Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, задачи исследования 8
1.1. Обзор развития систем технического обслуживания и ремонта тепловозов 8
1.1.1. Развитие системы технического обслуживания и ремонта тепловозов в СССР 8
1.1.2. Особенности систем технического обслуживания и ремонта тепловозов за рубежом 16
1.1.3. Применение средств диагностирования и вычислительной техники для контроля состояния тепло -возов 19
1.2. Отечественный и зарубежный опыт в области уста -новления межремонтных периодов для локомотивов и других транспортных средств 22
1.3. Цель и задачи исследования 29
2. Методика установления рациональной системы технического обслуживания и ремонта тепловозов для конкретных условий эксплуатации 31
2.1. Общие положения 31
2.2. Корректировка межремонтных периодов тепловозов с учетом конкретных условий эксплуатации 33
2.2.1. Род службы и серия тепловозов 36
2.2.2. "Возраст" тепловозного парка 43
2.2.3. Климатические условия 44
2.2.4. Путевые условия 48
2.2.5. Уравнение корректировки межремонтных периодов тепловозов 53
2.3. Определение ресурса сборочных единиц и деталей тепловозов 58
2.3.1. Внезапные отказы 59
2.3.2. Постепенные отказы 68
Выводы 71
3. Техническое состояние тепловозов забайкальской железной дороги 72
3.1. Анализ эксплуатационной надежности тепловозов 72
3.1.1. Особенности условий эксплуатации 72
3.1.2. Оценка влияния качества ремонта на надежность тепловозов 74
3.1.3. Внезапные отказы сборочных единиц и деталей тепловозов 76
3.1.4. Оценка изнашивания деталей тепловозов g2
3.2. Исследование технического состояния тепловозов в
период пробега между смежными техническими обслу-
живаниями 84
3.2.1. Определение интенсивности отложения нагара на выпускных окнах цилиндровых втулок тепловозных дизелей 85
3.2.2. Установление степени загрязненности фильтров 92
3.2.3. Рекомендации по установлению сроков проведения профилактических работ при выполнении технического обслуживания тепловозов 95
Выводы 95
4. Разработка рациональной системы технического обслужи вший и ремонта тепловозов, эксплуатируемых на забай кальской железной дороге 97
4.1. Рекомендации по установлению рациональной системы технического обслуживания и ремонта тепловозов 97
4.2. Опытная проверка предложенной системы технического обслуживания и ремонта тепловозов 101
4.3. Оценка технико-экономической эффективности от внедрения разработанной системы технического
обслуживания и ремонта тепловозов 106
Выводы 108
Общие выводы 109
Список использованных источников
- Особенности систем технического обслуживания и ремонта тепловозов за рубежом
- Корректировка межремонтных периодов тепловозов с учетом конкретных условий эксплуатации
- Оценка влияния качества ремонта на надежность тепловозов
- Опытная проверка предложенной системы технического обслуживания и ремонта тепловозов
Введение к работе
В материалах ХХУІ съезда КПСС [I.I] и Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР [1.2] значительное внимание уделяется дальнейшему развитию железнодорожного транспорта. Отмечается,что основной задачей железнодорожного транспорта является полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства в перевозках, повышение эффективности и качества работы транспортной системы. В XI пятилетке намечено осуществить техническое перевооружение и дальнейшее увеличение провозной и пропускной способности железных дорог. Так за пятилетие предусматривается увеличение грузооборота на 14 ... 15% и пассажирооборота на 10 ... 12%. Для выполнения задач, поставленных съездом, предлагается повысить уровень использования и надежность работы технических средств транспорта, к которым в первую очередь принадлежат локомотивы.
В течение последнего десятилетия ухудшается техническое состояние тепловозного парка. На сети железных дорог наблюдается рост количества неплановых ремонтов (рис.4.3) [2.34] , порч в пути следования, ухудшение количественных и качественных показателей эксплуатационной работы тепловозов.
