Техническое содержание кузова электровозов

ОАО «РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ» 
 
 
 
 

КАФЕДРА «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ  ТРАНСПОРТ» 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 
 

ПО  ДИСЦИПЛИНЕ: «ТЕХНОЛОГИЯ  ТЕХНИЧЕСКОГО СОДЕРЖАНИЯ 

ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА» 
 
 
 

НА  ТЕМУ: «ТЕХНИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУЗОВА ЭЛЕКТРОВОЗОВ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЕКАТЕРИНБУРГ

2006 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

     Работа  содержит    страниц текста, 2 листа графической  части формата  А1, список используемой литературы.

      В проекте освещены основные вопросы, связанные  с технологическим  процессом ремонта кузова электровоза ВЛ-10, на основании чего составлена технологическая карта процесса ремонта. По комплексной методике определены лимитирующие элементы кузова, создана карта неисправностей, построены модель отказов, спроектирована технологическая оснастка, учтены требования охраны труда и техники безопасности при ремонте и обслуживании кузовов, приведено технико-экономическое обоснование предлагаемых новшеств.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

      Согласно  ПТЭ, основными задачами железнодорожного транспорта является своевременное и качественное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, совершенствование процесса перевозок грузов и пассажиров, и управления им, повышение уровня использования и надежности работы технических средств транспорта.

      Организация экономичного, и в  то же время высокотехнологичного процесса ремонта  играет огромную роль в развитии сложной  и постоянно развивающейся  ремонтной индустрии  Ж/Д транспорта, а  повышение коэффициента использования оборудования, полная его загруженность, способствует снижению трудоемкости, особенно на уникальном и высокопроизводительном оборудовании. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Конструкция, условия  эксплуатации,

ремонт  и восстановление кузова электровоза 

1. Назначение и технические данные.

   Кузов электровоза предназначен для размещения в  нем оборудования и передачи тягового усилия через автосцепку. Его технические  данные следующие:

      Длина одной секции:

            по  осям автосцепок – 16 420 мм

            по  буферным брусьям  – 15 200 мм

      Ширина:

            по  раме – 3 154 мм

            по  боковым стенкам  – 3 100 мм

     Высота  от уровня головки  рельса до верха крыши  кабины – 4 250 мм

      Усилия, на которые рассчитаны элементы кузова – 250 тс

2. Конструкция.

     Кузов электровоза состоит  из двух одинаковых секций обтекаемой формы, соединенных между собой автосцепкой СА-3. Автосцепное устройство работает в тяжелых условиях, что предопределяет интенсивный износ контактирующих поверхностей. Между секциями имеется переходной мостик. Каждая секция с одной кабиной представляет собой цельнометаллическую конструкцию, сваренную из прокатных и гнутых профилей и листов углеродистой стали.

           Основным  элементом кузова, несущем все виды нагрузок, является рама кузова. Продольные балки рамы изготовлены  из швеллеров №16 и 30, связанных между собой листом толщиной 8 мм. Продольные балки скреплены между собой буферными брусьями, двумя шкворневыми балками коробчатого сечения, на которых установлены шкворни, и двумя балками двутаврового сечения. К продольным балкам приварены прокладки для подъема кузова домкратами. В боковинах рам кузова предусмотрены специальные отверстия под установку кронштейнов для подъема кузова краном с помощью тросов.

           К шкворневым балкам приварены  обечайки с запрессованными  в них шкворнями. В буферный брус вварена  коробка для автосцепки. Передача силы тяги осуществляется через раму кузова электровоза.

           Боковые стенки кузова представляют собой каркас из прокатных  и гнутых профилей, обшитых листом стали 09Г2, толщиной 2 мм. Для  повышения жесткости  стенок кузова листовая обшивка гофрирована.

     На  одном конце кузова размещена кабина машиниста. Для входа в кузов электровоза перед каждой кабиной с обоих сторон предусмотрены двери с замками. Стены, пол и потолок кабины теплозвукоизолированы пенополистеролом. Облицовка потолка и верхней панели стен выполнена декоративным пластиком толщиной 1,8 мм. Пол и нижние панели стен оклеены линолеумом толщиной 3 мм.

