CC BY
14
automatic balancing device (hydraulic heel), which perceives the axial load of the pump rotor. The use of hydropylons in sectional pumps greatly affects the efficiency of the units. Compared to the stage efficiency, the pump efficiency is reduced by 8.512%. Increasing the efficiency of such pumps while maintaining the existing reliability requirements is
practically impossible. It is shown that the real way to increase the efficiency is the rejection of the design schemes of sectional pumps with an automatic hydraulic valve and the use of other special devices that reliably absorb axial forces.
Keywords: centrifugal pump, unloader, balancing of axial forces, hydraulic heel, economy.
УДК 629.488.2
КИСЕЛЕВ Г.Г., канд. техн. наук, доцент (Самарский государственный университет путей сообщения)
Рационализация процесса технического осмотра подвижного состава
Kiselev G.G., Candidate of Technical Science, Associate Professor (SSTU) Rationalization of the process of technical inspection of rolling stock
Введение
В области технического регламентирования программных
документов ОАО «РЖД» и наращивание потенциала развития железнодорожного транспорта
первоочередной задачей считается мониторинг технического состояния подвижного состава [1]. Технический осмотр подвижных единиц перед отправкой на перегон - обязательный процесс в аспекте обеспечения безопасности движения поездов.
Заблаговременное выявление всевозможных неисправностей в ответственных деталях и узлах вагонов - основной показатель,
способствующий не допустить отправление поезда на пути следования вагонов с неисправностью, что, в свою очередь, предъявляет требования к качеству его контроля [2]. Техническое обслуживание подвижных единиц на станции отправления предписывает обязательный их осмотр.
Контроль технического состояния подвижных единиц в составе поезда на ПТО представляет собой
трудозатратную процедуру,
предписывающую для осмотрщиков вагонов выполнение разнообразных манипуляций осмотра ходовых частей и подвагонного оборудования [3]. Работа осмотрщиков-ремонтников вагонов по осмотру подвижного состава характеризуется незначительным
показателем автоматизирования, что имеет следствием существенные трудозатраты на их техническое обслуживание [4]. Продолжительность осмотра одной единицы подвижного состава варьируется от одной до трех минут. Установленный на
железнодорожном транспорте осмотр подвижного состава характеризуется множеством определенных
несовершенств, которые оказываются замедляющими причинами повышения эффективности работы и экономии в хозяйстве отрасли.
На стальных магистралях
железных дорог повсеместно применяются разного рода инновации, сокращающие затраты рабочего времени, одновременно увеличивающие эффективность работы и повышающие безопасность движения поездов [5].
Одновременно с этим, имеющая первостепенное значение, наиболее трудозатратная и недостаточно производительная процедура осмотра подвижного состава на ПТО - контроль их техсостояния с пролазкой -продолжает оставаться фактически неизменным [6]. Показатель
обнаружения дефектов подвижного состава очевидно
неудовлетворительный и в большей степени обусловлен человеческим фактором [7]. В результате чего происходят замедления отправления поездов, приводящие к отцепкам вагонов на станции. Вагонников многие годы интересует задача применения наиболее практичных технических средств технического обслуживания и ремонта подвижного состава [8].
Из чего можно заключить, что систематизация технического
обслуживания подвижного состава постоянно подвержена
видоизменениям. Формируется
постоянная работа изыскания актуальных современных способов и технологий реализации процесса технического обслуживания подвижных единиц в составе поезда [9].
Во исполнение повышения безопасности движения первостепенной важностью для вагонного хозяйства в эксплуатации фигурирует контроль технического состояния вагонов, который обеспечивается, главным образом, благодаря использованию высокоэффективных технических
средств диагностики [10].
