CC BY
37
Наука та прогрес транспорту. В1сник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
ПРОМИСЛОВИЙ ТРАНСПОРТ
УДК 629.423.2:621.31
О. М. БОНДАРЕВ1*, Д. О. ЯГОДА1, О. О. БОНДАРЕВ2, В. М. СКОБЛЕНКО2
1 Каф. «Будгвельна мехашка», Дншропетровський нацюнальний ушверситет зал1зничного транспорту 1меш академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, 49010, Дншропетровськ, Укра1на, тел./факс +38 (056) 793 19 08, ел. пошта [email protected]
2Державна адмшстрацш залiзничного транспорту Укра!ни, вул. Тверська, 5, 49150, Кшв, Укра!на
ТЕОРЕТИКО-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ОЦ1НКА ПОКАЗНИК1В М1ЦНОСТ1 КОРПУС1В ТЯГОВИХ РЕДУКТОР1В ЗВАРНО1 КОНСТРУКЦП КЕВРЗ ДЛЯ ЕЛЕКТРОПО1ЗД1В СЕР1Й ЕР2, ЕР9
Мета. Перевiрка вiдповiдностi вимогам Норм [10] експериментальних зразкiв тягових редукторiв для електропо1здв серiй ЕР2, ЕР9 з корпусами зварно! конструкци виробництва Ки!вського електровагоноремо-нтного заводу (КЕВРЗ). Методика. Для досягнення поставлено! мети було розроблено розрахунковi моделi для теоретичного визначення рiвнiв напружень у корпус тягового редуктора зварно! конструкцi! шляхом моделювання навантаженостi, що може створюватися в умовах експлуатацп, та експериментально оцiнено напруження в рiзних точках корпусу тягового редуктора, а також рiвнi вертикальних прискорень корпусу тягового редуктора та навантаженосп вузла прикршлення корпусу до рами вiзка. Результати. На пiдставi аналiзу отриманих результата розрахунк1в було встановлено, що тяговi редуктори з корпусами зварно! конструкцп КЕВРЗ вiдповiдають вимогам Норм [10]. Наукова новизна. На пiдставi експериментальних та теоретичних дослвджень виконано науковий супроввд робiт з розробки та введения в експлуатацш оновле-них тягових редукторiв для електропо!здiв серш ЕР2, ЕР9. Практична значимiсть. Розроблено та передано спещалютам Укрзалiзницi для впровадження технiчне рiшення iз заходами, яш мають виконуватися пiд час експлуатацп та ремонта електропо!здiв вказаних серш з корпусами тягових редукторiв зварно! конструкцп виробництва КЕВРЗ.
Ключовi слова: розрахунковi моделц теоретичнi розрахунки; електропо!зди серiй ЕР2, ЕР9; моторний вь зок; тяговий редуктор; показники мщносп
Вступ
Досвiд експлуатацii моторвагонними депо Укра'ни електропоiздiв серiй ЕР2, ЕР9 з корпусами тягових pe^KTOpiB лито' конструкцп' показав, що ix певна кшьюсть була зруйнована (рис. 1). У бшьшосп випадкiв причиною руйну-вань е накопичення пошкоджень вiд утоми як через неяюсне виготовлення литих конструк-цiй, так i наявнiсть отвоpiв для з'еднання половин корпусу. Тага випадки спостеpiгалися в еле-ктропо'здах подiбниx сеpiй, якi експлуатуються i на залiзницяx Роси. Враховуючи те, що по'зди вказаних серш зараз е досить поширеними на
залiзницяx Укра'ни, спецiалiстам КЕВРЗ та нау-ковцям унiвеpситету було доручено впровадити заходи з виготовлення корпушв тягових редук-тоpiв зварно' конструкцп [9, 12]. При цьому ви-робничу дiяльнiсть мав здiйснювати КЕВРЗ, 1 а ушверситет - науковий супровщ вказаних pобiт.
[ Мета
Метою дослщження е науковий супровщ робгг iз розробки i виготовлення корпушв тягових pедуктоpiв зварно' конструкцп та впрова-[ дження 'х в експлуатацiю на електропо'здах i сеpiй ЕР2, ЕР9.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
Методика
Для реатзаци зазначено! мети було необ-хщно: провести теоретичш дослщження на-пружено-деформованого стану корпусу тягового редуктора шляхом моделювання найбшьш гострих, з точки зору навантаженосп, ситуацш; виконати експериментальну оцшку р!вшв на-пружень та встановити вщповщшсть показни-юв мщност вимогам Норм [10].
