Nghiên cứu đánh giá độ bền mỏi và tuổi thọ mỏi của khung giá chuyển hướng và trục bánh xe đầu máy D19E vận dụng trên đường sắt Việt Nam

I Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học giao thông vận tải Phạm Lê Tiến Nghiên cứu đánh giá độ bền mỏi tuổi thọ mỏi khung giá chuyển hớng trục bánh xe đầu máy D19E vận dụng đờng sắt Việt Nam Chuyên ngành: Khai thác bảo trì đầu máy xe lửa, toa xe Mã số: 62.52.44.01 LUN N TIN S K THUT Hà Nội - 2011 I - II Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học giao thông vận tải Phạm Lê Tiến Nghiên cứu đánh giá độ bền mỏi tuổi thọ mỏi khung giá chuyển hớng trục bánh xe đầu máy D19E vận dụng đờng sắt Việt Nam Chuyên ngành: Khai thác bảo trì đầu máy xe lửa, toa xe Mã số: 62.52.44.01 LUN N TIN S K THUT NGI HNG DN KHOA HC: GS TS Đỗ Đức Tuấn PGS TS Ngô Văn Quyết Hà Nội - 2010 - III - Lời cam đoan TôI xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận án trung thực cha công bố công trình khác Tác giả luận án Phạm Lê Tiến - IV - LI CM N hon thnh Lun ỏn, tỏc gi trõn trng cm n cỏc c quan ó to mi iu kin giỳp : Khoa C khớ; phũng o to Sau i hc; phũng Khoa hc; B mụn u mỏy toa xe; phũng thớ nghim VILAS 047-Trung tõm Khoa hc cụng ngh Trng i hc Giao thụng ti; Phũng thớ nghim Sc bn vt liuTrng i hc giao thụng ti; Trung tõm ỏnh giỏ h hng vt liu COMFAVin Khoa hc vt liu; Phũng thớ nghim vt liu tớnh nng k thut cao-Vin C khớ nng lng v m; Ban khoa hc cụng ngh, Ban u mỏy toa xe, Xớ nghip u mỏy H Ni-Tng cụng ty ng st Vit Nam; Vin C hc Vit Nam; Hc Vin K thut Quõn s Tỏc gi vụ cựng cm n GS.TS c Tun, PGS.TS Ngụ Vn Quyt, nhng ngi Thy ó nh hng, v gi li cm n n GS.TSKT Phm Vn Lang, ThS Nguyn Ngc Viờn, TS Lng Xuõn Bớnh, ó cung cp cỏc ti liu quý bỏu quỏ trỡnh thc hin Lun ỏn Cm n cỏc thy, cụ giỏo B mụn u mỏy toa xe, Khoa c khớ, Trng i hc giao thụng ti Trong quỏ trỡnh lm tỏc gi ó cú trao i v gi cm n ti NCS Trn Vit Bn, ThS Trn Vn Khanh, ThS Nguyn Trung Kiờn v nhiu ngi bn na ó nhit tỡnh cung cp cỏc ti liu quý bỏu H ni, thỏng nm 2011 Phm Lờ Tin -VMC LC Li núi u Chng 1: Tng quan v nghiờn cu 1.1 Khỏi nim v c hc phỏ hu 1.1.1 Khỏi nim v bn c hc phỏ hu 1.1.2 ng dng ca c hc phỏ hu k thut 1.1.3 Nhng khỏi nim c bn v Lý thuyt mi 1.1.4 Nhng ch tiờu phỏ hu mi 1.2 Bn cht s phỏ hu mi 1.3 bn vt liu ca kt cu v cỏc ch tiờu ỏnh giỏ 11 1.4 Tng quan v u mỏy diezel truyn ng in D19E dng trờn ng st Vit nam 15 1.4.1 Khỏi nim v u mỏy D19E 15 1.4.2 Tỡnh hỡnh dng M D19E ang s dng trờn SVN 1.5 Tỡnh hỡnh v nghiờn cu v ngoi nc 16 18 1.5.1 Tỡnh hỡnh nghiờn cu ngoi nc 18 1.5.2 Tỡnh hỡnh nghiờn cu nc 21 1.6 Mc tiờu, hng, phng phỏp v ni dung nghiờn cu ca ti 26 1.7 Kt lun chng 28 Chng 2: C s lý thuyt ỏnh giỏ bn mi v d bỏo tui th mi khung giỏ chuyn hng v trc bỏnh xe u mỏy 30 2.1 S lan truyn vt nt mi 30 2.1.1 C hc phỏ hu i vi vt nt mi 30 2.1.2 c im ca vựng n - u vt nt 32 2.1.3 Tc phỏt trin vt nt mi 33 2.2 Phng trỡnh ng dng phỏ hu mi 36 2.2.1 Phng trỡnh ng dng phỏ hu mi dng tuyt i 36 2.2.2 Phng trỡnh ng dng phỏ hu mi dng tng i .38 2.3 xut mt dng phng trỡnh lan truyn vt nt cú k ti tn s ti trng i vi KGCH u mỏy D19E 39 2.3.1 Nhng nhn xột 40 2.3.2 