Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Диссертационная работа:

Самошкин Сергей Львович. Разработка методов проектирования, расчета и испытаний приводов вагонных генераторов и создание на их основе типового ряда генераторно-приводных установок пассажирских вагонов : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.22.07 : СПб., 2004 318 c. РГБ ОД, 71:05-5/401

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 8

1. КЛАССИФИКАЦИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ, ОБЗОР И АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИВОДОВ ВАГОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 14

1.1. Классификация приводов вагонных генераторов и перспективы их развития 14

1.2. Обзор и анализ исследований приводов вагонных генераторов 26

1.3. Цель и задачи исследования 37

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЯГОВОЙ СПОСОБНОСТИ И АНАЛИЗ НАГРУЖЕННОСТИ СЕРИЙНЫХ ПРИВОДОВ ВАГОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ 39

2.1. Экспериментальная оценка тяговой способности клиноременной передачи привода ТРК 39

2.2. Экспериментальная оценка коэффициента полезного действия систем энергоснабжения с приводом ТК-2 44

2.3. Статистический анализ нагруженности приводов вагонных генераторов пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха 53

Выводы и рекомендации 58

3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОТКЛОНЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ РЕМНЕЙ И ПЕРЕДАЧИ НА НАГРУЖЕННОСТЬ РЕМНЕЙ МНОГОРУЧЬЕВЫХ КЛИНОРЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ 60

3.1. Влияние расчетной ширины и длины ремней, а также перекоса осей вращения шкивов 60

3.2. Влияние упругих характеристик клиновых ремней 72

3.3. Влияние отклонений в геометрических размерах канавок шкивов 79

Выводы и предложения 86

4. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НАГРУЖЕННОСТИ РЕМНЕЙ МНОГОРУЧЬЕВЫХ КЛИНОРЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ 90

4.1. Статистическое определение технологических отклонений параметров ремня и передачи 90

4.2. Статистическая оценка суммарной неравномерности распределения начального натяжения между ремнями МКП приводов 96

4.3. Статистическая оценка дополнительного скольжения ремней МКП приводов 102

4.4. Статистическая оценка распределения окружных усилий по ремням МКП приводов 107

4.5. Повышение надежности МКП приводов вагонных генераторов 113

Выводы и предложения 119

5. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КЛИНОРЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ В ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОЦЕНКА ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА 121

5.1. Статистическое определение долговечности клиноременных передач приводов вагонных генераторов в эксплуатации 121

5.2. Определение закона распределения долговечности клиновых ремней 125

Выводы и предложения 136

6. РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ТЯГОВОЙ СПОСОБНОСТИ РЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ ПРИВОДОВ ВАГОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ 138

6.1. Метод расчетной оценки тяговой способности 138

6.2. Метод экспериментального определения показателей тяговой способности ременных передач 146

6.3. Расчетный анализ тяговой способности серийных приводов вагонных генераторов 152

Выводы и рекомендации 163

7. ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ПРИВОДОВ 165

7.1. Анализ существующих конструкций и определение геометрически-жесткостных характеристик подвесок генератора 166

7.2. Анализ принципиальных схем, разработка и испытания новой конструкции подвески генератора 185

7.3. Исследование влияния конструктивных и технологических факторов на натяжение ременной передачи приводов вагонных генераторов 208

7.4. Исследование эксплуатационной работоспособности серийных и разработка новой конструкций натяжного устройства 213

Выводы и рекомендации 220

8. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЯ РЕМЕННЫХ ПРИВОДОВ ОТ СРЕДНЕЙ ЧАСТИ ОСИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ 224

8.1. Выбор основных кинематических параметров и технических характеристик приводов 224

8.2. Особенности расчета и расчетный анализ тяговой способности ременных передач 227

8.3. Экспериментальное исследование тяговой способности плоскоременных приводов от середины оси колесной пары 234

8.4. Исследование поперечной устойчивости плоскоременных передач приводов вагонных генераторов 249

Выводы и рекомендации 263

9. РАЗРАБОТКА ПРИВОДОВ ГЕНЕРАТОРОВ МОЩНОСТЬЮ 16-19 КВТ И СОЗДАНИЕ ТИПОВОГО РЯДА ГЕНЕРАТОРНО-ПРИВОДНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ 266

9.1. Обоснование и выбор клиновых ремней 266

9.2. Разработка и анализ кинематической схемы привода мощностью 16- 19 кВт на базе привода ТК-2 274

9.3. Разработка типового ряда генераторно-приводных установок для пассажирских вагонов 281

Выводы и рекомендации 293

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 295

ЛИТЕРАТУРА 301 

Введение к работе:

Современные пассажирские, почтовые, багажные и ряд специализированных (вагоны-рестораны, дизельные вагоны рефрижераторных секций и др.) вагонов оснащены сложным электрическим, радиотелевизионным и холодильным оборудованием. Электрическая энергия используется для отопления и вентиляции помещений вагона, освещения, питания диагностической аппаратуры, приведения в действие различных устройств и приборов (экологически чистых туалетов, обеззараживателей питьевой воды, пылесосов и т.д.) повышающих комфорт для пассажиров и условия труда поездной бригады.

