Сучасний стан надійності елементів механічної частини вантажних електровозів

Р. М. Шидловський; М. О. Баб’Як; В. В. Артемчук

УДК 629.423

Р.М. ШИДЛОВСЬКИЙ1 (ЛКТ1), М О. БАБ'ЯК2 (ЛФ ДНУЗТ), В В. АРТЕМЧУК3 (ДНУЗТ)

1Львiвський коледж транспортноТ iнфраструктури Днiпропетровського нацiонального ушверситету залiзни-чного транспорту iM. акад. В. Лазаряна, вул. Снопювська, 47, 79011, м. Львiв, УкраТна, тел.: +38 (096) 21838-12, ел. пошта: [email protected]. ORCID: orcid.org/0000-0002-3499-0861

2Каф. «Транспортнi технологiТ», Львiвська фiлiя Днтропетровського нацiонального унiверситету залiзнич-ного транспорту iM. акад. В. Лазаряна, вул. I. Блажкевич, 12а, 79052, м. Львiв, УкраТна, тел.: +38 (097) 907-50-72, ел. пошта: [email protected], ORCID: orcid.org/0000-0001-5125-9133

3Днтропетровський нацюнальний ушверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, 49010, м. Днтро, вул. Лазаряна, 2, тел.: +38 (067) 565-98-03, ел. пошта: art [email protected], ORCID: orcid.org/0000-0002-6056-5834

СУЧАСНИЙ СТАН НАД1ЙНОСТ1 ЕЛЕМЕНТ1В МЕХАН1ЧНО1 ЧАСТИНИ ВАНТАЖНИХ ЕЛЕКТРОВОЗ1В

Вступ

Головне завдання транспорту полягае в пов-ному i своечасному задоволенш потреб промис-ловостi i населення в перевезеннях, пiдвищення ефективностi та якосп роботи транспортно! сис-теми. Для досягнення мети серед багатьох за-вдань е, зокрема, шдвищення рiвня використан-ня i надшнють роботи електрорухомого складу на залiзницях. Ефективнiсть електрично! тяги повинна зростати не тшьки внаслiдок створення нових потужних електровозiв, але й полшшення тягових, гальмiвних, динамiчних i техшко-економiчних характеристик iснуючого електрорухомого складу постшного i змiнного струму, а також шдвищення його надшносп.

Постановка проблеми

Одним з основних завдань щодо забезпечен-ня функцюнальносп рухомого складу Украши е оновлення та модернiзацiя залiзничного рухомого складу з метою збшьшення його строку слу-жби, пiдвищення безпеки та швидкосп руху [1].

Мапстральними електровозами виконуеться близько 82% вантажних i 70% пасажирських перевезень у прямому та мюцевому сполучен-нях, тому !х наявнiсть у потрiбнiй кiлькостi вщ-грають у перевiзному процесi ключову роль [2].

На даний час вщзначаеться iстотне старшня експлуатованого парку електровозiв. У найбли-жчi кiлька рокiв залiзницi будуть змушеш забез-печувати перевезення вантажо- i пасажиропото-кiв без збшьшення i помiтного оновлення парку тягового рухомого складу.

Експлуатащя морально застарiлого рухомого складу з низькими динамiчними властивостями е одшею з причин недостатнього рiвня безпеки руху по]дщв i високих експлуатацшних витрат, обумовлених збiльшенням витрат на ремонтш

роботи, а також шдвищеним споживанням енер-гп на тягу по]дщв.

У процесi експлуатацil електровозiв змiню-ються !х характеристики, яю пов'язанi iз зносом контактуючих поверхонь вузлiв тертя, втратою характеристик демпферiв, гумових i гумомета-левих деталей, зi змiною передбачених констру-кщею зазорiв, що, як правило, призводить до неконтрольованого зростання показник1в дина-мiки, збiльшення динамiчноl напруженостi основних несучих елементiв екiпажу, обмеження швидкостi руху локомотивiв.

