CC BY
30
УДК 629.4.032.001.33
МОРОЗ В.1., д.т.н., професор (УкрДАЗТ); БРАТЧЕНКО О.В., к.т.н., професор (УкрДАЗТ); БОБРИЦЬКИЙ СВ., ст. викладач (УкрДАЗТ).
Новий пщх1д до класифжащУ тягових привод1в рухомого складу залiз-ниць
Залiзничний транспорт посiдаe про-вiдне мюце в транспортному комплексi Укра'ни. Це визначае особливi вимоги до тягового (ТРС) (тепловози, електровози) та моторвагонного (дизель-по'зди, елект-ропо'зди) (МВРС) рухомого складу. Вщ-повiдно до Програми оновлення локомотивного парку залiзниць Укра'ни на 20122016 роки (Постанова Кабшету мiнiстрiв Укра'ни № 840 вщ 01.08.2011 р.) одним з прюритетних напрямкiв розвитку залiз-ниць е пiдвищення експлуатацшно'' надш-ностi ТРС. При цьому особлива роль выводиться забезпеченню необхщних характеристик його окремих модулiв конструк-ци та агрегатiв.
Одшею iз складових частин конс-трукцп ТРС, що безпосередньо впливае на безпеку руху, е екiпажна частина, до складу яко'' входить тяговий привод (ТП). В загальному виглядi ТП представляе собою комплекс пристро'в, яю служать для перетворення енергп деякого виду в роботу з подолання опору руху [1]. До його складу входить тяговий електричний дви-гун (ТЕД), тягова зубчаста передача (ТЗП), пристро'', як з'еднують ТЕД з ТЗП та ТЗП з колюною парою. Тому, виршен-ня задачi проектування нових та модернь заци юнуючих ТП вимагае 'х ч^ко'' кла-сифкацп.
Основи класифшацп ТП ТРС з рiз-номанiтних позицiй наведеш в роботах Шацилло А.А, Калиховича В.Н., Меделя В.Б, Мшова Д.К. та ш. [2, 3].
Разом з тим, на цей час найбшьш роз-повсюдженою е класифшащя ТП за озна-кою особливостей розташування та ступе-
нiв пщресореносп ТЕД та ТЗП. При цьому вид^ються три основнi класи ТП [1].
До ТП класу I, наприклад, вщно-ситься ТП тепловозу серп 2ТЕ116, в яко-му ТЕД та ТЗП виконаш з опорно-вюьовим розташуванням. До ТП класу II -ТП електропо'адв серп ЕР-2, де ТЕД роз-ташовано на пiдресоренiй частинi вiзка, а ТЗП на вiсi колюно'' пари. До ТП класу III вiдноситься ТП тепловозу серп ТЕП 70, в якому як ТЕД, так i ТЗП розташоваш на тдресоренш частинi локомотива.
При такш класифшацп, подiл ТП на 3 класи мютить iнформацiю тiльки про особливосп розташування та ступiнь тд-ресореностi ТЕД та ТЗП, але вщсутня ш-формацiя про особливосп конструкцп ТП вцiлому та його окремих складових зок-рема.
Це обгрунтовуе актуальшсть прове-дення робiт з удосконалення класифшацп ТП на основi використання нових тдхо-дiв, спрямованих на бiльш детальне опи-сання особливостей 'х конструкцп.
Мета статт1 1 викладення основного ма-тер1алу
В статтi наведений запропонований авторами новий пщхщ до класифшаци ТП рухомого складу зашзниць за рахунок ви-користання модульного описання 'х конс-трукци i вiдповiдних структурних формул.
Для видiлення особливостей конструкцп ТП доцiльно представляти у ви-глядi структурно'' схеми, яка показана на рисунку 1. !з схеми видно, що ТП можна
розглядати у виглядi 4-х основних моду-лiв. До першого модуля входить ТЕД з конструкцшними елементами його закрь плення. До модуля 2, модуля першого ву-зла з'еднання (МЗ 1), належать мехашзми з'еднання валу ТЕД та вхщного валу ТЗП. До модуля 3 входить ТЗП, а саме, розта-
шоваш в корпус шестерня та зубчасте колесо. До модуля 4, другого вузла з'еднання (МЗ 2) належить механiзм пе-редачi обертального руху вiд вхщного валу ТЗП на колюну пару (умовно позна-чена модулем 5).