Анализ последних исследований и публикаций
На текущий момент вследствие проведения работниками вагонного хозяйства технического обслуживания подвижного состава насущными проблемами продолжают оставаться: ликвидация человеческого фактора в результате фиксирования
определяющих показателей ходовых частей вагонов; сокращение
продолжительности определения
измеряемых параметров осмотрщиками вагонов; резервирование замеренных результатов с регистрацией работника, проводившего осмотр. Для этих целей предприятием ООО «Агроэл» разработан прибор осмотрщика вагонов, представляющий собой малогабаритное устройство, которое позволяет контролировать параметры колесной пары, выхода тормозной колодки за край колеса и завышение-занижение фрикционного клина с применением бесконтактных сканирующих датчиков [11].
Компания Internationale
Gesellschafter Eisenbahnverkehr
(Германия) (IGE), осуществляющая пассажирские и грузовые перевозки в европейских странах, с целью повышения эффективности контроля параметров поверхностей катания колес и состояния тормозных колодок применяет оптические измерительные приборы Calipri Prime, разработанные компанией Nextsense [12].
Работники эксплуатационного вагонного депо Горький-
Сортировочный предложили
усовершенствовать досмотровую
штангу осмотрщика вагонов. Идея усовершенствования состоит в том, что в используемую при осмотре труднодоступных мест досмотровую штангу вместо зеркала с подсветкой
встроена видеокамера законнекченная со смартфоном [13].
Авторы статьи [14] рекомендуют применение переносного мобильного вихретокового дефектоскопа с целью обнаружения дефектов в литых деталях ходовых частей подвижного состава, чтобы свести к минимуму количество отцепок в ТОР.
Все эти устройства имеют ограниченный диапазон применения и не могут обеспечить полное представление о состоянии
ответственных деталей на предмет наличия неисправностей в подвижном составе за отведенное время. В результате тщательный осмотр ходовых частей и подвагонного оборудования подвижного состава не всегда возможен, что влияет на количество выявленных дефектов и, в свою очередь, на качество технического обслуживания вагонов и уровень безопасности движения.
Цель работы
Разработка контрольно-
диагностического устройства для осмотра подвижных единиц в составе поезда для повышения эффективности контроля их технического состояния на пункте технического обслуживания.
Основная часть
С целью контроля и прогнозирования технического
состояния подвижного состава и реализации предписаний для максимизации безопасности движения совместно со снижением текущих расходов в эксплуатации целесообразно внедрение высокоэффективных
цифровых технологий поиска неисправностей.
На сегодняшний день состояние
изнашивания круга катания
поверхности колеса проверяется при помощи механических шаблонов. Наряду с этим имеющий опыт осмотрщик вагонов, в большинстве случаев, в состоянии зрительно идентифицировать степень
повреждения поверхности катания.
Такого рода способ контроля характеризуется некоторыми
погрешностями. Среди которых наиболее существенный заключается в том, что оценка верификации в значительной степени зависит от внимательности и мастерства осмотрщика вагонов, выполняющего осмотр в обстановке лимита по времени. При всем при этом, вполне возможна вероятность неточности применения средств измерения. Вышеозначенные обстоятельства
довольно часто предрасполагают возникновению ошибок. Добиться в полной мере точности и соизмеримости показателей осмотра в случае применения этих действий фактически невозможно, так как присутствует человеческий фактор, который на железной дороге имеет немаловажное значение, преимущественно на фоне увеличивающегося числа немолодых специалистов.
Для повышения эффективности контроля литых деталей ходовых частей подвижного состава и геометрических параметров поверхностей катания колес на ПТО рекомендуется применение контрольно-диагностического устройства [11].
Контрольно-диагностическое устройство для проверки технического состояния подвижного состава (рис. 1) предназначено для измерения геометрических величин колесных пар, фиксирования линейных размеров, обнаружения дефектов и трещин в литых изделиях, идентификации
неработоспособности буксовых узлов посредством неконтактного способа измерения температуры аварийного их нагрева, а также для досмотра
труднодоступных мест подвижного состава, включая тележки вагонов, их боковые рамы, надрессорные балки, корпуса автосцепки и др. [12,13].
