CC BY
81
УДК 629.424.1 : 621.31 : 681.3
О. М. БОНДАРЕВ, В. Л. ГОРОБЕЦЬ, е. М. ДЗ1ЧКОВСЬКИЙ, О. е. КРИВЧИКОВ, Д. О. ЯГОДА, В. С. БОНДАРЕВА (ДПТ)
ОЦ1НКА ПОКАЗНИК1В М1ЦНОСТ1 ЕЛЕМЕНТ1В НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦ1Й ТЯГОВИХ АГРЕГАТ1В ОПЕ1А ТА ПОДОВЖЕННЯ ТЕРМ1НУ IX СЛУЖБИ
В статп наведено результати комплексу робiт, спрямованих на забезпечення подовження термiну експлуатацп тягових агрегатiв ОПЕ1А.
Ключовi слова: подовження термшу служби, метод сшнчених елементiв, твердiсть матерiалу, напруже-но-деформований стан, границя витривалостi, е^валентш напруження
На початку випуску тягових агрегапв ОПЕ1А спещалютами Дшпропетровського НВО «Електровозобудування», у вщповщносп до Техшчного завдання на розробку та вироб-ництво, було призначено строк служби основ-них несучих конструкцш, яю впливають на безпеку руху та на безпеку виконання покладе-них на щ одинищ завдань, двадцять п'ять роюв. При цьому слщ вщзначити, що вказана одиниця тд час розробки та виробництва створювалася як така, яка повинна працювати в складних умовах. Тому геометричш характеристики ос-новних несучих конструкцш призначалися з умови забезпечення досить великих значень ко-ефщенпв запасу мщносп. В такш ситуаци ви-никае питання про проведення комплексу ро-б1т, яю нададуть можливють продовжити тер-мш експлуатацп цих тягових агрегапв.
На рис. 1 показано загальний вигляд елект-ровоза управлшня, дизельно! секци та вагона-думпкара тягового агрегату ОПЕ1А.
Враховуючи те, що на промислових шдпри-емствах Укра!ни експлуатуеться досить великий парк тягових агрегапв серп ОПЕ1А, термш яких наблизився до призначеного, тому остан-шм часом науковщ разом з спещалютами виробництва почали вести роботу з проведення ка-штальних ремонив з подовженням терм1ну експлуатацп.
Для визначення можливосп та умов продо-вження строку служби рам в1зюв тягового агрегату ОПЕ1А та кузова електровоза управлшня виконано комплекс робгг, яю передбачеш чинною нормативною документащею з продов-ження терм1ну служби. При цьому було проведено обстеження техшчного стану основних несучих конструкцш рам в1зюв, рам кузов1в електровоза управлшня та вагона думпкара; проведено розрахунки з використанням методу
сюнчених елеменнв для ретельного анал1зу на-пружено-деформованого стану несучих конструкцш; проведено анал1з результат статич-них мщшсних та динам1чних мщшсних випро-бувань з визначення напружень найбшьш нава-нтажених елеменнв несучих конструкцш рами в1зюв електровоза управлшня, дизельно! секци та вагона думпкара; з метою визначення показ-ниюв втоми проведено обстеження стану несучих конструкцш та проведено розрахунки з визначення !х ресурсу.
Рис. 1. Загальний вигляд електровоза управлшня, дизельно! секци та вагона-думпкара тягового агрегату ОПЕ1А
З метою ощнки можливосп змши за час експлуатацп мщшсних характеристик металу рам в1зюв проведено вим1рювання твердосн металу. Несуч1 конструкци виготовлено з гаря-чекатано! стал1 марки 16Д ГОСТ 6713-91.
Твердють вим1рювалась на верхнш та ниж-нш поличках, а також в середиш б1чно! сннки поздовжньо! балки в зош приеднання до не! поперечно! шкворнево! балки динам1чним твер-дом1ром ТДМ-1, зав. №624 який пов1рено спещалютами ДсТУ 06.04.2010.
Результати цих вим1рювань наведено у табл. 2.
