Дослідження довговічності дизелів спеціального самохідного рухомого складу в умовах експлуатації залізниць Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 621.332.3

Мямлт С.В., д.т.н., професор (ДНУЗТ м. В. Лазаряна) Барановський Д.М., к.т.н., доцент (КНУ м. М. Остроградського)

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ДОВГОВ1ЧНОСТ1 ДИЗЕЛ1В СПЕЦИАЛЬНОГО САМОХ1ДНОГО РУХОМОГО СКЛАДУ В УМОВАХ ЕКСПЛУАТАЦ11 ЗАЛ1ЗНИЦЬ

Вступ. Спещальний самохiдний рухомий склад (ССРС) займае одне з головних мюць на залiзницi, який постшно повинен бути у готовност [1]. Для забезпечення останнього необхщно мати високi показники надiйностi i довговiчностi 1х дизелiв, на яю, значний вплив здiйснюють процеси зношування його основних деталей та трибосистем (ТС).

Дизелi мають особливе мюце в сукупностi вiдмов ССРС заизниць. Дослiдження [2-4] надiйностi та довговiчностi агрегатiв сучасного ССРС показуе, що в середньому 34.47% вiдмов приходиться на дизель, 7... 19% - на трансмiсiю, 6.19% - на ходову частину, 5.18% - на електрообладнання, 8.19% - на пдрообладнання, 5.15% - на пневмосистеми, 7.24% - робоче (навюне) обладнання. Значний дiапазон даних по вщмовам пояснюеться рiзним призначенням та областю використання ССРС залiзниць.

Вiдомо [4-6], що ССРС зашзниць експлуатуеться переважно в надважких умовах зi змшною питомою потужнiстю, яка пiдвишуе теплове i механiчне навантаження на деташ цилщдро-поршнево! групи (ЦПГ), що призводить до таких негативних наслiдкiв, як зниження задиро- i зносостiйкостi робочих поверхонь ТС в перiод обкатки та експлуатацп дизелiв; збтьшення мехатчних втрат в ТС, i як наслщок, зростання витрат пального та оливи на угар; пiдвишення прориву газiв в картер; зменшення термшу експлуатацп дизелiв, а отже i до зниження 1х ресурсу та довговiчностi.

Процес зношування ТС дизелiв звичайно вiдбуваеться в три стадп [5]. На першiй стадп здшснюеться припрацювання, що займае невеликий вiдрiзок часу, при цьому спостерiгаеться нестащонарний режим зносу з високою, але поступово затухаючою швидкiстю зношування. Друга стадiя е найтривалiшою, вiдбуваеться стабшзащя процесу зношування, швидкiсть зношування невелика i приблизно однакова. Ця дшянка характеризуе нормальну роботу вузла шсля припрацювання. Третя - стадiя штенсивного зношування всiх елементiв та деталей ТС.

Анал1з попередшх до^джень. Довговiчнiсть та безвщмовшсть дизелiв ССРС пов'язаш мiж собою та виступають невщ'емними показниками надiйностi. Накопичення пошкоджень у деталях та вузлах дизелiв тдвищуе ймовiрнiсть настання вiдмов та знижуе довговiчнiсть. При цьому, поточнi вщмови дизелiв поступово переходять у ресурсш вiдмови, при яких дизелi досягають граничного стану [5, 7-9].

Розгляд впливу чинниюв поточних та ресурсних вщмов дизелiв дозволяе обгрунтувати та розробити ефективш заходи та засоби, як будуть сприяти пiдвишенню рiвня довговiчностi дизелiв.

Основний вплив чинниюв на вiдмови дизелiв здiйснюють таю фiзико-хiмiчнi процеси [2, 9-10]: зноси трибосистем (ТС); старшня матерiалiв деталей та !'х руйнування при рiзному, включаючи нестацiонарне, тепломеханiчному навантаженш; кавiтацiя; нагаро- та коксоутворення; а також невщ'емт конструкцiйнi, технологiчнi та експлуатацшш похибки.

Для кожно!' поточно!' та ресурсно! вiдмов можна встановити вщповщш критерii та ознаки И прояву.

У мiру зростання напрацювання деталей дизелiв спецiального самохiдного рухомого складу (ССРС) залiзниць, безперервно вщбуваються змiни !'х технiчного стану [2-4], пов'язаш iз процесами зношування, корозп, накопичення втоми, деформацiй, забруднення та ш. Цi процеси мають необоротний характер: знижуеться або втрачаеться працездатшсть ССРС у результатi зносу деталей.

