Пояснительная записка (1219357)
Текст из файла
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Локомотивы»
К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ
Заведующий кафедрой
__________А.К. Пляскин
«____»________20___г.
АНАЛИЗ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ШКВОРНЕВОГО
УЗЛА ТЕПЛОВОЗА 2ТЭ25А
Пояснительная записка к дипломному проекту
ДП 23.05.03.05.151.ПЗ
| Студент гр.151 | ______________ | С.С. Зайцев |
| (дата, подпись) | ||
| Консультант по безопасности жизнедеятельности (профессор, д.т.н.) | ______________ | В.Д. Катин |
| (дата, подпись) | ||
| Консультант по экономике (доцент, к.э.н.) | ______________ | О.Б. Лазарева |
| (дата, подпись) | ||
| Руководитель (доцент, к.т.н.) | ______________ | С.В. Доронин |
| (дата, подпись) | ||
| Нормоконтроль (к.т.н.) | ______________ | Ю.С. Кабалык |
| (дата, подпись) |
Хабаровск – 2017
ABSTRACT
The degree project is directed to modernization of shkvornevy knot of a locomotive 2TE25A, by the analysis and identification of the weak spots subject to the greatest loading in operation. Modernization of shkvornevy knot will strengthen weak details in assemblies that to increase maintainability not only the shkvornevy device, but also all vehicular part of a locomotive. At design of shkvornevy knot the SolidWorks package was used. For calculations the module of a SolidWorks Simulation package using a method of final elements for strength calculations of details and knots of assembly was used.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА В
ЭКСПЛУАТАЦИИ 8
1.1 Анализ неисправностей оборудования 8
2 АНАЛИЗ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА 13
2.1 Конструкция шкворневого устройства 13
2.1.1 Шкворневой узел 16
2.1.2 Шарнирный механизм 18
2.1.3 Упругий элемент 20
2.1.4 Корпус 21
2.2 Материалы и их свойства 23
3 НАГРУЗКИ ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ОБЪЕКТ В ЭКСПЛУАТАЦИИ 25
3.1 Постановка условий 25
3.2 Условие при трогании с места 26
3.3 Условие при боксовании колесных пар 29
3.4 Условие при вхождении тепловоза в кривую с боксованием колесных пар 30
4 ПОСТРОЕНИЕ 3D МОДЕЛИ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА 38
4.1 Построение деталей 38
4.2 Создание сборки модели 44
5 АНАЛИЗ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРСТИК ИССЛЕДУЕМОГО
ОБЪЕКТА 49
5.1 Постановка условий задач 49
5.2 Создание сетки 49
5.3 Постановка первой задачи 51
5.4 Постановка второй задачи 54
5.5 Постановка третей задачи 57
5.6 Внесение изменений в конструкцию модели 61
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 66
6.1 Инструкции по охране труда для слесаря при ремонте экипажной
части локомотива 66
6.2 Безопасность труда перед началом работы 70
6.3 Безопасность труда во время работы 71
6.4 Безопасность труда по окончании работы 76
6.5 Безопасность труда в аварийных ситуациях 77
6.6 Безопасность труда по окончании работ 79
7 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 80
7.1 Экономическая эффективность при модернизации технически
сложного устройства 80
7.2 Определение затрат на ремонт шкворневого узла тепловоза 2ТЭ25А 83
7.3 Определение затрат на модернизацию шкворневого узла тепловоза 2ТЭ25А 85
7.3 Целесообразность внедрения изменений в конструкцию локомотива 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89
Список используемых источников 90
Уменьшенные копии демонстрационных листов 91
ВВЕДЕНИЕ
На магистральном железнодорожном транспорте часть эксплуатируемых тепловозов уже выработали свой ресурс. Экономическая ситуация в России не позволяет обновлять быстрыми темпами подвижной состав железных дорог. Поэтому существует проблема продления срока службы тепловозов и сокращения затрат на их ремонт. Среди комплекса мероприятий, направленных на решение этой задачи, важное значение имеют вопросы совершенствования конструкций узлов на основе применения современных методов расчета и проектирования.
Опыт эксплуатации тепловозов 2ТЭ25А показывает, что большинство неисправностей в экипажной части приходятся на тяговые электродвигатели, подвеску тягового электродвигателя, мотор-осевые подпишники, гидродемпфер и шкворневой узел.
