точных электронных весах 5, размещенных на основании 6. Все части прибора, кроме двигателя, находятся в опорной конструкции 9.

Рис. 1. Схема прибора «Адгезиметр универсальный»

При определенной частоте вращения смазочный материал начинает отрываться от поверхности образца за счет центробежной силы и попадать на внутренние стенки стакана, увеличивая его исходную массу. Таким образом, электронными весами фиксируется момент, когда даже первая частица смазочного материала оказывается на стенках стакана. Наблюдение прекращается при выявлении момента, когда масса стакана стабилизируется. При этом устанавливаются как начальное значение скорости вращения, при которой произошел отрыв части смазочного материала, так и предельное, когда вся смазка отлетит с поверхности вращающегося образца. Таким образом, определяется интегральный показатель смазочного материала, характеризующий предел применимости по критерию скорости вращения деталей / образцов. По этому показателю с помощью прибора также возможно определить эксплуатационные показатели и выявить, что какая-то смазка является бракованной или фальсифицированной.

В третьей главе диссертации описан способ сохранения смазочного материала в зубчатых передачах тяговых редукторов тепловозов (рис. 2, 3), предусматривающий наличие упругих элементов 3, прочно закрепленных на торце зубчатого колеса 2 и/или шестерни 1 с высотой, несколько перекрывающей высоту зубьев. При вертикальном расположении сопряженных колес (рис. 2) в нижней их части помещен корытообразный лоток 4 для сбора и повторного использования в подвижном сопряжении выдавленного смазочного материала, который попадает туда, падая под собственным весом, частично выдавливаясь через вершины зубьев при их зацеплении.

При горизонтальном расположении сопряженных колес (рис. 3) лоток может отсутствовать, так как предусмотрена герметизация зоны сопряжения зубьев снизу с помощью упругого элемента, закрепленного на торце зубчатого колеса, выполненного в виде кольцевого паза, в который входит ответный кольцевой шип второго упругого элемента, закрепленного на торце шестерни.

Аналогичный способ сохранения смазочного материала в зоне трения разработан для кулачковых механизмов.

Рис. 2. Схема цилиндрической прямозубой передачи с вертикальным расположением колес с использованием разработанного способа Рис. 3. Схема цилиндрической прямозубой передачи с горизонтальным расположением колес с использованием разработанного способа Так как тяговые зубчатые колеса тепловозов работают при высоких значениях окружной скорости, необходимо разработать методику оценки прочности упругих элементов из маслобензостойкой резины (ГОСТ 7338удерживающих смазку в зубчатых передачах тяговых редукторов.

Оценка прочности производилась с использованием модели плоского напряженного состояния методом конечных элементов (при помощи программного продукта SolidWorks SimulationXpress 2009). Так как упругие элементы (далее пластины) соосны зубчатым колесам, они имеют форму кольца. Под действием окружной скорости наружная поверхность пластины радиуса R равномерно перемещается от оси кольца на заданную величину u0. Суть метода заключалась в следующем: в пределах конечного элемента (КЭ) назначались свойства ограничиваемого им участка объекта (характеристика жесткости и прочности материала, плотность и т.д.) и описывались поля интересующих величин (перемещения, деформации, напряжения). Параметры из второй группы назначались в узлах элемента, а затем вводились интерполирующие функции, посредством которых соответствующие значения можно было вычислить в любой точке внутри КЭ или на его границе.

В результате решения определен глобальный вектор перемещений узлов:

где [К] – глобальная матрица жесткости; {dF} – глобальный вектор приращений внутренних сил.

Деформации dx, dy, dxy (приращение деформации удлинения в направлении осей х и у и приращение деформации сдвига между плоскостями хz и уz соответственно) внутри каждого КЭ рассчитаны по формуле:

где [B] – матрица дифференцирования перемещений; {d} – приращение перемещения для каждого элемента.

Напряжения dx, dy и dxy рассчитаны по формуле:

или где и Е – коэффициент Пуассона и модуль упругости изотропного материала.

Граничные условия для приращений перемещений {d} задавались с учетом того, что во всех узлах сетки КЭ на внешнем контуре пластины в форме кольца радиуса R нормальные к контуру составляющие векторов приращений перемещений частиц пластины равны заданной величине u0, а касательные составляющие приращений перемещений в этих узлах равны нулю. Задание перемещений аналогично заданию соответствующих внешних узловых сил. Кроме того, из условия симметрии расчетной схемы нагружения пластины и механических свойств маслобензостойкой резины касательные (тангенциальные) составляющие приращений перемещений равны нулю и на осях координат х и у. Нулевые перемещения учитывались аналогичным образом.

