На правах рукописи ЗАЙНИДДИНОВ Нуриддин Савранбек угли

На правах рукописи
ЗАЙНИДДИНОВ
Нуриддин Савранбек угли
ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА РАМ ТЕЛЕЖЕК
ТЕПЛОВОЗОВ
Специальность: 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог,
тяга поездов и электрификация
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург
2010
Работа выполнена на кафедре «Локомотивы и локомотивное
хозяйство» Федерального государственного образовательного учреждения
высшего
профессионального
образования
«Петербургский
государственный университет путей сообщения» (ФГОУ ВПО ПГУПС)
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор
Грищенко Александр Васильевич
Официальные
оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Киселев Валентин Иванович
кандидат технических наук, доцент
Воробьев Александр Алфеевич
Ведущая организация:
ГОУ ВПО «Брянский государственный
технический университет»
Защита диссертации состоится «29» декабря 2010 г. в 1300 часов на
заседании диссертационного совета Д 218.008.05 при ФГОУ ВПО
«Петербургский государственный университет путей сообщения» по
адресу: 190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 5-407.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского
государственного университета путей сообщения.
Автореферат разослан «29» ноября 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор технических наук, профессор
В.А. Кручек
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Основной задачей железнодорожного
транспорта любой страны является полное обеспечение страны в
перевозках народно-хозяйственных грузов и пассажиров. Повышение
скоростей движения на железнодорожном транспорте, увеличение веса
поездов и грузоподъёмности ведут к росту динамических воздействий на
ходовую часть и выдвигают повышенные требования для несущих
конструкций подвижного состава, в частности, и рам тележек.
Проблема оценки остаточного ресурса несущих конструкций после
выработки ими назначенного ресурса возникла в последние годы, в связи с
проведением на железнодорожном транспорте работ по продлению срока
службы подвижного состава. Она потребовала нового подхода к её
решению и, в частности, исследования механических и усталостных
характеристик материала несущих конструкций и сопротивления
усталости самих деталей после их длительной эксплуатации, обоснования
влияния экстремальных условий нагружения, физического состояния
деталей на их напряжённое состояние и поиска альтернативного метода
оценки их остаточного ресурса.
В сложившейся ситуации, когда потребности дорог в обновлении
локомотивного парка ограничиваются их финансовыми возможностями,
значительно возрастает роль ремонта и модернизации как способа
поддержания тяговой техники в работоспособном состоянии.
Одним из решений в данный период является наряду с постепенным
обновлением парка за счёт поставок новых локомотивов, продлить срок
службы части парка выполнением капитальных ремонтов, в том числе с
модернизацией. Исходя из наличия остаточного ресурса тепловозов,
целесообразно выполнить экспертное обследование их технического
состояния для обоснования возможности продления срока службы за счет
обновления изношенного оборудования и усиления ослабленных несущих
конструкций. Модернизация или ремоторизация (замена силовых
агрегатов) является оптимальным решением этой проблемы, которое
позволяет удовлетворить самые разнообразные требования эксплуатации.
Для проведения модернизации пригодны все тепловозы. Решающим
условием является хорошее техническое состояние несущих конструкций.
Имеется в виду, что несущие элементы рам кузова и тележек должны быть
исправными и способными воспринимать достаточно высокие
дополнительные нагрузки, чтобы служить базой для модернизации.
3
Другим обязательным условием является техническая целесообразность и
экономическая эффективность модернизации, что позволяет ей быть
конкурентоспособной альтернативой заказу новых тепловозов.
Исходя из наличия остаточного ресурса несущих конструкций,
целесообразно выполнить экспертное обследование их технического
состояния для обоснования возможности продления срока службы за счет
обновления изношенного оборудования и усиления ослабленных несущих
конструкций. Следовательно, в настоящее время актуальной является
задача оценки остаточного ресурса рам тележек тепловозов, с возможностью
продления срока их безопасной эксплуатации.
Проблемами прочности, эксплуатационной надёжности несущих
конструкций подвижного состава и комплексными работами по
улучшению конструкций, надёжности и безотказности подвижного состава
занимаются крупнейшие научно-исследовательские институты и центры
Российской Федерации как ВНИИЖТ, ВНИИАС, ГипротрансТЭИ,
ГосНИИВ а также в МИИТе, ПГУПСе, УрГУПСе, СамГУПСе и отраслевых
лабораториях высших учебных заведений стран СНГ.