---►<
5
Рис. 1. Структурна схема ТП тягового рухомого складу
Представлення ТП у виглядi окре-мих модулiв дозволяе описувати особли-востi конструкцп тягових приводiв за до-помогою вщповщно'1 формули, яка харак-теризуе структуру основних модулiв конструкцп тягового приводу вщповщно-го класу. Загальний вид тако'1 формули наведено нижче:
ТП-К (К1-К2-К3-К4),
(11)
де, К, К1, К2, К3, К4 - умовш позна-чення щодо класу тягового приводу та особливостей конструкцп видшених мо-дулiв.
Позначення К вказуе на клас (I, II чи III) ТП за наведеною вище класифiкацiею [1]. Наприклад, позначення ТП-! вщповь дае тяговому приводу класу I з односто-роннiм розташуванням ТЗП. В тих випад-ках, коли в тяговому приводi мае мюце двосторонне розташування ТЗП на тшс-нiй парi [4, 5] в позначенш його класу до-даеться iндекс 2. Позначення ТП-^ - тяго-вий привод з двостороншм розташуван-ням ТЗП.
В позначеннi К1 мiститься iнформацiя про тип ТЕД за видом струму живлення:
"ПС" - постшного струму;
"ЗС" - змiнного струму.
Особливосп закрiплення ТЕД харак-теризуються класом тягового приводу.
Умовне позначення К2 iнформуе про конструкцiю мехашзму з'еднання валу
тягового двигуна з вхщним валом ТЗП. При цьому можуть використовуватися наступнi варiанти позначень:
"П" - шестерня ТЗП розташована безпосередньо на валу ТЕД [6] ;
"М"-зв'язок мiж валом якоря ТЕД та вхщним валом ТЗП вщбуваеться за допо-могою пружньо'1' муфти [7];
"КВ"-з'еднання здшснюеться за до-помогою карданного валу [8].
Аналiз конструкцii ТП рухомого складу закордонного виробництва [9] вказуе на доцшьшсть введення додаткових позначень К2:
"ТВМ" - зв'язок мiж якорем ТЕД та вхщним валом ТЗП здшснюеться за допо-могою торсiйного вала та резинокордно'1' муфти;
"ЗМ" - зв'язок мiж валом якоря ТЕД та вхщним валом ТЗП вщбуваеться за до-помогою зубчато'1' муфти;
"РТ" - МЗ 1 складаеться з допомiж-ного редуктора (забезпечуе передачу кру-тного моменту вщ ТЕД до муфти "Три-под") i муфти повздовжньо'1' компенсацii "Трипод" (забезпечуе подальшу передачу крутного моменту до вхщного валу ТЗП).
Умовне позначення К3 шформуе про особливостi конструкцii ТЗП. При цьому доцшьно використовувати позначення, яю вiдображають тип зубчастих передач (розташування вюей зубчастих колю у прос-торi, розташування зубщв вiдносно вiсi колеса та геометричш профiлi зубцiв):
За розташуванням вюей зубчастих колiс у npocTopi:
"Ц"- цилiндричнi ТЗП (bïcï зубчатих колiс паралельнi)[8];
"К" - KOHÏ4HÏ (bïcï зубчатих колiс перетинаються)[10].
У випадку використання передач шшого виду доцшьно використовувати вiдповiднi позначення. Наприклад, ТЗП дизель-по'зду сер^' ДР1 буде позначатися "К1Ц2" - двохступенева кошчно-цилiндрична передача (перша ступiнь -кошчна передача, друга ступiнь - цилшд-рична передача).
За розташування зубцiв вщносно вiсi колеса:
"П" - прямозубi (лшп зубцiв парале-льнi вiсi колеса)[7];
"К" - косозубi (зубцi розташоваш пiд певним кутом до вiсi колеса) [6].
У iнших випадках вводяться вщповь днi позначення ( Наприклад, позначення "А" в передачi використовуються зубчастi колеса з арочними зубцями [9]; позначення "Ш" - використання шевронних зубчастих колiс [9]).
За профшем зуба:
"Е" - колеса з евольвентними профь лями зубщв ;
"Н" - з профшями зубцiв передачi Новiкова.
При такому пiдходi до описання ТЗП, наприклад, позначення "ЦПЕ" вщ-повiдаe цилiндричнiй прямозубiй передачi з евольвентними профiлями зубцiв.
Умовне позначення К4 шформуе про конструктивне виконання другого вузла з'еднання, який забезпечуе передачу обе-ртального руху вiд зубчатого колеса ТЗП на колюну пару. При цьому, особливо'' уваги заслуговуе висв^лення конструк-цiйних рiшень, спрямованих на компенса-цiю кутових вiдхилень мiж вiсями обер-тання зубчатого колюа ТЗП та колюно'' пари.
