Железная дорога и поезда | Вокзалы и города | Фото и видео | Путешествия и билеты на поезд
Нас уже 840
16879 сообщений



Комментарии

Покупка билетов через интернет стала нормой на Забайкальской железной дороге - Логин
В названии ошибка. Что значит норНой? Может нормой?
Бригада монтеров предотвратила аварию - Логин
Чего только не происходит.
С 1 августа пенсионеров Московской области лишат права бесплатного проезда - Логин
Сколько пенсионеров в нашем городе Железнодорожном смогли..
В СССР были поезда быстрее "Сапсана", где они? - tvc0
Когда я работал во ВНИИПИТранспрогресс всерьёз обсуждался..
Пригородный поезд Абаза – Аскиз будет ходить круглый год - сагалакова люба
В ЗАМЕТКЕ ЕСТЬ НЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ДАННЫЕ О ПРОЕЗДЕ МАРШРУТ АСКИЗ..
Пригородные электропоезда возвращаются в российские регионы - Логин
Ждем, что с 1 марта вернут электричку беслан-прохладная и..
Будущее железной дороги Якутии - titow
работал в ак ждя машинистом полгода -тотальное..

Наши друзья



Видео о железной дороге
Мультиплееры MSTS|МСТС
XADV Studio - Ж.Д. портал
Виртуальные поезда
Trainzruss.ru - Дополнения для Trainz

Контроль осей колесных пар по методу компании HHA



Вт, Апрель 03, 2012 - 7:02 / Автор: dronsovest

Контроль осей колесных пар по методу компании HHA Колесная пара является самым нагруженным конструктивным элементом, который не может быть выполнен с избыточным запасом прочности, поэтому к его надежности предъявляются экстремально высокие требования. Транспортная компания Гамбурга Hamburg Hochbahn (HHA) как предприятие, эксплуатирующее вагоны метрополитена, разработала замкнутую концепцию технического обслуживания колесных пар. Эта работа проводилась совместно с промышленностью и научно-исследовательскими организациями.

Техническое обслуживание подразделяется на осмотры (инспекции), уход и ремонт. Инспекции необходимы для оценки реального состояния объекта, уход должен обеспечивать его заданное техническое состояние, а ремонт необходим для восстановления объекта в случае его повреждения. Правила ремонта осей колесных пар определены в различных нормативных документах и технологических регламентах, где в первую очередь содержатся указания о долговечности деталей и порядке технического обслуживания, а также о ремонтных работах.

Периодичность инспекций задает изготовитель в своей программе технического обслуживания, которую эксплуатирующая структура должна последовательно переработать в собственный программный документ, поскольку лишь ей точно известны все реальные условия работы подвижного состава, а следовательно, и осей колесных пар. Инспекции нужны для того, чтобы исключить всякий риск в отношении безопасности движения.

Применительно к осям колесных пар это означает, что все функции по восприятию нагрузки, направлению колесной пары в колее, передаче тягового и тормозного моментов, отводу тока через рельсы должны быть гарантированы. В связи с этим представленная концепция осмотров ориентирована на предотвращение разрушения оси колесной пары, причиной которого могут быть усталостные трещины.

Прочие риски оцениваются путем анализа возможных причин повреждений. Эти причины подразделяются на производственные (конструирование, изготовление, доработка), эксплуатационные (нарушение правил эксплуатации и технического содержания, последствия неисправностей), а также чрезвычайные (форс-мажорные обстоятельства, аварийные ситуации и пр.). В дальнейшем следует учитывать, что соблюдение всех предписаний и указаний, содержащихся в нормативно-технической документации, позволяет исключить или, по крайней мере, выявить возможные отказы или опасные состояния. Тем не менее в результате слишком длительного срока службы подвижного состава и неизбежного отрицательного воздействия условий железнодорожной эксплуатации возможны такие отказы, которые приводят к полному выходу из строя того или иного механизма.