Рис. 1. Контрольно-диагностическое устройство для осмотра подвижного состава
1 - корпус; 2 - держатель; 3 - гибкий зонд; 4 - раздвижная штанга; 5 - мини-видеокамера со встроенной инфракрасной подсветкой; 6 - цветной ЖК-дисплей с аккумулятором и кнопками управления; 7 - лазерный луч; 8 - пирометр; 9 - микропроцессор с электронными компонентами; 10 - вихретоковый датчик; 11 - лазерный дальномер; 12 - лазерный сканирующий модуль; 13 - основа постановки на гребень колеса; 14 - внутренняя магнитная основа для размещения на
боковой поверхности колеса; 15 - внешняя магнитная основа для размещения на боковой поверхности колеса; 16 - бандажная лапка; 17 - колесо подвижного состава.
В структуру контрольно-диагностического устройства входят: цифровая видеокамера, лазерный дальномер для измерения линейных размеров, вихретоковый датчик для
обнаружения целостности литых деталей (рис. 2), пирометр для измерения температуры (рис. 3), а также лазерный сканирующий модуль, позволяющий за несколько секунд
проконтролировать состояние профиля и геометрические параметры колеса. Непосредственный контакт с колесной парой при контроле параметров колеса не нужен, вследствие этого исключается вероятность появления неточностей, фигурирующих при применении обычных шаблонов. В случае надобности есть возможность определить значение ширины поверхности катания колеса и множество остальных параметров. Показатели измеренных параметров воспроизводятся фактически сразу и имеется возможность передачи их на ПЭВМ.
Измерение геометрических
параметров колеса с помощью
контрольно-диагностического устройства основано на использовании лазерного луча. Сканирующий модуль работает по принципу оптической лазерной триангуляции (рис. 4). Лучеиспукание лазера 1 формируется оптическим коллиматором 2 на поверхности 6. Рассредоточенное на поверхности излучение линзой 3 формируется на линейке CCD/CMOS 4. Передвижение поверхности 6-6' индуцирует аналогичное передвижение изображения. Программируемый
микропроцессор сигналов 5 вычисляет дальность до поверхности соразмерно конфигурации изображения светового пятна на линейке 4.
Рис. 2. Определение наличия трещин в литых деталях
Кянтрпл, Пукгпйпя! и?/т
Рис. 3. Применение бесконтактного измерителя температуры
По окончании лазерного сканирования колеса его
геометрические размеры вычисляются автоматически. Для того, чтобы вычислить геометрические параметры,
оперируют опорными точками по контуру колеса (рис. 3). Позиции опорных точек задаются программно определенными параметрами колеса [14].
Sd - толщина гребня; Qr - крутизна гребня; Sh - высота гребня; А - угол наклона профиля; S1, S2 - угол наклона прямой; L1, L3 - применяется для расчета крутизны гребня; L2 - предопределяет положение поверхности катания колеса; L4 - применяется для определения проката колеса и равен высоте гребня; L5 - наклон профиля; L6, L7 - применяется для расчета уклона сегмента поверхности катания; L8 - применяется для определения угла наклона профиля; L9 - применяется для преобразования направления измерения
По окончании сканирования на мониторе жидкокристаллического
дисплея воспроизводятся величины зафиксированных показателей. В случае
фиксирования параметра,
превышающего нормативные пределы, он высвечивается красным фоном (рис. 6).
Рис. 6. Индикация значений измеренных параметров колеса на мониторе контрольно-
диагностического устройства
Вследствие выполнения
диагностирования гарантируется
компенсирование неправильных
манипуляций работника и
достоверность измеряемых параметров.
Использование контрольно-
диагностического устройства на ПТО не нуждается в мастерстве работников и абсолютно точно позволяет
контролировать дефекты поверхности
катания колеса при их контроле. Главный положительный результат применения контрольно-
диагностического устройства -существенное повышение качества контроля и прогнозирования
технического состояния ходовых частей вагонов, литых деталей, рабочих поверхностей колесных пар и аварийного нагрева буксовых узлов.