Вопросами надёжности металлоконструкций занимались многие
учёные и ведущие специалисты, в том числе В.В. Болотин, А.П. Гусенков,
В.П. Когаев, Н.А. Махутов, С.В. Серенсен, В.Т.Трощенко, В.И. Труфяков,
и многие другие.
Большой вклад в теоретические и экспериментальные исследования
несущих конструкций подвижного состава внесли такие ведущие учёные в
области железнодорожного транспорта как Ю.П. Бороненко, Г.П. Бурчак,
Б.Б. Бунин, Г.М. Волохов, Р.И. Зайнетдинов, В.И. Киселев, С.Н. Киселев,
В.В. Кобищанов, В.Н. Котуранов, Б.А. Мейснер, Э.С. Оганьян, А.Н.
Савоськин, Е.В. Сердобинцев, А.В. Третьяков, В.Б. Цкипуришвили, Л. А.
Шадур, А.П. Шлюшенков, и многие другие, но следует отметить, что
вопросам исследования остаточного ресурса и продления сроков службы
тепловозов, либо определения назначенного срока службы по
техническому состоянию в опубликованной к настоящему времени научнотехнической литературе посвящено сравнительно мало публикаций и
данная проблема остаётся по прежнему острой и актуальной. Анализ
научных трудов и других исследований показывает, что основное внимание в
них уделяется совершенствованию конструкций тепловозов, выявлению и
обоснованию наиболее целесообразных конструктивных схем, улучшению
технико-экономических параметров, унификации узлов и деталей,
повышению надёжности и совершенствованию систем технического
4
обслуживания. Значительно меньше внимания уделялось взаимосвязи
отдельных узлов конструкции тепловозов и возможного изменения срока
службы в сторону увеличения при его модернизации. При назревшем
дефиците тепловозов, в частности магистральных, недостаточно внимания
уделено вопросам сохранения данного подвижного состава в рабочем парке,
его модернизации, технического и экономического обоснования продления
его сроков службы.
Целью диссертационной работы является разработка методики
оценки остаточного ресурса рам тележек грузовых тепловозов с
возможностью продления срока их безопасной эксплуатации.
Объектом исследования является бесчелюстная рама тележки
грузового тепловоза.
Предметом исследования является напряженно-деформированное
состояние рамы тележки тепловоза в процессе эксплуатации.
Основные задачи исследования:
- выполнить анализ и систематизацию теоретических и
экспериментальных методов оценки остаточного ресурса несущих
конструкций подвижного состава.
- разработать математическую модель напряженного состояния рамы
тележки грузового тепловоза при различных эксплуатационных режимах.
- создать конечно-элементную модель напряженного состояния рамы
тележки для установления зависимостей величины напряжений от
технологических и эксплуатационных факторов.
- разработать методику оценки остаточного ресурса и выполнить
стендовые испытания рам тележек.
Методы исследования. Поставленные в диссертационной работе
задачи были решены с применением методов математического
моделирования, с использованием метода конечных элементов для
решения задач механически деформируемого твёрдого тела.
Построение
конечно-элементной
модели
и
имитационное
моделирование рамы тележки тепловоза проводилось в программном
пакете Solid Works 2009. В процессе анализа полученных результатов
использовались электронные таблицы Microsoft Excel.
Научная новизна результатов диссертационной работы заключается
в следующем:
1. Разработана методика оценки остаточного ресурса рамы тележки
тепловозов ТЭ10, ТЭ116 как одной из составляющих при продлении их
срока службы.
5
2. Проведены исследования видов эксплуатационных повреждений
несущих металлоконструкций рам тележек
тепловозов, выявлены
наиболее типичные, определяющие потерю их несущей способности.
3. Создана конечно-элементная модель рамы тележки тепловозов
ТЭ116, ТЭ10, позволяющая проводить анализ их напряженнодеформированного состояния и выполнять сравнительную оценку
показателей прочности, надежности и долговечности конструкции до и
после продления срока их полезного использования.
4. Разработана методика проведения стендовых испытаний рам
тележек после
истечения их нормативного
срока эксплуатации,
включающая определение минимально необходимого количества циклов
нагружения для оценки остаточного ресурса испытуемых образцов.