Експлуатацiя рухомого складу за межами призначеного термiну служби веде не тiльки до попршення показник1в експлуатацiйноl надiй-носп, але i до зростання витрат на його утри-мання. В якосп тимчасового заходу на перюд вiдсутностi розвиненого виробництва необхiдно проводити модернiзацiю з продовженням термi-ну служби на ремонтних заводах. У зв'язку з цим великий штерес представляе можливiсть удо-сконалення показниюв динамiчних якостей еле-ктровозiв ВЛ10, ВЛ11м i ВЛ80т, якi мають унi-фiковану механiчну частину.

При цьому надзвичайно актуальними е завдання збереження, а в бшьшосп випадкiв по-лiпшення його експлуатацшних характеристик. Виходячи з реального стану економши Укра!ни в умовах жорстко! економil коштiв питання оновлення тягового рухомого складу не сто!ть на першому планi, а першочерговим е модернiзацiя тягового рухомого складу з метою збшьшення його строку служби.

Це питання актуальне i для Львiвськоl залiз-ницi, про що свiдчить модершзащя електровозiв ВЛ11м на Львiвському локомотиворемонтному завода Збереження iснуючого тягового рухомого складу, шдтримання його в працездатному станi шляхом дотримання вимог Положення [3],

омии склад / electric rolling stock

Правил ремонту - завдання першочергове для служби локомотивного господарства.

На жаль, з кожним роком збшьшуеться кшь-кiсть позапланових ремонпв електровозiв здебь льшого з причин неякюного виконання ремонту i передчасного зношування вузлiв та агрегатiв. Виходячи з Аналiзу стану безпеки руху по]дщв в локомотивному господарствi Л^всько! залiз-ницi за 2014-2015 рр.[4] (табл. 1), очевидно, що найбшьшу кiлькiсть позапланових ремонтiв ста-новлять електровози, постановка яких на позап-лановий ремонт викликана несправностями ме-хашчно! частини - колiсних пар та шшого меха-

нiчного обладнання. Тому актуальним е розроб-ка заходiв, що дозволяють домогтися збшьшен-ня термiну служби елементiв мехашчно! частини локомотива. Нажаль, утримання мехашчно! частини електровозiв у справному сташ не завжди виконуеться. Так, при експлуатацп на дiлянках коли iз пiдвищеним зношуванням гребеня необидно звертати увагу на утримання противщнос-них пристро!в та колискового шдвшування (рис. 1, рис. 2), оскшьки порушення норм !х утримання попршуе умови вписування в кривi дшянки коли, а, вiдповiдно, i зношування гребе-ня бандажа.

Таблиця 1

Дан1 постановки електровозш на позаплановий ремонт

Депо Усього В тому числ1

ТЕД Допом1жш машини Електричт апарати Мех. обладна ння Компре-сори Автогальм1в-m прилади Прилади безпеки 1нш1

2015 2014 2015/ 2014 2015/ 2014 2015/ 2014 2015/ 2014 2015/ 2014 2015/ 2014 2015/ 2014 2015 / 2014

Львш-Захвд 42 64 з /10 ^ 21/ X 13

Мукачеве 107 246 3 / y/i4 ^"49 60^ 19/ /32

Зал1зниця 149 310 6/ / 44 ^127 40/ / 45

Р1зниця 2015/2014 рр. -161 - 38 - 9 - 48 - 55 - 5 - 1 0 - 5

Рис. 1. Конструкщя колискового пвдв1шування кузова електровоз1в серш ВЛ11м, ВЛ80:

1 - кронштейн рами кузова; 2 - направляючий стакан; 3 -стержень тдвшування; 4 - пружина; 5 - захисна втулка стакана; 6 - облицювальна втулка стержня; 7 - грибоподь бна верхня опора пружини; 8 - опора верхнього шаршра; 9 - прокладка верхнього шаршра; 10 - нижня опора верхнього шаршра; 11 - боковина рами в1зка; 12, 14 - опори нижнього шартра; 13 - прокладка нижнього шаршра