© Бондарев О. М., Горобець В. Л., Дз1чковський е. М., Кривчиков О. е., Ягода Д. О., Бондарева В. С., 2012
Таблиця 2
Величини твердост матерiалу несучих конструкцш рам Bi3KiB
й и '(3 % Верхня полиця Б!чна стiикa Нижня полиця
Середне значения Середне квадратичне вiдхиления Середне значення Середне квадратичне в!дхилення Середне значення Середне квадратичне в!дхилення
3910 153,8 5,6 153 1,9 151,3 7,6
3899 150,6 6,1 130,8 4,3 157 4,3
Мiсця, в яких вимiрювалась твердiсть мате-рiалу на рамах вiзкiв електровоза управлшня, дизельно! секци та вагона-думпкара, вказано на рис. 2.
На основi Методики оцшки залишкового ресурсу несучих конструкцш тягового рухомо-го складу [1] та «Норм расчета и оценки прочности несущих элементов и динамических качеств экипажной части моторвагонного подвижного состава железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм» [3] було зроблено ощнку ресурсу рам вiзкiв електровоза управлшня та вагона -думпкара, а також умов подальшо! експлуатаци !х кузовiв.
Для проведення розрахунюв ресурсу були використаш даш попередшх випробувань, а також результати з визначення границ витрива-лостi на пiдставi вимiрювання твердосп матер> алу основних несучих конструкцш.
Рис. 2. М!сця вимiрювання твердосп матерiалу на в!зках електровоза управлшня, дизельно! секци та вагона-думпкара
Нормативы [2] розрахунки мщносп рам в!з-юв електровоза управлшня, дизельно! секци, вагона - думпкара та рами кузова електровоза управлшня тягового агрегату ОПЕ1 проведено з використанням результат динам!чних ходо-
вих випробувань та аналогично за допомогою метода сюнченних елемента (МСЕ) на програ-мному комплекс! COSMOSWorks 2006, який пройшов вичерпне тестування при розрахунках напружено-деформованого стану складних несучих конструкцш рухомого складу у ГНДЛ ДМРС.
Непряма оцшка границ витривалосл мате-р1алу рам в1зк1в тягових агрегат1в ОПЕ1А
В рамках проведення роб!т з використання непрямих метод!в контролю ресурсу несущих конструкцш електропо!зд!в ЕР1, ЕР2, ЕР9 [1], на баз! випробувально! лаборатори ДКБ «П!в-денне» (ДП «П!вденний машинобуд!вний завод») був проведений лабораторний експери-мент !з пор!вняльною оц!нкою твердост! плоских стандартних зразюв, до та шсля проведення випробувань. Плоск! зразки були вир!заш з ни-зьколеговано! маловуглецево! листово! стал! 20ГФЛ. Результати пор!вняння твердост! зраз-к!в наведен! на рис. 1. Для наведених даних отримаш математичн! оч!кування i стандарти в!дхилення, якi склали:
- зразок перед випробуваннями: математич-не очшування твердост! - Мх = 167 HB, стандарт вщхилення S = 3 HB;
- зразок шсля випробувань: математичне очшування - Мх = 163 HB, стандарт вщхилення S = 5 HB.
З урахуванням отриманих величин стандарта вщхилень, змша твердост! по Бринелю рам в!зюв i зразк!в перебувае в межах статистично! погр!шност!. Б!льше того, i характер змши твердост! в наведених випадках протилежний.
Таким чином, пор!вняння результата, отриманих з вим!рювання твердост! екземпляр!в рам в!зк!в електропо!зд!в ЕР1 та зразюв, з яки-ми проводилися випробування, не дозволяе зробити висновки про можливють використання твердост! металу по Бринелю як основу одного з метод!в неруйшвного контролю ресурсу несучо! конструкци. У цей же час, вим!рювання поверхнево! м!кротвердост! [2] пропонуеться як один з можливих способ!в неруйшвно! технолог!! контролю ресурсу матер!ал!в (хоча з урахуванням звичайного стану поверхш НК рухомого складу, така технолопя буде скрутною в застосуванш).
