Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Такая разница в величинах говорит о том, что применение станков типа КЖ в де­по, а которых основной причиной постанов­ки локомотивов на обточку служит износ гребня, дает повышенный (примерно в 2,5 раза) съем металла при каждой пере­точке. Тем самым значительно снижается ресурс бандажа до перетяжки.

В этих депо целесообразно применять токарные станки, позволяющие снижать ин­тенсивность износа гребней за счет уменьшения толщины снимаемого слоя бандажа и обточки по профилю с неполным гребнем. Выполняя предложенные в статье рекомен­дации, депо могут значительно снизить ин­тенсивность изнашивания гребней колесных пар локомотивов, существенно повысить их ресурс до переформирования.

2.4.2 Облегчение разработки фрез и повышение чистоты обточки

В настоящее время для обточки бандажей колес локомотивов без выкатки колес­ных пар применяются станки А41, UGB150, КЖ20. Первые два осуществляют обточку бандажей резцом. При этом на станке А41 хорошо обрабатываются поверхности, имеющие кусочно-линейную образующую. Для профилей со сложной криволинейной поверхностью катания и гребня качествен­ная обточка затруднительна. Станок UGB150 фирмы «Рафамет» имеет более со­вершенную конструкцию, использующую электромеханический принцип копирова­ния, который дает точное соответствие об­точенного профиля колеса задающему ко­пиру.

Наибольшее количество колесных пар локомотивов обтачивается на станках КЖ20 и их модификациях, имеющих фасон­ные фрезы. Данные фрезы оснащены неперетачиваемыми твердосплавными цилиндрическими резцами (ножечками). При этом каждый резец по своему расположе­нию индивидуален, каждый последующий обрабатывает новый участок бандажа, что позволяет довольно точно восстановить профиль рабочей поверхности бандажа при переточках. Станки, использующие принцип обработки колес, появились в начале 50-х годов в США. В СССР подобные фрезы были разработаны во Всесоюзном научно-исследовательском инструментальном ин­ституте.

С 1 января 1988 г. на сети железных дорог был введен объединенный профиль поверхности катания ВНИИЖТа для обточ­ки бандажей колесных пар. С этой целью в филиале ПКБ ЦТ МПС (г. Торжок) была разработана фреза новой конструкции (И582 и И583 для левого и правого колес соответственно). Как отмечалось в «ЭТТ» № 3, 1988 г., особенностью данной фрезы было большее число цилиндрических рез­цов, что позволяло разгрузить их в наиболее неблагоприятном районе фрезы (в зоне вы­кружки гребня). Цилиндрические резцы бы­ли более выдвинуты из держателей, чтобы улучшить условия схода стружки и умень­шить наволакивание металла.

Данная фреза была вполне работоспо­собна и давала хорошее качество обработки поверхности катания бандажа. Тем не менее, такой профиль рабочей поверхности приводил к увеличению износа гребней ко­лес в зоне выкружки и применение фрез данного профиля указанием МПС № Н-86у от 8.01.90 г. было отменено.

Как показали результаты опытной эк­сплуатации ряда новых профилей, например специалистов Днепропетровского метал­лургического института (ДМетИ) и Зинюка-Никитского, их применение эффективно снижает интенсивность износа гребней. Однако создание фрез, которые бы позволи­ли обтачивать бандажи с данными профи­лями, затруднительно из-за сложности кон­струкции фрезы.

Специалисты ДМетИ предлагают для разработки фрезы использовать вычисли­тельную технику, т. е. применить элементы системы автоматизированного проекти­рования. Такой подход позволяет упростить этап конструирования фрез с новыми про­филями. Для его реализации на персональ­ных компьютерах «Искра-1030» или IBM PC была разработана вычислительная про­грамма. В ее основе – методика расчета фрезы, созданная в филиале ПКБ ЦТ МПС.

Профиль поверхности катания задают либо аналитически для каждого участка, либо численно в виде массива координат с любой требуемой точностью. Для расчета первого держателя (ножа) в ЭВМ вводят расстояние от его торца до режущей кром­ки первого резца и его угол резания. ЭВМ определяет параметры расточки отверстия для резца - две координаты центра отвер­стия, его глубину и угол наклона. Средства­ми экранной графики вычерчивается про­филь поверхности катания и расположение резца. Невидимые линии вычерчиваются пунктиром. Аналогично задается располо­жение следующих резцов.