Согласно полученным эпюрам напряжений и перемещений, определено, что напряжения, возникающие в упругих элементах, не будут превышать предела прочности для маслобензостойкой резины (ГОСТ 7338-90) 35 МПа. Следовательно, упругие элементы разработанного способа сохранения смазочного материала в тяговых редукторах тепловозов из маслобензостойкой резины выдержат заданную максимальную нагрузку.

На специально созданном стендовом оборудовании производились испытания разработанного способа сохранения смазочного материала в тяговых зубчатых передачах и кулачковых механизмах (рис. 4 и 5 соответственно). Эксперименты проводились на зубчатых колесах с числом зубьев z1 = 19 и z2 = 38, модулем m = 5 мм. Материал колес: шестерня – 20ХН3А (цементация, HRCэ 58 – 63), колесо – 40 ХН (закалка ТВЧ, HRCэ 45 – 55), точность 7-С ГОСТ 1643-81. Использовался электродвигатель с частотой вращения вала n = 1470 об/мин, применялся смазочный материал для зубчатых передач тяговых редукторов тепловозов СТП (ТУ 38 УССР 201232Измерялся износ y по мере наработки x через каждые 4 дня испытаний (табл. 2) цифровым штангензубомером (цена деления 0,01 мм) по делительной окружности dw при трех различных условиях: без наличия смазки (y1ср), типовой вариант смазывания (y2ср), вариант с использованием предложенного способа сохранения смазочного материала в тяговых зубчатых передачах (y3ср).

Рис. 4. Конструкция стенда для испытания Рис. 5. Стенд для испытания разработанного способа сохранения разработанного способа смазочного материала в тяговых зубчатых постоянного сохранения 1 – электродвигатель, 2 – клиноременная кулачковых механизмов:

передача, 3 – входной вал, 4 – выходной 1 – толкатель, вал, 5 – цилиндрический редуктор, 2 – кулачок-эксцентрик, Данные по износу шестерни тягового редуктора тепловоза Измерения износа регламентируются Указаниями МПС России от 23.09.1993 г. № ЦТВР-205 Правила капитального ремонта типа ТЭМ1, ТЭМ2 (в ред. Указания МПС от 17.12.1996 № Н-1110у). Согласно Правилам ремонта разрешается оставлять в работе шестерни, если вмятины, раковины и другие повреждения имеют глубину не более 0,2 мм. Большая глубина этих повреждений (до 0,5 мм) допускается только в том случае, когда их общая площадь не превышает 10 % рабочей поверхности зубьев.

Допускаются также отколы части зуба, если отколовшаяся часть находится на расстоянии от торца зуба, не превышающем 10 % длины зуба.

Приведенные в табл. 2 данные об износе являются среднестатистическими по трем измерениям. Алгоритм решения задачи, связанной с обработкой статистических данных, полученных при анализе износа шестерни тягового редуктора для трех рассмотренных вариантов условий, представлен на рис. 6 (аналогичные расчеты были произведены при анализе износа кулачка-эксцентрика). Расположение точек дает основание предположить, что зависимость износа от времени наработки нелинейная и может быть описана полиномом второй степени (параболой). Значение износа откладывалось по вертикальной оси, а время наработки (от 0 до 40 дней) с шагом измерений в 4 дня – по горизонтальной оси. Параметры программы MathCAD на рис. 6: i – индексная переменная; xi – наработка; y1i – износ без наличия смазки; y2i – износ при типовом варианте смазывания; y3i – износ при варианте с разработанным способом сохранения смазочного материала в тяговых зубчатых передачах; n – количество опытов; x1 – начальное значение наработки; xn – конечное значение наработки; h – шаг наблюдения; x0 – среднее значение наработки; y0 – среднее значение износа; H1, H2 – константы для определения параметров уравнения параболы ai, bi, ci;

Zi – параметр, определяющий теоретическое уравнение аппроксимации.

i := 1.. a2 = 4. a3 = 7. Рис. 6. Сравнительные данные по износу шестерни тягового редуктора тепловоза, полученные с использованием программы MathCAD: без смазки (верхние кривые); с типовым смазыванием (средние кривые);

с разработанным способом сохранения смазочного материала (нижние кривые); y1i, y2i, y3i – данные экспериментов, а Z1i, Z2i, Z3i – теоретическая нелинейная аппроксимация полиномом второй степени (параболой) Получена регрессионная (статистическая) модель износа шестерни тягового редуктора тепловоза с использованием при варианте с использованием разработанного способа сохранения смазочного материала в тяговых зубчатых передачах вида:

Вычислены границы доверительных интервалов для параметров модели (5):

где S2 = 0,006 – дисперсия; 2 – квантиль распределения при заданном уровне значимости = 0,05 и числе степеней свободы (10-3).