Системы электроснабжения указанных вагонов в зависимости от расположения источников электрической энергии и их использования делятся на две группы: системы автономного и централизованного электроснабжения [4], [52].

При централизованном электроснабжении потребители электроэнергии, установленные на вагонах поезда, получают питание от общего источника тока - вагона-электростанции с дизель-генераторами или от специального преобразователя питающегося от контактной сети напряжением 3000 В постоянного тока или 25000 В переменного тока через токоприемник электровоза. Для передачи электрической энергии к потребителям вагоны и локомотив -оборудуются соответствующими электромагистралями. Такая система электроснабжения в нашей стране применяется в основном для скоростных поездов "Аврора", "Невский экспресс" и др. на Октябрьской железной дороге. Централизованная система электроснабжения с питанием от контактной сети через локомотив всех потребителей пассажирских и почтовых вагонов требует создания сложных полупроводниковых преобразователей с регулированием выходного напряжения и частоты. Из-за трудностей, связанных с созданием преобразователей и размещением их на вагонах, возникла необходимость в использовании системы комбинированного электроснабжения. В этой системе, как в автономной, низковольтные потребители подключены к сети, питающейся от подвагонного генератора и аккумуляторных батарей, а устройства для электрического отопления по высоковольтной магистрали от локомотива.

Таким образом, централизованная система электроснабжения подразумевает наличие специального вагона-электростанции или размещение на локомотиве дополнительного оборудования. Все это приводит к усложнению электрооборудования железнодорожного состава и не & обеспечивает универсальности использования вагонов на различных направлениях движения.

В связи с вышесказанным в настоящее время на железных дорогах России и стран СНГ наибольшее распространение получила автономная система электроснабжения пассажирских и почтовых вагонов, которая является более предпочтительной по сравнению с централизованной. Вагон с автономной системой электроснабжения обладает большей маневренностью при формировании поездов, сравнительной простотой конструкции и обслуживания в эксплуатации, а также имеет более высокую надежность системы электроснабжения поезда.

Автономная система энергоснабжения, как известно, включает в себя генератор с приводом от оси колесной пары и аккумуляторные батареи. Наиболее сложным вопросом при разработке такой системы является создание простого по конструкции и надежного в эксплуатации привода вагонного генератора. Это объясняется тем, что конструкция привода должна отвечать жестким требованиям, вытекающим из реальных условий эксплуатации на железных дорогах и особенностям установки привода на вагоне [79]. Все это привело к тому, что в настоящее время на железных дорогах России и стран СНГ эксплуатируется большое количество различных конструкций приводов V вагонных генераторов, которые условно можно разделить на три типа.

К первому типу относятся плоскоременные приводы от средней части оси колесной пары. Такой привод был разработан для генераторов типа РД, ГСВ и "Газелан" и применяется до настоящего времени — им оборудовано около 15% вагонов пассажирского парка. Он состоит из разъемного шкива, закрепленного на средней части оси колесной пары, плоского разъемного ремня, малого ведомого шкива, установленного на валу генератора, натяжного пружинно-винтового устройства и кронштейнов для шарнирной подвески генератора к раме вагона.

Многолетняя эксплуатация указанного привода выявила его v ограниченную тяговую способность, вследствие недостаточного сцепления ремня со шкивом и малого диаметра ведомого шкива, а также малый срок службы ремня, вследствие значительных перенапряжений от начального натяжения и изгиба на ведомом шкиве. Недостаточная тяговая способность не позволяет получать за выпрямителем мощности более 3,5 кВт, что является недостаточным для удовлетворения нужд современного вагона.

Ко второму типу относятся редукторно-карданные приводы. Мощность этих приводов находится в пределах от 4,5 до 39 кВт, причем, приводы меньшей мощности приводятся во вращение от торца оси, а большей - от ее ?\ середины. В первом случае генератор расположен на раме тележки, а во втором - на раме кузова. Приводы этого типа получили широкое распространение и в настоящее время ими оборудовано около 20% вагонов отечественного пассажирского парка. Конструкция этих приводов, относящихся ко второму типу, подробно описана в отечественной литературе [121], [122], [159].

Серьезным недостатком этих приводов является размещение значительной массы (до 90 кг) на буксе колесной пары. Исследования Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта установлено отрицательное влияние редуктора на работу буксового узла при больших скоростях движения. В связи с этим, по решению Главного Г управления вагонного хозяйства МПС, скорости движения пассажирских вагонов с редукторно-карданным приводом от торца оси были ограничены до 120 км/ч. Работы по совершенствованию приводов этого типа широко проводятся в Германии. Для вагонов с кондиционированием воздуха разработан, серийно изготавливается и поставляется в Россию привод WBA-32 от средней части оси колесной пары и размещением генератора на раме вагона [122]. В России разработан отечественный аналог - привод АСТ-32, который с 2000 года начинает устанавливаться на пассажирские вагоны производства ОАО "Тверской вагоностроительный завод".