Рис. 2. Колискове пвдвшування кузова електровоз1в серш ВЛ11м, ВЛ80

Огляд л^ератури

У роботах Мшованова А.А. дослiджено вплив конструкцн мехашчно].' частини електровозiв, а саме - вузлiв зв'язку Bi3Ka з кузовом на штенсившсть зношування гребеня бандажа та запропоновано способи ix модернiзацii [5]. Однак, не тшьки даний вузол впливае на зношування гребеня бандажа -мехашчна частина працюе в комплексi. Шляхи зменшення цiеi проблеми необxiдно дослiджувати.

Викладення основного матерiалу

Особливiсть кiнематичноi схеми

колискового шдвшування - наявнiсть декшькох джерел виникнення сил поперечного напряму, що призводять до поступового змщення стержня до зiткнення з елементами верхнього шаршра [6]. При стисканш витоi пружини завжди спостерiгаеться явище угону, тобто прагнення одного упорного кшця пружини змiститися в поперечному напрямi вiдносно iншого. У цш конструкцп це призводить до вибiрки поперечних промiжкiв мiж втулками i притиснення ix один до одного з неконтрольованим зусиллям Т\ (рис. 3).

а) С

б) W^ ljlJ

Рис. 3. Схеми навантаження елемент1в колискового п1дв1шування

Зважаючи на те що пружина працюе на стискання, вона, подiбно до маятниково1 опори, мае негативну складову поперечное' жорсткосп, що прагне змiщувати верхню опору вщносно стержня в поперечному напрямь

При довжинi пружини в стислому сташ 300 мм це зусилля Т2 складае приблизно 200 Н на 1мм поперечного змщення; воно

додаеться до сили Т притискаючо1 втулки. Сила тертя мiж втулками ютотно загрублюе пружний зв'язок кузовно1 ступенi пiдвiшування i погiршуе вертикальну плавнiсть ходу локомотива. Одночасно сила Т2 i момент, що створюеться нею постiйно навантажують усi сумiжнi опорнi поверхнi, викликаючи !х поступове зношування, що супроводжуеться ростом сили Т2 у мiру збшьшення початкового змiщення е.

Втулки колискового шдвшування (а також маятниково1 шдвюки ТЕД, стiйок ресорного пiдвiшування, корпуив букс для крiплення валика ресорного шдвшування) мають бути iз високомарганцевисто1 зносостiйкоi сталi 110Г13Л (сталь Гадфшьда). Висока в'язкiсть i, одночасно, спроможнють змiцнюватись, надають цiй сталi стшюсть проти зношування, що задовольняе умовам надшносп ЕРС в експлуатацii. Проте, при вщсутност втулок iз стат 110Г13Л у локомотивних депо дозволяеться втулки виготовляти iз листiв ресорноi сталi 55 С2, 60С2, 60С2А ГОСТ 1495979 - листи шсля нагрiву гнуть i зварюють стиковим швом, шсля цього - обробляють до розмiрiв у кресленш.

Можливе також виготовлення втулок iз стат 45 з подальшою механiчною обробкою.

Як наслщок, елементи колискового шдвшування пiддаються надмiрному зношуванню, а також отримують рiзного виду пошкодження (рис. 4, 5).

Системи з колисковим мехашзмом отримали широке застосування, у тому чист i для швидюсного рухомого складу. Це пояснюеться порiвняльною простотою виготовлення i обслуговування колискового механiзму, стабiльнiстю його характеристик.

У той же час наявнють кшематичних пар з поверхневим тертям, а отже, зношуванням, велике число i значна вага деталей, неможливють зменшення вертикального габаритного розмiру колискового мехашзму, що утрудняе компонування вiзкiв, все частiше примушують вiдмовлятися вщ цього рiшення.