З метою виявлення залежност! м!ж границею витривалосп та границею текучост! було проведено випробування, як! складалися з двох етатв:
1. Визначення режиму оР та кшькост руйш-вних циклiв Nr(öp) при зазначеному наванта-женнi.
2. Прикладення наробiтку в o6'eMÎ 85, 90, 95 % вщ Nr(gp) i3 наступним випробуванням зразкiв на статичне розтягання.
Результати, отриманi в робот [1], можуть дати певне уявлення щодо характеру змiни твердостi матерiалу в процесi напрацювання (хоча, очевидно, внаслщок невеликого вщхи-лення значень вщ вихiдних, не можуть бути признаш единим критерieм оцiнки напрацювання та ресурсу).
Результати, нормоваш вщносно вихвдних величин твердостi, наведено в табл. 1.
175
170
165
160
155
Рис. 1. Твердеть по Бринелю (HB) плоских сталевих зразшв на початку циктчного наванта-ження (л1шя 1) i тсля руйнування (л1н1я 2)
Таблиця 1
Вщносна змша твердост1 зразкчв з мало-вуглецево'1 стал1 в процес1 напрацювання
№ пор. Параметр Значения,%
Вихщ-ний стан Перед руй-нуванням
1 Твердють по Бринелю 100 97,6
2 Середньоквад-ратичне вщхи-лення твердостi по Бринелю 1,79 3,1
З метою оцшки можливостi змiни за час експлу-атацп мiцнiсних характеристик металу рам вiзкiв проведено вимiрювання твердостi металу. Несучi конструкцп виготовлено з гарячекатано! сталi марки 16Д ГОСТ 6713-91.
Твердють вимiрювалась на верхнiй та нижнш поличках, а також в середиш бiчноl стiнки поздовж-ньо! балки в зонi приеднання до не! поперечно! шкворнево! балки динашчним твердомiром ТДМ-1, зав. № 624 який повiрений у вiдповiдностi до ДСТУ 06.04.2010.
Результати цих вим1рювань наведено у табл. 2.
Таблиця 2
Величини твердост матер1алу несучих конструкцш рам bi3kib
Верхня полиця Б1чна стшка Нижня полиця
№ в1зка Середне значення Середне квадратичне вщхилення Середне значення Середне квадратичне вщхилення Середне значення Середне квадратичне вщхилення
3910 153,8 5,6 153 1,9 151,3 7,6
3899 150,6 6,1 130,8 4,3 157 4,3
З даних табл. 3 можна зробити висновок, що в рам1 в1зка тягового агрегату найбшьше напрацювання за номшалом та характером показни-юв твердосп мае нижня поличка 11 поздовжньо! балки, якш необхщно придшити особливу ува-гу при оргашзацп контрою 11 техшчного стану та мати на уваз1 можливють необхщност роз-робки проекпв 11 посилення, при необхщносп.
Вщповщно до даних робгг [4, 5], отриманих для великого об'ему конструкцшних матер1а-л1в, м1ж межами витривалост (при вигиш або розтягуванш) { текучост юнуе вщома регресш-на залежшсть (рис. 2).
Зпдно з цими даними межа витривалост о_1 може бути пов'язана з твердютю по Бринелю НВ лшшною залежнютю вигляду
с^ [МПа] = 1,65 • НВ ± 70 [МПа]. (1)
Рис. 2. Залежшсть мiж межею витривалосл та твер-достi по Бринелю (HB) i по Роквелу (Н) для сталей (за даними рiзних авторiв)
Вiдразу необхiдно вщзначити, що формула (1) досить обгрунтована для мiцних сталей i дае недостовiрнi результати для низьколегованих маловуглецевих сталей, якi в основному вико-
ристовуються для виробництва несучих конс-трукцш рухомого складу.