Питанням дослщження навантаженосп еле-менпв тягових передач тягового та моторва-гонного рухомого складу, у тому числ1 й тягових редуктор1в, присвячено багато наукових публшацш. Зокрема, слщ вщм^ити пращ вче-них, надруковаш в Роси [1, 2, 3, 4], Укра!ш [5-7], а також шших державах [13-14].
Результати
Зпдно з вимогами чинно! нормативно! до-кументацп [10] корпус тягового редуктора повинен проектуватися з урахуванням впливу на нього таких вид1в навантаження:
- навантаження вщ перекосу шдвюки редуктора при змщенш колюно! пари тд д1ею вагона та балки центрального шдвшування;
- навантаження вщ передач! тягового (галь-мового) моменту та низькочастотних крутиль-них коливань;
- навантаження в!д фрикц!йних автоколи-вань при буксуванн!;
- динамши необресорених мас;
- динам!ки зубчатого зачеплення.
ш
Рис. 1. Загальний вигляд зруйнованих литих корпуав тягових редуктор1в
Для зниження впливу на корпус та шш! де-тал! редуктора динам!ки необресорених мас та динамши зубчатого зачеплення необхщно за-безпечити виконання таких вимог:
- корпус редуктора не повинен мати лока-льних зон, частота вшьних коливань яких дорь внюе частот! пересполучення або подв!йн!й
частот! пересполучення при швидкостях руху в!д 40 км/год до конструктивно! швидкосп;
- корпуси рекомендуеться виконувати мо-ноблочними. У тягових редукторах рекоменду-еться застосування косозубо! (з кутом нахилу зуб!в 4°...7° ) або шевронно! зубчато! передач!. В обгрунтованих випадках можливе викорис-тання прямозубо! передач!.
Навантажешсть елемент!в тягового привода визначаеться:
- спшьною д!ею крутного моменту, що пе-редаеться, у годинному режим! або в режим! реостатного (рекуперативного) гальмування, динам!чного крутного моменту та сил, що ви-никають при рад!альному розцентруванн! та осьовому перемщенш вал!в;
- навантаженням в!д фрикцшних автоколи-вань при буксуванн!.
На рис. 2 зображено розроблену модель корпусу редуктора [11, 12], а на рис. 3 - його сюнченно-елементш розрахунков! схеми [8, 11].
Рис. 2. Модель корпусу тягового редуктора
ЩЯн
Рис. 3. Розрахунков! сшнченно-елементш схеми корпусу редуктора
Ця схема м!стить 90 000 скшченних елемен-т!в, 168 013 вузл!в з'еднання цих елеменпв та 502 605 степен!в вшьносп.
На рис. 4-5 наведено розташування м!сць закр!плень та прикладання навантажень.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
Рис. 4. Мюця закршлень корпусу редуктора
Найбшьш! р!вш напружень визначалися шляхом моделювання експлуатацшних ситуа-цш, яю призводять до створення найбшьших р!вшв навантажень. Було розглянуто: режим зрушення електропо!зда з мюця; режим зру-шення та створення при цьому кругового вогню в колекторно-щ!тковому блощ, при якому ви-никають динам!чш ударш навантаження тягового моменту; рух у режим! тяги на швидкосп 100 км/год та створення горизонтальних попе-речних сил на р!вш граничних за Нормами [10] значень.
Рис. 5. Мюця прикладання навантаження
Щд час виконання розрахунюв приймалися таю значення навантажень. При моделюванш зрушення електропо!зда з мюця величина зу-силля, яке передаеться на пщшипников! вузли верхньо! та нижньо! частин корпусу тягового редуктора вщ взаемодп зубчато! передач!, дор> внюе 50 кН. У випадку появи кругового вогню в колекторно-щ!тковому блощ створюються динам!чн! навантаження, як! перевищують ста-тичн! та кваз!статичн! величини в дек!лька ра-з!в. Тому при визначенш показник!в м!цност! для цього випадку приймалося, що коефщент динам!ки Кд = 6, !, таким чином, зусилля взаемодп в зубчат!й передач! будуть дор!внювати 300 кН.
Горизонтальна поперечна рамна сила, вщ-пов!дно до граничного за Нормами [10] значення, становить Нтах = 0,4РСТ . П!д час визначен-
ня Нтах приймалося, що вага порожнього моторного вагона складае 592 кН, до цього дода-мо вагу вщ пасажир!в у розм!р! 80 кН, ! таким чином отримаемо, що на вюь кол!сно! пари припадае 168 кН. У такому раз! Нтах = 67,2 кН . Зусилля в зубчатш передач! при швидкост! руху 100 км/год дор!внюе 28,8 кН.