5. Разработана методика назначения критериев предельного
состояния для несущих металлоконструкций тягового подвижного состава
при оценке их фактического технического состояния и продлении срока
полезного использования.
Практическую ценность работы составляют:
−
установленные зависимости показателей прочности и
устойчивости рамы тележки тепловоза от геометрических размеров листов
рамы позволяют провести выбор технических параметров и дать
рекомендации при модернизации и продлении срока службы тепловозов;
−
построенная с помощью программного обеспечения конечноэлементная модель рамы тележки тепловоза позволяет проводить
многовариантные расчёты, которые дают возможность определять и
анализировать такие усилия как перемещения, напряжения и деформации,
рассчитываемые в данной конструкции, также определить места
критических напряжений в конструкции;
−
исследования напряжённо-деформированного состояния и
механизмы разрушения сварных металлоконструкций на примере рамы
тележки грузовых тепловозов и рекомендации по увеличению срока их
полезного использования;
−
выполненные стендовые испытания рамы тележки позволяют
установить наиболее нагруженные элементы рамы тележки для
предложения вариантов усиления рам при продлении срока службы
подвижного состава;
−
эксплуатационные и технологические рекомендации по
продлению срока полезного использования несущих конструкций
локомотивов.
6
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Обоснование оценки возможности эксплуатации рамы тележки,
при наличии трещин не снижающих прочности рамы.
2. Математическая модель рамы тележки, учитывающая
конструктивные особенности, размеры в соответствии с чертежами завода
изготовителя и свойства материалов, из которых изготовлена сварная
конструкция.
3. Конечно-элементная расчётная модель рамы тележки тепловозов
позволяющая достаточно полно исследовать его напряжённодеформированное состояние, дать оценку возможным изменениям при его
модернизации, рекомендовать различные конструктивные изменения и
определить эффективные способы усиления при ремонте.
4. Зависимость изменения напряжений в раме тележки и
коэффициентов запаса прочности при различных режимах эксплуатации в
зависимости от геометрических размеров ее базовых узлов.
Достоверность научных положений и результатов диссертации
подтверждается сходимостью результатов моделирования рамы тележки и
анализа его напряженно-деформированного состояния с данными,
полученными в ходе ранее проведенных экспериментальных исследований
на стенде и в эксплуатации. Расхождение расчетных и экспериментальных
данных не превышает 8 %.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации
докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях
студентов, аспирантов и молодых учёных «Шаг в будущее» (г. СанктПетербург, ПГУПС, 2009 г., 2010 г.), Республиканской научно-технической
конференции «Современное состояние и перспективы проектирования
транспортных средств» (г. Ташкент, 2009), Республиканской научнотехнической конференции Джизакского политехнического института
«Проблемы внедрения инновационных идей, проектов и технологий в
производство» (г. Джизак, 2009, 2010), Республиканской научно-практической конференции «Молодой научный исследователь» (г. Ташкент,
ТашИИТ, 2010).
На международном научно-практическом семинаре студентов и
аспирантов “Системы автоматического проектирования на транспорте” (г.
Санкт-Петербург 2010г.) за представленную на конкурс конечноэлементную модель рамы тележки тепловоза присужден диплом лауреата
международной премии имени Н.Г. Неболсина.
7
Публикации.
По
материалам
диссертационной
работы
опубликовано одиннадцать печатных работ, из них одна в периодическом
издании, включенном в перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти
глав, библиографического списка из 107 наименований и приложения.
Общий объем диссертации составляет 164 страниц, включая 57 рисунков и
3 таблицы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации,
сформулирована цель и задачи исследования, определены научная новизна
и практическая значимость работы.
В первой главе произведена оценка технического состояния
локомотивного парка железных дорог Республики Узбекистан, выбраны
основные направления решения проблемы связанной со старением парка
тепловозов компании ГАЖК «УТЙ».
Одна из острейших проблем локомотивного хозяйства - критический
уровень износа локомотивного парка. Техническое состояние
локомотивного парка не удовлетворяет растущим требованиям,
предъявляемым к железнодорожным перевозкам и
возрастающим
потребностям рынка. Особенно это актуально в условиях острой
конкурентной борьбы в сфере грузовых перевозок. Ежегодно в связи с
истечением срока службы должны исключаться из инвентаря десятки
локомотивов. Отсутствие в последнее десятилетие систематического
пополнения парка новыми локомотивами привело к существенному
старению парка, увеличению эксплуатационных и восстановительных
затрат на восстановление их работоспособности.