Крiм того, з даних рис. 2 i формули (1) ви-ходить наявнiсть статистичного розсдавання в кореляцiйному зв'язку вищевказаних величин,
що тим бiльше схиляе до використання в пода-льших викладеннях нижньо! границi меж ви-тривалостi при використаннi регресшно! зале-жностi (1).
Таблиця 3
Ввдносш величини твердостi матерiалу несучих конструкцш рам впкчв з урахуванням нерiвномiрного стану поверхнi (коефiцieнт концентрацп Кя= 1,1-1,0/0,75=1,467 [3]
Верхня полиця Бiчна стiика Нижня полиця
№ в1зка Середне значения, % Середне квадратичне вщхилеиия, % Середне зиачеиия, % Середне квадратичне вщхилеиия, % Середне значения, % Середне квадратичне вiдхилення,%
3910 100 2,48 100 0,85 100 3,42
3899 100 1,9 100 2,24 100 1,87
Оцiнка середньо! границ витривалостi ма-терiалу рам вiзкiв наданого агрегату орiентовно складае
С-1 = 1,65 • HBmin ± 70 =
= 1,65 • 151,3 ± 70 = 250
180 320
МПа.
Таким чином, орiентовне мшмальне зна-чення границi витривалост матерiалу обстеже-
них рам вiзкiв складае с_
= 180 МПа.
Результаты статичних та динам1чних мщшсних ходових випробувань
Спецiалiстами Галузево! науково-дослщно! лаборатори було проведено статичнi та динамь чнi мiцнiснi випробування з визначення напру-жено-деформованого стану основних несучих елементiв рам вiзкiв електровоза управлшня.
Напруження вимiрювалися в найбшьш на-вантажених перерiзах - в мюцях переходу шкворневого бруса до поздовжшх балок рами вiзка по нижньому та верхньому листах, а та-кож на верхньому лисп навколо плити пiдп'ятника.
Статичнi напруження визначалися вiд ваги кузова.
Динамiчнi складовi напружень вимiрювали-ся пiд час руху в прямих, кривих малих радiусiв (до 120 м) та при руховi стрiлочними переводами.
На рис. 3 наведено вид рами вiзка iз встано-вленими на нш тензорезисторами для вимiрю-вання напружень в найбiльш навантажених мюцях.
Рис. 3. Вид рами в1зка з встановленими на нш тензорезисторами для вим1рювання напружень в найб1льш навантажених мюцях
В якосп показникiв мiцностi було визна-чено коефщенти запасу втомно! мiцностi
пвт =-—- та коефщент запасу мiцностi
по
статичнiй ст
несучiй спроможностi
пт =-;—, ст = сст + сг . В наведених форс +с
а т
мулах: с-1 - границя витривалостi при симет-ричному циклi; са - ампл^уди циклiв напружень при заданш швидкостi руху; сст статичне напруження вщ ваги кузова; с^ - напруження
вiд сили тяги при вщповщнш швидкостi руху; к - коефщент, якiй враховуе зменшення ви-тривалостi конструкций який приймаеться за даними чинно! нормативно! документацп рiв-ним 2,1; у - коефщент асиметрi! циклу, який
кс + ус
т
при сст > 0 дорiвнюe 0,3, а при сст < 0 дорiв-нюе 0,1.
В табл. 4 наведено результати вимiрювань та розрахунюв з визначення коефiцieнтiв запасу.
Таблиця 4
Позначення точки 1 2 3 4 5
Сст, МПа -52 -53 28 19 39
С у , МПа 40 41 20 14 24
С = С + С у т ст у МПа 92 94 48 33 63
Са, МПа 25 26 31 32 25
Пвт 2,77 2,58 2,15 2,21 2,38
пт 2,03 2,0 3,04 3,7 2,73
Ц результати було отримано при наступних значення границ витривалосп с_ = 170 МПа, та гранищ текучосп сТ = 240 МПа.
Чинною нормативною документащею вста-новлено, що наведет коефщенти запасу мщ-ностi пвт > 2, пт > 2 . З тако! точки зору даш наведено! таблицi свiдчать, що мщшсть основ-них несучих елементiв рами вiзку електровоза управлiння забезпечена.
