XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HAO MÒN MẶT LĂN VÀ LỢI BÁNH XE ĐẦU MÁY D20E VẬN DỤNG TẠI XÍ NGHIỆP ĐẦU MÁY ĐÀ NẴNG GS. TS. ĐỖ ĐỨC TUẤN Bộ môn Đầu máy – Toa xe Khoa Cơ khí Trường Đại học Giao thông Vận tải HVCH, KS. NGUYỄN TRỌNG NGHĨA Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam Tóm tắt: Đầu máy D20E được nhập từ Cộng hoà Liên bang Đức và được sử dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng từ năm 2007. Trên cơ sở các thông tin thu nhận được về hao mòn mặt lăn và lợi bánh xe của loại đầu máy này trong hơn hai năm sử dụng (2007-2009), đã tiến hành xử lý số liệu thống kê, xác định và phân tích các đặc trưng hao mòn của mặt lăn và lợi bánh xe đầu máy. Các kết quả nhận được là cơ sở cho việc xác định thời hạn làm việc của bộ trục bánh xe theo hao mòn mặt lăn và lợi bánh. Summary: D20E Locomotives imported from Germany and have been being used at Danang locomotive enterprise. On the grounds of information received about the wear of rolling surface and rim of the wheels of those locomotives during two years of operation (2007 – 2009), statistics data has been processed to determine and analyse wear characteristic of rolling surface and rim of wheel – axle assembly. The results are foundations for the determining working life of wheel – axle assembly according to the wear of rolling surface and wheel rim. CT 2 I. ĐẶT VẤN ĐỀ Đầu máy D20E công suất 2000 mã lực, truyền động điện xoay chiều-xoay chiều (AC - AC), hai giá chuyển hướng, mỗi giá chuyển hướng 3 trục, tốc độ tối đa 120 km/h, do Cộng hoà Liên bang Đức chế tạo, được nhập vào việt Nam từ tháng 12 năm 2006 với số lượng 16 chiếc. Hiện nay đầu máy D20E do Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng quản lý, được sử dụng kéo tàu khách và tàu hàng trên các khu đoạn Đà Nẵng - Đồng Hới và Đã Nẵng - Diêu Trì. Đây các khu đoạn khó khăn nhất trên tuyến đường sắt Hà Nội - Tp. Hồ Chí Minh, vì vậy việc khảo sát quá trình hao mòn của bánh xe bao gồm mặt lăn và lợi bánh là mối quan tâm đặc biệt của người sử dụng. Từ các thông tin thu nhận được về hao mòn mặt lăn và lợi bánh xe của loại đầu máy này trong hơn hai năm sử dụng (2007 - 2009), đã tiến hành xử lý số liệu thống kê, xác định và phân tích các đặc trưng hao mòn của mặt lăn và lợi bánh xe đầu máy. Các kết quả nhận được là cơ sở cho việc xác định thời hạn làm việc của bộ trục bánh xe theo hao mòn mặt lăn và gờ bánh xe. II. THU THẬP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU THỐNG KÊ VỀ HAO MÒN Trong thời gian hơn hai năm vận dụng, đã thống kê được số liệu hao mòn bánh xe của tất cả 16 đầu máy, bao gồm số liệu hao mòn tổng hợp của mặt lăn, số liệu hao mòn lợi bánh của tất cả các bánh xe trên các trục, trong đó phân biệt các bánh xe phía tài xế và phía phụ tài xế (bên phải và bên trái). Đã tiến hành xử lý số liệu, xác định các đặc trưng hao mòn, trong đó có kỳ vọng toán cường độ hao mòn mặt lăn tổng hợp; cường độ hao mòn lợi bánh một cách riêng biệt cho từng trục bánh xe, cho cả 2 phía bên phải (phía tài xế) và bên trái (phía phụ tài xế); tổng hợp cho từng trục bánh, tổng hợp riêng biệt cho các trục 1 - 2; các trục 3 - 4; các trục 5 - 6 và tổng hợp cho tất cả các trục bánh. Việc xử lý số liệu thống kê về cường độ hao mòn đuợc tiến hành bằng phần mềm chuyên dùng [1]. 