Поточш та ресурснi вiдмови дизелiв ССРС залiзниць обумовлюють !'х нездатнють виконувати заданi функцii. При цьому вщбуваеться зупинка ССРС для ремонту i регулювання.

Реалiзацiя технологiчних операцш колiйного та енергогосподарств залiзницi вщбуваеться при роботi дизелiв ССРС на режимах середнього i найбiльшого навантаження - в межах вiд гранично!' потужност до найбiльшого крутного моменту, що створюе максимальнi механiчнi та тепловi навантаження на !'х деталi [9].

Найбiльш значимими факторами, що дозволяють бiльш повно використати запланований ресурс дизеля, при нормальнш його експлуатацп е неприпустимiсть перегрiвiв, своечасна замша масла, справнють повiтряних, оливних та паливних фiльтрiв, застосування яюсних паливно-мастильних матерiалiв та iн.

Головною i постiйно дiючою причиною змiни технiчного стану дизелiв е зношування його деталей. Примггною особливiстю його деталей при експлуатацп е одночасна дiя рiзних видiв зношування, сшввщношення яких залежать вiд конструкцii дизеля, технологи виготовлення деталей, якост вживаних експлуатацiйних матерiалiв, зовнiшнiх умов [2-6].

Метою роботи е дослщження довговiчностi дизелiв ССРС в умовах експлуатацп залiзниць.

Результаты до^джень. У загальному випадку розподiл ресурсу вшх дизелiв ССРС залiзниць, що експлуатувались в умовах робiт колiйного господарства та енергопостачання для нормального закону розподшу можна навести наступним чином (рисунок 1).

3200 6400 9600 Напрацювання, мото-год

£

О)

а.

о

Щ

а

рц

40

35 ..

30 -• 25 -• 20 -• 15 -.

10 -•

5 -■

Л

3200 6400 9600 Напрацювання, мото-год

а

б

Рисунок 1.- Розподш ресурсу дизелiв ССРС залiзниць за нормальним законом розподшення в умовах роботи дистанцп енергопостачання (а) та

колiйного господарства (б)

Напрацювання на вщмову для рiзних систем, вузлiв та деталей дизелiв неоднакове, що можна пояснити своерщним призначенням, вiдмiннiстю конструктивних елеменлв, використаними матерiалами, технологiею виробництва, рiзними умовами роботи, видами та об'емом техшчних дiй. Крiм того юнуе дуже складний взаемовплив елементiв дизелiв на надiйнiсть та довговiчнiсть кожного з них.

Статистичш дослiдження середнього ресурсу дизелiв ССРС залiзниць до каттального ремонту (КР), iнформацiя про як була зiбрана на Одеськш залiзницi вказують на розкид значень i невiдповiднiсть назначеному ресурсу (рисунок 2, таблиця 1).

Таблиця 1.-Середнш ресурс дизелiв до КР

ССРС Вимоги до напрацювання до КР, мото-год Експлуатацшне напрацювання до КР, мото-год Середньоквадратичне вдаилення напрацювання, мото-год

АДМ 10000 9700 628

ДГКу-5 10000 9300 357

МПТ-4 10000 9800 584

ВПР-02 10000 9750 552

Проведенi дослiдження щодо напрацювань дизелiв ССРС залiзниць надали можливiсть побудувати залежност розподiлу середнього ресурсу до КР в умовах рiзних господарств (рисунок 3).

«

к м

<и

.5 «

о и

О

рц

Ч 1Т

о

Я !. з] Ш 7 к л

[Х«*/] ьиш

ЬОО 3200 1800 641 00 во 00

Напрацювання, мото-год

Рисунок 2. Розподш виходу дизелiв ССРС залiзниць у перший КР, як

встановленi на: 1 - АДМ; 2 - ДГКу-5; 3 - МПТ-4; 4 - ВПР-02; 5 - АГМу

3200 6400 9600

Напрацювання, мот о-год

а)

£ 25

Sm- 20 £

15 ■■

« 10

5 ■■

М

л

ч

\J

£ 3200 6400 9600

Напрацювання, мото-год

б)

Рисунок 3. Розподiл середнього ресурсу до КР дизелiв ССРС залiзниць в умовах роботи колшного господарства (а) та дистанцп енергопостачання (б) при: 1 - нормальному розподшенш;

2 - логарифмiчно-нормальному розподiленнi

Графiчнi зображення (рисунок 2, 3) вказують на те, що дизелi ССРС надходять у перший КР рашше запланованого експлуатацiйного значення напрацювання.