Якщо МЗ 2 не передбачаеться тако'' компенсацп (наприклад, зубчасте колесо ТЗП уявляе собою едину ланку (цшьноме-талеве або окремi части жорстко зв'язаш
мiж собою) i безпосередньо розташовано на Bici колюно'1' пари) [6] пропонусться використовувати умовне позначення "Ж".
У випадку, коли компенсуючи фун-кцiя видiлених кутових вiдхилень викону-еться за рахунок використання зубчатих колю складно'1' конструкцп (зубчасте колесо уявляе собою вузол, основна частина якого з'еднуеться iз зубчастим вшцем за допомогою пружнiх елеменпв), то в зале-жноcтi вщ типу таких пружнiх елементiв пропонуються позначення:
"ПП" - якщо використовуються пружш елементи у виглядi пластинчастих пружин [2];
"ЦП" - пружш елементи у виглядi цилшдричних пружин [2];
"ГК" - пружнi елементи у виглядi гумових амортизаторiв [3].
У випадку, коли компенсуючи функ-щя переноситься з конструкцп колеса на з'еднання вихщного валу ТЗП з колюною парою, можуть використовуватися позна-чення "ПВШМ" [11]. Воно передбачае конструкщю , коли передача крутного моменту вщ вихщного валу ТЗП на колюну пару здшснюеться шаршрно-поводковою муфтою, яка компенсуе кутовi вiдхилення мiж вюями. Зубчасте колесо уявляе собою едину деталь, яка встановлена на полому вале i забезпечуе передачу крутного моменту на колюну пару за допомогою шаршр-но-поводкових муфт, що компенсують ку-товi вiдхилення мiж вicями.
Висновки
Наведенi в статп матерiали дозволили описати конструкщю ТП сучасних ло-комотивiв та МВРС у виглядi структурних формул виду (1.1). Наприклад, структурна формула тепловозу серп ТЕ 3, мае вид:
ТП-1 (ПС-П-ЦПЕ-Ж) (1.2)
Структурна формула електровозу серп ДЕ 1 буде представлена у виглядг
ТП-12 (ПС-П-ЦКЕ-Ж) (1.3)
Структурна формула швидкюного електропо'зду "Сапсан", що експлуату-еться на маршрут Москва-Санкт-Петербург, Роая буде мати вигляд:
ТП-П (ЗС-ЗМ-ЦКЕ-Ж) (1.4)
Формалiзоване описання конструкцп ТП з використанням структурних формул дае можливють проведення досль джень, спрямованих на оцiнювання 'х впливу на надiйнiсть тягового приводу вцшому. Так, за результатами попередшх дослiджень встановлено що на долю ТП електропоiздiв серп ЕР 2, конструкщя яких описуеться формулою
ТП-П (ПС-М-ЦПЕ-Ж) (1.5)
припадае 23 % вщ загально'' кшькос-тi пошкоджень. При цьому, пошкодження модуля ТЕД становлять 63 %, модуля ТЗП - 36 %, модулiв МЗ 1 та МЗ 2 - в сумi 1%. Для тягових приводiв електровозiв серп ЧС 7, конструкщя яких описуеться структурною формулою
ТП-П (ПС-КВ-ЦПЕ-Ж (1.6)
припадае 62 % пошкоджень. При цьому, пошкодження модуля ТЕД станов-лять 77 %, модуля МЗ 1 - 11 %, модуля ТЗП - 11 %, модуля МЗ 2 - 1 %.
Наведеш результати пщтверджують доцiльнiсть використання запропоновано-го тдходу до класифшаци ТП рухомого складу залiзниць при проведеннi науково-дослщних та дослiдно-конструкторських робiт з оновлення локомотивного парку залiзниць Укра'ни.
Список лггератури
1. Бирюков И. В. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог / Бирюков И. В. Беляев А. И., Рыбников Е. К. - М.: Транспорт, 1986. -256 с.
2. Шацилло А. А. Тяговый привод электроподвижного состава. - М.: Транспорт, 1961.-222 с.
3. Калихович В. Н. Тяговые передачи локомотивов: Устройство, обслуживание и ремонт. - М.: Транспорт, 1983. - 111 с.
4. Электровоз ВЛ11. Руководство по эксплуатации / Под ред. Г.И. Чиракадзе и О.А. Кикнадзе. - М.: Транспорт, 1983. - 464 с.
