ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ TRỤC BÁNH XE ĐẦU MÁY D19E DỰA VÀO HAO MÒN MẶT LĂN CÂP SỬA CHỮA R2

ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ TRỤC BÁNH XE ĐẦU MÁY D19E DỰA VÀO HAO MÒN MẶT LĂN CÂP SỬA CHỮA R2 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢ

ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ

TRỤC BÁNH XE ĐẦU MÁY D19E DỰA VÀO HAO MÒN MẶT LĂN CÂP SỬA CHỮA R2

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TỔNG THỂ NỘI DUNG ĐỒ ÁN

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO HAO MÒN

CHƯƠNG3: ĐÁNH GIÁ THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E Ở CẤP R2 TRÊN CƠ SỞ HAO MÒN MẶT LĂN

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E 1.2: Giới thiệu tổng quát về bộ phận chạy (giá chuyển hướng) đầu máy D19E

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E 1.2: Giới thiệu tổng quát về bộ phận chạy (giá chuyển hướng) đầu máy D19E

hình 1.1 Cấu tạo giá chuyển hướng đầu máy D19E

Đầu máy D19E là loại đầu máy diesel truyền động điện, có công thức trục 30-30, gồm 6 trục chủ động được bố trí vào hai giá chuyển hướng, mỗi giá chuyển hướng có 3 trục bánh xe, sử dụng bầu dầu thanh kéo Giá chuyển hướng liên kết với giá xe thông qua các thanh kéo lớn và các cao su giảm chấn trung ương, khung giá chuyển hướng được làm từ thép hàn Giá chuyển hướng D19E bao gồm 9 bộ phận chính:

1 - Xà dọc 6 - Động cơ điện kéo

2 - Hộp bôi trơn gờ bánh xe 7 - Tay hãm

3 - Bánh xe 8 - Xi lanh hãm

4 - Lò xo cao su 9 - Hộp chứa cát

5 - Thanh kéo

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E

1.2: Giới thiệu tổng quát về bộ phận chạy (giá chuyển hướng) đầu máy D19E

Bảng1.1.Các thông số kỹ thuật chính của giá chuyển hướng đầu máy D19E

5 Cự ly trung tâm hai giá chuyển hướng 8100 mm

6 Tự trọng của giá chuyển hướng 14,53 tấn

7 Trọng lượng mỗi trục xuống lò xo 2,647 tấn.

8 Đường kính bánh xe 1000 mm

9 Thông qua bán kính đường cong nhỏ nhất 70 m

10 Số bánh răng kéo 8

11 Tỷ số truyền động 79:17=4.6471

12 Độ uốn cong tổng tính thiết bị treo lò xo 136 mm

13 Lò xo hệ I+độ uốn cong tĩnh đệm sao su 122+2=124mm

14 Độ nhún tĩnh của lò xo hệ II 12+2=14 mm

15 Hệ số giảm dầu bộ giảm chấn áp lực dầu thẳng góc hệ I 60 kN.s/m

16 HS giảm dầu bộ giảm chấn áp lực dầu hướng ngang hệ II 60 kN.s/m

17 Hệ số giảm dầu bộ giảm chấn chống rắn bò 600 kN.s/m

18 Độ dơ ngang tự do khung giá tương đối với thân xe  20 mm

19 Độ dơ ngang đàn tính khung gia đối với thân xe  5 mm

20 Độ dơ ngang đàn tính hộp bx tương đối với khung giá (5;15;5) mm

21 Độ dơ ngang tự do tương đối giữa trục bx với hộp trục (0,5;0,5;0,5)mm

22 Góc quay tự do tương đối giữa khung giá chuyển với thân xe 4,7

23 Chiều cao của điểm kéo cách mặt ray 670 mm

24 Lắp phanh cơ sở kiểu QB-2 và QB-2S (phanh đơn nguyên ) 6 bộ

25 Đường kính nồi hãm 177.5 mm

26 Bội suất hãm 4

27 Xuất Hãm ( khi hãm gấp ) 0.593

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E 1.3: Giới thiệu kết cấu bộ trục bánh xe đầu máy D19E