Анализируя современное состояние парка тепловозов отмечается,
что из находящихся в эксплуатации ГАЖК «УТЙ» около 60-ти %
тепловозов отслужили свой нормативный срок службы и подлежат
списанию, а остальные выработали 60 … 80 % своего технического
ресурса от постройки и требуют с каждым годом всё больших
капитальных вложений на их содержание в технически исправном
состоянии, тем самым ежегодно понижается рентабельность их
использования. Следует отметить, что планируемая электрификация
участков железной дороги проходит поэтапно и займет определенный
период времени, что говорит в поддержку использования тепловозной тяги
8
в среднесрочной перспективе. В итоге потребность в магистральных
тепловозах в ближайшие годы с учетом увеличения объема перевозок,
планируемой электрификации дорог, модернизации и списания тепловозов
из инвентарного парка будет увеличиваться.
Создавшееся положение требует скорейшего обновления и
наращивания парка локомотивов, отвечающих требованиям безопасности
перевозок и охраны окружающей среды. Приведённые данные убедительно
показывают, что актуальность решения проблемы оценки и обеспечения
заданного уровня работоспособности несущих конструкций, включая их
сварные соединения, в современных условиях эксплуатации подвижного
состава возрастает. В этой связи большое значение приобретают расчётные
методы оценки и прогнозирования ресурса конструкций подвижного состава,
а также реализующие их алгоритмы и программы.
Во второй главе выполнен анализ и систематизация методов оценки
остаточного ресурса несущих конструкций. Критериями, позволяющими
оценивать определенные аспекты технического состояния, являются как
пороговые уровни отдельных параметров, так и тенденции их изменения,
выявляемые в ходе экспертных обследований. Важнейшим элементом в
оценке остаточного ресурса и возможности дальнейшей эксплуатации
тепловоза является получение достоверной информации о его состоянии. В
одних случаях причиной прекращения эксплуатации является
моральный износ, в других - чрезмерное снижение эффективности, в
результате которого дальнейшая эксплуатация объекта становится
экономически нецелесообразной, в третьих снижение показателей
безопасности ниже предельно допустимого уровня.
Из анализа видно что, за критерий потери несущей способности
металлоконструкции по предельно допустимой величине усталостной
трещины может быть принята её нормированная величина, допустимая по
условиям безопасной эксплуатации, учитывающая эксплуатационную
нагруженность с некоторым гарантированным запасом.
Одна и та же конструкция, находящаяся в различных условиях
эксплуатации, может придти к исчерпанию ресурса по разным критериям
предельных состояний. Приведена методика определения остаточного
ресурса по критериям усталостного повреждения и по критериям
циклических нагрузок. Рассмотрены
долговечность и устойчивость
сварных конструкций тепловоза в частности рамы тележки и факторы,
влияющие на их ресурс.
9
Во многих случаях узлы и конструкции продолжают успешно
функционировать, несмотря на наличие в них усталостных трещин и других
подобных дефектов. Трещины могут быть устойчивыми, их рост можно
контролировать и прогнозировать. Критическая длина трещины также
является важным параметром при определении долговечности изделий,
работающих в различных по агрессивности рабочих средах. При
достижении коэффициентом интенсивности напряжений критического
значения грань между усталостным и коррозионно-усталостным
разрушением стирается из-за преобладания чисто механического фактора
при высокой скорости роста трещины.
При эксплуатации сварных конструкций подвижного состава
наблюдаются два вида разрушения - усталостное и хрупкое. Долговечность
и надежность сварных конструкций подвижного состава в значительной
степени определяются сопротивлением их усталостному разрушению.