2.1. Hao mòn mặt lăn bánh xe Kết quả xử lý cho thấy cường độ hao mòn tổng hợp mặt lăn bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng tuân theo quy luật phân bố Lôgarit chuẩn và Maxoen với các thông số sau đây: n = 16; a = 2,4028 mm/10 5 km; 2 σ = 0,5414 mm2/10 10 km 2 ; CT 2 σ = 0,7358 mm. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn tổng hợp mặt lăn bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng được thể hiện trên hình 1. Hình 1. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn tổng hợp mặt lăn bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng 2.2. Hao mòn lợi (gờ) bánh xe Số liệu hao mòn lợi bánh xe đầu máy D20E được xử lý: - Riêng biệt cho từng lợi bánh xe phía bên trái (bên tài xế) và phía bên phải (bên phụ tài xế); - Tổng hợp cho các bánh xe trong cùng một trục; - Tổng hợp cho các bánh xe phía bên phải và phía bên trái; - Tổng hợp cho các bánh xe trục 1 + 2; trục 3 + 4 và 4 + 5; - Tổng hợp cho các bánh xe trong cùng một giá chuyển hướng. Cường độ hao mòn lợi bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng tuân theo quy luật phân bố Chuẩn (Gauss). Các thông số về cường độ hao mòn và đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng tương ứng với các nội dung trên được thể hiện trên các hình 2 - 10. Hình 2. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe trục số 1, tổng hợp của đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng CT 2 Hình 3. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe trục số 2, tổng hợp của đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng Hình 4. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe trục số 3, tổng hợp của đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng Hình 5. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe trục số 4, tổng hợp của đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng Hình 6. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe trục số 5, tổng hợp của đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng CT 2 Hình 7. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe trục số 6, tổng hợp của đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng Hình 8. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe của tất cả các trục, bên trái của đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng Hình 9. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe của tất cả các trục, bên phải của đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng Hình 10. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn lợi bánh xe của tất cả các trục, tổng hợp của đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng CT 2 III. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU VỀ CƯỜNG ĐỘ HAO MÒN Các thông số về cường độ hao mòn lợi bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng đã khảo sát: kỳ vọng toán học (a), sai lệch bình phương trung bình ( ) và xác suất phù hợp với phân bố Chuẩn (p) được thể hiện trên các hình 11 - 12. σ a= 2,37 σ = 0,39 0,1 < p < 0,2 1 a= 2,40 σ = 0,36 0,01 < p < 0,02 a= 2,30 σ = 0,37 0,3 < p < 0,5 a= 2,48 σ = 0,33 0,001 < p < 0,01 2 a= 2,49 σ = 0,30 0,3 < p < 0,5 a= 2,49 σ = 0,34 0,05 < p < 0,1 a= 1,94 σ = 0,33 0,5 < p < 0,7 3 a= 2,00 σ = 0,36 0,02 < p < 0,05 a= 1,85 σ = 0,29 0,01 < p < 0,02 a= 1,86 σ = 0,33 0,05 < p < 0,1 4 a= 1,91 σ = 0,32 0,1 < p < 0,2 a= 1,82 σ = 0,33 0,3 < p < 0,5 a= 2,44 σ = 0,34 0,2 < p < 0,3 5 a= 2,51 σ = 0,35 0,1 < p < 0,2 a= 2,40 σ = 0,34 0,3 < p < 0,5 a= 