Расходы на содержание локомотивного хозяйства железных до -рог составляют более 1/3 эксплуатационных затрат на обеспечение перевозок грузов и пассажиров, в том числе непосредственно на техническое обслуживание (ТО) и текущий ремонт (ТР) локомотивов-11%. Общие затраты на весь срок службы локомотива в 8 ... 10 раз превышают его первоначальную стоимость. Поэтому одним из главных направлений при решении комплексной проблемы повышения уровня использования и надежности тепловозов можно считать установление рациональной (технически и экономически обоснованной) системы технического обслуживания и ремонта (СТОР).
При разработке рациональной СТОР необходимо учитывать влияние факторов, оказывающих воздействие на техническое состояние тепловозов и конкретные условия эксплуатации. Корректировка СТОР с учетом конкретных условий эксплуатации позволит снизить расходы на ТО и ТР тепловозов, а также улучшить техническое состояние тепловозного парка.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ ХабИИЖТа и ЛИИЖТа, в содружестве со службой локомотивного хозяйства Забайкальской железной дороги. Проведенные исследования направлены на решение проблем 00.01.30 "Совершенствование системы технических осмотров и ремонта локо -мотивов" и 00.01.34 "оптимизация периодичности и объёма ремонта тепловозов" целевой программы "Совершенствование тепловозной тяги с целью повышения провозной способности железных дорог, обеспечения эксплуатационной надежности и экономичности". Результаты работы позволяют решить задачи, связанные с улучшением работы железнодорожного транспорта, изложенные в четвертом пункте перечня основных производственных проблем, утвержденных указанием МПС № 608 от 21 февраля 1983 года.
Диссертация состоит из введения, четырех разделов основного содержания, общих выводов, списка использованных источников из 124 наименований литературы и приложений. Объём диссертации составляет 138 страниц машинописного текста и содержит 27 рисунков и 24 таблицы.
В первом разделе рассмотрено развитие СТОР тепловозов в СССР и особенности систем ремонта за рубежом. Выполнен обзор отечественного и зарубежного опыта в области установления межремонтных периодов локомотивов и других транспортных средств. Во втором разделе исследованы теоретические вопросы разработки СТОР тепловозов. Разработана методика установления рациональной СТОР тепловозов для конкретных условий эксплуатации.
В третьем разделе приведены результаты исследования технического состояния тепловозов типа 2ТЭ10 в условиях Забайкальской железной дороги, полученные при эксплуатационных испытаниях, с целью установления ресурса сборочных единиц и деталей и режимов ТО.
В четвертом разделе разработана рациональная СТОР тепловозов для условий Забайкальской железной дороги. Приведены результаты опытной проверки предложенной СТОР и произведена оценка технико-экономической эффективности от ее внедрения.
Основное содержание диссертации опубликовано в четырнадцати печатных работах и двух научно-исследовательских отчетах.
Особенности систем технического обслуживания и ремонта тепловозов за рубежом
В последние годы наблюдается рост применения средств технического диагностирования и вычислительной техники при разработке СТОР локомотивов. С помощью этих средств предполагается решить задачи, связанные с прогнозированием постановки локомотивов на ТР или ТО по потребности с учетом изменения технического состояния в процессе эксплуатации.
Значительное внимание в СССР и за рубежом уделяется созданию информационно-управляющих (ИУС) и информационно-справочных систем (ИСС) для контроля за техническим состоянием локомотивов.
В США [3.48] информационные системы создаются для конкретных условий эксплуатации тепловозов. Определение межремонтных периодов производится по результатам анализа статистической информации об отказах сборочных единиц и деталей. К наиболее известным ИУС и ИСС относятся [3.42, 3.43] : МЭКС (железная дорога Иллинойс Сентрал Галф); ИУС железной дороги Сент-Луис-Сан-Франциско; ПАУЭР, ТОР. ИУС решает задачи по контролю за использованием тепловозов в эксплуатации на основании данных об эксплуатационной пригодности, а ИСС - оценивает техническое состояние тепловозов. Все данные по изменению технического состояния хранятся в памяти ЭВМ, которая сопоставляя данные с нормативами,выдает рекомендации по поддержанию качества функционирования тепловозов на заданном уровне.