Известно, что остаточные сварочные напряжения растяжения существенно
снижают сопротивление хрупкому разрушению и оказывают заметное
влияние на усталостную прочность сварных соединений. Это особенно
заметно в боковинах и поперечных балках рам тележек с прикрепленными
к ним дополнительными деталями различной жесткости в виде накладок,
кронштейнов, подвесок и др. Приварка к тонким стенкам различных
массивных деталей создает в основных элементах местную пластическую
деформацию, вызывающую резкую концентрацию напряжений. В
эксплуатации по границам поперечных швов, соединяющих эти детали с
элементами рамы, возникают трещины. В сварных рамах так же возникают
трещины из-за малого расстояния между поперечными сварными швами и
в узлах сопряжения балок рам тележек. Ввиду того, что вывод из
эксплуатации изделия при размерах дефекта, гораздо меньших предельно
допустимых расчетных, часто экономически необоснован для
дорогостоящего оборудования на локомотивных депо при обнаружении
трещин в несущих конструкциях пытаются на месте их ликвидировать.
Однако при отсутствии технологий, оборудования и специалистов данную
работу выполнить качественно не представляется возможным. Выполнена
оценка возможности эксплуатации рамы тележки, при наличии трещин, не
снижающих прочности рамы и определение критической длины трещины,
вычисление параметров его развития.
В третьей главе разработана в программном комплексе Solid Works
2009 твердотельная модель рамы тележки тепловозов 2ТЭ10М, 2ТЭ116.
10
Моделирование производилось с учетом конструктивных размеров и
характеристик материала (коэффициент Пуассона, предел прочности и т.д.),
из которых изготовлена рама тележки, также учитывалось то, что рама
является сварной конструкцией, а листы и элементы созданы в
отдельности, что выгодно отличает разработанную конечно-элементную
модель от предложенных ранее другими авторами.
В большинстве расчётов проведённых ранее рама тележки
принималась в виде стержневой системы. Как показала практика, в зонах
сопряжения балок рамы, в местах присоединения кронштейнов, накладок и
в других узлах сложной формы определить напряжения с помощью
стержневой схемы некорректно. Поэтому целесообразно применение
современных программ и методов расчёта.
При эксплуатации на раму тележки, кроме статических нагрузок от
веса кузова с оборудованием, силы тяги (торможения) и реакций от
момента и веса тяговых двигателей, действуют большие динамические
вертикальные и горизонтальные нагрузки. Схема нагружения рамы
тележки приведена на рис. 1.
Рис. 1 Схема нагружения рамы тележки тепловоза
Выполненный анализ и систематизация теоретических и
практических методов исследования напряженно-деформированного
состояния несущих конструкций локомотивов показал, что наиболее
предпочтительным из них для исследования при различных режимах
эксплуатации является метод конечных элементов. Данный метод
позволяет проводить расчеты с минимальными затратами времени и
достаточной для инженерной практики точностью. На рис. 2 показана
твердотельная рама тележки с сеткой конечных элементов.
11
Рис. 2 Вид рамы тележки с сеткой конечных элементов
При генерации сетки конечно-элементной идеализации объекта
исследования использовались объёмные конечные элементы. Количество
элементов 67081, а узлов 132509.
В четвертой главе приводятся результаты расчетов и анализа
напряженно-деформированного состояния рамы тележки при различных
режимах эксплуатации. Результаты расчета напряжений и коэффициента
запаса прочности в режиме тяги тепловоза приведены на рис. 3 и рис. 4.
Рис. 3 Эпюра напряжений в раме тележки от нагрузок в режиме тяги
Проведены расчеты с учетом
различных перераспределений
нагрузки приходящих на раму тележки при галлопировании, движении в
кривых участках пути, в режиме тяги и торможения, также действии
аэродинамических сил.
12
Рис. 4 Эпюра коэффициента запаса прочности в раме в режиме тяги
Из анализа результатов расчётов видно, что одним из наиболее
нагруженных мест, где наблюдаются наибольшие напряжения и
соответственно меньший коэффициент запаса прочности
являются
вертикальные листы.
Так как данные конструкции подвержены коррозии, с помощью
критерия утонения вертикальных стенок до допустимой, проведён ряд
расчётов и дана оценка сопротивления усталости конструкции, получены
результаты максимальных напряжений и коэффициенты запаса прочности.
На графиках (рис. 5 и 6) даны зависимости напряжений и коэффициента
запаса прочности при уменьшенных значениях толщины элементов
конструкции рамы.
Рис. 5 Зависимость напряжений от толщины вертикальных листов
13
Рис. 6 Зависимость коэффициента запаса прочности от толщины
вертикальных листов
Проведен анализ на собственные частоты с целью расчёта
резонансных (собственных) частот и соответствующих им форм
колебаний. С помощью данного расчёта имеется возможность выполнения
анализа конструкции рамы тележки на резонанс и модифицировать их с
целью удаления из диапазона «завышенных» собственных частот.