Нижче на рис. 6-8 наведено поля розпод!лу напружень у корпус! тягового редуктора при моделюванш вищезазначених ситуацш.
Рис. 6. Поля розподшу напружень при зрушенн! електропо!зда з м!сця
Рис. 7. Поля розподшу напружень при зрушенн! електропо!зда з мюця та створенш кругового вогню у колекторно-щггковому блоц!
Рис. 8. Поля розподшу напружень вщ дп горизонтально! поперечно! сили Нтах = 0,4 РСТ
П!д час анал!зу отриманих результапв роз-рахунк!в з визначення найбшьших р!вн!в напружень, як! створюються в елементах корпусу тягового редуктора, було виявлено:
© О. М. Бондарев, Д. О. Ягода, О. О. Бондарев, В. М. Скобленко, 2013
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
1. У випадку звичайних експлуатацшних режим!в руху - зрушення електропо!зда з мю-ця, рух у режим! тяги з1 швидкостями до 100 км/год в прямих, рух у режим! тяги з1 швидкостями до 100 км/год в кривих (при ди гранично! за нормами горизонтально! поперечно! сили) - напруження змшюються в межах вад 30 до 100 МПа.
2. При моделюванш виникнення кругового вогню в колекторно-щ!тковому блоц! та зна-ченн! коеф!ц!ента динам!чност! Кд = 6 найб>
льш! значення напружень з короткочасною д> ею (десят! частки секунди) у мсщ розташуван-ня одного з отвор!в болтового з'еднання половин корпушв редуктора досягли 210 МПа.
У звичайних умовах експлуатаци електропо-!зд!в з корпусами редуктор!в зварно! конструк-ц!! КЕВРЗ найб!льш! р!вн! напружень в елемен-тах !х корпус!в не перевищують 100 МПа, що значно менше границ! текучост! для стал! марки 09Г2 - 295 МПа. При цьому величина кое-фщ!ента запасу мщност вщносно границ! текучост! дор!внюе пТ = 2,95 при допустимому значенш [п] = 2 .
Щоб зробити остаточн! висновки про мож-лив!сть уведення в експлуатац!ю корпушв тяго-вих редуктор!в зварно! конструкций було проведено ще й мщшсш ходов! випробування з метою визначення: навантажень у вузл! крш-лення корпусу до рами в!зка; напруженого стану корпусу тягового редуктора та його верти-кальних прискорень.
Рис. 10. Тяговий редуктор з вимiрювальними пристроями
Рис. 9. Мюця встановлення вимiрювальних пристро!в
На рис. 9-12 зображено вишрювальш при-стро!, м!сця !х встановлення та рееструвальну й оброблювальну апаратуру.
Рис. 11. Рееструвальна та оброблювальна апаратура
У табл. 1 наведено позначення вишрюваль-них пристро!в (Т - тензорезистори для вишрю-вання напружень, ТР1, ТР2 - тензорезистори для вим!рювання зусиль у болт! кршлення корпусу тягового редуктора до рами в!зка, аг -датчик вим!рювання прискорень) та величини напружень у в!дпов!дних точках, як! було отримано в розрахунках за МСКЕ.
За наведеними прикладами осцилограм змши зареестрованих тд час дослщно! по!здки процес!в (рис. 12-14) можна зробити так! висновки. Щд час про!зду стр!лочного переводу в режим! виб!гу (див. рис. 12) на збурювальш д!! його нер!вностей в!дреагували вс! датчики. Але суттевого зростання зусиль та напружень не вщбулося. При цьому п!д час реатзацш процес!в зм!ни напружень у точках Т61Х, Т612 спостер!гаються високочастотш в!брац!!.
Наука та прогрес транспорту. Вкннк Дншропетровського нацюнального ушверситету затзннчного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
Таблиця 1
Позначення вишрювальних пристроТв та найбiльшi значення напружень
№ точок Величини головних напружень ^max, МПа Мюця встановлення датчика прискорень, а також тензорезисторгв та !х позначення
контролю Корпус тягового редуктора Болт тдвшування редуктора Б1чна стшка
2 81 T41Z Т41У - - -
5 123 - Т42У - - -
T51Z - Т51Х - -
6 93 - - Т52Х - -
T61Z - Т61Х - -
9 66 - - Т92Х - -
11 - - - - ТР1 -
12 - - - - ТР2 -
13 - - - - -
Рис. 12. Рух на вибпу по стршочному переводу, швидшсть 80 км/год
У режим! тяги на корпус передаеться висо-кочастотна в1бращя (див. рис. 13), до яко! най-бшьш чутливими е датчики Т41У, Т412, Т51.