Необходимо, чтобы между отверстиями соседних резцов перемычка металла со­ставляла как минимум 1-2 мм. Это обес­печивает возможность сборки держателя и его надежность в эксплуатации. С другой стороны, чем ближе расположены резцы друг к другу, тем больше их число в дер­жателе и во фрезе в целом, а значит, вы­ше чистота обработки рабочей поверхно­сти бандажа. Тогда в зависимости от взаимного расположения резцов на экране необходимо откорректировать расстоя­ние между ними. Когда определено рас­положение всех резцов первого держате­ля, на принтер выдается таблица парамет­ров для расточки заготовки держателя. Таким же образом проектируются и осталь­ные держатели.

Для контроля точности выполнения от­верстий диаметром 12 мм под резцы в за­готовках держателей на Гомельском РМЗ разработана методика, по которой в рас­сверленные отверстия вставляют контроль­ные пробки высотой 19 мм. По данным чертежа (координатам центра отверстия, его глубине, углу наклона) и по схеме вычерчивания (расположению отверстия в одной из взаимно перпендикулярных пло­скостей расточного станка) определяются три координаты торца пробки, которые контролируются по технологии.

Вычислительная программа позволяет для каждого держателя распечатать таб­лицы контрольных параметров. При помо­щи ЭВМ определяют также координаты профиля заготовки держателя и коорди­наты профиля держателя после вскрытия на станке расточенных отверстий.

Таким образом, разработанная вычис­лительная программа позволила сущест­венно упростить конструирование фрез для новых профилей бандажей. С ее помощью была создана конструкция фрезы для об­точки колесных пар с профилем ДМетИ. Ее особенностью является большее на пять по сравнению с фрезой, описанной в «ЭТТ» №3, 1988 г., количество резцов. Они рав­номерно распределены по держателям (в каждом 14 резцов). Последние резцы в держателе позволяют обрабатывать бан­дажи с наплывами металла на фаску.

Опытный комплект фрез испытывался в депо Кривой Рог. При этом был обто­чен ряд локомотивов, приписанных к это­му депо, а также Пятихатки и Нико­поль. По результатам эксплуатационных испытаний фрез при помощи ЭВМ сдела­ны небольшие доработки их конструкции. Была также проанализирована работа колесных пар локомотивов, обточенных но­вой фрезой. В частности, определена ин­тенсивность износа для 17 электровозов ВЛ8 приписки депо Кривой Рог, обточен­ных на ТО-4, которая равна 0,725 мм на 10 тыс. км пробега. Данный показатель получен по результатам замеров первой и восьмой колесных пар, которые подвер­жены максимальному износу у этих локо­мотивов.

Для сравнения была определена интен­сивность износа тех же колесных пар дан­ных 17 электровозов за предшествующий период эксплуатации с объединенным про­филем ВНИИЖТа. При этом выбирали со­ответствующий срок эксплуатации с мо­мента переточки. В результате получено, что интенсивность износа составляла ра­нее 1,065 мм на 10 тыс. км. Таким об­разом, применение фрез с профилем ДМетИ снизило интенсивность износа поч­ти в полтора раза.

Кроме того, на сети железных дорог получило распространение упрочнение бандажей колесных пар. На токарные станки устанавливают магнитно-импульсные приспособления, колесо поддомкрачивают для свободного вращения. Магнитно-импульсная катушка питается высокочастотными токами, а наконечник сердечника имеет форму поверхности гребня. Таким образом повышается работоспособность гребней.

3 ТЕОРИЯ ОБОСНОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ СИЛЫ ТЯГИ, МЕХАНИЗМОВ И СКОРОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОЛЕС С РЕЛЬСАМИ

Исследование вопросов сцепления локомоти­вов с рельсами имеет немногим меньший возраст, чем само существование железных дорог. Одна из первых известных зависимостей коэффициента сцепления от скорости предложена Пуаре еще в 1852 г. Значительные теоретические и экспе­риментальные исследования этого вопроса про­водились в России. В этих материалах приведена широкая библиография, преимущественно отечественная. За последнее десятилетие существенно возрос интерес к воп­росам сцепления и в зарубежных странах. Так, в библиографии за 32 года с 1928 по 1959 г. указано 15 наименований зарубежных публика­ций, а за 13 лет с 1960 по 1972 г. – 30 наимено­ваний.

Несмотря на относительно широкое и дли­тельное исследование, проблема сцепления ко­лес с рельсами имеет ряд нерешенных коренных вопросов, таких, например, как критерий вы­бора расчетного коэффициента сцепления, вли­яние кривых и др. Проведенные исследования, за некоторым исключением, не связаны с прак­тической трактовкой вопросов сцепления на оте­чественном железнодорожном транспорте, для которого положение осложняется большими гру­зопотоками и необходимостью улучшать тех­нические параметры локомотивов на перспек­тиву.