Работы по созданию информационных систем ведутся в Японии, ФРГ, Чехословакии и других странах.
Для создания автоматизированной системы управления локомотивным хозяйством (АСУТ) ведутся разработки автоматизированных информационных систем во ВНИИЖТе [2.1] . Разработана система "Анализ порч и неплановых ремонтов тягового подвижного состава", ведутся работы по другим направлениям автоматизации управления в тепловозном хозяйстве.
В ОмИИТе предложена автоматизированная диалоговая информационная система (ДИС) для контроля технического состояния локомотивов на базе вычислительного центра железной дороги [3.18, 5.9] .
Необходимо отметить работы, проводимые для возможности оценки технического состояния тепловозного парка, связанные с использованием бортовых и стационарных устройств технической диагностики.
В США на тепловозах серии Д-45 прошла испытания система накопления данных DAS , разработанная фирмой IBM [3.41] , которая контролирует одновременно 112 параметров (64 аналоговых и 48 дискретных). Используя полученные данные, можно планировать постановку тепловозов на ТР или ТО с учетом изменения их технического состояния.
У нас в стране работы по разработке средств технического диагностирования ведутся в ХИИТе, ВНИИЖТе, ОмИИТе, ЛИИЖТе и других организациях.
Учеными ОмИИТа разработана информационно-измерительная система "Иртыш", предназначенная для контроля и восстановления качества функционирования дизель-генераторной установки тепловозов типа 2ТЭ10 [3.19] . Для диагностирования предлагается использовать ИСС типа К200/4.
Специалистами НИПИ АСУ AT совместно с работниками Горьков-ской дороги разработана автоматизированная диагностическая установка "Диагноз-Т" [3.3] , которая предназначена для определения технического состояния тепловозов серии 2ТЭ10Л. Система произво дит автоматизированное измерение 220 параметров с целью выявления скрытых дефектов оборудования и прогнозирования постановки тепловозов на ТР и ТО.
Для осуществления технического диагностирования на железнодорожном транспорте предложены опытная машина централизованного контроля и управления "Дельта" [2.27] и установка централизованного контроля (УЦК), которые позволяют измерять и регистрировать параметры, характеризующие работу сборочных единиц и деталей локомотивов. Также следует отметить автоматизированную проверку электрических цепей и аппаратов электровозов с помощью опытной проверочной универсальной машины-автомата (ПУМА-Э) [2.25] .
Все большее распространение на сети дорог получает использование для оценки технического состояния тепловозных дизелей спектрального анализа картерного масла [2.22] , применение которого в депо позволяет прогнозировать ресурс сборочных единиц и деталей тепловозов.
Обзор средств вычислительной техники и технического диагностирования, используемых для контроля и оценки технического сое -тояния тепловозов, позволил сделать следующие выводы: - применение вышеописанных средств, как составляющих элементов технологического процесса в планово-предупредительной СТОР, улучшает состояние тепловозного парка за счет планирования постановки тепловозов на ТР и ТО с учетом изменения технического состояния; - отсутствуют научно-обоснованные предложения по включению средств технического диагностирования в СТОР тепловозов, которые бы регламентировали перечень работ по восстановлению технического состояния при ТО и ТР в локомотивных депо и эксплуатации;
Корректировка межремонтных периодов тепловозов с учетом конкретных условий эксплуатации
На техническое состояние тепловозов в конкретных условиях эксплуатации оказывают влияние множество различных факторов. Их воздействие на тепловоз (отдельные сборочные единицы и детали) происходит не по отдельности, а всех одновременно, что вызывает определенные трудности при оценке влияния каждого из них.