           Каждая  секция оборудована  осветительным прожектором  и буферными сигнальными  фонарями, расположенными на лобовой стене  кузова. Смену и регулировку направления свечения прожекторной лампы осуществляют из кабины, а в буферных фонарях – снаружи электровоза.

           В машинном помещении  расположены каркасы  под вспомогательные  машины и аппаратуру. Проход в кузов  односторонний. Со стороны  прохода доступ к аппаратам осуществляется через задвижные щиты и двери, имеющие механические и пневматические блокировки, не позволяющие открыть их при поднятом токоприемнике.

         Для монтажа вспомогательных  машин, аппаратуры и  другого оборудования внутри кузова крыша кузова выполнена съемной.

           Выход на крышу предусмотрен по лестнице, расположенной  в машинном отделении, через люк в  крыше. Для удобства работы на крыше электровоза  предусмотрены металлические  трапы и поручни. Каждая секция электровоза  оборудована шестью песочницами общей вместимостью 4 м³. Все песочницы заправляют песком с крыши через люки, закрываемые крышками. Во избежание засорения песочниц при заправке в засыпных горловинах установлены сетки. В нижней части песочниц имеются закрытые крышками люки для прочистки патрубка, ведущего к форсунке.

           На  электровозах ВЛ-10  передача вертикальной нагрузки от кузова на тележку осуществляется боковыми опорами  через стаканы, вваренные  в шкворневые балки  кузова, отлитые из стали 12ГТЛ-1, в которые  вставлены другие стаканы  опор. Ограничение поперечной качки кузова в этом случае осуществляется боковыми упорами.

           На  электровозах ВЛ-10^У вертикальная нагрузка передается через люлечное подвешивание, уменьшающее горизонтальное ускорение на кузове и боковое давление на путь, а так же поперечные усилия от кузова на раму тележки. К внутренней поверхности «юбки» приварены кронштейны под стержни подвески. Для ограничения вертикальных и поперечных колебаний кузова с внутренней стороны к раме прикреплены ограничительные упоры.

           Для гашения вертикальных колебаний кузова предусмотрены гидравлические гасители колебаний, с одной стороны  крепящиеся валиками к кронштейнам, приваренным  к раме  кузова, с другой стороны  к раме тележки.

           Под кабинами машиниста  на торцах секций крепятся путеочистители с ограждениями для защиты КЗП от снега, наледей, посторонних предметов. 

     1.3 Обслуживание, ремонт  и восстановление.

     В процессе эксплуатации  необходимо наблюдать  за состоянием  деталей и узлов  кузова, устранять  все обнаруженные  трещины и вмятины, поддерживать хороший внешний вид электровоза. Грязь, пыль и жирные пятна удалять с поверхности кузова ветошью, смоченной в мыльном растворе, после чего насухо протирать. Запрещено соскабливать или обтирать высохшую грязь и пыль сухими тряпками, протирать поверхности керосином, употреблять при промывке каустическую соду или другие растворители.

   Линолеум  в кабине управления обмывают только теплой водой с мылом. После промывки поверхности  натирают мастикой. Облицовку кабины промывают теплой водой с нейтральным мылом.

   Периодически  очищают фильтры  и песочницы. Экипировать  электровозы можно  только сухим песком. Бункера песочниц осматривают и  проверяют состояние  их стенок, сварных  швов и крышек. Обнаруженные утечки песка в  бункерах в следствии  пробоя или трещин в швах  устраняют приваркой накладок или заваркой трещин. Крышки должны закрываться плотно.

   Необходимо  следить за исправным  состоянием входных  и коридорных дверей, окон, уплотнений, обнаруженные неплотности у дверей и окон (стекол) устраняют. Проверяют исправность механических, электрических и пневматических блокировок, стеклоочистителей. Дверные петли, дверные и оконные замки, все направляющие ролики и подшипники блокировок должны быть в смазке.

   Проверяют состояние полов, сидений, столиков, и  др. предметов оборудования кабин.

   Проверяют состояние крыши  электровоза, жалюзи и других частей кузова. Осматривают лестницы, поручни и проверяют  их крепления.