Чтобы не допустить этого, проводят инспекции, например в виде ультразвуковых испытаний осей колесных пар в их рабочем положении. Что касается прочности деталей, то конец срока их службы определяется либо разрушением, либо образованием и выявлением опасных трещин. Для обоих случаев существуют соответствующие интерпретации. Для исключения появления трещин используется концепция безопасного ресурса, а для исключения разрушения детали ? концепция безопасности. Оси колесных пар в соответствии с действующими нормативами принимаются в эксплуатацию в соответствии с концепцией безопасного ресурса, обусловленной длительной прочностью.

Недостатком этого метода является то, что предельный срок службы не может быть определен заранее. Оси колесных пар пригородного и городского подвижного состава должны выдержать 2•109 циклов нагружения, поэтому они относятся к классу НСF (возникновение усталостных напряжений под действием большого числа нагрузочных циклов).

Такие усталостные явления еще недостаточно изучены. Опыт эксплуатирующих предприятий показывает, что оси колесных пар могут работать надежно в течение длительного времени. Если имеется возможность оценить этот срок службы, то доля остаточных рисков будет невелика, и в этом случае инспекции сами по себе нужны будут только для подтверждения правильности принятых расчетных нагрузок.

Максимальные остаточные риски и связанные с ними самые короткие интервалы между периодическими инспекциями преобладают тогда, когда срок службы колесной пары достигает эксплуатационной фазы, характеризующейся большой вероятностью появления усталостных трещин. В этом случае следует принимать концепцию безопасности, которая учитывает возможность одновременного наложения многих неблагоприятных факторов.

На этой стадии эксплуатации нужно обеспечить сокращение допустимого пробега, особенно при появлении усталостных трещин. Инспекции, которые должны теперь проводиться с интервалами, определяемыми скоростью развития трещин, предусматривают применение дефектоскопии. Между обоими экстремальными сроками имеется переходная фаза, в течение которой появление усталостных трещин, в принципе, маловероятно, однако его полностью исключить нельзя. Вероятность появления отдельных усталостных трещин весьма незначительна.

Тем не менее и на этой стадии эксплуатации интервал инспекций определяется скоростью развития трещин, но концепция безопасности не требует обязательного наложения всех неблагоприятных факторов.

Таким образом, существует три варианта постановки задачи для выбора концепции проведения инспекций:

• определение предельной величины пробега до образования трещин на основе опыта эксплуатации с учетом концепции безопасности, базирующейся на усталостном и эксплуатационном пределах выносливости;

• определение остаточной величины пробега после обнаружения трещины, выполняемое на основе положений механики излома (линейной упругой механики разрушения);

• выбор мероприятий для переходной фазы.

Нагрузки, воздействующие на ось колесной пары

Для того чтобы повысить достоверность сделанных выводов в отношении усталостной прочности, необходимо знать реальные эксплуатационные нагрузки. Компания HHA провела испытания осей колесных пар, используемых под вагонами метрополитена. При этом испытывались колесные пары как старых поездов DТ3, так и новых DT4, которые начиная с пятой партии поставок имеют измененные размеры.

Всего на колесных парах трех типов (одного поезда DТ3 и двух — DT4) были проведены измерения нагрузок по всей сети HHA для поддерживающих и моторных колесных пар. Выяснилось, что величина нагрузок на оси колесных пар в основном зависит от следующих условий, возникающих в ходе эксплуатации:

• населенности вагона, влияющей на величину статической колесной нагрузки;

• положения колесной пары в тележке — передняя или задняя по ходу движения;

• характера движение в кривой (режим наибольшей нагрузки);

• воздействия тяговых и тормозных сил (дополнительно прикладываемые нагрузки).

Силы, измеренные при движении в кривых, в дальнейшем были подвергнуты более глубокому анализу. Оценка результатов 2000 измерительных поездок в кривых показала, что высокие нагрузки здесь возникают лишь в отдельных случаях и они одинаковы как для поддерживающих, так и для ведущих осей колесных пар. При этом определяющую роль играет радиус кривой. Влияние возникающих при движении нескомпенсированных поперечных ускорений и отклонений геометрии пути в рамках рабочих допусков, в общем, невелико.