Высокая сходимость данных, полученных в результате испытаний и теоретических расчетов говорит о том, что статистическая модель (5) позволяет верно экстраполировать значения дальнейшего износа в зоне постоянной скорости износа.

Проведена оценка технико-экономической эффективности внедрения предлагаемого способа сохранения смазочного материала в зубчатых передачах тяговых редукторов тепловозов, экономический эффект составит не менее 1,5 млн. руб. в год на эксплуатационный парк из 100 тепловозов.

В четвертой главе представлены результаты теоретикоэкспериментальных исследований, связанных с методикой определения применимости смазочных материалов, используемых в узлах тепловозов и другой техники, по критерию скорости вращения деталей / образцов и использованием прибора «Адгезиметр универсальный». Нормальная работа узлов тепловозов, в частности тяговых зубчатых передач, и увеличение срока их службы в значительной степени зависят от качественной и постоянной смазки. Состав смазочных материалов оказывает существенное влияние на их свойства. Однако практика показывает, что на рынок попадает фальсифицированная продукция, следовательно, некоторые смазочные материалы не отвечают своему функциональному назначению.

Такие некачественные смазки при вращении валов тяговых зубчатых передач, подшипников тепловозов быстро разлетаются в стороны, оставляя детали пар трения работать практически без смазки. Это приводит к повышенному износу механизмов с появлением задиров и протеканием нежелательных химических окислительных реакций в зоне трения, росту температуры в области контакта.

Разработанная методика является необходимым этапом комплексного решения проблемы повышения эффективности смазывания и износостойкости тяговых зубчатых передач тепловозов.

Прибор «Адгезиметр универсальный» может быть снабжен системами охлаждения и нагрева смазочного материала, которые позволят исследовать поведение смазки при различных температурных режимах, воспроизводящих реальные условия работы тепловозов и другой техники (например, колебание температуры).

В табл. 3 представлены результаты, полученные в процессе испытаний смазок (nн. ср. и nк. ср. – среднее значение частоты вращения, при которой произошел начальный и конечный отрыв смазки соответственно). Были испытаны шесть марок смазочных материалов, применяемых в узлах тепловозов и другой техники. Каждый раз на образец равномерно наносилось мерное количество смазочного материала. Все испытания проведены при температуре + 20 С.

Результаты испытаний смазочных материалов, применяемых в узлах 10.06. 00148820-99, паспорт качества № 00148820-99, паспорт качества № С помощью компьютерной программы MathCAD построены графики распределения скорости вращения цилиндрического образца для испытанных смазок, в частности для смазки СТП (ТУ 38 УССР 201232-81), применяемой в тяговых редукторах тепловозов (рис. 7). Из графика видно, что максимальное количество смазочного материала отрывается при меньшей скорости вращения, а оставшаяся малая часть отлетает при больших скоростях вращения цилиндрического образца, что определяется не вязкостными характеристиками самой смазки, а ее адгезией к материалу образца, на который она была нанесена. Параметры программы MathCAD на рис. 7:

ceil(x) – наименьшее целое, большее или равное x; floor(x) – наибольшее целое, меньшее или равное x; stdev(A) – стандартное отклонение элементов вектора А от их математического ожидания; mean(v) – математическое ожидание элементов вектора v; hist(int,v) – параметр, который возвращает вектор с числом точек из объема информации / данных, попавших в соответствующий интервал с границами, заданными вектором intervals, и служит для построения гистограмм; vj – вектор-столбец; length(v) – определение числа элементов вектора; median(v) – медианное значение вектора;

dnorm(x,m,s) – плотность распределения вероятности для нормального закона распределения (m – среднее значение величины x, s – среднее квадратическое отклонение); lower / upper – нижний / верхний; bin – число интервалов; f – число значений, попадающих в интервал (общее количество 41).