Результати чисельних розрахунюв з визначення напружено-деформованого стану рами кузова електровоза управлшня, рами вагона-думпкара та рам вiзкiв всього тягового агрегату ОПЕ1А.
Рама кузова електровоза управлшня
та результати розрахунюв на мщшсть
На рис. 4 наведено загальний вигляд рами кузова електровоза управлшня тягового агрегату ОПЕ1А, а на рис. 5 - И сюнченно-елементна розрахункова модель для проведення чисель-них розрахунюв з визначення напружено-деформованого стану. Далi на рис. 6-16 наведено: види деформованих сташв рами кузова електровоза управлшня при дп рiзни варiантiв на-вантажень; поля розподшу напружень; фрагме-нти конструкцiй з вщзначенням точок, в яких створюються найбiльшi еквiвалентнi за четвертою теорiею мiцностi напруження.
Розроблена скшченно-елементна розрахун-кова схема складаеться з 233789 вузлових точок та нараховуе 123615 скшчених елементiв.
Пiд час проведення розрахункiв на дiю вертикального навантаження приймалося, що су-марна вага вiд обладнання, яка дiе на раму кузова електровоза складае 61 т, або 598,41 кН.
Ця вага представлялася у виглядi дiючого роз-подшеного навантаження на вiдповiдних дiль-ницях складаеться: з ваги трансформатора, двох вентиляторiв та iншого обладнання. Нижче на рис. 6 наведено схема дп вщповщного навантаження, а на рис. 7, 8 та 9 поля розподшу напружень та вид деформованого стану. Найбшьший рiвень е^валентних напружень за четвертою теорiею мщносп вiд дп такого навантаження створюеться у точцi вiдмiченою маркером та дорiвнюе 83 МПа.
Рис. 4. Загальний вигляд модел1 рами кузова електровоза управлшня тягового агрегату ОПЕ1А
Рис. 5. Сшнченно-елементна розрахункова схема рами кузова для проведення чисельних розрахуншв
з визначення напружено-деформованого стану
На рис. 10 наведено схему ддачого навантаження при руховi тягового агрегату в режимi тяги, а на рис. 11-13 - результати вщповщних розрахунюв. Величину тягового зусилля було визначено на пiдставi тягових характеристик за умовою зрушення тягового агрегату з мюця. Величина тягового зусилля дорiвнюе 1260 кН, що вщповщае зусиллю ддачому на раму електровоза управлшня 420 кН. Далi перерозподiл цього зусилля виконано у вщповщносп до кон-структивних особливостей екшажно! частини електровоза управлшня. У вiдмiченiй маркером точщ на рамi кузова в цьому режимi руху най-бшьше розрахункове напруження дорiвнюе 128 МПа.
Рис. 6. Схема прикладення вертикального статичного навантаження, що передаеться на раму кузова
Рис. 7. Поля розподшу екывалентних напружень та деформований стан рами кузова при до вертикального навантаження
Рис. 8. Поля розподiлу еквiвалентних напружень у рамi кузова з вщзначенням маркером точки, в якш створюються найбiльшi напруження
Рис. 9. Поля розподшу еквiвалентних напружень у фрагменту конструкци рами кузова ввд дИ вертикального навантаження з ввдзначенням маркером точки, в якш створюються найбiльшi напруження
Рис. 10. Схема навантажень, що прикладаються до рами кузова при реалiзацil тяги
Рис. 11. Поля розподшу напружень та деформований стан рами вiзка при руховi в режимi тяги (тягове зусилля 1260 кН всього агрегату)
Рис. 12. Поля розпод^ еквiвалентних напружень та деформований стан рами вiзка при руховi в режимi тяги (тягове зусилля 1260 кН всього агрегату)
Рис. 13. Поля розпод^ еквiвалентних напружень у фрагменту конструкци рами кузова при руховi в ре-жимi тяги з вщзначенням маркером точки, в якш створюються найбiльшi напруження
На рис. 14 показано схему прикладання сти-скаючого навантаження, на яке повинш розра-ховуватися елементи рами кузова у вщповщно-стi до вимог Норм [ 3 ].