   Для поддержания автосцепных  устройств в работоспособном  состоянии периодически необходимо производить  им ревизию.

   На  каждом виде ремонта  надо следить за отсутствием  трещин в сварных  швах рамы кузова и  приваренных кронштейнах  опор, упоров, подвесок.

   При осмотре кузова снизу  проверяют состояние  балок рамы кузова. Обнаруженные трещины  в сварных швах или небольшие надрывы на кромках швеллеров и листов могут быть заварены электросваркой с предварительной вырубкой поврежденных участков шва или разделкой кромок трещины. При значительных повреждениях, требующих подъемки кузова, отъема опор, установки накладок и усилия рам, работы производят в каждом конкретном случае по специально разрабатываемой технологии. Все болтовые соединения проверяют остукиванием. Ослабшие крепления подтягивают, оборванные болты - заменяют.

   Путеочистители  должны быть исправны, и прочно укреплены на строго определенной высоте от головки рельса. Поврежденные сварные швы кронштейнов и угольников должны быть восстановлены заваркой.

   Деформированные элементы ( люка, крышки, и т п ) выпрямить, а в случае невозможности  восстановления –  заменить на новые.

   Ржавчину  на металлических  поверхностях зачистить  мелкой шкуркой до металлического блеска, прогрунтовать и  покрасить влагоотталкивающей краской. 
 
 
 
 

2. Определение лимитирующих  узлов

Задача  определения элементов, лимитирующих пробег электровозов между ремонтами, сводится к выполнению в заданном объекте тех элементов, которые в наибольшей степени исчерпывают свой ресурс, а следовательно, нуждаются в техническом обслуживании и ремонте.

      Один  из наиболее достоверных  путей решения задачи базируется на следующей информации:

            - заданный объект  разбивается на  такие узлы и  детали, для которых  может быть разработан  самостоятельный  технологический  процесс;

            - каждый узел оценивается  в плане признаков  лимитирующих элементов; 

            - определяется несколько лимитирующих элементов с описанием предельных параметров их характеристик. 

1. Разобьем  условно кузов  электровоза на основные узлы, для которых  можно составить  самостоятельный  технологический  процесс.

К таким элементам  можно отнести: раму кузова, боковые стены, путеочиститель, крышу электровоза.

2.2 Оценим выбранные элементы по трем лимитирующим признакам:

1 признак по частоте  возникновения отказов  каждого элемента.

Статистика  отказов приведена  в таблице 1.

Частота отказов определяется по формуле:

W_i=n_i/n_от , где n_от – общее число отказов всех элементов.

В данном случае n_от = 102. Для рамы кузова, например:

W_i = 18/102 = 0,17 

На  основании таблицы 1 строится гистограмма, приведенная на рисунке 1. 

Рис 1. Статистика отказов  элементов, где + лимитирующий элемент. 

По 2 признаку, т.е. по трудоемкости, оценка приведена в таблице 2. 

Нормативная трудоемкость восстановления ( ремонта ) элемента.

Вычислим, пользуясь данными табл.2 условную среднюю трудоемкость ремонта одного элемента:

Тср = Т_i/N = (30+40+15+35)/4 = 30 чел-час. 

На  основании табл. 2 строим гистограмму.

Оценивая  выбранные элементы по третьему признаку, т.е. по уровню значимости их в системе электровоза, по функциональным и нагрузочным режимам, произведем балльную оценку загруженности режимов работы.

На  основании таблицы 3 строим гистограмму характеристики режимов работы (рис 3)

Результаты  оценок по признакам  занесем в общую  таблицу 4 

      Таким образом, путеочиститель является лимитирующим элементом с частотой отказов W=0.39, трудоемкостью при ремонте 15 чел – час. Его технической характеристикой является профиль, высота над уровнем головки рельса, состояние щеток, что контролируется про каждом ТО и ТР.

      Крыша также будет являться лимитирующим элементом  с частотой отказов  W=0,24 , и трудоемкостью при ремонте 35 чел – час.

