Обоснование выбора схем и параметров тяговых приводов модульного моторвагонного подвижного состава

• Автор: Синицын, Григорий Александрович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ ПОЛОЖЕНИЕ В ОБЛАСТИ ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ ТЯГОВЫХ ПРИВОДОВ НА ЭЛЕКТРОПОЕЗДАХ

1.1 Сведения о выходах из строя элементов ходовых частей, включая тяговый привод

1.2 Основные причины неудовлетворительной работы тяговых приводов

1.3 Опыт развития тяговых приводов МВПС в России и за рубежом.

1.3.1 Отечественный опыт создания тягового привода МВПС

1.3.2 Зарубежный опыт создания тягового привода МВПС

1.4 Обзор работ по исследованию динамики тяговых приводов

2 ВЫБОР СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ И РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ТЯГОВОГО ПРИВОДА

2.1 Выбор схемных решений

2.1.1 Тяговый привод
2.1.2 Буксовое подвешивание
2.2 Расчет динамики тягового привода при движении по пути со случайными неровностями.
2.2.1 Анализ существующих методов расчета и выбор способа построения динамической модели системы экипажпуть
2.2.2 Механоматематическая модель
2.2.3 Уравнения колебаний экипажа
2.2.4 Расчетные возмущения
2.2.5 Исходные данные
2.2.6 Методика исследования колебаний экипажа и тягового привода
2.2.7 Результаты расчетов динамики тягового привода при различных коэффициентах угловой жесткости муфты
3 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЫСОКОЭЛАСТИЧНОЙ МУФТЫ
3.1 Методика исследования
3.2 Определение основных параметров высокоэластичной муфты
3.1.1 Определение статической крутильной жесткости и максимального крутящего момента
3.1.2 Определение статической радиальной жесткости
3.1.3 Определение статической аксиальной осевой жесткости
3.1.4 Определение реактивного усилия муфты при вращении и радиальном смещении осей валов
3.1.5 Определение нагрева превышения температуры над окружающей муфты при вращении и радиальном смещении осей валов
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В ТЯГОВОМ ПРИВОДЕ
4.1 Измерение динамических усилий
4.1.1 Методика измерения динамических усилий.
4.1.2 Измерительная аппаратура
4.2 Результаты обработки и анализа экспериментальных данных
4.3 Анализ колебаний моторной тележки и тягового привода.
5 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫСОКОЭЛАСТИЧНЫХ МУФТ НА МВПС
5.1. Постановка вопроса и методология оценки эффективности
5.2 Исходные данные для расчета
5.3 Расчет дополнительных инвестиций
5.4 Расчет экономии годовых эксплуатационных расходов
5.4.1 Расчет экономии от увеличения безремонтного пробега и сокращения расходов на плановую замену муфт.
5.4.2 Расчет экономии от сокращения расходов на внеплановую замену муфт по причине выхода их из строя.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЯ


На сегодняшний день в России наметилась тенденция к переходу на модульный принцип конструирования. Примером тому может служить дизель-поезд ДТ2, созданный Торжковским заводом на базе электропоезда серии ЭТ. На этот дизель-поезд «прекочевали» моторные тележки с присущими им недостатками. В связи со сказанным настоящая работа посвящена некоторым вопросам улучшения динамических свойств тягового привода электропоездов и дизель-поездов с целью повышения безопасности движения, снижения расходов на обслуживание за счёт повышения надёжности тяговой передачи, и повышения экологических свойств путем снижения шумов и вибраций, связанных с работой привода. Анализ выходов из строя тяговых приводов производился на основании официальной документации, приведённой в ежегодных приказах Главного управления локомотивного хозяйства МПС (позднее - Департамента локомотивного хозяйства МПС), позднее - Департамента пассажирских сообщений [ - ], в которых отражены данные, собранные по дорогам в течение одного года. Следует заранее отметить, что эти данные не соответствуют строгим требованиям анализа статистики, но на сегодняшний день это единственный официальный источник подобной информации. Недостаточная глубина анализа в данном документе покрывается массовостью замеров и это даёт возможность проявляться основным тенденциям. В работе [] распределение видов неисправностей тяговой передачи электропоездов серий ЭР в году в процентном отношении показаны на рис. Расшифровка позиций приведена в таблице 1. Рассматривая приведённые в таблице 1. Различие лишь в том, что на сегодняшний день практически не осталось в эксплуатации приводов с серповидной подвеской тягового редуктора. Таким образом, можно говорить о том, что имеет место не просто недостаточная прочность деталей, а существует несоответствие между уровнем реальных нагрузок и несущими конструкциями привода, из-за которого происходит обрыв болтов, разрыв оболочек, сползание и проворот фланцев муфты, излом валов малой шестерни. При этом путь повышения прочности деталей привода уже в значительной мере пройден, чего пока нельзя сказать о снижении паразитных динамических нагрузок, особенно негативно влияющих на долговечность элементов привода. Изучая эти данные, можно видеть, что наибольший процент выходов из строя попадает на три элемента колёсно-редукторного блока: бандажи колёсных пар, редукторы и упругие муфты. Количество выходов из строя редукторов, зубчатых передач и упругих муфт превышает пятьдесят процентов от общего числа выходов из строя механического оборудования. Такое количество отказов прямо говорит об исключительной актуальности решения вопросов улучшения работы данного узла. Из рассмотрения приведенных выше таблиц видно, что частым выходам из строя подвержены практически все элементы тяговой передачи, что говорит о наличии некоторых общих глобальных факторов, лежащих в их основе. Такими общими факторами могут быть повышенные динамические нагрузки. Рисунок 1. Таблица 1. Рисунок 1. Таблица 1. Г идравлмческие амортизаторы; 0. Прочие по механическому оборудованию: 9. Прочие по колёсным парам: 1. Редуктора; . Зубчатые передачи; 2. Буксы колёсных пар; 2. Распределение неисправностей механического оборудования электропоездов (в процентах) период с по год. Таблица 1. То же на 1 млн. То же на 1 млн. Следует также отметить, что явления, которые проявляются на стороне высоких оборотов тягового редуктора, судя по всему, связаны и с повреждениями зубчатых колёс. В частности, в таблице 1. Таблица 1. Сравнение данных приведенных в работе [] (см. Справедливости ради необходимо отметить, что количество выходов из строя узла малой шестерни в процентном отношении снизилось. Такое изменение объясняется отказом от кулачковой муфты и применением на всех электропоездах резинокордной муфты, которая снижает нагрузку на узел малой шестерни редуктора, оставаясь вместе с тем слабым звеном цепочки «якорь тягового двигателя - муфта - вал малой шестерни». Абсолютное большинство выше перечисленных выходов из строя носит усталостный характер, а, следовательно, их причиной являются динамические явления.