Рис. 13. Набiр тяги в кривш радiуса 925 м, швидшсть 85 км/год
На гальмування реагують практично вс тен-зорезистори, яю призначеш для визначення напружень, а також зусиль у болт приеднання корпусу редуктора до рами в1зка (див. рис. 14).
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
• n'U| ■- . ¿-w . . ^ . |
'Vg
SiH: тмш^ши
»AW''1
^/VVMl^^ViVf ^Wvvv^i „^MV*
ы - — --—' -
Рис. 14. Гальмування, вх1д у криву рад1уса 1 600 м, швидшсть 90 км/год
На рис. 15-21 наведено приклади ампл1туд-но-частотних характеристик (АЧХ) зареестро-ваних процес1в тд час руху на виб1гу та в режим набору тяги.
Рис. 15. АЧХ вертикальних прискорень пiд час руху на виб^ та в режимi набору тяги
Рис. 16. АЧХ процесу змiни напружень по тензорезистору T41Z щд час руху на вибиу та в режимi тяги
Рис. 17. АЧХ процесу змши напружень по тензорезистору T92Z шд час руху на вибiгу
Рис. 18. АЧХ процесу змши зусиль у болт! закршлення тягового редуктора до рами в1зка ТР тд час руху на виб1гу
Рис. 19. АЧХ процесу змши напружень по тензорезисторах Т42У, Т51 тд час руху в режим1 набору тяги
Наука та прогрес транспорту. Вкник Днiпропетровського нацiонального унiверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
Проанатзувавши наведет рисунки (див. рис. 15-19) для АЧХ, можемо зробити таю висновки. У спектр! частот вертикальних прискорень корпусу тягового редуктора (рис. 15) при переход! в режим тяги додаються високочастотш складов!, як! е результатом вза-емодп зуб!в зубчато! передач!. Основш несуч! частоти вертикальних прискорень зм!нюються в д!апазош 37.. .60 Гц.
Под!бне спостерпаеться ! за тензорезисто-ром Т412 (рис. 16). Основн! частоти процесу за цим датчиком змшюються в д!апазош 6,25...7,5 Гц.
У точц! Т922 (рис. 18) п!д час руху на виб> гу резонансною е частота 1,1 Гц.
У болт! кршлення корпусу тягового редуктора до рами в!зка тд час руху на вибпу (рис. 18) резонансш частоти становлять 1,25 та 7,5 Гц.
У точках Т42У та Т51 тд час руху в режим! набору тяги (рис. 19) спостерпаються три резонансш частоти 7,5, 15,5 та 23,3 Гц.
Нижче в табл. 2-6 наведено результати ста-тистично! обробки вишряних значень вищевка-заних величин, а саме: найбшьш! значення; се-редн! значення та середньоквадратичш вщхи-лення (5). У наведених таблицях верхне значення вщповщае рухов! у прямих, а нижне - у кри-вих.
Таблиця 2
Значення прискорень, м/с2, корпусу редуктора на прямих/кривих дшянках
V, км/год Тяга Вибгг Гальмування
Найбь льш1 значення Середт значення 5 Найбь льш1 значення Середт значення 5 Найбь льш1 значення Середт значення 5
20 31,95 20,20 5,90 30,80 23,11 21,30 23,11 4,80 3,740 - - -
40 28,16 33,75 18,60 20,60 4,80 6,50 29,31 29,94 24,10 22,47 2,60 3,74 25,67 24,23 20,90 24,23 2,40 0,00
60 28,93 26,62 20,0 22,79 4,50 1,91 27,23 28,45 19,60 24,02 3,80 2,22 22,50 23,29 18,20 23,29 2,10 0,00
80 23,80 17,82 16,30 17,53 3,70 0,15 28,20 13,73 18,70 13,73 4,70 0,00 - - -
100 21,49 16,50 2,00 23,40 21,58 15,20 21,58 4,10 0,00 - - -
Таблиця 3
Значення напружень, МПа, за датчиком Т51 на прямих/кривих дшянках
V, км/год Тяга Вибгг Гальмування
Найбь льш1 значення Середт значення 5 Найбь льш1 значення Середт значення 5 Найбь льш1 значення Середт значення 5
20 3,28 2,30 0,50 2,71 1,86 1,70 1,86 0,47 0,00 - - -