2,50 σ = 0,49 0,02 < p < 0,05 6 a= 2,57 CT 2 σ = 0,49 0,02 < p < 0,05 a= 2,42 σ = 0,36 0,2 < p < 0,3 a= 2,30 σ = 0,46 0,3 < p < 0,5 a= 2,27 σ = 0,48 0,1 < p < 0,2 a= 2,22 σ = 0,47 0,05 < p < 0,1 Hình 11. Tổng hợp kết quả xác định cường độ hao mòn lợi bánh xe đầu máy D20E (mm/10 5 km) tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng riêng biệt cho từng trục a= 2,43 σ = 0,38 0,3 < p < 0,5 1+2 a= 2,43 σ = 0,34 0,3 < p < 0,5 a= 2,46 σ = 0,41 0,02 < p < 0,05 a= 1,89 σ = 0,36 0,02 < p < 0,05 3+4 a= 1,95 σ = 0,37 0,05 < p < 0,1 a= 1,84 σ = 0,33 0,001 < p < 0,01 a= 2,44 σ = 0,41 0,1 < p < 0,2 5+6 a= 2,53 σ = 0,47 0,01 < p < 0,02 a= 2,43 σ = 0,39 0,2 < p < 0,3 a= 2,30 σ = 0,46 0,3 < p < 0,5 a= 2,27 σ = 0,48 0,1 < p < 0,2 a= 2,22 σ = 0,47 0,05 < p < 0,1 Hình 12. Tổng hợp kết quả xác định cường độ hao mòn lợi bánh xe đầu máy D20E (mm/105km) tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng theo từng nhóm trục Thông qua kết quả tính toán, thấy rằng: CT 2 Hao mòn cục bộ của từng bánh xe: - Cường độ hao mòn lợi bánh xe các trục số 1, 2; các trục số 3, 4; các trục số 5, 6 là tương đương nhau, chênh lệch nhau không đáng kể; - Cường độ hao mòn lợi bánh xe các trục số 3, 4 nhỏ hơn cường độ hao mòn lợi bánh xe các trục số 1, 2 và các trục số 5, 6; - Lợi bánh xe truc số 6 bên trái có cường độ hao mòn lớn nhất là 2,57 mm/10 5 km; lợi bánh xe truc số 4 bên phải có cường độ hao mòn nhỏ nhất là 1,82 mm/10 5 km. Tỷ số cường độ hao mòn lớn nhất giữ hai lợi bánh xe này là 1,412 lần; - Cường độ hao mòn lợi bánh xe của tất cả các trục phía bên phải cũng như phía bên trái cũng tương đương nhau, chênh lệch nhau không đáng kể, điều đó chứng tỏ hao mòn lợi ở hai phía là tương đối đồng đều. Hao mòn tổng hợp: - Cường độ hao mòn tổng hợp lợi bánh xe của nhóm trục số 1, 2 là 2,43 mm/10 5 km, của nhóm trục 5, 6 là 2,442,43 mm/10 5 km và của nhóm trục số 3, 4 là 1,98 lớn mm/10 5 km. Như vậy cường độ hao mòn tổng hợp lợi bánh xe nhóm trục số 1, 2 và 5, 6 lớn hơn cường độ hao mòn nhóm 3, 4 trung bình là 1,232 lần. Các thông số về cường độ hao mòn nêu trên, (đặc biệt đối với lợi bánh xe trục số 6 bên trái có cường độ hao mòn lớn nhất là 2,57 mm/10 5 km) là cơ sở cho việc xác định thời hạn làm việc của bộ trục bánh xe theo hao mòn mặt lăn và gờ bánh. Tài liệu tham khảo [1]. Đỗ Đức Tuấn. Xây dựng chương trình xử lý số liệu thống kê các đại lượng ngẫu nhiên cho việc nghiên cứu hao mòn và độ tin cậy của đầu máy diezel. Đề tài NCKH T98-CK-92, Hà Nội 1998. [2]. Đỗ Đức Tuấn. Lý thuyết độ tin cậy (Tài liệu giảng dạy cao học). Trường Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội 2003. [3]. Đỗ Đức Tuấn. Đánh giá hao mòn và độ tin cậy của chi tiết và kết cấu trên đầu máy diezel. Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, Hà Nội 2005♦ CT 2 . XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HAO MÒN MẶT LĂN VÀ LỢI BÁNH XE ĐẦU MÁY D20E VẬN DỤNG TẠI XÍ NGHIỆP ĐẦU MÁY ĐÀ NẴNG GS. TS. ĐỖ ĐỨC TUẤN Bộ môn Đầu máy – Toa xe Khoa Cơ khí Trường. độ hao mòn tổng hợp mặt lăn bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng được thể hiện trên hình 1. Hình 1. Đồ thị hàm mật độ cường độ hao mòn tổng hợp mặt lăn bánh xe đầu máy D20E tại. xác định và phân tích các đặc trưng hao mòn của mặt lăn và lợi bánh xe đầu máy. Các kết quả nhận được là cơ sở cho việc xác định thời hạn làm việc của bộ trục bánh xe theo hao mòn mặt lăn