В результате испытаний, проведенных на приборе «Адгезиметр универсальный», можно сделать следующие выводы:

в связи с тем, что двигатель имеет определенный верхний предел вращения вала, увеличение окружной скорости достигается за счет ступенчатой формы цилиндрического образца, что позволяет получать разные центробежные силы на образце при одной и той же частоте вращения двигателя;

наличие ступенчатого образца позволяет моделировать процесс использования конкретных смазок в реальных условиях эксплуатации в узлах тепловозов, в частности, в тяговых редукторах тепловозов, окружная скорость которых составляет около 27 м/с;

смазка СТП начинает отлетать в стороны от тяговых зубчатых колес при частоте вращения меньшей частоты, при которой работают тяговые редукторы тепловозов, что подтверждает необходимость применения разработанного способа постоянного сохранения смазки в тяговых зубчатых передачах тепловозов.

Рис. 7. Окно программы MathCAD. Распределение скорости вращения цилиндрического образца Vj (100, об/мин), c нанесенной на него смазкой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований сводится к следующему.

1. Результаты экспериментальных исследований, полученные на специально созданном стендовом оборудовании, подтвердили правильность комплексного решения проблемы повышения эксплуатационных характеристик тяговых редукторов тепловозов: применение упругих элементов в зоне контакта тяговых зубчатых передач тепловозов позволяет уменьшить износ в 2–4 раза и существенно увеличить зону постоянной скорости износа.

2. Получена регрессионная (статистическая) модель развития износа тяговых зубчатых передач тепловозов при использовании разработанного способа сохранения смазочного материала. С помощью модели возможно прогнозировать срок службы передачи.

3. Разработанный способ сохранения смазочного материала в зубчатых передачах успешно апробирован в редукторах вагоноремонтных машин «Волжанка» в эксплуатационном вагонном депо Санкт-Петербург– Сортировочный–Московский ВЧД-6. Для работников локомотивных и вагонных депо и заводов разработаны рекомендации по применению предложенного способа сохранения смазочного материала в зубчатых передачах и оформлена заявка на изобретение.

4. Спроектирован, изготовлен и успешно испытан прибор «Адгезиметр универсальный» для интегрального экспресс-контроля смазок, применяемых в узлах тепловозов и другой техники, по критерию скорости вращения деталей / образцов. На прибор «Адгезиметр универсальный» получен патент на полезную модель. Прибор внедрен на базе грузового вагонного ремонтного депо станции «Кандалакша». Разработаны рекомендации по эксплуатации прибора «Адгезиметр универсальный».

5. Проведена оценка технико-экономической эффективности внедрения способа сохранения смазочного материала в зубчатых передачах тяговых редукторов тепловозов. Внедрение разработанного способа в тяговые редукторы тепловозов позволит получить годовой экономический эффект не менее 1,5 млн. руб. на эксплуатационный парк из 100 тепловозов, а срок окупаемости составит 4 месяца.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах.

Работы, опубликованные в изданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобразования России 1. Самойлова Е.В. Прибор для контроля качества и адгезионных свойств смазочных материалов // Приборы и системы. Управление, контроль и диагностика. 2009. № 7. С. 18–19.

2. Самойлова Е.В., Войнов К.Н., Черток Е.В. Новые приборы и устройства для работы со смазочными материалами // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53, №2. С. 65–68.

3. Самойлова Е.В. Повышение эффективности работы системы смазывания зубчатых передач тяговых редукторов тепловозов // Изв. Петербургского университета путей сообщения. 2010. Вып. 2(23). С. 109–116.

Работы, опубликованные в изданиях, не входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобразования России 4. Самойлова Е.В., Войнов К.Н., Черток Е.В., Балесный Ю.В., Есбулатова А.Ж., Докучаева З.А. Новые конструкции рельсовых транспортных систем // 18-я Международная конференция «Текущие проблемы рельсовых транспортных экипажей». Жилина, Словакия. 2007. С. 12–19.

5. Самойлова Е.В., Войнов К.Н. Измерение качества смазочных материалов для механических систем // 4-я Конференция «Мехатроника систем и материалов 2008». Биялосток, Польша. С. 99–101.

6. Самойлова Е.В., Войнов К.Н. Прибор для контроля вязкостных и адгезионных свойств смазочных материалов // Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки: матер. 10-й Междунар. науч.практич. конф. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. С. 342–347.

7. Самойлова Е.В., Войнов К.Н. О приборе для контроля качества смазочных материалов и о способе их постоянного подвода в зону трения // Трибология и надежность: сб. науч. тр. VIII Междунар. конф. СПб: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2008. С. 144–149.