40 1,60 1,78 1,03 1,41 0,32 0,36 2,13 2,85 1,34 2,32 0,39 0,27 1,21 2,47 1,17 2,47 0,02 0,00
60 1,77 2,52 1,28 1,80 0,24 0,36 1,61 4,07 1,27 2,07 0,17 1,00 3,50 2,28 1,94 2,28 0,78 0,00
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з&тзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
Заынчення табл. 3
Тяга Виб^ Гальмування
V, км/год Найбь льшi значення Середт значення s Найбь льшi значення Середт значення s Найбь льшi значення Середт значення s
80 2,24 1,35 0,44 2,12 1,47 0,32 - - -
1,71 1,56 0,08 1,33 1,33 0,00 - - -
100 1,94 1,47 0,23 1,52 1,29 0,11 - - -
- - - 1,71 1,71 0,00 - - -
Таблиця 4
Значення напружень, МПа, за датчиком Т61 на прямих/кривих дшянках
V, км/год Тяга Виб^ Гальмування
Найбшь шi зна-чення Середт значення s Найбь льшi значення Середт значення s Найбь льшi значення Середт значення s
20 0,93 0,55 0,19 0,60 0,68 0,40 0,68 0,00 0,00 - - -
40 1,34 1,18 1,10 1,18 0,10 0,00 1,51 1,35 1,10 1,31 0,16 0,02 1,36 1,48 1,20 1,48 0,00 0,00
60 1,49 1,69 1,29 1,41 0,10 0,14 1,44 1,51 1,30 1,39 0,07 0,06 1,50 2,05 1,44 2,05 0,00 0,00
80 1,60 1,58 1,44 1,58 0,00 0,06 2,20 1,41 1,59 1,41 0,31 0,00 - - -
100 1,71 1,52 0,09 1,69 1,49 1,52 1,49 0,00 0,80 - - -
Таблиця 5
Значення напружень, МПа, за датчиком Т92 на прямих/кривих дшянках
V, км/год Тяга Виб^ Гальмування
Найбшь шi зна-чення Середт значення s Найбшь шi зна-чення Середт значення s Найбшь шi зна-чення Середт значення s
20 4,94 3,50 5,00 0,54 5,46 4,64 3,59 4,64 0,94 0,00 - - -
40 3,20 3,97 1,86 2,79 0,67 0,59 3,56 6,50 2,26 4,37 0,65 1,06 2,31 1,48 1,86 1,48 0,22
60 3,22 4,50 2,11 3,20 0,55 0,65 2,96 4,14 2,16 3,07 0,40 0,54 3,40 2,05 2,50 2,05 0,45 0,00
80 3,48 3,92 2,08 3,00 0,70 0,45 3,71 2,21 2,42 2,21 0,64 0,00 - - -
100 3,29 2,41 0,44 2,22 3,23 2,07 3,23 0,08 0,00 - - -
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету затзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
Таблиця 6
Значення зусиль, кН, у боли кршлення корпусу тягового редуктора до рами вiзка за датчиками
ТР1, ТР2 на прямих/кривих дшянках
V, км/год Тяга Виб^ Гальмування
Найбшь шi зна-чення Середт значення s Найбь льшi значення Середт значення s Найбь льшi значення Середт значення s
20 25,84 17,98 3,93 23,27 33,31 16,53 33,31 3,37 0,00 - - -
40 14,94 19,96 15,61 16,84 3,30 1,56 18,72 25,61 11,98 24,97 3,37 0,32 14,58 17,98 9,93 17,98 2,32
60 17,76 18,88 10,11 17,07 3,83 0,91 11,84 25,08 9,15 17,26 1,35 3,91 19,13 14,47 12,04 14,47 3,55 0,00
80 22,44 15,94 12,21 11,96 5,11 0,39 23,35 9,60 13,14 9,60 5,10 0,00 - - -
100 15,76 12,10 1,80 2,00 14,57 21,71 11,60 21,71 1,48 0,00 - - -
У результат! отримали таю найбшьш1 значення напружень, МПа, для датчиюв:
Т51 ............................................................ 4,07
Т61 ............................................................ 2,05
Т92............................................................6,50
ТР, кН.....................................................33,31
Наукова новизна та практична значимкть
На шдстав1 експериментальних та теоретич-них дослщжень виконано науковий супровщ робгг з розробки та введення в експлуатащю оновлених тягових редуктор1в для електропо!з-д1в серш ЕР2, ЕР9.