На рис. 15 та 16 наведено поля розподшу напружень та вид деформованого стану при такому режимi навантаження. В точщ, вiдмiченоï маркером створюються найбiльшi е^валентш напруження для цього випадку. Слщ вщм^ити те, що в залежносп вiд рiвня стискаючого напруження в цш точцi рiвнi напружень можуть досягати досить високих рiвнiв. Тому пiд час продовженого термiну експлуатацiï необхiдно контролювати стан мюць та вузлiв рами кузова, позначених маркером.
Рис. 14. Схема навантаження рами кузова на дш по-здовжшх стискаючих зусиль
Рис. 16. Поля розподшу напружень та деформований стан рами кузова при ди поздовжньо1 стискаю-чоï' сили 2500 кН. Маркером ввдшчена точка, в який створюються найбшьш1 напруження
На рис. 17-21 наведено результати розраху-нюв з визначення напружено-деформованого стану рами вагона-думпкара на дда вертикального навантаження.
На рис. 17 показано загальний вигляд моделi рами вагона думпкара, а на рис. 18 розрахунко-ва сюнченно-елементна схема моделi для про-ведення чисельних розрахунюв напружено-деформованого стану в рiзних режимах експлу-атацiï. Розрахункова сюнченно-елементна схема моделi для проведення розрахунюв напружено-деформованого стану складаеться з 150648 вузлiв та мае 81909 скшченних еле-ментiв.
Рис. 17. Загальний вигляд модел1 рами вагона думпкара
Рис. 15. Поля розпод1лу екв1валентних напружень та деформований стан рами в1зка при ди поздовжньо1 стискаючоï' сили (стискаюче зусилля 2500 кН)
Рис. 18. Розрахункова сшнченно-елементна схема модел1 для проведення чисельних розрахуншв напружено-деформованого стану
На рис. 19 наведено схему прикладання вертикального навантаження до рами вагона-думпкара, на рис. 20 деформований стан вщ ди вертикального навантаження, а на рис. 21 та 22 результати розрахункiв напружено-деформо-ваного стану при ïï навантаженнi вагою кузова та обладнання 54,2 кН, а також вщ вантажу вагою у 604 кН.
На рис. 23 наведено схему ддачого навантаження на раму вагона-думпкара при руховi в такому режима
Рис. 19. Схема прикладання вертикального навантаження до рами вагона-думпкара
Рис. 20. Деформований стан рами вагона-думпкара вщ ди вертикального навантаження
Рис. 21. Поля напружень та деформований стан рами вагона-думпкара в1д ди вертикального вантажу. Маркером ввдшчена точка за найбшьшим р1внем напружень
Рис. 22. Фрагмент конструкцiй рами вiзка з ввдшче-ною маркером точкою, в якш створюються найбь льшi напруження ввд вертикального навантаження
Рис. 23. Схема дшчого навантаження на раму вагона-думпкара при зрушенш тягового агрегату з мюця
На рис. 24 показано деформований стан рами вагона-думпкара вщ ди тягового зусилля та вертикального навантаження, а на рис. 24 та 25 наведено поля розподшу напружень, отриманих при розрахунку напружено-деформованого стану в цьому режимi.
Рис. 24. Деформований стан рами вагона-думпкара при зрушенш тягового агрегату з мюця
Рис. 25. Поля напружень та вид деформованого стану рами вагона-думпкара при зрушенш з м1сця тягового агрегату (тягове зусилля всього агрегату 1260 кН). Маркером ввдм1чена точка з найб1льшим р1внем напружень
Рис. 26. Фрагмент конструкцп рами вагона-думпкара з наведеним полем розпод1лу напружень та з ввдшченою маркером точкою з найбшьшим р1в-нем напружень при зрушенш тягового агрегату з м1сця (тягове зусилля всього агрегату 1260 кН)
На рис. 27 наведено схема навантаження для розрахунку напружено-деформованого стану рами вагона-думпкара на поздовжне стиснення.