8. Самойлова Е.В. Прибор для контроля качества смазочных материалов и эффективность их подвода в зону трения // Изв. Петербургского университета путей сообщения. 2009. Вып. 2(19). С. 196–203.

9. Самойлова Е.В., Войнов К.Н., Черток Е.В. Новые технологии для подвижного состава и метрополитена // Электрификация, инновационные технологии, скоростное и высокоскоростное движение на железнодорожном транспорте: тез. докл. Пятого Междунар. симпозиума «Eltrans’2009». СПб: Изд. Политехнического ун-та, 2009. С. 20.

10. Самойлова Е.В., Войнов К.Н. Новая система смазывания зубчатых колес, а также кулачковых механизмов // Трибология и надежность:

сб. науч. тр. IX Междунар. конф. СПб: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2009. С. 265–270.

11. Самойлова Е.В., Войнов К.Н., Балесный Ю.В., Черток Е.В.

Применение современных технологий на железнодорожном транспорте // Изв. Петербургского университета путей сообщения. 2009. Вып. 3(20). С.

63–74.

12. Самойлова Е.В., Черток Е.В. Новые системы для обслуживания, эксплуатации, изготовления и ремонта вагонов, локомотивов и эскалаторов метрополитенов // Изв. Петербургского университета путей сообщения. 2009. Вып. 3(20). С. 220–223.

13. Самойлова Е.В., Войнов К.Н. Устойчивое смазывание зубчатых колес и кулачковых механизмов пластичными смазками // Тр. междунар. науч.-технич. конф. «Актуальные задачи машиноведения, деталей машин и триботехники». СПб: БГТУ «ВОЕНМЕХ», 2010. С. 232–234.

14. Самойлова Е. В., Войнов К. Н. Патент 86313 РФ, МПК G 01 N 11/14. Адгезиметр универсальный / № 2009100379. Заявл. 11.01.09; опубл.

27.08.09. Бюл. № 24. 10 с.

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении «Университетские телекоммуникации»

197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул.,

 
Похожие работы:

«Скляров Андрей Анатольевич ПРИКЛАДНЫЕ МЕТОДЫ СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ИЕРАРХИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМИ МОБИЛЬНЫМИ РОБОТАМИ Специальность 05.02.05 Роботы, мехатроника и робототехнические системы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Таганрог 2013 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. В настоящее время, в связи с нарастающей автоматизацией сфер жизнедеятельности человека, робототехнические системы (РТС) нашли свое...»

«Барабанов Андрей Борисович ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ КОНЦЕВЫХ ФРЕЗ СПОСОБОМ ТЕРМИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ Специальность 05.03.01. Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2009 Работа выполнена на кафедре Высокоэффективные технологии обработки Государственного образовательного...»

«Жарковский Александр Аркадьевич МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСАХ НИЗКОЙ И СРЕДНЕЙ БЫСТРОХОДНОСТИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 05.04.13 - гидравлические машины, гидропневмоагрегаты Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2003 Диссертация выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Санкт-Петербургский государственный...»

«КАПРАЛОВ ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ Методология экспериментальной оценки накопления повреждений многоцикловой усталости, вибропрочности и пределов выносливости лопаток турбомашин Специальность: 05.04.12 Турбомашины и комбинированные турбоустановки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2010 2 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный...»

«ЛАВРЕНКО Сергей Александрович ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК В УСЛОВИЯХ КЕМБРИЙСКИХ ГЛИН Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ – 2014 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет Горный Научный...»

«КОВКОВ ДЖОРДЖ ВЛАДИМИРОВИЧ Разработка методики выбора орбит космических аппаратов астрофизических комплексов Специальность 05.07.09 Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011 1 Работа выполнена на кафедре Системный анализ и управление Московского авиационного института (государственного технического университета, МАИ). Научный руководитель : доктор технических...»

«Гришина Елена Александровна ГАЗОДИНАМИКА И РАСЧЕТ ЭЖЕКЦИОННЫХ И ВИХРЕВЫХ ПНЕВМОЗАТВОРОВ Специальность 05.04.13 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск – 2013 2 Работа выполнена на кафедре Гидравлика и гидропневмосистемы Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Южно-Уральский государственный университет (научный...»

«КАНАТНИКОВ НИКИТА ВЛАДИМИРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗУБОСТРОГАНИЯ ПРЯМОЗУБЫХ КОНИЧЕСКИХ КОЛЕС Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Орел - 2014 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс...»