Перспективним в експлуатацн може стати використання втулок iз полiмерних антифрикцiйних композицiйних матерiалiв, що мютять в якостi волокнистого наповнювача скловолокно та/або вуглецеве волокно. [7, 8]. Це дозволить знизити коефщент тертя та зменшити знос поверхонь тертя, що, в свою чергу, тдвищить термш служби втулок.

омии склад / electric rolling stock

Рис. 4. Пошкодження стержшв 1 втулок колискового шдвшування кузова електровоз1в серш ВЛ11М, ВЛ80:

а) стержень 1з новими втулками; б) стержень 1з надмiрнозношеною втулкою та зношенням тiла стержня; в) зношення

втулок стержня

Рис. 5. Пошкодження втулок стержня колискового шдвшування кузова електровозiв серiй ВЛ11М, ВЛ80

Висновки

На даний час шдприемствам локомотивного господарства залiзниць, що експлуатують елект-ровози ВЛ10, ВЛ11м i ВЛ80т у експлуатацп необидно ретельно пiдбирати антифрикцiйнi мате-рiали 1з достатнiм запасом мщносп, зносостшко-ст1, високою контактною витривалютю, високою короз1йною стшюстю i забезпечувати при монта-

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Транспортна стратепя Украши на перюд до 2020 року: [схвалена розпорядженням Кабшету М!-шстр1в Украши в1д 20 жовтня 2010 р. N 2174-р]. -[Електрон. ресурс]. - Режим доступу: http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/2174-2010-%Р1%80

2. Комплексна програма оновлення залiзнично-го рухомого складу Украши на 2008-2020 ро-

ж м1н1мальне початкове змщення поверхонь те-ртя. Змщнення поверхонь втулок, змащування елеменпв тертя, правильне регулювання шдвь шування з дотриманням зазор1в, використання нових тишв матер1ал1в дозволяють збшьшити довгов1чшсть вузл1в, що у свою чергу дозволить продовжити термш експлуатацп електрорухомо-го складу.

REFERENCES

1. Transportna stratehiya Ukrayiny na period do 2020 roku [Transport Strategy of Ukraine till 2020 year].Cabinet of Ministers of Ukraine, 2010. Available at: http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/2174-2010-%D1%80

2. Kompleksna prohrama onovlennya zaliznychnoho rukhomoho skladu Ukrayiny na 20082020 roky [Comprehensive program update railway

омии склад / electric rolling stock

^^^^^^^^^^електрорух ки[схвалена розпорядженням Кабiнету Мiнiстрiв Украши вiд 27серпня 2008 р. N 1155-р]. - Ки!в: Mi-нiстерствотранспорту та зв'язку Украши, Укрзатз-ниця, 2009. - 300 с.

3. Положення про планово-попереджувальну систему ремонту i теxнiчного обслуговування тягового та моторвагонного рухомого складу (електро-возiв, тепловозiв, електро та дизель-по].здв): [наказ Укрзалiзницi N 429Ц/од ввд 15.10.2015р.]. - Кшв: Мшстерство iнфраструктури Украши, Укрзалiзни-ця, 2015.

4. Аналiз стану безпеки руху по1здв в локомотивному господарсга Львiвськоl залiзницi за 20142015 р.р. - Львiв: Львiвська залiзниця, 2015.

5. Милованов А. А. Повышение эксплуатационной эффективности люлечного подвешивания локомотивов применением опорных сферических шарниров: автореф. дис. канд. тех. наук: /Милованов Алексей Алексеевич; Иркутский государственный университет путей сообщения. - Иркутск, 2004. Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/povvshenie-ekspluatatsionnoi-effektivnosti-lyulechnogo-podveshivaniva-lokomotivov-primenenie#ixzz4CL2Mu5ED

6. Механическая часть тягового подвижного состава: Учебник для вузов ж.-.д. трансп./И. В. Бирюков, А. Н. Савоськин, Г. П. Бурчак и др.; Под ред. И. В. Бирюкова. - М.: Транспорт, 1992. - 440 с.