Получены результаты при различных формах колебаний. На рис. 7 показан
результат частотного анализа конечно-элементной модели для одной из
форм колебаний и значения амплитуды колебаний.
Рис.7. Напряженно-деформированное состояние рамы тележки при
колебаниях от собственных частот
14
По результатам расчетов можно сделать вывод, что в данной
конструкции собственные частоты не попадают в диапазоны внешних
возбудителей колебаний.
В пятой главе приводится описание конструкции специального
стенда, спроектированного и изготовленного на Ташкентском ЛРЗ,
который позволяет выполнять испытания рам тележек как в статическом,
так и в динамическом режиме и результаты выполненных совместно с
учеными ТашИИТа под руководством академика Глущенко А.Д.
стендовых испытаний рам тележек и кузовов подвижного состава.
Полученные результаты позволили установить элементы и сечения рамы
тележки с наибольшими напряжениями и выработать рекомендации по
усилению отдельных элементов конструкции для обеспечения безопасной
эксплуатации в течение продленного периода.
Разработанная методика оценки остаточного ресурса несущих
конструкций локомотивов включает в себя:
- определение величины эквивалентной амплитуды напряжений,
приведенной к базовому циклу нагружений, для каждой контрольной
точки;
- расчет предела выносливости материала конструкции по амплитуде
для исследуемой точки;
- расчет минимально необходимого количества циклов нагружения
при определении остаточного ресурса;
- определение срока службы локомотива;
- определение коэффициента запаса сопротивления усталости.
Данная методика прошла апробацию при оценке фактического
технического состояния локомотивов для определения возможности
продления срока полезного использования на промышленных
предприятиях Северо-Западного региона.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
В процессе проведенных теоретических и экспериментальных
исследований получены следующие результаты:
1. Выполнен комплекс научных исследований, в результате которого
создана уточненная методика оценки остаточного ресурса несущих
конструкций локомотивов. Определены основные направления повышения
остаточного ресурса рам тележек тепловозов.
15
2. Исследовано напряжённо-деформированное состояние и
механизмы разрушения сварных металлоконструкций на примере рамы
тележки
грузовых
тепловозов.
Исследованы
закономерности
возникновения и развития трещин в процессе эксплуатации локомотивов.
Установлены предельные значения размеров трещин, которые не снижают
прочность рамы тележки локомотива и не влияют на обеспечение
безопасности движения поездов.
3. На разработанной конечно-элементной модели рамы тележки
локомотива выполнен комплекс аналитических исследований как при
равномерном и неравномерном статическом нагружении, так и в частотной
области. Максимальные деформации отдельных элементов конструкции не
превышают 4,4 … 4,8 мм. Погрешность результатов вычисления
напряжений в элементах конструкции рамы тележки и их деформаций по
сравнению с экспериментальными данными не превышает 8%.
4. На базе анализа опубликованных данных и прочностного расчета
установлены наиболее тяжелые режимы эксплуатации локомотивов,
сформулированы критерии оценки усталостной прочности и определены
наиболее опасные зоны конструкции рамы тележки, требующие
тщательного контроля в процессе эксплуатации и текущего ремонта.
Установлено что срок продления зависит от темпа коррозионной
деградации металлоконструкций и степени их коррозионного износа.
5. Построенная с помощью программного обеспечения Solid Works
конечно-элементная модель рамы тележки тепловоза позволяет проводить
многовариантные расчёты, которые дают возможность определять и
анализировать такие усилия как перемещения, напряжения и деформации,
рассчитываемые в данной конструкции, также определить места
критических напряжений в конструкции. Проанализированы зависимости
прочности, устойчивости рам тележек от степени их коррозионного износа
для всех видов эксплуатационных нагрузок и определены минимально
допустимые толщины листов рамы, удовлетворяющие условиям
обеспечения безопасной эксплуатации при продлении срока службы.
Аналитическими исследованиями установлено, что при уменьшении
толщины горизонтальных и вертикальных листов рамы тележки в
результате коррозии или износа до 7 мм ее прочность и несущая
способность не нарушаются (коэффициент запаса прочности не менее 1,5).