1.3.1: Các yêu cầu của bộ trục bánh xe đầu máy trên đường sắt

Trục bánh xe đòi hỏi phải có sức cản chuyển động nhỏ, có khả năng giảm bớt các lực xung kích xuống

đường ray, cũng như cản bớt các lực ngược lại từ ray lên giá chuyển hướng khi đầu máy chạy qua các

vùng lồi lõm Bộ trục bánh xe đầu máy phải có mức độ phát huy sức kéo đồng đều trên vành bánh xe

Mặt lăn bánh xe phải có biên dạng hình côn, để đảm bảo cho đầu máy có khả năng tự ổn định với trục tâm của đường sắt trong chuyển động rắn bò (trên đoạn đường thẳng) và thông qua ghi một cách dễ dàng

1.3.2: Đặc điểm trục bánh xe đầu máy diesel truyền động điện

Đặc điểm 1 Thân trục, ở phía trong hai bánh xe có gắn chặt bánh răng thụ động hình trụ bằng độ dôi cần thiết, để truyền momen dẫn động từ động cơ điện kéo sang hai bánh xe, do đó phần thân trục ở giữa hai bánh xe bị xoắn rất mạnh

Đặc điểm 2 Bề mặt thân trục, nơi lắp hai ổ đỡ động cơ điện kéo phải có khả năng chịu mòn cao và chịu

va đập tốt, vì phần thân trục này phải đỡ khoảng 1/2 trọng lượng của động cơ điện kéo tác dụng lên (thông qua hai ổ đỡ của động cơ điện kéo), hay nói cách khác mỗi ổ đỡ sẽ phải chịu 1/4 trọng lượng của động cơ điện kéo (còn lại khoảng 1/2 trọng lượng động cơ điện kéo thì tác dụng lên giá chuyển hướng)

Đặc điểm 3 Khoảng cách (phía trong) giữa hai moay-ơ hai bánh xe và đường kính vai của moay-ơ mỗi bánh xe đòi hỏi chính xác để lắp đặt bánh răng thụ động và động cơ điện kéo

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E 1.3: Giới thiệu kết cấu bộ trục bánh xe đầu máy D19E

1.3.3 Kết cấu bộ trục bánh xe đầu máy D19E

Trục bánh xe là khối trụ nhiều bậc, mỗi đoạn bậc có kích thước chiều dài và đường kính khác nhau, tương ứng với mỗi vị trí đó có các công dụng khác nhau Phía hai đầu trục có gia công lỗ chống tâm để thuận tiện cho việc định vị khi chế tạo hoặc kiểm tra và sửa chữa, ngoài ra còn có lỗ ren để bắt giữ tấm chặn

ngoài của ổ lăn đầu trục

Hình 2.2: Kết cấu bộ trục bánh xe D19E

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E 1.3: Giới thiệu kết cấu bộ trục bánh xe đầu máy D19E

1.3.3 Kết cấu bộ trục bánh xe đầu máy D19E

Hình1.3 Biên dạng mặt lăn bánh xe đầu máy D19E

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E 1.4: Tổng quan về thiết lập sửa chữa bảo dưỡng đầu máy

Hệ thống bảo dưỡng sửa chữa đầu máy là một hệ thống dự phòng có kế hoạch, nhiệm vụ cơ bản của nó là nhằm khắc phục những hư hỏng dần dần của các chi tiết và bộ phận trên đầu máy, gây ra bởi quá trình hao mòn và già hóa, mà thời gian làm việc bị giới hạn bởi tuổi thọ của chúng

Việc thiết lập hay xác định chu kỳ sửa chữa của đầu máy thường được tiến hành phương pháp sau đây:

Phương pháp tính toán lý thuyết

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm

Phương pháp nghiên cứu, hiệu chỉnh chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa đầu máy thông qua nghiên cứu hao mòn trong quá trình vận dụng thực tế

1.4.2: Tổng quát chu kì sửa chữa đầu máy D19E

TT Chạy đường dài, km (quy đổi 1 ngày = 25 Dồn, thoi

km)