7. Патент 2441787 С1, RU МПК B61H 13/34, F16C 33/04. Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта /Литвиненко А. В., Южалин Д.С., Южалин С.Н. (RU) - № 2010137691/11; заявл. 09.09.2010; опубл. 10.02.12, Бюл. №4. - [Електрон. ресурс]. Режим доступа: http://www.freepatent.ru/images/patents/17/2441787/pat ent-2441787.pdf

8. Патент 2499921 С1, RU МПК F16C 33/04,F16C 33/12,B61H 13/34. Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта /Коломиец Т. В., Марьин Э. В., Моторин С.В., Озо-лин А. А. (RU) - № 2012130413/11, заявл. 23.07.2012; опубл. 27.11.13, Бюл. №33. - [Електрон. ресурс]. Режим досту-па:http://www.freepatent.ru/images/patents/497/249992 1/patent-2499921.pdf

Надшшла до друку 02.12.2016.

rolling stock Ukraine in 2008-2020 years ]. Kyiv, Ministry of Transport and Communications of Ukraine, Ukrzaliznytsia, 2009. - 300 p.

3. Polozhennya pro planovo-poperedzhuval'nu systemu remontu i tekhnichnoho obsluhovuvannya tyahovoho ta motorvahonnoho rukhomoho skladu (elektrovoziv, teplovoziv, elektro ta dyzel'-poyizdiv). [The provisions of the planned warning system repair and maintenance of traction and motor-wagon rolling stock (locomotives, diesel locomotives, electric and diesel trains)] .Kyiv, Ministry of Infrastructure of Ukraine, Ukrzaliznytsia, 2015.

4. Analiz stanu bezpeky rukhu poyizdiv v lokomotyvnomu hospodarstvi L'vivs'koyi zaliznytsi za 2014-2015 r.r.[Analysis of traffic safety in the locomotive department of Lviv railway for 2014-2015 years]. Lviv, Lviv Railway, 2015.

5. Milovanov A. A. Povyishenie ekspluatatsionnoy effektivnosti lyulechnogo podveshivaniya lokomotivov primeneniem opornyih sfericheskih sharnirov.AvtoreferatDiss. [Increase operational efficiency cradle suspension locomotives using the reference spherical joints]. Irkutsk, 2004. Available at:http://www.dissercat.com/content/povyshenie-ekspluatatsionnoi-effektivnosti-lyulechnogo-podveshivaniya-lokomotivov-primenenie#ixzz4CL2Mu5ED

6. BirjukovI. V., Savos'kinA. N., BurchakG. P. Mehanicheskaja chast' tjagovogo podvizhnogo sostava [Mechanical parts traction rolling stock] .Moscow, Transport Publ., 1992.440 p.

7. Litvinenko A. V., YUjalin D.S., YUjalin S.N. Vtulka ryichajnoy tormoznoy sistemyi relsovogo transporta[Bushing brake lever rail transport]PatentRU no. 2441787 S1, 2010. Available at: http ://www.freepatent.ru/images/patents/17/2441787/pat ent-2441787.pdf

8. Kolomiets T. V., Marin E. V., Motorin S.V., Ozolin A. A.Vtulka ryichajnoy tormoznoy sistemyi rel-sovogo transporta[Bushing brake lever rail transport] PatentRU no.2499921 S1, 2012. Available at: http://www.freepatent.ru/images/patents/497/2499921/p atent-2499921.pdf

Внутрiшнiй рецензент Горобець В. Л. Зовшшнш рецензент Лагодич В. М.