В общем виде выражение для межремонтного периода (пробега, срока) тепловоза представляет произведение функций [3.34] где L - межремонтный период; &/ Яг " & - переменные (факторы), оказывающие влияние на / . Связь между среднесетевой нормой межремонтного периода {Lc) и рациональной (Lp) можно представить следующим соотношением І (2.2) LP %( ,) %( г) Vn(x„) или Lc_ _ Д А (ъ) р где f;(X;) и ц (хА - соответственно функции, характеризующие среднесетевые и конкретные условия эксплуатации. Выражение (2.3) для одного отдельно взятого фактора представляет собой коэффициент, оценивающий соотношение между дейст виєм данного фактора в среднесетевых и конкретных условиях эксплуатации [3.33] % fa-) С учетом выполненных преобразований уравнение корректировки для конкретных условий эксплуатации примет вид и Lp= П/Х- Lc , (2.5) или Lp=Kx1-Kx2 ... Кхп Lc , (2.6) где Кхі9 Кхг .,., Кхп - коэффициенты, характеризующие соотношение между факторами oc1txZt„.,xn в среднесетевых и конкретных условиях эксплуатации.
Для оценки влияния каждого фактора необходимо проведение активного многофакторного эксперимента. Однако использование данного метода затруднено в связи с тем, что на техническое состояние тепловозов оказывают влияние в основном только неуправляемые факторы (климат, профиль и план пути и т.д.).
На рис.2.2 представлена характеристика основных факторов, оказывающих непосредственное влияние на норму межремонтного периода. Непременным условием при выборе факторов ставилась воз -можность их количественной оценки с целью определения численных значений коэффициентов корректировки Кэс .
Рассмотрим влияние факторов на техническое состояние теп -ловозов в конкретных условиях эксплуатации.
При эксплуатации тепловозов одной серии в различных родах службы степень их использования и режим работы не одинаковы. Вследствие этого часть тепловозов ставится на ТО или ТР с недоиспользованным ресурсом отдельных сборочных единиц или деталей, а другая - с перепробегом. Несвоевременная постановка тепловозов на ТО и ТР приводит к ухудшению технического состояния и увеличению расходов на выполнение ремонтных и профилактических работ. Поэтому при разработке рациональной СТОР необходимо производить корректировку LQ С учетом рода службы тепловозов. Для этих целей предлагается коэффициент, учитывающий род службы тепловозов (Кр с ). Численные значения Кр с установлены на основании анализа эксплуатационной надежности тепловозов в различных родах службы.
Эксплуатационная надежность тепловозов одной серии в различных родах службы недостаточно исследована, поэтому в работе приводятся ориентировочные значения Кр с . За базовое значение принят Кп п = 1,0,при работе тепловозов в роде службы которого они предназначены.
Предполагалось, что чем больше удельное количество неплановых ремонтов в соответствующем роде службы, тем меньше должна быть норма межремонтного периода.
Предлагается следующее выражение для определения коэффициента, учитывающего род службы тепловозов: Кр.с s Кр.с + ДКр,с , (2.7) где Кр с - значение коэффициента в г-м роде службы; К рС - базовое значение коэффициента; д Кп с - величина, характеризующая соотношение между Яцри -№ &Кь,с = ; (2.8) Л НР где ПНР и nLHp - соответственно удельное количество неплановых ремонтов в базовом и с -м роде службы тепловозов. Расчет &Кр)С выполнен с использованием данных ШИИЖТа по эксплуатационной надежности тепловозов [2.27] . Результаты расчета приведены в табл.2.1.
Полученные значения Ґр с можно использовать для предварительного расчета L п . В дальнейшем предусматривается корректи -ровка численности значений Крс с учетом изменения технического состояния тепловозного парка, вводом в эксплуатацию новых универсальных тепловозов для различных видов службы и т.п.
При установлении In необходимо кроме рода службы учиты -вать и конструктивные особенности разных серий тепловозов.
В основе проектирования тепловозов заложены сходные принципы, а при изготовлении используются взаимозаменяемые сборочные единицы и детали. Поэтому при установлении коэффициентов, учитывающих связь между технико-экономическими параметрами функционирования тепловозов, можно использовать положения теории подобия и размерностей.