На железнодорожном транспорте Советского Союза применяются два понятия коэффициента сцепления – расчетный и максимальный.

Расчетным называется коэффициент сцепле­ния ψ_к, по которому выбирается вес поезда на сети дорог и который является нормативной величиной Министерства путей сообщения. Он определяется для влажных рельсов при приме­нении песка на основе специальных испытаний и обобщения опыта эксплуатации дорог. В случае исключительно плохих условий сцеп­ления (гололед, буран) Правилами тяговых рас­четов для поездной работы допускается сниже­ние веса поезда на величину до 15%.

Максимальный коэффициент сцепления ψ_max определяется для сухих рельсов при при­менении песка и использовании машинистом периодически прямо действующего тормоза для предупреждения разбоксовки колес. Соответ­ствующие силы тяги реализуются при взятии с места полновесных поездов на тяжелых подъ­емах в хорошую погоду, что практически не исключается в эксплуатации. Этот режим может быть опасен для работы оборудования электро­воза, в первую очередь полупроводниковых преобразователей. Специальные испытания ЦНИИ МПС на электровозах ВЛ80 и ВЛ60показали, что в диапазоне скоростей до 20 км/ч максимальный коэффициент сцепления в этом случае составляет 0,46. Этому должен отвечать длительный ток кремниевых выпрямителей и ток уставки реле перегрузки. Для электровоза ВЛ80 ему соответствует ток тягового двига­теля 1500 А. Длительный ток выпрямителя на один двигатель равен 1600 А, ток уставки реле перегрузки принят 1500 ± 50А.

Вопрос о максимальном коэффициенте сцеп­ления достаточно сложен, так как его величина зависит от конструкции механической части элек­тровоза, плавности регулирования напряжения тяговых двигателей, применения электрических средств повышения сцепления – ЭСПС (неза­висимое возбуждение тяговых двигателей – НВ; последовательно-независимое возбужде­ние – ПНВ; электрическое спаривание осей – ЭСО; неравномерное ослабление поля тяговых двигателей по тележкам – НОП и др.), условий контакта колесо – рельс и т. д. Есть основания полагать, что при применении плавного регу­лирования напряжения тяговых двигателей и ЭСПС величина ψ_max будет больше 0,46.

Однако существенно более важна проблема расчетного коэффициента сцепления, которая в настоящее время далеко не ясна. Величина ψ_к, может выбираться в зависимости от различ­ных обстоятельств и, таким образом, по суще­ству представляет собой нормативный коэффициент тяги для выбора веса поезда, а не коэффициент сцепления.

Материалы позволяют сопоставить значения ψ_к, применяемые в России, Японии, Швейцарии, Англии, Испании, Фран­ции, Голландии, Чехословакии, Норвегии, Швеции, ФРГ, Австрии, Бельгии, Польше, Италии, Венгрии, Финляндии, Югославии. В подавляющем большинстве случаев коэффи­циент сцепления, принятый на зарубежных до­рогах, на 10-50% ниже, чем применяемый в России. Исключение составляют некоторые современные локомотивы отдельных стран, преимущественно с мономоторными те­лежками, для которых ψ_к отличается на +8/-9% от величины, принятой для российскихлокомотивов с индивидуальным приводом осей. Интересно, что на дорогах Франции, Бельгии, Швеции и Югославии расчетный коэффициент сцепления при мономоторных тележках принят на 10–35% большим, чем при индивидуальном приводе осей. Таким образом, опыт эксплуатации зарубежных стран подтверждает, что применение группового привода осей увеличивает коэффи­циент сцепления. Однако разброс эффективности применения мономоторных тележек по данным разных стран таков, что ее можно считать лишь признанной, но не установленной.

Величина расчетного коэффициента сцеп­ления, принятого на дорогах разных стран, ко­леблется в весьма широких пределах потому, что его значение связано не только с самим про­цессом реализации сил сцепления колес с рель­сами, но и с широким комплексом технико-экономических и других факторов. Так, протя­женность дорог России, выполняющих половину мировых железнодорожных грузоперевозок, со­ставляет всего 10% от сети мира, что требует, в частности, вождения тяжелых поездов и вы­сокого использования локомотивов. Это вынуждает применять относительно большие значения расчетного коэффициента сцепления, близкие к технически возможному. К аналогичному по­ложению, по-видимому, приближается и ряд других стран.

Характеристики

Список файлов ВКР