К третьему типу относятся приводы с клиноременной передачей.

Для скоростных поездов, эксплуатирующихся на линии Москва-С.Петербург, был разработан и изготавливался в течение ряда лет текстропно-карданный привод от торца оси колесной пары ТК-1, рассчитанный на приведение в действие генератора типа ГСВ-8А мощностью 8 кВт. Эксплуатация текстропно-карданного привода на скорых поездах показала, что он имеет преимущества перед РК приводами, однако, из-за недостаточного передаточного числа (1,78 или 2,4 для различных модификаций), он обеспечивает включение генератора только при скоростях свыше 85 км/ч. ,

Этот недостаток был устранен в последующей конструкции текстропного привода от средней части оси колесной пары (ТСО-8). Передаточное отношение привода ТСО-8, равное 3,2, обеспечивает включение генератора на нагрузку при скорости движении вагона 35 км/ч и достигает номинальной мощности при скорости 55-60 км/ч. В этом заключается главное преимущество данного привода перед текстропно-карданным от торца оси.

Однако, в процессе эксплуатации, выявлен ряд недостатков этой конструкции, а именно неудобство регулировки натяжения и замены ремней, для чего требуется выкатывать колесную пару из-под вагона. Кроме того, наблюдаются частые случаи утери крайних ремней. Как показал анализ, главными причинами этого являются значительное (до 10-15 мм) смещение шкивов привода при перемонтаже его на дорогах, а в зимнее время -образование наледи на частях тележки, расположенных рядом с клиноременной передачей.

Эти недостатки были устранены в текстропно-редукторно-карданном (ТРК) приводе от торца оси колесной пары, которым оборудовано около 30% пассажирских вагонов и в новом текстропно-карданном приводе ТК-2, которым вагоны оборудуются и в настоящее время и общее число превышает 35% вагонов всего парка. Мощность систем энергоснабжения с приводами ТРК и ТК-2 составляет 8 кВт в длительном режиме со скорости 40±3 км/ч и 9 кВт в часовом режиме начиная со скорости 50 км/ч.

Таким образом, можно отметить, что приводы с клиноременной передачей имеют наибольшее распространение на сети железных дорог и все вновь поставляемые пассажирские вагоны без кондиционирования воздуха планируется оборудовать приводами с клиноременной передачей.

Многолетняя эксплуатация приводов с клиноременной передачей показала, что, несмотря на свои преимущества по сравнению с редукторно-карданными приводами, эти конструкции не избежали недостатков. Одним из основных недостатков указанных приводов является низкая надежность клиноременной передачи, что отрицательно сказывается на работоспособности всей системы энергоснабжения. Это связано с низкой работоспособностью комплекта клиновых ремней и неудачной конструкцией натяжных устройств. Причиной низкой работоспособности клиноременных передач является отсутствие исследований особенностей применения ремней на подвижном составе. Кроме того, конструкция подвески генератора на раме тележки не исключает возможности ее разрушения и падения генератора на путь во время движения поезда. Многие недостатки эксплуатирующихся приводов связаны с отсутствием общей методики оценки надежности, долговечности и тягово-энергетических показателей отдельных узлов приводов. Последнее затрудняет проведение работ по созданию новых и совершенствованию эксплуатирующихся приводов. Решению указанных проблем и посвящена настоящая работа.

Подобные работы
Галкин Александр Геннадьевич
Теория и методы расчетов процессов проектирования и технического обслуживания контактной сети
Ермаков Владимир Михайлович
Разработка системы подбора лакокрасочного покрытия пассажирских вагонов с целью повышения их эксплуатационной надежности
Титарев Дмитрий Викторович
Обоснование и разработка рациональной конструкции диска тормоза пассажирского вагона
Азарченков Андрей Анатольевич
Разработка методики оценки аварийной нагруженности пассажирских вагонов при продольных соударениях
Соколов Андрей Борисович
Разработка и обоснование параметров воздухораспределителей для грузовых вагонов
Макеев Сергей Валерьевич
Разработка методики исследования напряженно-деформированного состояния надрессорной балки тележки грузового вагона и выбора ее рациональных параметров
Лхамжавын Болд
Разработка и обоснование сроков службы и системы технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов : на примере полувагонов Улан-Баторской железной дороги
Бондаренко Владимир Алексеевич
Разработка метода оценки влияния блуждающих токов метрополитена на чугунную тоннельную обделку и определение рациональной сферы применения активных способов ее защиты
Мухин Олег Сергеевич
Разработка методов автоматизированной обработки скоростемерных лент поездок локомотивных бригад
Пашкова Наталья Викторовна
Разработка метода оценки влияния параметров системы электроснабжения на волновые процессы в тяговых сетях

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net