Розроблено та передано спещалютам Укрза-л1знищ для впровадження техшчне ршення ¡з заходами, яю мають виконуватися тд час екс-плуатаци та ремонтов електропо!зд1в вказаних серш з корпусами тягових редуктор1в зварно! конструкци КЕВРЗ.
Впровадження в експлуатащю корпушв тягових редуктор1в зварно! конструкци буде сприяти покращенню показниюв мщносто та стану без-пеки руху електропо!зд1в вказано! сери.
Висновки
З анашзу експериментальних даних випливае, що найбшьш1 значення напружень, отриманих шд час проведення звичайно! графшово! по!здки
електропо!зда, виявилися невеликими та значно меншими анаштично визначених при моделю-вант нештатних авар1йних ситуацш. За визначе-ними величинами напружень, створюваних в корпус зварно! конструкци тягового редуктора, виготовленого та встановленого на моторному вагош електропо!зда сери ЕР9П, випливае, що коефщенти запасу мщносто в найбшьш напруже-них точках не перевищують нормативних зна-чень. Тому було запропоновано вважати за дощ-льне розглянути питання про впровадження в сер1йне виробництво вказаного корпусу тягового редуктора для використання в тягових редукторах електроподщв сери ЕР2, ЕР9П, ЕР9М, ЕР9Е.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Бирюков, И. В. Анализ износов зубчатых колес тяговой передачи электропоездов и их влияние на динамические нагрузки редукторного узла / И. В. Бирюков, С. Д. Крушев // Исслед. работы оборудования подвижного состава : межвуз. сб. / МИИТ. - М., 1978. - Вып. 605. - С. 69-75.
2. Бирюков, И. В. Динамические нагрузки тяговых приводов, вызванные пересопряжением зубьев тягового редуктора ЭПС / И. В. Бирюков, С. Д. Крушев // Вестн. машиностроения. - 1981. - № 2. - С. 43-44.
3. Бирюков, И. В. Механическая часть тягового подвижного состава / И. В. Бирюков,
- А. Н. Савоськин, Г. П. Бурчак. - М. : Транс -
[ порт, 1992. - 440 с.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету зал1зничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
4. Бирюков, И. В. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог / И. В. Бирюков, А. И. Беляев, Е. К. Рыбников. - М. : 10. Транспорт, 1986. - 255 с.
5. Бондарев, О. М. Визначення умов розта-шування тягового редуктора, яш забезпечують найменш1 р1вш розцентрувань осей тягово! передач! рухомого складу / О. М. Бондарев, 11.
A. I. Жулай, О. О. Бондарев // Вюник Дншро-петр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад.
B. Лазаряна. - Д., 2009. - Вип. 27. - С. 7-9.
6. Бондарев, О. М. Експериментальне визначення 12. динашчно! навантаженосп елеменлв тягового привода локомотива / О. М. Бондарев // Щдйо-мно-трансп. техшка. - 2008. - № 1. - С. 32-40. 13.
7. Бондарев, О. М. Оцшка впливу конструктив-них особливостей тягового привода локомотива на напружений стан його елеменпв /
О. М. Бондарев // Вюник Дшпропетр. нац. ун- 14. ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - 2010. - Вип. 29. - С. 11-26.
8. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. - М. : Мир, 1975. - 271 с. 15.
9. Концепщя Державно! програми реформування зал1зн. трансп. ввд 27 грудня 2006 р. № 651-р [Електронний ресурс]. - Режим доступу:
http://uz.gov.ua/press_center/latest_news/archive/ main_news/221561/. - Назва з екрану. Нормы расчета и оценки прочности несущих элементов и динамических качеств экипажной части моторвагонного подвижного состава железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм. - М. : ВНИИЖТ РФ, 1997. -147 с. Потемкин, А. Твердотельное моделирование в системе КОМПАС-3Б. Серия «Мастер решений» / А. Потемкин. - СПб. : БХВ-Петербург, 2004. - 512 с.
Руководство по устройству электропоездов серии ЕД9М, ЕД9Т, ЕР9П. - М. : Центр Коммерческих Разраб., 2005. - 128 с. Madej, J. Mechanika napedu pojazdow szynowych z elektrycznymi silnikami trakcyjnymi / J. Madej. - Warszawa : Panstwowe wy-dawnictwo naukowe, 1983. - 347 p. Ohyano, Tadao. Some problems of the fundamental adhesion at higher speeds / Tadao Ohyano // Quarterly Report of the Railway Technical Research Institute. - 1973. - № 3. - Р. 181-187. Osieski, J. Drgania skretne ukladow napedowych ze sprzeqlami cardana wtracyinych pojozdach szynowych / J. Osieski // Archiwum Budowy Maszyn. - 1965. - 12 p.