Середнш ремонтний ресурс дизелiв ССРС залiзниць складае бiльшу невiдповiднiсть вимогам експлуатацшно1 системи технiчного обслуговування та ремонту (ТОР) (таблиця 2), оскшьки навантажувально-швидкiсний режим за останне десятирiччя на Укрзалiзницi суттево зрю.

Статистичний розкид значень середнього ремонтного ресурсу дизелiв ССРС залiзниць менше в порiвняннi з ресурсом до першого КР. Також, для двох закошв розподiлу побудовано розподiл середнього ремонтного ресурсу дизелiв для рiзних умов роботи (рисунок 4).

Таблиця 2.-Середнш ремонтний ресyрс дизелiв ССPС зaлiзниць

Експлyaтaцiйне Середньоквадратичне

ССPС напрацювання мiж KP, вiдxилення напрацювання,

мото-год мото-год

АДМ SS00 428

Д^у-5 7S50 287

МПТ-4 9050 431

ВПP-02 S950 3S4

Напрацювання, мото-год Напрацювання, мато-год

а) б)

Pисyнок 4. Pозподiл середнього ремонтного ресyрсy дизелiв ССPС

зaлiзниць в yмовax роботи колiйного господарства (а) та дистанцп енергопостачання (б) при: 1 - нормaльномy розподiленнi; 2 -логaрифмiчно-нормaльномy розподiленнi

Яюсть та своечасшсть виконання теxнiчного обслyговyвaння (ТО) дизелiв мае значний вплив на довговiчнiсть. Яюсно виконaнi дп ТО дизелiв зaбезпечyють пiдвищення ресyрсy на 1.15%, а взагаш при iндивiдyaльномy пiдxодi до системи ТОP можна досягти пiдвищення ресyрсy до 40%.

Змша нaвaнтaжyвaльно-швидкiсного режимy роботи ССPС заизниць в yмовax колiйного та енергогосподарств призводить до поточних вщмов та до зниження величини напрацювання до KP. Така змша характерна для ССТС, оскшьки виконуються рiзнi види робгг на протязi доби. Також проявляються част й рiзкi змши режимiв у широких дiaпaзонax та ïx неусталений характер пiд час експлуатацп, сyкyпностi яких формують перехщш процеси.

Висновки. Проведет до^дження стану питання довговiчностi дизелiв ССРС в умовах експлуатацп залiзниць дозволяють зробити наступш висновки. Мiжремонтний ресурс дизелiв в умовах пiдвищеного навантажувально-швидкiсного режиму за останне десятирiччя складае бшьшу невiдповiднiсть вимогам експлуатацiйноï системи ТОР. К^м того, значно пiдвищуеться швидюсть зносу основних елементiв i деталей сполучених ТС дизелiв, а кшьюсть видiв зносу ТС iстотно впливае на ïx довговiчнiсть. Тому, виникае необхщшсть у розробцi та застосуванш нових теxнологiй змiцнення чи модифшацп сполучених поверхонь ТС дизелiв i перегляду термтв проведення ТОР для тдвищення ïx довговiчностi.

Список лтератури

1. Мямлин С.В. Моделирование динамики рельсовых экипажей. - Д.: Новая идеология, 2002. - 240 с.

2. Барановський Д.М. Проблема довговiчностi дизелiв засобiв транспорту // Вюник Кременчуцького державного пол^ехшчного унiверситету iменi Михайла Остроградського. - 2009. - Вип. 5/2009 (58) ч. 1. - С. 96-99.

3. Гаркунов Д.Н. Долговечность трущихся деталей машин / Гаркунов Д.Н. - М., 1987. - 424 с.

4. Канарчук В.Е. Долговечность и износ двигателей при динамических режимах работы / Канарчук В.Е. - К.: Наукова думка, 1978. - 256 с.

5. Волошкин Н.П., Попов В.Я., Тартаковский И.Б. Капитальный ремонт быстроходных дизелей. - М.: Машиностроение, 1971. - 479 с.

6. Гурвич И.Б. Износ и долговечность двигателей. - Горький: Волговятское изд-во, 1970. - 176 с.

7. Аншович В.Я. Надшшсть машин в завданнях та прикладах: навчальний поабник / Аншович В.Я., Гршченко А.С., Литвиненко В.Л. / За редакщею В.Я. Аншовича - Харюв: Око, 2001. - 320 с.

8. Биргер И.А. Техническая диагностика / Биргер И. А. - М.: Машиностроение, 1978. - 240 с.

9. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций / Болотин В.В. -М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

10. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций / Болотин В.В. - М.: Машиностроение, 1980. - 448 с.