Цель дипломного проекта состоит в анализе прочностных характеристик шкворневого узла тепловоза 2ТЭ25А с разработкой методики оценки нагруженности и выработке рекомендаций по совершенствованию конструкции исследуемого объекта.
Методологической основой дипломного проекта является современное представление о прочности и долговечности конструктивных элементов тепловозов. Общая методика исследований построена на использовании численных методов анализа и виртуального трехмерного моделирования.
1 АНАЛИЗ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА В ЭКСПЛУАТАЦИИ
В первом разделе дипломного проекта проводится анализ неисправностей шкворневого узла тепловоза 2ТЭ25А «Витязь» за период эксплуатации 2014–2016 гг. Данный анализ позволит определить количество неисправностей за годы эксплуатации, а также определить наиболее слабые места в конструкции шкворневого узла.
1.1 Анализ неисправностей оборудования
Тепловоз 2ТЭ25А «Витязь» – первый в России тепловоз с электрической передачей переменного тока. В июле 2006 года Брянский машиностроительный завод выпустил первый опытный образец, получивший серийный номер «001». Спустя три года в свет вышел второй тепловоз, после чего было налажено серийное производство данных моделей. Все тепловозы 2ТЭ25А приписаны к депо ТЧ-11 Тында. На 2017 год депо имеет в своем распоряжении локомотивный парк состоящий из 55 тепловозов с передачей переменного тока.
В новом локомотиве следует уделить внимание экипажной части. Она выполнена из новых трехосных бесчелюстных тележек с двухступенчатым рессорным подвешиванием и радиальной установкой колесных пар. Использование современных тележек обеспечивает снижение затрат на техническое обслуживание, увеличение межремонтных пробегов тепловоза, повышение плавности хода и уменьшение динамических нагрузок [1].
Необходимо рассмотреть неисправности оборудования тепловоза за период с 2014 по 2016 годы. Неисправности оборудования тепловоза приведены на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Неисправности оборудования тепловоза за период 2013–2015 гг.
Согласно диаграмме, количество отказов оборудования по экипажной части составляет в среднем 10 % от общей массы. На эти 10 % приходятся неисправности в шкворневом узле, подвесках тягового электродвигателя (далее – ТЭД), гидродемпферах, мотор-осевых подшипниках (далее – МОП) и так далее.
Неисправности оборудования экипажной части приведены на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Неисправностей оборудования экипажной части за период 2014–2016 гг.
Из диаграммы следует, что большую часть всех неисправностей составляет шкворневое устройство. В депо Тында в среднем фиксируется 12 неисправностей в год по этому узлу. С экономической точки зрения затраты на устранения неисправностей не так велики, как с точки зрения безопасности движения, ведь любая из этих неисправностей может стать причиной схода подвижного состава с рельс.
Далее необходимо рассмотреть характерные неисправности в шкворневом узле при эксплуатации. Неисправности шкворневого узла приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Неисправности шкворневого узла, их причины и способы
предупреждения
| Неисправности | Причины | Способы предупреждения |
| Трещина в шкворне, трещина в сварном шве кольца | - Механические нагрузки | - Систематическая проверка сварных швов; - Правильное наложение сварного шва |
| Износ втулки шкворневого узла, износ дна стакана упора | - Сухое трение; - Механические нагрузки | - Поддерживать потребный уровень масла; - Избегание попадания абразивных частиц |
| Выработка или трещина в планке | - Сухое трение; - Механические нагрузки | - Поддерживать потребный уровень масла |
| Износ резинометаллических элементов | - Неправильная постановка регулирующей прокладки; - Неправильная постановка опорных колец; - Механические нагрузки | - Соблюдение правил ремонта |
| Трещина, сколы, остаточная деформация пружины | - Механические нагрузки | - Применение новых материалов для изготовления пружин |
| Зазоры и забоины на рабочих поверхностях гнезда | - Неправильный монтаж; - Механические нагрузки | - Соблюдение правил монтажа |
| Выработка шаровой поверхности или уменьшение общей высоты гнезда опоры | - Механические нагрузки; - Ударные нагрузки | - Соблюдение правил монтажа; - Поверхностное упрочнение шаровой поверхности |
Как показывает практика, основные неисправности приходятся на несоблюдение технологии ремонта и механические нагрузки. Если в первом случае проблему можно контролировать более компетентными и высококвалифицированными специалистами, то во втором – своевременным обнаружением неисправностей и их устранением путем обработки деталей или заменой на новые. Однако вероятность образования новых неисправностей в эксплуатации всегда высока. В этом случае проблему можно решить путем модернизации. Модернизация подразумевает собой укрепление слабых зон в деталях для большего сопротивления механическим нагрузкам. В связи с этим для начала необходимо рассмотреть места образования вышеперечисленных неисправностей. Места образования неисправностей в шкворневом узле приведены на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 – Места образования неисправностей в шкворневом узле
Как представлено на рисунке 1.3, дефекты имеют внутреннее и внешнее происхождения. К внутренним относятся трещины, сколы и остаточные деформации, к внешним – износы рабочих поверхностей деталей, натиры и риски. Причиной возникновения первых служит большая механическая нагрузка, ударная нагрузка и резонансные колебания. Также причиной может стать и наличие дефектов при изготовлении деталей еще на стадии производства [1].