А. М. БОНДАРЕВ1*, Д. А. ЯГОДА1, А. А. БОНДАРЕВ2, В. М. СКОБЛЕНКО2
1 Каф. «Строительная механика», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, 49010, Днепропетровск, Украина, тел./ факс +38 (056) 793 19 08, эл. почта [email protected]
Государственная администрация железнодорожного транспорта Украины, ул. Тверская, 5, 49150, Киев, Украина
ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЧНОСТИ КОРПУСОВ ТЯГОВЫХ РЕДУКТОРОВ СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ КЭВРЗ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ СЕРИЙ ЭР2, ЭР9
Цель. Проверка соответствия требованиям Норм [10] экспериментальных образцов тяговых редукторов для электропоездов серий ЭР2, ЭР9 с корпусами сварной конструкции производства Киевского электровагоноремонтного завода (КЭВРЗ). Методика. Для достижения поставленной цели были разработаны расчетные модели для теоретического определения уровней напряжений в корпусе тягового редуктора сварной конструкции путем моделирования нагруженности, которая может создаваться в условиях эксплуатации, и экспериментально оценены напряжения в разных точках корпуса тягового редуктора, а также уровни вертикальных ускорений корпуса тягового редуктора и нагруженности узла прикрепления корпуса к раме тележки. Результаты. На основании анализа полученных результатов расчетов было установлено соответствие требованиям Норм тяговых редукторов с корпусами сварной конструкции КЭВРЗ. Научная новизна. На основании экспериментальных и теоретических исследований выполнено научное сопровождение работ по разработке и вводу в эксплуатацию обновленных тяговых редукторов для электропоездов серий ЭР2, ЭР9. Практическая значимость. Разработано и передано специалистам Укрзализныци техническое решение с мерами, которые должны выполняться при эксплуатации и ремонте электропоездов указанных серий с корпусами тяговых редукторов сварной конструкции КЭВРЗ.
Ключевые слова: расчетные модели; теоретические расчеты; электропоезда серий ЭР2, ЭР9; моторная тележка; тяговый редуктор; показатели прочности
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з&тзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
0. M. BONDAREV1*, D. O. YAGODA1, O. O. BONDAREV2, V. M. SKOBLENKO2
1 Dep. «Structural Mechanics», Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan Str., 2, 49010, Dnipropetrovsk, Ukraine, tel./fax +38 (056) 793 19 08, e-mail [email protected] 2The State Administration of Railway Transport in Ukraine, Tverska Str., 5, Kyiv, Ukraine
THEORETICAL AND EXPERIMENTAL EVALUATION OF STRENGTH INDICES FOR TRACTION REDUCTION-GEAR HOUSINGS OF WELDED CONSTRUCTION KEVRZ FOR ELECTRIC TRAINS ER2, ER9
Purpose. To check meeting the requirements of Standards for experimental specimens of traction gear boxes for electric trains of series ER2, ER9 with housings of welded construction by Kiev Electric Wagon Repair Works (KEVRZ). Methodology. To reach the objective in hand, performing the work, some computational models for theoretical determination of the stress levels in the reduction-gear housing of welded construction by simulating the loading conditions that can take place during the operation have been developed and the stresses at different points of the reduction-gear housing as well as the levels of vertical accelerations of the reduction-gear housing and loading of the unit of connecting the housing to the bodies frame have been experimentally evaluated. Findings. On the basis of analysis of the calculation results obtained meeting the requirements of Standards for traction reduction gears with the housings of welded construction by KEVRZ has been found. Originality. Based on the experimental and theoretical investigations, the scientific support of works on developing and putting into operation the renovated traction reduction gears for electric trains of series ER2, ER9 has been completed. Practical value. A technical solution with the measures to be fulfilled in operation of electric trains of the mentioned series with traction reduction-gear housings of welded construction by KEVRZ has been developed and given to experts of Ukrzaliznytsia to introduce the proposed measures during repairs.
Keywords: computational models; theoretical calculations; electric trains of series ER2, ER9; motor bogie; traction reduction gear; strength indices
REFERENCES
1. Biryukov I.V., Krushev S.D. Analiz iznosov zubchatykh koles tyagovoy peredachi elektropoyezdov i ikh vli-yaniye na dinamicheskiye nagruzki reduktornogo uzla [Analysis of wears of traction transmission gear wheels for electric trains and their effect on the dynamic loads of reduction assembly]. Issledovaniye raboty oborudo-vaniya podvizhnogo sostava [The study of the equipment of the rolling stock], 1978, issue 605, pp. 69-75.