Уровень сил скручивания в целом таков, что ими можно пренебречь. Сколько нибудь значительные напряжения скручивания возникают только в задней по ходу движения колесной паре при прохождении кривой. В то же время возникает значительный градиент изгибающего момента вдоль продольной оси колесной пары, вызываемый высокими поперечными силами.

Поскольку было невозможно получить результаты измерений в соответствии с приложением сил, предусмотренным стандартом EN 13104, для данных вагонов была разработана математическая модель Хоймана, которая учитывает сопротивление трения проскальзывания всей тележки на переходе с прямой в кривую таким образом, что продольные сопротивления проскальзывания задней колесной пары влияют на величину направляющих сил передней колесной пары. Во всяком случае, повышенные нагрузки при прохождении кривых малого радиуса ( R < 80 м) должны быть учтены за счет повышения коэффициента сцепления до значения ? = 0,6.

Поскольку условия эксплуатации в значительной мере влияют на реальное нагружение осей колесных пар, при исследованиях необходимо добиваться близкого к реальному отображения нагрузок. Ввиду особых условий в городском и пригородном сообщении следует воспроизводить эти особенности с достаточной степенью точности. В некоторых случаях необходимо отражать и степень населенности вагонов, известную для вагонов типа DT4. Кроме того, представляет интерес и выбор конкретной линии, поскольку все они сильно разнятся по доле пути в кривых.

В данном случае колесные пары в зависимости от направления движения были попеременно передними по ходу поезда и задними. Включение тягового привода или тормоза может быть учтено в ходе анализа динамики движения при следовании поезда в реальном графике.

Благодаря использованию имеющейся информации о комбинациях нагрузок, полученных в эксплуатации, а также применению математической модели Хоймана появляется возможность определить удельные комбинации нагрузок для различных осей колесных пар и рассчитать их реальные критические поперечные сечения.

Определение величины эксплуатационного пробега до появления трещин

Определение величины эксплуатационного пробега до появления трещин в осях колесных пар вагонов типа DT4 стало возможным на основе использования опытаэксплуатации вагонов типа DT3, которые имеют значительно больший срок службы. В любом случае, в расчет должны приниматься результаты положительного опыта работы под воздействием реальных нагрузок, а не только комбинации расчетных нагрузок.

У оси одной из колесных пар вагона DТ3 после пробега 2,5 млн км при дефектоскопировании была обнаружена усталостная трещина на подступичной части оси. Других трещин при регулярном ультразвуковом обследовании обнаружено не было, хотя за предшествовавший период суммарный пробег подвижного состава HHA в пересчете на единицу превысил 900 тыс. км.

Этот эксплуатационный опыт задокументирован. Чтобы распространить эти показатели на остальные оси колесных пар, надо было сопоставить удельные измеренные нагрузки осей колесных пар с расчетными. Если для новых осей колесных пар вагонов типа DT4 в сравнении со старыми осями вагонов DТ3, для которых подтвержден позитивный факт эксплуатационного пробега 2,5 млн км, будет доказан такой же выигрыш в обеспечении безопасности движения, то от них можно ожидать аналогичного эксплуатационного эффекта и под вагонами DT4.

Сравнение проводилось с использованием концепции безопасности по усталостной прочности и эксплуатационному пределу выносливости. В качестве важной с точки зрения усталостной прочности признана схема приложения нагрузок, соответствующая движению в кривой радиусом 120 м при населенности вагона 2/3 согласно правилам движения городского транспорта (BOStrab) без учета тяговых и тормозных сил.

Используя математическую модель Хоймана, с учетом дополнительных нагрузок можно путем расчета определить напряжения, для чего потребуется применить теоретический коэффициент концентрации напряжений, приводимый в проекте BMBF «Надежные и экономичные конструкции ходовой части железнодорожного подвижного состава, ч. 1». Отсюда можно также брать и значения коэффициента действия надреза (трещины) для расчета степени нагружения в зоне прессовой посадки, поскольку заданные параметры действующих нормативных документов относятся к случаю, когда соотношение диаметров составляет D / d < 1,15, что в колесных парах устаревших конструкций не соблюдалось. Расчеты коэффициентов действия надреза до сих пор также проводили для увеличенных (по сравнению с осями колесных пар вагонов DT3 и DT) соотношений диаметров, тем не менее и здесь при использовании надежных способов расчетов можно получить убедительные результаты.