В случае возникновения трещин в шкворне, дефекты устраняются вырубкой и заваркой с последующей механической обработкой. Трещины, сколы и остаточная деформация пружин не устраняются и детали заменяются на новые. Износы устраняются наплавлением металла на поверхность с последующей механической обработкой до ближайших градационных размеров, если деталь не подлежит ремонту, то заменяется на новую. Риски и натиры устраняются снятием металла до следующих градационных размеров или, при отсутствии таковых, детали заменяются на новую [1].
На основе проведенного анализа исследуемого объекта можно заключить, что в экипажной части локомотива наибольшая доля неисправностей приходится на шкворневое устройство. Причиной большинства неисправностей могут служить продольные и поперечные нагрузки, которым подвергается шкворень при эксплуатации. Для более глубокого анализа необходимо рассмотреть конструкцию шкворневого узла.
2 АНАЛИЗ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА
В данном разделе рассматривается конструкция шкворневого узла, ее особенности, а также рассматриваются свойства материалов, из которых изготовлена конструкция.
2.1 Конструкция шкворневого устройства
Связь между тележкой и рамой кузова, у разных серий локомотивов, делится на две группы: с жесткой связью и с упругой связью [3].
В первом случае тележка имеет возможность только вращаться относительно шкворня, жестко передающего нагрузки в продольном и поперечном направлении. Во втором случае, тележки не только поворачивается относительно кузова, но и имеет поперечное перемещение.
На тепловозе 2ТЭ25А реализована связь с упругим шкворневым устройством. В раме каждой из секций локомотива закреплены два шкворня, каждый из которых своим нижним концом при опускании кузова на тележку, входит в шарнирный механизм. Шарнир, в свою очередь, установлен между упорами в корпусе шкворневой балки рамы тележки, а также шарнир имеет фиксацию снизу прижимными планками. Эта конструкция позволяет свободно перемещаться устройству поперек тележки, что обеспечивает поперечный наклон кузова [1].
Через шкворневое устройство передаются продольные и поперечные силы, а также, стоит добавить, что шкворневое устройство является центром вращения тележки относительно рамы кузова локомотива. Продольная связь – жесткая, она осуществляется через шкворень и шарнир. В случае с поперечными силами, шкворневой узел имеет упругий элемент в виде пружин, предназначенных для демпфирования боковых колебаний шкворневого устройства при боковом относе тележки.
В тележке шкворневое устройство располагается в центральной части. Между двумя продольными балками экипажной части вваривают шкворневую балку. Она имеет сварную конструкцию из четырех листов: нижний лист толщиной 20 мм, верхний лист толщиной 14 мм и два боковых листа толщиной по 12 мм. Балка имеет изогнутый вид. Ее центр смещен на расстояние 60 мм в сторону средней колесной пары. Это необходимо для того, чтобы шкворневое устройство было ближе к центру опор кузова локомотива. Средняя часть шкворневой балки, передающая продольные силы тяги-торможения, усилена двумя поперечными ребрами, тем самым образуя замкнутый контур в балке. Сверху контур имеет окантовку в виде полосы для крепления защитного брезентового чехла. Снизу, в центральной части балки приваривается корпус для установления шкворневого устройства. Под шкворневое устройство в корпусе, выполняется вертикальная и горизонтальная расточки [1].
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