У статт розглянуто причини постановок електровозiв на позаплановi ремонти по Львiвськiй залiзницi, причини зношування вузлiв механiчноí частини електровозiв, конструктивы особливосп та особливостi кЬ нематично!' схеми колискового пiдвiшування електровозiв. Розроблеш рекомендацií щодо пiдвищення екс-плуатацшних характеристик та надiйностi механiчноí частини електровозiв серiй ВЛ10, ВЛ11М, ВЛ80.

Ключовi слова: механiчна частина електровозiв; зношення гребеня бандажа; ресорне пщвшування еле-ктровозiв.

електро

:омий склад / electric rolling stock

УДК 629.423

Р.М. ШИДЛОВСКИЙ1 (ЛКТИ), НА. БАБЯК2 (ЛФ ДНУЖТ), В В. АРТЕМЧУК3 (ДНУЖТ)

1Львовский коледж транспортной инфраструктурыДнепропетровского национального университета железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, п. Львов, ул. Снопковская, 47, 79011, Украина, тел.: +38 (096) 21-838-12, эл. почта: [email protected]. ORCID: orcid.org/0000-0002-3499-0861

2 Каф. «Транспортные технологии», Львовский филиал Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. И.Блажкевич, 12а, 79052, г. Львов, Украина, тел.: +38 (097) 907-50-72, эл. почта: [email protected], ORCID: orcid.org/0000-0001-5125-9133

3 Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лаза-ряна, 49010, г. Днипро, ул. Лазаряна, 2, тел.: +38 (067) 565-98-03, эл. почта: art [email protected], ORCID: orcid.org/0000-0002-6056-5834

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ГРУЗОВЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

В статье рассмотрены причины постановок электровозов на внеплановые ремонты по Львовской железной дороге, причины износа узлов механической части электровозов, конструктивные особенности и особенности кинематической схемы колыбельного подвешивания электровозов. Разработаны рекомендации по повышению эксплуатационных характеристик и надежности механической части электровозов серий ВЛ10, ВЛ11М, ВЛ80.

Ключевые слова: механическая часть электровозов; износ гребня бандажа; рессорное подвешивание электровозов.

Внутренний рецензент Горобец В. Л. Внешний рецензент Лагодич В. М.

UDC 629.423

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

R.M. SHYDLOVSKYI1 (LCTI), М.О. BABYAK2 (LB DNURT), V.V. ARTEMCHUK3 (DNURT)

1Lviv College of transport infrastructure of the Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after academician V. Lazaryan, 47, Snopkivska Street, Lviv, Ukraine, 79011, tel.: +38 (096) 21-838-12, email: [email protected], ORCID: orcid.org/0000-0002-3499-0861

2 Department of "Transportation Technology", Lviv branchof the Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after academician V. Lazaryan, 123,I. Blajevych Street, Lviv, Ukraine, 79052, tel.: +38 (097) 907-50-72, e-mail: [email protected], ORCID: orcid.org/0000-0001-5125-9133

3 Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named afteracademician V. Lazaryan, 2 Lazaryan Street, Dnipro, Ukraine, 49010, tel.: (056) 793-19-11,e-mail: art [email protected], ORCID: orcid.org/0000-0002-6056-5834

CURRENT STATE RELIABILITY OF THE ELEMENTS OF MECHANICAL PARTS FREIGHT LOCOMOTIVES

The article examines the reasons statements of electric locomotives on unplanned repair in Lviv railway, causes wear of the mechanical units of electric locomotives, features and characteristics of the kinematic scheme cradle suspension locomotives. Designed recommendations to improve the performance and reliability of the mechanical part of the series electric locomotives VL10, VL11M, VL80.

Keywords: еlectric transport; power recuperation; dispersed power supply; zone recovery; the voltage at the poles.

Internal reviewer Gorobets V. L. External reviewer Lagodych V. M.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Р М. Шидловський, М О. Баб’як, В В. Артемчук

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Р М. Шидловський, М О. Баб’як, В В. Артемчук

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ГРУЗОВЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

Текст научной работы на тему «Сучасний стан надійності елементів механічної частини вантажних електровозів»