1 Kiểm tra bảo dưỡng kỹ thuật, R0 1 500-2 000 7 ngày

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO

HAO MÒN 2.1.Cơ sở xác định thời hạn làm việc của chi tiết có hư hỏng do hao mòn

2.1.1: Thời hạn làm việc của cặp ma sát có bôi trơn theo mô hình hao mòn cổ điển

Hình2.1:Mô hình hao mòn của cặp chi tiết ma sát có bôi trơn thủy động

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO

HAO MÒN 2.1.Cơ sở xác định thời hạn làm việc của chi tiết có hư hỏng do hao mòn

2.1.1: Thời hạn làm việc của cặp ma sát có bôi trơn theo mô hình hao mòn cổ điển

Theo lý thuyết bôi trơn thủy động, đường cong hao mòn có thể chia làm 3 giai đoạn chính:

Giai đoạn I: Thời kỳ chạy rà (các đoạn cong A 1 B 1 và A 2 B 2 )

Giai đoạn II: Giai đoạn hao mòn bình thường (các đoạn B 1 C 1 và B 2 C 2 )

Giai đoạn III: Giai đoạn hao mòn khốc liệt

Từ đây có thể suy ra thời gian làm việc của mối ghép : T = T1 + T2

Như vậy, tại thời điểm C1, C2 mối ghép phải được giải thể để kiểm tra và phục hồi hoặc sửa chữa nhằm khôi phục lại khe hở ban đầu Sbđ Thời gian làm việc T còn gọi là chu kỳ bảo dưỡng hoặc sửa chữa của mối ghép hay chu kỳ giải thể của mối ghép đó

Tóm lại, các đường cong A1B1C1, A2B2C2 được gọi là quy luật hao mòn theo thời gian của các chi tiết, còn các giá trị c1 = tgα1, c2 = tgα2 được gọi là cường độ hao mòn của các chi tiết

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO

HAO MÒN 2.1.Cơ sở xác định thời hạn làm việc của chi tiết có hư hỏng do hao mòn

2.1.2: Thời hạn làm việc của cặp ma sát không có bôi trơn theo mô hình hao mòn cổ điển

Quá trình xử lý các số liệu tổng hợp bao gồm:

- Xử lý độ mòn và cường độ hao mòn tổng hợp cho các bánh xe của từng trục bánh (bao gồm cả bánh xe bên trái và bên phải);

- Xử lý độ mòn và cường độ hao mòn tổng hợp cho tất cả các bánh xe trong cùng một vế (phải và trái) cho các trục bánh trong một giá chuyển hướng và cho toàn bộ đầu máy;

- Xử lý độ mòn và cường độ mòn tổng hợp của các bánh xe trong từng giá chuyển hướng và của toàn bộ đầu máy

2.1.3.Mô hình hao mòn (hư hỏng tiệm tiến) theo quan điểm xác suất

Diễn biến của quá trình hao mòn trong thời gian làm việc của cặp ma sát phụ thuộc vào hàng loạt các yếu

tố ảnh hưởng, trong đó chủ yếu là:

+ Sự tương tác giữa các bề mặt tiếp xúc, tải trọng, tốc độ tương đối, độ bóng bề mặt, các tính chất đàn hồi

và dẻo của lớp bề mặt

+ Các tính chất của kết cấu, công nghệ và điều kiện khai thác

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO

HAO MÒN 2.1.Cơ sở xác định thời hạn làm việc của chi tiết có hư hỏng do hao mòn

2.1.3.Mô hình hao mòn (hư hỏng tiệm tiến) theo quan điểm xác suất

Quá trình hao mòn ngẫu nhiên và các hàm mật độ phân bố f(I), f(t)

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO

HAO MÒN 2.1.Cơ sở xác định thời hạn làm việc của chi tiết có hư hỏng do hao mòn

2.1.4 Cơ sở xác định thời hạn làm việc của các cụm chi tiết chính trên đầu máy diesel thông qua nghiên cứu hao mòn

Việc thiết lập hay xác định chu kỳ sửa chữa của đầu máy có thể được tiến hành bằng một số phương pháp:

Phương pháp thứ nhất: Phương pháp tính toán lý thuyết;

Phương pháp thứ hai: Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm;