Выводы
Применение контрольно-
диагностического устройства на ПТО является важным обстоятельством при использовании цифровых технологий на железнодорожном транспорте. В результате внедрения контрольно-диагностического устройства на ПТО повышается достоверность выявления преимущественного числа
неисправностей и дефектов ходовых частей подвижного состава.
Использование данного устройства позволяет проведение допускового контроля колесных пар путем определения геометрических
параметров колеса, полного анализа профиля поверхности катания колеса, оно более удобно в использовании, позволяет повысить достоверность контроля на 100% и принять оперативное решение, оперативно сделать заключение для отцепки вагонов в ремонт и предоставить требующуюся документацию.
Список литературы:
1. Киселев, Г.Г.
Совершенствование технологии
осмотра грузовых вагонов с целью оперативного и качественного обнаружения неисправностей / Г.Г. Киселев // Наука и образование транспорту. - 2021. - № 1. - С. 33-36. -
EDN FPRLCV.
2. Киселев, Г.Г. Видеомониторинг работы осмотрщиков вагонов на ПТО с регистрацией выполнения технологических операций / Г.Г. Киселев, Ю.П. Захарова // Наука и образование транспорту. - 2021. - № 1.
- С. 36-38. - EDN XZUZRD.
3. Протасова, А.Д. Повышение безопасности движения путем достоверного контроля литых деталей грузовых вагонов на ПТО / А.Д. Протасова, Г.Г. Киселев // Обеспечение безопасности движения как перспективное направление совершенствования транспортной инфраструктуры: Материалы Международной студенческой научно-практической конференции, Нижний Новгород, 07 апреля 2022 года. -Нижний Новгород: Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" в г. Нижнем Новгороде, 2022. - С. 138-142.
- EDN HZZATH.
4. Бутров, М.Д. Применение высокотехнологичного оборудования на ПТО при техническом обслуживании ходовых частей грузовых вагонов / М.Д. Бутров // Дни студенческой науки: Сборник материалов 48-й научной конференции обучающихся СамГУПС, Самара, 06-16 апреля 2021 года. Том 1, Выпуск 22. - Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2021. - С. 102-104. - EDN OZVOZM.
5. Рыженков, А.А. Разработка робототехнического комплекса для проведения технического обслуживания грузовых вагонов на ПТО / А.А. Рыженков // Дни студенческой науки: Сборник материалов 47-й научной конференции обучающихся СамГУПС,
Самара, 14-30 апреля 2020 года. -Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2020. -С. 80-82. - ББК ТРБЮБ.
6. Фархутдинов Р.Ф. Повышение достоверности выявления дефектов в литых деталях грузового вагона при его техническом диагностировании на ПТО. В сборнике: Дни студенческой науки. Сборник материалов 46-ой научной конференции обучающихся Самарского государственного университета путей сообщения. В трех томах. 2019. С. 61 -62. - ББК УЛБСТБ.
7. Кузнецов, И.Э. Повышение качества контроля соблюдения технологической дисциплины при осмотре вагонов на ПТО / И.Э. Кузнецов // Дни студенческой науки: Сборник материалов 48-й научной конференции обучающихся СамГУПС, Самара, 06-16 апреля 2021 года. Том 1, Выпуск 22. - Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2021. - С. 109-110. - ББК УОжю.
8. Киселев, Г.Г. Видеомониторинг работы осмотрщиков вагонов на ПТО с регистрацией выполнения технологических операций / Г.Г. Киселев, Ю.П. Захарова // - 2021. - № 1. - С. 36-38. - ББК
9. Киселев, Г.Г. Роботизированный комплекс на ПТО как инновационный подход контроля технического состояния подвижного состава / Г.Г. Киселев // Вестник транспорта Поволжья. - 2022. - № 2(92). - С. 17-23. - ББК DZNK.ro.