Ее  характеристикой  является обеспечение  герметичности кузова электровоза, предотвращение попадания влаги в отсеки пусковых резисторов, надежность крепления изоляторов крышевого оборудования. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Построение  модели отказов узлов  кузова

      Для системного анализа  отказов с целью  выявления главных  причин их появления  разрабатываются  модели отказов, на основе которых разрабатываются организационные и технологические меры по снижению и устранению отказов в эксплуатации.

      Модель  отказов предназначена  для структурного определения вероятного пути повреждения  узлов ЭПС с  целью оперативного принятия мер по повышению его надежности.

      Модель  отказов представляет собой многоуровневую вероятную структуру  с использованием логических элементов  анализа:

                  - первый уровень  - наименование объекта

                  - второй уровень  - условное разделение  узла на элементы

                  -третий уровень – характерные для каждого элемента неисправности и отказы, возникающие в процессе эксплуатации

                  - четвертый уровень  – причины возникновения  отказов

                  - пятый уровень  – первопричины  возникновения отказов.

При построении модели отказов учитывается также процент возникновения отказов и их причины.

      На  модели отказов указываются  пути возникновения  отказов, общая доля отказов. Вероятности  возникновения данной неисправности при  указанных причинах вычисляется по формуле:

Р = Р1 ^х Р2 ^х Р3 ^х Р4 ,

Где    Р1 – вероятность  отказа элемента узла.

            Р2 – вероятность  возникновения неисправности,

            Р3 – вероятность  возникновения причины  отказа

            Р4 – вероятность  возникновения первопричины отказа.

Модель  отказа элементов  кузова электровоза ВЛ-10 изображена на листе 1 графической части проекта. Данная модель строится на основе карты неисправностей и наблюдений в процессе эксплуатации.

      На  модели отказов показан  критический путь возникновения отказов ( красной линией), вероятность возникновения которого равна :

Р крит. = 0,39 ^х  0,6 ^х  0,6 ^х  0,5 = 0,0702

      Подконтрольный  путь возникновения  отказов изображен  зеленой линией, вероятность  возникновения здесь  равна :

Р подк. = 0,24 ^х  0,7 ^х  0,7 ^х  0,6 = 0,0705 

      Постоянный  путь отказов изображен синим цветом, вероятность возникновения здесь равна :

Р пост. = 0,17 ^х  0,4 ^х  0,45 ^х  0,5 = 0,0153 

      Для уменьшения вероятности  возникновения критического пути отказа необходимо постоянно контролировать и регулировать высоту путеочистителя и его щеток относительно головки рельса. 
 
 
 
 
 
 
 

4. Составление карты неисправностей

   Под действием динамических ударов, получаемых электровозов при прохождении стыков, вибрации, центробежных сил могут возникать повышенные износы, трещины, ослабления креплений.

   Повышенный износ деталей кузова будет приводить к ослаблению болтовых соединений, нарушению креплений, и отрыву деталей. Трещины, как результат ударов, местных перенапряжений в материале деталей  или усталостных явлений в них, так же влияют на целостность и исправное состояние кузова и его деталей.

      Для повышения эффективности контроля технического состояния электровозов целесообразно разрабатывать карты неисправностей. Такая карта представляет собой рисунок узла, на котором стрелками указаны места появления неисправностей. В сопровождающей каждую стрелку надписи в верхней строке указывается характер неисправности, а под чертой – наиболее характерные признаки, по которым можно определить наличие данной неисправности при контроле состояния электровоза ремонтным персоналом или локомотивным бригадам.

      Карта неисправностей кузова электровоза ВЛ-10 приведена в графической  части проекта.

      При составлении карт выборов признаков  неисправностей и  их рациональной совокупности определяется стремлением  к повышению достоверности контроля, снижению вероятности ошибок первого рода (пропуск дефекта) и второго рода (ложная тревога), и упрощению задачи для ремонтного персонала. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.Карта технологического процесса ремонта 

      При разработке карт технологического процесса за основу берутся типовые технологические процессы с учетом достижений передового опыта ремонтного производства.

      Карта технологического процесса ремонта кузова электровоза  изображена на листе 2 графической части  проекта.