Оценка влияния качества ремонта на надежность тепловозов
При проведении деповских ремонтов восстановление параметров, характеризующих качество функционирования тепловозов, производится не до первоначального уровня. С увеличением пробега тепловоза от постройки (КР) снижается уровень эксплуатационной надежности, что приводит к возрастанию дополнительных затрат на выполнение ремонтных и профилактических работ.
Одной из причин данного положения является недостаточный ресурс отдельных сборочных единиц и деталей тепловозов. В процессе выполнения ТР часть сборочных единиц или деталей заменяется на заранее отремонтированные, а другая - на новые. Элементы обору -дования, поставленные на тепловоз после ремонта и восстановления, имеют меньший ресурс, чем новые.
Нередко на один тепловоз устанавливают сборочные единицы и детали одной группы (например, поршни), имеющие разные ресурсы. Такой ремонт не решает задачи постоянного поддерживания тепловозов в исправном состоянии. При этом не происходит так называемого процесса "оздоровления" тепловозов, а лишь достигается незначительное улучшение технического состояния на данном этапе эксплуатации.
Для оценки влияния качества ремонта на надежность тепловозов проанализирована статистическая информация по внезапным отказам сборочных единиц и деталей депо М [3.13] . На основе вы -полненных исследований построены гистограммы распределения отказов элементов оборудования после различных видов ТР. На рис.3.1 в качестве примера приведена гистограмма распределения отказов поршней. Сравнение технического состояния сборочных единиц и деталей после различных видов ТР проводилось на основе средней на Гистограммы распределения отказов поршней /прогар днища/ после ремонтов работки до отказа, результаты расчета которой для некоторых элементов оборудования приведены в табл.3.I.
Из табл.3.I следует, что наибольшее значение средней наработки до отказа наблюдается после КР, а наименьшее - ТР2. Большинство отказов сборочных единиц и деталей тепловозов возникает после проведения КР через (150 ... 200) I03 км, а ТР2 -(25 ... 50) I03 км. Учитывая, что при выполнении КР сборочные единицы и детали заменяются на новые, можно утверждать, что ресурс многих лимитирующих надежность элементов оборудования тепловозов ограничивается пробегом между КР и ТРЗ.
Надежность работы тепловозов в эксплуатации определяется техническим состоянием отдельных сборочных единиц и деталей. Установлено [3.11] , что наименее надежной системой тепловозов де по М Забайкальской железной дороги является дизель (табл.3.2), на отказы сборочных единиц и деталей которого приходится более половины неисправностей элементов оборудования. В табл.3.3 приведено распределение отказов элементов оборудования по системам.
Большинство отказов дизелей в эксплуатации связано с неисправностями цилиндро-поршневой группы (поршня и цилиндровой втулки) .
Отказы поршней (бесшпилечной конструкции) в основном происходят вследствие прогара днища (51,4%). Прогар образуется из-за постепенного отложения продуктов сгорания, что приводит к неравномерному распределению температуры на поверхности поршня и образованию трещин. Часто отказы поршней связаны с трещинами по ручьям, которые возникают из-за дефектов, допущенных при изго -товлении.
Основной причиной отказов цилиндровых втулок является трещина рубашки по адаптерному отверстию (52,6%), что объясняется условиями ее работы. Втулка и рубашка постоянно находятся под действием усилий, возникающих от давления газов при работе дизеля. Кроме этого, ухудшение технического состояния цилиндровых втулок происходит из-за добавления неподготовленной воды в систему охлаждения, которое приводит к преждевременному отложению накипи, появлению трещин в зоне адаптерного отверстия и способствует развитию коррозии.