10. Киселев, Г.Г. Автоматизация технического обслуживания грузовых вагонов на ПТО с помощью искусственного интеллекта / Г.Г. Киселев // - 2022. - № 1. - С. 57-60. -EDN ХШКЯО.
11. Киселев, Г.Г. Многофункциональная досмотровая
штанга осмотрщика вагонов / Г.Г. Киселев // Вагоны и вагонное хозяйство. - 2023. - № 1(73). - С. 27-28. - EDN MPMMJU.
12. Патент на полезную модель № 184236 U1 Российская Федерация, МПК B61K 13/00, G02B 23/26. Досмотровая штанга для контроля труднодоступных мест. Киселев Г.Г., Коркина С.В., Сафронов С В. / Заявлено 07.06.2018, опубл. 18.10.2018 Бюл. №.29. - EDN MCYFQZ.
13. Патент на полезную модель № 213474 U1 Российская Федерация, МПК B61K 13/00, G02B 23/26. Досмотровая штанга осмотрщика вагонов: № 2022102405: заявл. 02.02.2022: опубл. 13.09.2022 / Г. Г. Киселев; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения". - EDN QRBIXZ.
14. Лазерный профилометр поверхности катания колесных пар. URL:
https://riftek.com/ru/products/railway_whe el_profile_gauge_ikp/ (дата обращения 04.04.2023г.)
Аннотации:
В статье рассматривается
целесообразность повышения качества технического обслуживания подвижных единиц на пункте технического обслуживания путем автоматизации контроля их параметров. В целях интенсификации процесса технического осмотра подвижного состава на пункте технического обслуживания предлагается применение контрольно-диагностического устройства для контроля и прогнозирования технического состояния ответственных деталей ходовых частей подвижного состава.
Ключевые слова: пункт технического обслуживания, подвижной состав, диагностика, автоматизация, досмотровая штанга, цифровая видеокамера, пирометр, вихретоковый датчик, лазерный датчик триангуляционного типа.
The article considers the expediency of improving the quality of maintenance of mobile units at the maintenance point by automating the control of their parameters. In order to intensify the process of technical inspection of rolling stock at the maintenance point, it is proposed to use a control and diagnostic device to monitor and
predict the technical condition of the critical parts of the running gear of the rolling stock.
Keywords: maintenance point, rolling stock, diagnostics, automation, inspection rod, digital video camera, pyrometer, eddy current sensor, laser sensor of triangulation type.
УДК 621.81
САВЕНКОВ В.Н., канд. техн. наук, доцент (Донецкий национальный технический университет)
ТИМОХИН Ю.В., канд. техн. наук, доцент (Донецкий институт железнодорожного транспорта)
ТИМОХИНА В.Ю., старший преподаватель (Донецкий институт железнодорожного транспорта)
Исследование напряженно-деформированного состояния деталей резьбового соединения
Savenkov V.N., Candidate of Technical Science, Associate Professor (DonNTU)
TimokhiN Y.V., Candidate of Technical Science, Associate Professor (DRTI)
Timokhina V.Y., Senior Lecturer (DRTI)
Investigation of the stress-strain state of threaded connection parts
Введение
Резьбовые соединения весьма распространены в машинах и сооружениях. Около 60% деталей машин имеют резьбу. Поэтому возникает много задач, связанных с конструированием и определением свойств самих соединений и их деталей. Используются параметры резьбового соединения для оценки податливости его элементов, прочности, условий сборки, требований самоторможения и других эксплуатационных свойств.
Анализ последних исследований и публикаций
В работе [1] рассмотрена классическая задача о распределении нагрузки по виткам резьбы, сформулированная Н. Е. Жуковским. Приведены результаты моделирования сконструированного резьбового
соединения болта и гайки методом конечных элементов в программном комплексе Ansys Workbench. Получено напряжённо-деформированное состояние всех витков в модели.