2. Biryukov I.V., Krushev S.D. Dinamicheskiye nagruzki tyagovykh privodov, vyzvannyye peresopryazheniyem zubyev tyagovogo reduktora EPS [Dynamic loads of traction gears caused by excessive conjugation of the traction reduction gear teeth for electric rolling stock]. Vestnik mashinostroyeniya - Bulletin of mechanical engineering, 1981, no. 2, pp. 43-44.
3. Biryukov I.V., Savoskin A.N., Burchak G.P. Mekhanicheskaya chast tyagovogo podvizhnogo sostava [Mechanical part of traction rolling stock]. Moscow, Transport Publ., 1992. 440 p.
4. Biryukov I. V., Belyayev A.I., Rybnikov Ye.K. Tyagovyye peredachi elektropodvizhnogo sostava zheleznykh dorog [Traction drives of electric rolling stock of railways]. Moscow, Transport Publ., 1986. 255 p.
5. Bondarev O.M., Zhulay A.I., Bondarev O.O. Vyznachennia umov roztashuvannia tiahovoho reduktora, yaki zabezpechuiut naimenshi rivni roztsentruvan osei tiahovoi peredachi rukhomoho skladu. [Determination of conditions of traction reduction gear arrangement providing the lowest decentering levels of axles for rolling stock traction transmission]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2009, issue 27, pp.7-9.
6. Bondarev O.M. Eksperymentalne vyznachennia dynamichnoi navantazhenosti elementiv tiahovoho pryvoda lokomotyva [Experimental determination of dynamic loading of locomotive traction drive parts]. Pidiomno-transportna tekhnika - Hoisting-and-conveying equipment, 2008, no. 1, pp. 32-40.
7. Bondarev O.M. Otsinka vplyvu konstruktyvnykh osoblyvostei tiahovoho pryvoda lokomotyva na napruzhenyi stan yoho elementiv [Estimation of influence of design features of locomotive traction drive on the stress state of its parts]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2010, issue 29, pp.11-26.
8. Zenkevich O. Metod konechnykh elementov v tekhnike [The finite elements method in technology]. Moscow, Mir Publ., 1975. 271 p.
9. Kontseptsiia Derzhavnoi prohramy reformuvannia zaliznychnoho transportu [Concept of the State Program of Reforming the Railway Transport]. Available at: http://uz.gov.ua/press_center/latest_news/archive/ main_news/221561/ (Accessed 17 June 2013).
10. Normy rascheta i otsenki prochnosti nesushchikh elementov i dinamicheskikh kachestv ekipazhnoy chasti mo-torvagonnogo podvizhnogo sostava zheleznykh dorog MPS RF kolei 1520 mm [Standards for calculating and assessing the strength of load-bearing members and riding qualities of the vehicle part of motor car rolling stock of railways of the Russian Federation Ministry of Railways of the track gauge 1520 mm]. Moscow, VNIIZhT RF Publ., 1997. 147 p.
11. Potemkin A. Tverdotelnoye modelirovaniye v sisteme KOMPAS-3D. Seriya "Master resheniy" [Solid Modeling in KOMPAS-3D System. Series "Master of Solutions"]. Saint Petersburg, BKhV-Peterburg Publ., 2004. 512 p.
12. Rukovodstvo po ustroystvu elektropoyezdov serii YeD9M, YeD9T, YeR9P [Manual on Electric Trains Designs of Series ED9M, ED9T, ER9P]. Moscow, Tsentr Kommercheskikh Razrabotok Publ., 2005. 128 p.
13. Madej J. Mechanika napedu pojazdow szynowych z elektrycznymi silnikami trakcyjnymi. Warszawa, Panstwowe wydawnictwo naukowe Publ., 1983. 347 p.
14. Ohyano Tadao. Some problems of the fundamental adhesion at higher speeds. Quarterly Report of the Railway Technical Research Institute, 1973, no. 3, pp. 181-187.
15. Osieski J. Drgania skretne ukladow napedowych ze sprzeqlami cardana wtracyinych pojozdach szynowych. Archiwum Budowy Maszyn, 1965. 12 p.
Стаття рекомендована до публ1кацИ' к.т.н., доц. А. Л. Пулар1ею (Украгна); к.т.н,
доц. О. Д. Жаковським (Украгна)
Надшшла до редколегп 07.05.2013
Прийнята до друку 30.07.2013