«ЗОЛОТАРЁВА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА САМООРИЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВЫЯВЛЕННЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В ПРОЦЕССЕ ИХ ПОШТУЧНОЙ ВЫДАЧИ ИЗ БУНКЕРА Специальность 05.02.08 Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2006 4 Работа выполнена на кафедре технологии машиностроения государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ковровская государственная...»

«МОРОЗИХИНА ИРИНА КОНСТАНТИНОВНА ВЛИЯНИЕ ЗАСОРЕННОСТИ ТРАНСМИССИОННОГО МАСЛА НА ИЗНОС И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС СИЛОВЫХ ПЕРЕДАЧ ТОРФЯНЫХ МАШИН Специальность 05.05.06 - Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Тверь 2010 Работа выполнена на кафедрах Механизация природообустройства и ремонт машин и Торфяные машины и оборудование ГОУ ВПО Тверской государственный технический университет. Научный руководитель : Доктор...»

«Токликишвили Антонина Григорьевна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШЕЕК КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ СУДОВЫХ СРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ФОРМИРОВАНИЕМ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ 05.08.04 – Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Владивосток – 2013 Работа выполнена в Морском государственном университете имени адмирала Г.И. Невельского Научный руководитель : доктор...»

«Сергеева Ирина Владиславовна Моделирование зацепления при проектировании приводов машин на основе спироидных передач Специальность 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин (технические наук и) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск – 2012 Работа выполнена на кафедре Подъемно-транспортные, путевые, строительные и дорожные машин Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего...»

«ОБЪЯВЛЕНИЕ О ЗАЩИТЕ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ Ф.И.О Сенкевич Кирилл Сергеевич Название диссертации Разработка технологии получения динамических имплантатов из сплавов на основе титана и никелида титана способом диффузионной сварки 05.02.01 Материаловедение (машиностроение) Специальность Отрасль наук и Технические науки Шифр совета Д 212.110.04 Тел. ученого секретаря 417-8878 E-mail mitom@implants.ru Предполагаемая дата защиты 29 декабря 2009г. в 14.30 диссертации Место защиты диссертации...»

«ВИГОВСКАЯ Татьяна Юрьевна Б А Ю - И ТЕРМОДИНАМИКА ДРОССЕЛЬНЫХ ПНЕВМОУДАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ С ФОРСАЖЕМ И КАМЕРОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО БУФЕРА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РУЧНЫХ МАШИН 05.05.04. Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук 0мск-2002 if-1 0 Работа выполнена в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете Научный руководитель: заслуженный изобретатель РСФСР, хт.н., профессор...»

«Макарова Ирина Анатольевна АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В СОРБЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ Специальности: 05.02.22 – Организация производства (строительство) 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (строительство) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010 –2– Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального...»

«Рожкова Елена Александровна ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОФИЛЬНЫХ НЕПОДВИЖНЫХ НЕРАЗБОРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С РАВНООСНЫМ КОНТУРОМ С НАТЯГОМ Специальность 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Чита – 2014 2 Работа выполнена в Забайкальском институте железнодорожного транспорта филиале федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального...»

«ЧЕРЕПАНОВ АНАТОЛИЙ ПЕТРОВИЧ МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСУРСА СОСУДОВ И АППАРАТОВ ПО КОРРОЗИОННОМУ ИЗНОСУ, СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ И ОБЪЕМАМ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ Специальность: 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (по отраслям) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Ангарск - 2013 2 Работа выполнена в Научно-диагностическом центре Открытого акционерного общества Ангарская нефтехимическая компания ОАО НКОСНЕФТЬ. Научный консультант :...»

«ЯБЛОНЕВ АЛЕКСАНДР ЛЬВОВИЧ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО КОЛЕСНОГО ХОДА С ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖЬЮ Специальность 05.05.06 Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Тверь 2011 2 Работа выполнена на кафедре Торфяные машины и оборудование ФГБОУ ВПО Тверской государственный технический университет. Научный консультант : Доктор технических наук, профессор Зюзин Борис Федорович Официальные оппоненты : Доктор...»

«Матвеев Иван Александрович ФОРМИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СТРАТЕГИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Специальность: 05.02.22 – Организация производства (промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Санкт-Петербург 2006 Работа выполнена на кафедре операционного менеджмента и бизнес-информатики факультета менеджмента Санкт-Петербургского государственного университета доктор...»

«УДК 621.87+541.6:678.02 Рыскулов Алимжон Ахмаджанович НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ НАНОКОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ И МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ 05.02.01 – Материаловедение в машиностроении АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Ташкент - ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы....»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.