Phương pháp thứ ba: Phương pháp nghiên cứu, hiệu chỉnh chu kỳ bảo dưỡng sửa chữa đầu máy thông qua nghiên cứu hao mòn trong quá trình vận dụng thực tế

Trong quá trình thiết lập hoặc hiệu chỉnh chu kỳ sửa chữa, có thể quy ước như sau:

Cấp giải thể các chi tiết nhóm pittong – xecmang – xilanh tương ứng với sửa chữa cấp 1;

Cấp giải thể các chi tiết nhóm pittong trục khuỷu – thanh truyền tương ứng với sửa chữa cấp 2;

Cấp giải thể bộ phận chạy gồm bộ trục bánh xe, động cơ điện kéo tương ứng với sửa chữa cấp 3;

Cơ sở thiết lập chu kỳ sửa chữa bộ trục bánh xe đầu máy

Cơ sở thiết lập hoặc hiệu chỉnh chu kỳ sửa chữa bộ trục bánh xe đầu máy chủ yếu dựa vào:

Cường độ hao mòn mặt lăn và gờ bánh xe;

Độ mòn giới hạn của mặt lăn hoặc gờ bánh xe;

Lượng dự trữ hao mòn của mặt lăn hoặc gờ bánh

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO

HAO MÒN 2.2 Hao mòn, hư hỏng của bộ trục bánh xe và ảnh hưởng của nó tới quá trình làm việc của đầu máy

2.2.1. Quá trình hao mòn, hư hỏng của các chi tiết bộ trục bánh xe đầu máy

Hiện tượng hư hỏng, hao mòn của bộ trục bánh xe khá đa dạng nhưng có thể phân thành hai nhóm chính:

* Nhóm một: hư hỏng do hao mòn

* Nhóm hai: hư hỏng bất thường hay hư hỏng đột xuất

Các hư hỏng đối với trục bánh

Cào xước thân giữa trục, vị trí lắp ổ đỡ động cơ điện kéo

Cào khuyết ngõng trục,

Cong trục do tai nạn chạy tàu như trật bánh, đổ tàu v.v …

Nứt do mỏi hoặc tải trọng lớn trong quá trình làm việc

Các hư hỏng đối với bánh xe

Do kết cấu hình học ;Sự sai sót trong chế tạo; Do phát huy sức kéo bám không đều; Chuyển động rắn bò của đầu máy ; Do chênh lệch đường kính mặt lăn bánh xe vượt quá giá trị cho phép gây ra hiện tượng rẫy máy ; Ảnh hưởng của thông số kết cấu ; Mòn mỏng lợi bánh xe; Mòn đùn lợi bánh xe ; Mòn lõm mặt lăn bánh xe

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO

HAO MÒN 2.2 Hao mòn, hư hỏng của bộ trục bánh xe và ảnh hưởng của nó tới quá trình làm việc của đầu máy

2.2.2. Ảnh hưởng của hao mòn, hư hỏng bộ trục bánh xe tới quá trình làm việc của đầu máy

Ảnh hưởng do mòn đường kính bánh xe

Thông số đường kính bánh xe đầu máy D19E

Đầu máy Đường kính bánh xe, mm Dự trữ hao mòn,

mm Nguyên thuỷ Nhỏ nhất cho

phép

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO

HAO MÒN 2.3 Các phương pháp kiểm tra trạng thái chi tiết bộ trục bánh xe đầu máy

Khi đầu máy vào cấp sửa chữa cần khôi phục biên dạng mặt lăn bánh xe thì dùng dưỡng chuyên dùng để kiểm tra Khi áp dưỡng vào biên dạng mặt lăn bánh xe thì phải khít, khe hở giữa dưỡng và mặt lăn phải nhỏ hơn 0,5 mm

Khi đầu máy trong quá trình vận dụng hay cần khi kiểm tra thì dùng thước chuyên dùng, tính từ mặt lăn lên 10 cm, chiều dày gờ lợi phải lớn hơn 18 mm trong quá trình vận dụng

Dưỡng kiểm tra mặt lăn bánh xe đầu máy D19E

CHƯƠNG2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT CÓ HƯ HỎNG DO HAO MÒN