Сопоставление процессов циклического нагружения колесных пар трех типов в отдельных поперечных сечениях осей показало, что внутреннее сечение подступичной части оси (более удаленное от ее конца) является критическим. Если у поездов типа DT3 оно нагружено на 100 %, то у осей колесных пар поездов DT4 (партии 1 – 4) и DT4 (партии 5 – 6) — уже только на 65 – 85 %.

Концепция безопасности и эксплуатационной прочности основывается на определении суммы возможного ущерба D , которую рассчитывают исходя из коллектива нагрузок и кривой Велера путем накопления повреждений. Преимущество этого метода состоит в том, что он позволяет учесть все внешние нагрузки, а также последствия их воздействий. Отрицательным фактором является значительное влияние характера кривой Велера, относящейся к конкретной детали.

В связи с этим применение гипотезы накопления повреждений без параллельно проводимых испытаний не позволит получить достоверных результатов при определении эксплуатационной надежности.

Расчеты эксплуатационной надежности на основе фиктивных линий Велера можно использовать и для оценки относительных величин. На основе ранее предложенных способов определения амплитуды, эквивалентной степени неисправности, в дальнейшем для конкретных осей колесных пар может быть рассчитана суммарная степень повреждений, что позволит сопоставить рабочий пробег разных осей от начала эксплуатации до момента появления трещин.

Расчеты предельных эксплуатационных нагрузок показали, что сечение с внутреннего края подступичной части испытывает наибольшую нагрузку. В связи с этим расчеты эксплуатационной прочности проводились специально для данного сечения. Суммарные дефекты определяют на основе смешанного коллектива нагрузок с учетом различных условий эксплуатации подвижного состава. Для расчета оси колесной пары фиктивная кривая Велера строится двумя различными способами. При этом

ni = nD ( ?D/?i)k, (1)

где ni — i й класс напряжений в материале оси; nD — заданное число нагружений; ?D, ?i — соответствующие значения величины напряжений; k — коэффициент подъема кривой Велера перед точкой перелома.

Опасная доля напряжений iго класса определяется по формуле

Di = Hi/ni, (2)

где Hi — общее число классов напряжений.

Суммарные повреждения складываются из долей повреждений, вызванных числом классов напряжений, равным n.В процессе эксплуатации после пробега 2,5 млн км была обнаружена трещина на моторной оси колесной пары поезда DT3. В связи с этим был использован способ оценки повреждений, позволяющий рассчитать напряжения в точке перегиба Dv фиктивной кривой Велера.

При заданном числе циклов нагружений nD их величина определилась таким образом, что величина относящихся к вариантам расчета 1 и 2 суммарных повреждений в точке Dv оказалась в диапазоне от 0,3 до 0,5.

Для фиктивных кривых Велера, относящихся к осям поезда DT4 всех партий, необходимы согласования параметров, поскольку оси этого поезда выполнены из стали другого сорта, а диаметры подступичной части значительно отличаются, что оказывает большое влияние на вибропрочность прессовой посадки. Это утверждение базируется на результатах проведенных испытаний. Полученное при этом увеличение вибропрочности при соотношении диаметров D / d = 1,03 и D / d = 1,08 составило 50 %. В расчетах напряжений, выполненных для определения усталостной прочности подступичной части осей, учтены не только соотношения диаметров, но также предел текучести основного металла оси и влияние толщины ступицы. Их результаты показывают повышение вибропрочности подступичной части на 26 % у осей поездов DT4 (партий 1 – 4) и на 18 % — у DT4 (партий 5 – 6).