6. Предложена конструкция стенда для испытаний несущих
конструкций на усталостную прочность при циклическом нагружении.
16
Разработана методика проведения стендовых испытаний рам тележек
после истечения их нормативного срока эксплуатации с целью продления
срока их полезного использования. Определено минимально необходимое
число циклов нагружения для оценки остаточного ресурса испытуемых
образцов.
7. В процессе экспериментальных исследований проведена оценка
остаточной прочности и ресурса высоконагруженных элементов рам
тележек локомотивов, что позволило разработать рекомендации по
продлению срока эксплуатации локомотивов до 15 лет сверх назначенного
ресурса.
8. Разработанная методика оценки текущего состояния несущих
конструкций дает возможность научно обоснованно продлить срок
безопасной эксплуатации части действующего парка локомотивов.
Основные положения диссертации опубликованы:
а) В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1.
Зайниддинов
Н.С.
Моделирование
напряжённодеформированного состояния рамы тележки тепловоза // Известия
Петербургского университета путей сообщения. – СПб.: Петербургский
гос. ун-т путей сообщения, 2010. – Вып. 3(24). – с. 98-105. – ISSN 1815588X.
б) В других изданиях:
2.
Зайниддинов Н.С Методы и алгоритмы оценки остаточного
ресурса локомотивов Вестник Ташкентского института инженеров
транспорта. –Ташкент.: ТашИИТ, 2009.–Вып. 3 – с. 33-40. – ISSN 20915365.
3.
Грищенко А.В, Зайниддинов Н.С Современное состояние
локомотивного парка железных дорог Узбекистана ГАЖК «Узбекистон
темир йуллари» / А.В. Грищенко, Н.С. Зайниддинов // Сборник научных
трудов Республиканской научно-технической конференции Джизакского
политехнического института. – Джизак.: ДжизПИ, 2008 с. 74-77.
4.
Насыров Р.К., Зайниддинов Н.С. Оценка остаточного ресурса
несущих конструкций локомотивов промышленного транспорта //
Известия Петербургского университета путей сообщения. – СПб.:
Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2009. – Вып. 3(20). – с. 115-125.
– ISSN 1815-588X.
17
5.
Грищенко А.В., Зайниддинов Н.С. Проблемы модернизации
тепловозов // Сборник научных трудов Республиканской научнотехнической конференции «Проблемы внедрения инновационных идей,
проектов и технологий в производство» Джизакского политехнического
института – Джизак.: ДжизПИ, 2009. – с. 71-75.
6.
Грищенко А.В., Зайниддинов Н.С. Модернизация подвижного
состава // Материалы Республиканской научно-технической конференции
«Современное состояние и перспективы проектирования транспортных
средств» ТашИИТ, Ташкент- 2009 с.230-235
7.
Зайниддинов Н.С. Анализ напряжённо-деформированного
состояния несущих конструкций тепловозов // Сборник научных трудов
Республиканской научно-технической конференции «Проблемы внедрения
инновационных идей, проектов и технологий в производство»
Джизакского политехнического института – Джизак.: ДжизПИ, 2010. – с.
96-100.
8.
Зайниддинов Н.С. Моделирование и статический расчёт рамы
тележки тепловоза // Сборник трудов международного научнопрактического семинара «Системы автоматизированного проектирования
на транспорте» – СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2010. –
с. 51-55
9.
Зайниддинов Н.С. Оценка остаточного ресурса тепловозов //
Сборник научных трудов Джизакского политехнического института –
Джизак.: ДжизПИ, 2010. – с. 100-104.
10.
Зайниддинов Н.С. Продление срока полезного использования
подвижного состава // Материалы Республиканской научно-практической
конференции «Молодой научный исследователь». –Ташкент.: ТашИИТ,
2010.– с. 34-37
11.
Зайниддинов Н.С. «Моделирование несущих конструкций
тепловозов с помощью программного пакета SolidWorks» // Вестник
Ташкентского института инженеров транспорта. –Ташкент.: ТашИИТ,
2010.–Вып 3 – с. 48-54 – ISSN 2091-5365.
Подписано к печати
Печ.л. – 1,0
24.11.2010
Печать – ризография
Бумага для множит. апп.
Формат 60х84 1/16
Тираж 100 экз.
Заказ №
Тип. ПГУПС 190031, Санкт-Петергбург, Московский пр., д. 9.
18