Збільшення ресурсу тягових зубчастих передач за рахунок їх оптимізаційного проектування та ремонту

Abstract

UA: Дисертацію присвячено питанню забезпечення надійності тягового (ТРС) та моторвагонного (МВРС) рухомого складу за рахунок збільшення технічного ресурсу тягових зубчастих передач (ТЗП) на основі їх оптимізаційного проектування і ремонту. Проаналізовано особливості використання ТЗП у складі тягових приводів сучасних тепловозів і електропоїздів. Розроблено формалізоване блочно-ієрархічне описання конструкції ТЗП у вигляді «І-АБО» - дерева, яке доцільно використовувати при вирішенні задач з їх удосконалення. Виділені перспективні напрямки удосконалення існуючих методів проектування і ремонту ТЗП. Запропоновано удосконалений метод для оптимізаційного проектування ТЗП, використання якого дозволило визначити оптимальні значення конструктивних параметрів шестерень і коліс тягових передач ТРС і МВРС розглянутих серій, при яких досягається суттєве збільшення їх технічного ресурсу. Розроблено розрахунково-експериментальний метод визначення показників роботи ТЗП при їх ремонтних комплектуваннях шестернями та колесами з різними ступенями зносу. Отримано необхідні математичні описання для визначення геометричних параметрів контактуючих профілів зубців, моделювання характеристик та показників їх зачеплення, прогнозування та забезпечення потрібного залишкового ресурсу при ремонтах ТЗП. Достовірність та практична значимість теоретичних досліджень підтверджується результатами відповідних експериментальних досліджень. Ключові слова: тяговий рухомий склад, тяговий привод, тягова зубчаста передача, шестірня, зубчасте колесо, технічний ресурс, залишковий ресурс. RU: Диссертация посвящена вопросу обеспечения надежности тягового (ТПС) и моторвагонного (МВПС) подвижного состава за счет увеличения технического ресурса тяговых зубчатых передач (ТЗП) на основе их оптимизационного проектирования и ремонта. Проанализированы особенности использования ТЗП в составе тяговых приводов современных тепловозов и электропоездов. Разработано формализованное блочно-иерархическое описание конструкции ТЗП в виде «И-ИЛИ» - дерева, которое целесообразно использовать при решении задач по их усовершенствованию. Выделены перспективные направления усовершенствования существующих методов проектирования и ремонта ТЗП. Предложен усовершенствованный метод для оптимизационного проектирования ТЗП, который базируется на разработанном формализованном описании задачи условной многомерной оптимизации с ограничениями, использовании соответствующего блокирующего контура и обеспечивает определение коэффициентов смещения шестерни и колеса, при которых достигаются наилучшие условия взаимодействия зубьев, характеристики и показатели их зацепления. При этом разработаны математические зависимости, позволяющие получать блокирующие контуры для оптимизационного проектирования ТЗП разных серий ТПС и МВПС. В качестве показателей техничного ресурсу ТЗП рассматриваются соответствующие пробеги локомотива (моторной секции электропоезда) до возникновения предельных износов зубьев шестерни и колеса. Для определения таких пробегов предложено использование уточненных формул, позволяющих оценивать влияние выбираемых при проектировании конструктивных параметров шестерни и колеса, а также характеристик их зацепления. За счет оптимизации таких параметров может быть достигнуто существенное увеличение ресурса ТЗП. Для математического моделирования характеристик зацепления шестерен и колес ТЗП с разными степенями и геометрией износа контактирующих поверхностей зубьев разработаны новые математические описание. Поэтапное использование таких описаний в соответствии с предложенным методом обеспечивает определение точек контакта зубьев, линии и показателей зацепления, что имеет большое значение для прогнозирования показателей прочности и остаточного ресурса ТЗП. Показано, что при проведении ремонтов ТЗП техническое состояние шестерни и колеса целесообразно оценивать по величине износов зубьев по постоянной хорде. Это позволяет более точно контролировать моменты их приближения к предельным износам, а также определять остаточный ресурс. По результатам оптимизационного проектирования ТЗП тепловозов серий М62, 2ТЭ116, ТЭП70 и электропоездов серий ЭР2 и ЭР2Р конкретизированы оптимальные коэффициентов смещения шестерни и колеса передач, а также соответствующие резервы увеличения ресурса. EN: The dissertation is devoted to the issue of ensuring the reliability of the traction (ТRS) and motor van (МVRS) rolling stock by increasing the technical resource of traction gears transmission (TGT) on the basis of their optimization designing and repair. The peculiarities of using TGT in the composition of traction drives of modern locomotives and electric trains are analyzed. The formalized block-hierarchical description of their design in the form of "I-OR" of a tree is developed, which is expedient to use in solving problems with their improvement. The perspective directions of improvement of existing methods of designing and repairing the TGT are singled out. An improved method for optimization designing of the TGT was proposed, the use of which allowed to determine the optimal values of the design parameters of gears and wheels of traction transmissions of the TRS and MVRS of the considered batches, at which a significant increase in their technical resource is achieved. The design and experimental method of determination of the performance indicators of the TGT at their repairs with gears and wheels with different degrees of wear is developed. Necessary mathematical descriptions for determination of geometric parameters of contacting teeth profiles, modeling of characteristics and indicators of their engagement, forecasting and providing the necessary residual resource during TGT repairs are obtained. The reliability and practical significance of theoretical studies is confirmed by the results of relevant experimental studies.