2.4 Các phương pháp sửa chữa bộ trục bánh xe đầu máy

2.4.1.Quan hệ giữa hao mòn lợi bánh xe và mặt lăn, hàn lợi bánh xe

2.4.2. Lượng dư gia công khi tiện bánh xe ở các cấp sửa chữa

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E Ở

CẤP R2 TRÊN CƠ SỞ HAO MÒN MẶT LĂN 3.1 Thu thập số liệu thống kê hao mòn mặt lăn đầu máy D19E

Để lấy số liệu đạt yêu cầu cần đảm bảo những nguyên tắc sau đây:

-Khi thu thập số liệu thống kê, chỉ được đo kích thước của các chi tiết của cùng một loại đầu máy với điều kiện tất cả các đầu máy đều được vận dụng ở những điều kiện tương tự nhau

-Phải đo lường tất cả các chi tiết cùng kiểu loại cần nghiên cứu trước khi dò khuyết tật không kể tới nguyên nhân hư hỏng của chúng hoặc trạng thái của chúng

-Để đo những chi tiết đã qua vận dụng, phải sử dụng dụng cụ đo và các thiết bị có độ chính xác không nhỏ hơn so với dụng cụ và thiết bị sử dụng khi chế tạo các chi tiết được nghiên cứu này

-Chi tiết của đầu máy được loại bỏ khi độ mòn của bề mặt ma sát dù chỉ ở một vị trí bất kỳ nào đó đã vượt quá giới hạn cho phép

-Trước khi xử lý số liệu cũng cần lưu ý vấn đề khử các sai số thô

-Trong xử lý số liệu thống kê cần chú ý tới số lượng mẫu

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E Ở CẤP R2 TRÊN CƠ

SỞ HAO MÒN MẶT LĂN 3.2.Xác định thời hạn làm việc và độ tin cậy của bộ trục bánh xe theo hao mòn mặt lăn và gờ bánh

3,903 3,804

4,281 Max

Min

4,174

3,815

3,496

Biểu đồ phân bố giá trị kỳ vọng toán cường độ hao mòn

mặt lăn bánh xe đầu máy D19E (mm/10 5 km) Bảng giá trị kỳ vọng tính toán cường độ hao mòn MLBX

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E Ở

CẤP R2 TRÊN CƠ SỞ HAO MÒN MẶT LĂN 3.2.Xác định thời hạn làm việc và độ tin cậy của bộ trục bánh xe theo hao mòn mặt lăn và gờ bánh

3.2.2 Phân tích kết quả xử lý số liệu về hao mòn

Bảng3.4.Độ tin cậy của bộ trục bánh xe theo chênh lệch lớn nhất đường kính mặt lăn bánh xe trên một

trục của đầu máy D19E tại các thời điểm khác nhau

TT Km chạy Độ tin cậy của bộ trục bánh xe theo hao mòn MLBX

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E Ở

CẤP R2 TRÊN CƠ SỞ HAO MÒN MẶT LĂN 3.2.Xác định thời hạn làm việc và độ tin cậy của bộ trục bánh xe theo hao mòn mặt lăn và gờ bánh

3.2.2 Phân tích kết quả xử lý số liệu về hao mòn

Bảng 3.5 Tổng hợp kết quả tính toán thời hạn làm việc gamma phần trăm (105 km) của bộ trục bánh xe

đầu máy D19E theo hao mòn mặt lăn

Bảng 3.6 Chu kỳ sửa chữa đầu máy D19E

Từ kết quả tính toán trong các bảng 3.5 và 3.6, thấy rằng việc khôi phục biên dạng mặt lăn bánh xe do hao mòn: Nếu xét đơn thuần theo chênh lệch đường kính mặt lăn bánh xe cho phép trên một trục, trên một giá chuyển hướng thì việc sửa chữa cấp Ky ở 200 000 km đối với đầu máy D19E là không hợp lý vì lúc này chênh lệch đường kính mặt lăn bánh xe trên một trục đối với đầu máy D19E đã vượt quá giới hạn cho phép, độ tin cậy chỉ còn 29,12%

Thời hạn làm việc Lγ%

(quy đổi 1 ngày = 25 km)