Удосконалення технології формування колісних пар локомотивів

Abstract

UA: Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі удосконаленню технології формування колісних пар рухомого складу. В ній розроблені моделі нагріву та охолодження бандажів колісних пар та отримані залежност і нагріву та охолодження бандажів в залежності від часу з урахуванням температури навколишнього середовища. Запропоновано модель вибору оптимальної кількості полюсів для індукційного нагрівача та їх характеристик. Удосконалення технології збірки колісних пар пропонується за рахунок впровадження пірометрів в систему управління контролю температури нагріву та застосуванням індуктивного нагрівача струмами високої частоти. RU: Диссертационная работа посвящена решению актуальной научной задачи повышение надежности колесных за счет усовершенствования технологии формирования колесных пар подвижного со става. Анализ работы колесных пар в эксплуатации показал, что имеет место их выхода из строя по причине некачественного формирования. Поэтому задача усовершенствования технологического процесса формирования колесных пар при изготовлении является составной частью общей проблемы надежности подвижного состава и эффективности его использования. Особую актуальность получают вопросы, которые связаны с усовершенствованием технологического процесса напрессовки бандажей на колесные центры. Для достижения поставленн ой цели в работе использовались фундаментальные методы теоретической механики, теории упругости, теории вероятностей и математической статистики, методов теории сходства и моделирование, а также электрического тензометрирования при выполнении экспериментал ьных исследований и обработки полученных результатов, теории конструкции локомотивов и теории ремонта локомотивов. Была обоснована необходимость проведенных исследований путем определения современного уровня технологии формирования колесных пар тягового по движного состава и постановки задачи разработки и внедрения в производство новых технологий формирования колесных пар. Обработка статистической информации по напрессовке бандажей на колесные пары показала, что разность по натяжению для одной колесной пары не превышает 1% для локомотивов одной серии. При этом натяжение имеет тенденцию к уменьшению при увеличении внутреннего диаметра бандажа. Определенные регрессионные зависимости натяжения от диаметра бандажа для разных серий локомотивов показали, что натяже ние для колесных пар маневровых тепловозов на 3 5% больше, чем для магистральных локомотивов. В результате анализа существующих технологий формирования колесных пар в качестве устройств для нагрева бандажей колесных пар используют нагревательные печи и инд укционные нагреватели. Дальнейшие исследования показали, что математического аппарата для определения нагрева бандажей и получения зависимостей постоянной температуры бандажа от его толщины не имеется. А это вызывает трудности для автоматизации процесса на грева и контроля температуры бандажей колесных пар при формировании. Анализа существующих технологий формирования колесных пар позволил определить пути увеличения срока службы колесных пар: технические; менеджмент качества при изготовлении и т.д. Для доработки методов определения нагрева и контроля, которые позволяют усовершенствовать технологию напрессовки бандажей на колесные центры была формализована задача нагрева бандажей колесных пар на индукционном нагревателе - разработана математическая модель процесса индукционного нагрева бандажей колесных пар и доработаны методы моделирования взаимодействия бандажу с переменным магнитным полем. Результатом исследований стало определение амплитуды колебаний плотности вихревых токов возле поверхностей детали как на границах между средами с разнообразными свойствами при изменении магнитного поля, а так же аналитической зависимости постоянной температуры бандажа от его толщины при нагреве. Для полного завершения цикла формирования колесных пар была разработана модель охлаждения бандажей, которая базируется на основе разработанных моделей нагревания бандажей. Создание модели позволило получить зависимости изменения температуры от времени при нагревании и при охлаждении бандажа с учетом температуры окружающей среды. Предложена модель выбора оптимального количества полюсов для индукционного нагревателя и их характеристик. Анализ существующих технологий сборки колесных пар показал их несовершенство из-за ряда недостатков: нет учета изменения температуры окружающей среды, дополнительные затраты на установку, нагрев бандажа и настройку индукционного нагревателя; нет возможности контроля действительной температуры бандажа. Для устранения данных недостатков были введены изменения в технологию формирования колесных пар. Проведенные в диссертации технико-экономические расчеты свидетельствуют о том, что внедрение новой технологии формирования колесных пар локомотивов позволит почти в 4 раза уменьшить время нагрева и затраты на электроэнергию при нагреве бандажей, а так же повысить экономическую эффективность их изготовления. EN: The thesis is dedicated to decision of the actual scientific problem - an improvement to technologies of the shaping wheel pair rolling stock. In her is designed models of the heating and cooling the tires wheel pair and are received dependencies of the heating and cooling the tires depending on time with provision for the temperature surrounding ambiences. The Offered model of the choice optimum amount pole for induction heater and their features. The Improvement to technologies of the assembly wheel pair is offered to account of the introduction pyrometer in managerial system of the checking the temperature of the heating and using the inductive heater current radio frequency.