5. Тушканов Б. А. Электровоз ВЛ85: Руководство по эксплуатации/ Тушканов Б. А, Пушкарев Н. Г., Позднякова Л. А. - М.: Транспорт, 1992. - 480 с.
6. Филонов С. П. Тепловоз 2ТЭ116 / Филонов С. П., Гибалов А. И., Никитин Е. А. - М.: Транспорт, 1996. -334 с.
7. Цукало П. В., Ерошкин Н. Г. Электропоезда ЭР2 и ЭР2Р. / Цукало П. В., Ерошкин Н. Г. - М.: Транспорт, 1986. - 359 с
8. Каптелкин В. А. Пассажирские электровозы ЧС4 и ЧС4т / Каптелкин В.А., Колесин Ю.В., Ильин И.П. - М., Транспорт, 1975. - 384 с.
9. Трофимович, В.В. Высокоскоростной электрический транспорт. Механическая часть : учеб. пособие / В.В. Трофимович. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. - 100 с
10. Лебедев В. П. Дизель - поезда. Устройство, ремонт, эксплуатация / Лебедев В. П., Курятников А. А. - М.: Транспорт, 1982 - 279 с.
Быков В. Г. Пассажирский тепловоз ТЭП70 / Быков В. Г., Морошкин Б. Н., Серделевичщ Г. Е. . - М.: Транспорт, 1976. - 232 с.
Анотацн:
Ключовi слова: рухомий склад, тяговий привод, тягова зубчата передача, структурна формула, карданний вал, модульне описання, пружня муфта, електропо1'зд ер-2, тепловоз теп 70.
Проаналiзовано юнуючу класифшацш тягових передач рухомого складу. Запропоновано новий шдхщ до описання особливостей конструкцп
тягових привод1в за допомогою ввдповщно' структурно' формули , яка характеризую структуру ос-новних модул1в конструкцп тягового приводу вщповвдного класу. Подано рекомендацп щодо використання позначень в структурних формулах та 'х застосування тд час описання конструкцп тягового приводу локомотив1в та моторвагонного рухомого складу.
Проанализирована существующая классификация тяговых передач подвижного состава. Предложен новый подход к описанию особенностей конструкции тяговых поводов с помощью соответствующей структурной формулы , которая характеризую структуру основных модулей конструкции тягового привода соответствующего кла-
сса. Представлены рекомендации относительно использования обозначений в структурных формулах и их применение во время описания конструкции тягового привода локомотивов и моторва-гонного подвижного состава.
Existent classification of hauling transmissions of mobile composition is analysed. The new going is offered near description of features of construction of hauling occasions by the proper structural formula which characterize the structure of the basic modules of construction of hauling drive of the proper class. Presented recommendation in relation to the use of denotations in structural formulas and their application during description of construction of hauling drive of locomotives and motorvagonnogo mobile
УДК 621.436
МОРОЗ В.1., д.т.н., професор (УкрДАЗТ); БРАТЧЕНКО О.В.,к.т.н., професор (УкрДАЗТ); АСТАХОВА К В., астрант (УкрДАЗТ).
Результати уточненого моделювання кшематики клапашв локомоти-вних енергетичних установок з дизелями Д49
Постановка проблеми i аналп останшх дослщжень у напрямку ïï вир1шення
Основними положеннями «Програ-ми оновлення локомотивного парку зашз-ниць Укра'ни» (затверджена Постановою КМУ №840 ввд 01.08.2011 р.) передбача-еться вирiшення ряду науково-технiчних завдань, пов'язаних iз зниженням витрат на ремонт i утримання наявного тягового рухомого складу. Це визначило актуаль-шсть науково-дослiдних i дослщно-конструкторських роб^, спрямованих на пiдвищення паливно'' економiчностi i на-дiйностi локомотивних енергетичних установок з дизелями типу Д49, якими облад-
нана бшьшють мапстральних тепловозiв експлуатацiйного парку Укрзалiзницi.
Аналiз науково-технiчних публша-цiй вказуе, що бшьшють роб^ у цьому напрямку [1,2] пов'язана з удосконален-ням робочого процесу у цилшдрах дизеля, що визначае необхщнють уточненого ма-тематичного моделювання характеристик функцюнування механiзму газорозподiлу, законiв руху впускних i випускних клапашв [3,4]. Особливого значення це набувае при моделюванш процесiв газообмiну в цилшдрах дизеля, оцшюванш динамiки, показниюв мiцностi та надiйностi кулачкового мехашзму газорозподiлу (КМГР).