Таким образом, вибропрочность, выраженная через величину допустимых напряжений ?D, отображается следующими соотношениями:

?D(DT4 партий 1 – 4) == 1,26 ?D (DT3), (4)

?D (DT4 партий 5 – 6) == 1,18 ?D (DT3). (5)

Фиктивная кривая Велера, полученная путем расчета повреждений для осей поезда DT3, может быть смещена вверх на величину полученных коэффициентов для осей поезда DT4. С помощью новых фиктивных кривых Велера и коллектива удельных нагрузок для осей поезда DT4 можно рассчитать суммарные повреждения. Результаты, полученные для вагонов разных типов, сведены в табл. 4, из которой видно, что расчетный вариант 2 для данного эксплуатационного случая является предпочтительным. Величина суммарных повреждений у осей поезда DT4 заметно отличается от соответствующей величины, относящейся к осям поезда DT3. В наибольшей степени это касается осей поездов DT4 партий 5 – 6, размеры которых определены стандартом EN 13104, — у них расчетный срок службы самый большой.

Поезда DT3 эксплуатируются на сети HHA уже более 35 лет. Это соответствует суммарному эксплуатационному пробегу 3,4 млн км.В одной из осей после пробега 2,5 млн км была обнаружена трещина. Ультразвуковая дефектоскопия осей всех 543 колесных пар поездов DT3 показала отсутствие трещин, которые могли быть обнаружены применяемыми дефектоскопами. Сеть, по которой обращаются эти вагоны, является замкнутой, и база результатов измерений доступна. Это позволяет достаточно точно определить все нагрузки, которые могли воздействовать на оси колесных пар в процессе эксплуатации. Такие данные могут быть использованы в качестве эталонной информации.

С помощью расчетов, выполняемых на основе реальных показателей эксплуатационной работы и в соответствии с концепцией безопасности движения, были определены усталостная прочность и эксплуатационная надежность. Результаты расчетов подтвердили, что как по относительным циклическим нагрузкам, так и по относительным суммарным повреждениям оси колесных пар поездов DT4 всех партий выгодно отличаются от осей поездов DT3.

При ориентировочной оценке качества колесных пар от осей поездов DT4 можно ожидать по меньшей мере такого же положительного эффекта, как и от осей поездов DT3. Подобный вывод можно сделать и при сравнении осей поезда DT4 партий 5 – 6 с осями этих же поездов партий 1 – 4.

Если допустить, что появление каких то нестандартных нагрузок, связанных с необычными мерами технического обслуживания, исключается, то в отношении осей поездов DT4 можно сделать вывод о малой вероятности появления трещин в течение эксплуатационного пробега до 2,5 млн км.

Источник:
http://www.zdmira.com/





Читайте также

Гробовое молчание президентов (оригинал) (вышла в сокращении в Новом Петербурге 18.07.13г. №28)

ГРОБОВОЕ МОЛЧАНИЕ ПРЕЗИДЕНТОВ.

Материал данной статьи был предложен редактору газеты «Октябрьская..

Использование неэксплуатируемых железнодорожных линий для развития Тайн и Уир метро (Великобритания)

Система Тайн и Уир метро (Tyne&Wear; Metro) имеет значительный потенциал развития. Его ежедневный пассажиропоток..

Концепция формирования радиально-кольцевой сети Алматинского метрополитена (Казахстан)

Начало эксплуатации Алматинского метрополитена открыло своеобразный этап развития общественного..


Комментировать:
Для этой записи комментирование недоступно.


Актуальное за месяц

Поучаствуйте в опросе

Снижение показателей грузоперевозок на железнодорожном транспорте связано с :

Сейчас на форуме

52 Гостей, -1 Пользователей (12 Пауков)
yandex (4), Google (AdSense) (2), Google

Сегодня форум посетили

"Доска почёта TrainClub"

Железнодорожные форумисты:
I-G-71 | Сообщений: 2324
IZ387 | Сообщений: 1603
Владислав | Сообщений: 1598
AlLeZaN | Сообщений: 1187
beda.36 | Сообщений: 1159
Sergey | Сообщений: 1026
Konsul | Сообщений: 684
Евгений Scorpion | Сообщений: 337
alexs13 | Сообщений: 319
moscwich | Сообщений: 296
DenisRail | Сообщений: 289
Stop-TussiN | Сообщений: 178
Eg Or | Сообщений: 123
domoded | Сообщений: 108
ЛИБ1995 | Сообщений: 104