Рис. 27. Схема навантаження рами вагона-думпкара для розрахуншв напружено-деформованого стану на поздовжнш стиск
На рис. 28 показано деформований стан рами вагона-думпкара при поздовжньому стис-канш силами 2500 кН, а на рис. 29-30 поля розподшу напружень при цьому вид1 навантаження.
На рис. 31 наведено загальний вигляд рами в1зюв тягового агрегату ОПЕ1А, а на рис. 31 -сюнченно-елементна розрахункова схема моде-л1 для проведення чисельних розрахунюв з ви-значення напружено-деформованого стану. Скшченно-елемента розрахункова модель скла-даеться з 18943 елемент1в та мае 109794 вузли.
Рис. 31. Загальний вигляд рами вiзкiв тягового агрегату ОПЕ1А
Рис. 28. Деформований стан рами вагона-думпкара при поздовжньому стисканш силами 2500 кН
Рис. 29. Поля розподшу напружень та вид деформо-ваного стану рами вагона-думпкара при поздовж-ньому стиску силою 2500 кН. Маркером вiдмiчена точка з найбшьшим рiвнем напружень
Рис. 30. Фрагмент конструкцп рами вагона-думпкара з наведеним полем розпод^ напружень та з вiдмiченою маркером точкою з найбшьшим рiв-нем напружень при поздовжньому стиску силою 2500 кН
Рис. 32. Сшнченно-елементна розрахункова схема моделi рам вiзкiв тягового агрегату ОПЕ1А для проведення розрахуншв з визначення напружено-деформованого стану
На рис. 33-35 наведено результати розрахунку рами в1зка на дда вертикального навантаження та поле розподшу напружень.
Рис. 33. Результати розрахунку рами вiзка на дш вертикального навантаження та поле розподшу напружень (вид зверху)
Рис. 34. Результати розрахунку рами вiзка на д!ю вертикального наваитаження та поле розподшу напружень (вид знизу)
Рис. 36. Поле розпод!лу напружень в рамi вiзку в!д дИ вертикального та поздовжнього наваитаження при зрушеннi тягового агрегату з мюця
Висновки щодо строку служби несучих конструкцш рам в1зк1в та кузова електрово-за управлшня, а також рам в1зк1в вагона-думпкара тягового агрегату ОПЕ1А
1.1. На п!дстав! проведения експеримента-льних випробувань з визначення р!вн!в напру-
жень, що створюються в умовах експлуатаци в несучих конструкц!ях рам в!зк!в електровоза управл!ння ! вагона-думпкара та розрахунк!в напружено-деформованого стану рам в!зк!в у кузов!в одиниць рухомого складу тягового агрегату ОПЕ1А, зроблено таю висновки:
- Ресурс рам в!зк!в електровоза управлшня, дизельно! секц!! ! вагона-думпкара на поточний момент складае 40 рок!в !х експлуатаци в!д по-будови при умов! проведения систематичного неруйн!вного контролю.
Рис. 35. Фрагмент рами в!зка з результатами на дш вертикального наваитаження та поле розпод!лу на-пружень (вид зверху)
На рис. 37 показано фрагмент конструкц!! рами в!зка та поле розподшу напружень вщ д!! вертикального та поздовжнього навантаження при зрушенн! тягового агрегату з м!сця.
Рис. 37. Фрагмент конструкци рами в!зка та розпо-дш напружень в!д дп вертикального та поздовжнього наваитаження при зрушенш тягового агрегату з мюця
- Ресурс рам кузова електровоза управлшня складае 40 рок!в вщ побудови при умов! проведения систематичного неруйшвного контролю.
- В!зки, в основному металi рами яких вияв-лено повторне виникнення трщини на м!сц! ран!ше зробленого заварювання, виключаються з подальшо! експлуатац!!.