Опытная проверка предложенной системы технического обслуживания и ремонта тепловозов
Общая экономическая эффективность от внедрения рациональной СТОР тепловозов складывается из нескольких составляющих &Е Ер.ц + н.р + 3.4, (4.1) где дЕр,и - экономический эффект за счет сокращения затрат на ТР тепловозов в ремонтном цикле; дЕн.р экономический эффект от уменьшения количества неплановых ремонтов, за счет снижения количества отказов сборочных единиц и деталей; йВ п - экономический эффект от снижения расхода запасных частей. При оценке технико-экономической эффективности СТОР выполнено сравнение затрат на тяжелые виды ТР (ТР2, ТРЗ) в ремонтном цикле (НЭ ... ІКРІ) при существующей и рациональной системах ремонта одного тепловоза типа 2ТЭ10. Численные значения основных параметров двух систем ремонта приведены в табл.4.І. В числителе данные по существующей, в знаменателе - по рациональной СТОР. Исходные данные для расчета ДЕр.ц приняты в соответствии со среднесетевыми затратами [2.27] и простоями [6.8] на ТР тепловозов. Затраты на ТРЗУ отличаются от ТРЗ только стоимостью новых запасных частей на комплектную замену цилиндро-поршневой группы дизеля.
При переходе на рациональную СТОР сокращается в 1,7 раза количество тяжелых видов ТР в ремонтном цикле и соответственно в 1,5 раза уменьшается время простоя тепловозов. За счет этого высвобождается часть тепловозов для обеспечения перевозочного процесса и увеличивается время полезной работы.
Экономический эффект от снижения количества неплановых ремонтов (при средней стоимости НТ 100 руб.) составил в период опытной эксплуатации 288 руб., а в последующее время составил АЕНшр = 139 руб. на один тепловоз в год [6.12] .
При вводе в действие рациональной СТОР, за счет улучшения технического состояния и уменьшения общего количества отказов сборочных единиц и деталей, снизился расход запасных частей на дороге. В частности расход цилиндровых втулок и поршней сократился в среднем в год соответственно на 12 и 15%, что в стоимостном выражении составило Д . „ = 41 руб. экономии на один теп-Л0В03 в год.
Таким образом, общая экономическая эффективность от внедрения рациональной СТОР на Забайкальской железной дороге составила йВ = 334 + 139 + 41 = 514 руб. на один тепловоз в год.
Выводы
1. Разработана рациональная СТОР тепловозов типа 2ТЭ10, эксплуатируемых на Забайкальской железной дороге исходя из корректировки среднесетевых норм межремонтных пробегов с учетом конкретных условий эксплуатации и ресурса наименее надежных сборочных единиц и деталей.
2. Опытная проверка предложенной СТОР подтвердила правильность определения рациональных межремонтных пробегов тепловозов.
3. Определена экономическая эффективность от внедрения ра циональной СТОР тепловозов, которая составила 514 руб. на один тепловоз в год.
1. Обзор опыта в области установления межремонтных периодов локомотивов показал, что недостаточное внимание в работах ученых уделяется вопросам разработки рациональной СТОР тепловозов с учетом конкретных условий эксплуатации.
2. Разработана методика установления рациональной СТОР тепловозов для конкретных условий эксплуатации. Предложены уравне -ние и численные значения коэффициентов, позволяющие производить корректировку среднесетевых норм межремонтных периодов с учетом рода службы, "возраста" тепловозного парка, климатических и путевых условий.
3. Установлено, что одной из причин ухудшения технического состояния тепловозов в эксплуатации является низкий уровень межремонтного ресурса отдельных элементов оборудования. Для обеспечения надежной работы тепловозов в период межремонтного цикла и сокращения количества неплановых ремонтов необходимо в условиях депо производить комплектную замену наименее надежных сборочных единиц и деталей на новые независимо от их технического состояния.
4. Предложены алгоритмы расчета межремонтного ресурса сборочных единиц и деталей тепловозов, основанные на статистичес -кой информации по внезапным и постепенным отказам элементов оборудования, реализованные на ЭВМ.
5. Предложена рациональная СТОР тепловозов типа 2ТЭ10 в условиях Забайкальской железной дороги с учетом конкретных уело -вий эксплуатации и межремонтного ресурса наименее надежных сборочных единиц и деталей.