- Наднормативна експлуатац!я кузова електровоза управл!ння тягового агрегату ОПЕ1А забезпечуеться проведениям необх!дних роб!т при кап!тальних ремонтах з подовженням строку служби (КРП) за станом короз!йного зно-шення несучих конструкц!й та !х пер!одичного неруйн!вного контролю з метою прогнозування розвитку короз!! несучих конструкц!й при ви-конанн! наступних кап!тальних ремонт!в (КР1, КР2).
- Наднормативна експлуатац!я несучих конструкц!й забезпечуеться проведениям систематичного неруйшвного контролю несучих конструкцш рам в!зк!в та кузова квал!ф!кова-ним персоналом.
- Наднормативна експлуатац!я тягового агрегату не допускаеться при в!дсутност! справ-них гасник!в коливань, як! передбачен! конс-трукторською документац!ею (КД).
- Кол!сн! пари мають бути в!дремонтовани-ми у в!дпов!дност! до 1нструкц!! ВНД 32.0.07.001-2001 [13].
На n^craBi виконаного комплексу робгг за-мовнику надаеться «Техшчне рiшення заходiв пiд час подовженого термiну експлуатаци».
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Методика оценки остаточного ресурса несущих конструкций тягового подвижного состава [Текст]. - К.: Гос. администрация ж.-д. трансп. Украины, ДИИТ, 1998. - 51 с.
2. Duyi, Ye. An approach to investigate pre-nucleation fatigue damage of cyclically loaded metals using Vickers microhardness tests [Text] / Ye. Duyi, Zhenlin Wang // Int. J. of Fatigue. - Jan. 2001. - Vol. 23, Issue 1. - P. 85-91.
3. Нормы для расчета и оценки прочности несущих элементов и динамических качеств и воздействия на путь экипажной части локомотивов
железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм [Текст]. - М.: МПС РФ, ВНИИЖТ, 1998. -145 с.
4. Трощенко, В. Т. Сопротивление усталости металлов и сплавов [Текст] : в 2 т. / В. Т. Трощенко, Л. А. Сосновский. - К.: Наук. думка, 1987. -1303 с.
5. Хейвуд, Р. Б. Проектирование с учетом усталости [Текст] / Р. Б. Хейвуд. - М.: Машиностроение, 1969. - 504 с.
6. Электроподвижной состав промышленного транспорта [Текст] : справочник / Л. В. Баллон [и др.]; под ред. Л. В. Баллона. - М.: Транспорт, 1987. - 296 с.
Надшшла до редколеги 05.09.2011.
Прийнята до друку 16.09.2011.
А. М. БОНДАРЕВ, В. Л. ГОРОБЕЦ, Е. М. ДЗИЧКОВСКИЙ, А. Е. КРИВЧИКОВ, Д. А. ЯГОДА, В. С. БОНДАРЕВА
ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ТЯГОВЫХ АГРЕГАТОВ ОПЭ1А И ПРОДЛЕНИЕ СРОКА ИХ СЛУЖБЫ
В статье приведены результаты комплекса работ, направленных на обеспечение продления срока эксплуатации тяговых агрегатов ОПЭ1А.
Ключевые слова: продление срока службы, метод конечных элементов, твёрдость материала, напряжённо-деформированное состояние, предел выносливости, эквивалентные напряжения
O. M. BONDARYEV, V. L. GOROBETS', Ye. M. DZICHKOVS'KYY, O. Ye. KRYVCHYKOV, D. O. YAGODA, V. S. BONDARYEVA
ESTIMATION OF STRENGTH INDICES OF PARTS OF SUPPORTING STRUCTURES OF TRACTION ASSEMBLIES OPE1A (ОПЭ1А) AND PROLONGATION OF THEIR SERVICE LIFE
In the article the results of a set of works directed to providing the prolongation of service life of the traction assemblies OPE1A (OroiA) are presented.
Keywords: service life prolongation, finite-element method, hardness of material, stressed-and-strained state, fatigue limit, equivalent stresses