C s lý thuyt 41 2.3.3 Nhng gi thit 42 2.3.4 Phng phỏp xõy dng 42 2.4 Tớnh toỏn bn mi theo cỏc h s an ton 44 - VI 2.4.1 Tớnh toỏn bn mi theo cỏc h s an ton t ti n nh 44 2.4.2 Tớnh bn mi theo cỏc h s an ton t ti khụng n nh 46 2.5 D bỏo tui th mi 46 2.5.1 Khỏi nim c bn v tui th mi 46 2.5.2 Cỏc phng phỏp c lng sc sng cỏc b phn t ti khụng n nh 47 2.6 Kt lun chng 48 Chng 3: Nghiờn cu th nghim xỏc nh cỏc c trng c hc, c trng mi mu vt liu khung giỏ chuyn hng v trc bỏnh xe u mỏy D19E 49 3.1 Phõn tớch thnh phn kim loi, xỏc nh mỏc 49 3.1.1 Phõn tớch vt liu trc bỏnh xe u mỏy D19E 49 3.1.2 Phõn tớch vt liu khung giỏ chuyn hng u mỏy D19E 50 3.2 Xỏc nh tiờu chun th nghim 51 3.2.1 Tiờu chun th nghim xỏc nh gii hn mi 51 3.2.2 Tiờu chun th nghim tc lan truyn vt nt v dai phỏ hu 3.3 Ch to cỏc mu vt liu th nghim 51 54 3.3.1 Chun b phụi ca mu vt liu th nghim 54 3.3.2 Mu vt liu th nghim xỏc nh cỏc c trng c hc 55 3.3.3 Mu vt liu th nghim xỏc nh gii hn mi 55 3.3.4 Mu vt liu th nghim xỏc nh tc lan truyn vt nt v dai phỏ hu 56 3.4 Thit b th nghim . 57 3.4.1 Thit b th nghim xỏc nh c trng c hc ca mu 3.4.2 Thit b th nghim xỏc nh gii hn mi 57 58 3.4.3 Thit b th nghim xỏc nh tc lan truyn vt nt v dai phỏ hu 59 3.5 Th nghim xỏc nh cỏc c trng c hc ca mu th nghim: gii hn chy, gii hn bn, mụun n hi v h s bin dng 61 3.6 Th nghim xỏc nh gii hn mi 63 3.6.1 Th nghim xỏc nh gii hn mi ca vt liu KGCH 3.6.2 Th nghim xỏc nh gii hn mi ca vt liu TBX 63 66 3.7 Th nghim xỏc nh tc lan truyn vt nt v dai phỏ hu 69 3.7.1 Th nghim xỏc nh tc lan truyn vt nt v dai phỏ hu ca mu vt liu KGCH 69 3.7.2 Th nghim xỏc nh tc lan truyn vt nt v dai phỏ hu ca mu vt liu TBX 74 3.8 Kt lun chng 77 - VII Chng 4: Tớnh toỏn bn mi v d bỏo tui th mi khung giỏ chuyn hng v trc bỏnh xe ca u mỏy D19E 78 4.1 c im kt cu ca KGCH v TBX u mỏy diezel D19E 4.1.1 Gii thiu tng th u mỏy D19E kiu CKD7F 78 78 4.1.2 Kt cu trc bỏnh xe u mỏy D19E 80 4.1.3 Kt cu khung giỏ chuyn hng u mỏy D19E 81 4.2 Tớnh toỏn lý thuyt kim nghim bn khung giỏ chuyn hng v trc bỏnh xe u mỏy D19E 82 4.2.1 Tớnh toỏn lý thuyt kim nghim bn KGCH u mỏy D19E 4.2.2 Tớnh toỏn lý thuyt kim nghim bn TBX u mỏy D19E 4.3 Tớnh toỏn bn mi theo lý thuyt c hc phỏ hu 82 87 .92 4.3.1 Tớnh bn mi mi theo lý thuyt ng dng phỏ hu mi .92 4.3.2 Tớnh toỏn bn mi theo ngng phỏt trin vt nt mi 125 4.4 D bỏo tui th mi KGCH u mỏy D19E 133 4.5 Mt s bin phỏp nõng cao bn mi cho KGCH 136 4.5.1 Gim mc ng sut trung cc b ca kt cu KGCH 137 4.5.2 Trỏnh dng u mỏy chu ti vi tn s nh bt li 139 4.6 Kt lun chng 139 Kt lun chung 143 - VIII DANH MC CC Kí HIU a0 - chiu di vt nt ban u a - chiu di vt nt ng vi s chu trỡnh ng sut N ath - giỏ tr ti hn ca chiu di vt nt a, a - tui th tng i cho trng hp ng sut phỏp v ng sut tip att - chiu di vt nt thc t a,b - nhng hng s mi ca vt liu lm chi tit A v B - cỏc hng s ca vt liu lm khung giỏ chuyn hng, phng trỡnh lan truyn vt nt mi c xut cú xột ti tn s ti trng C, n - cỏc h s ph thuc vt liu ch to chi tit phng trỡnh ca Paris da/dN - tc lan truyn vt nt mt chu trỡnh ng sut E - mụun n hi g, h, - cỏc chuyn v thnh phn tng ng vi ba dng ti sinh bin dng G - graien tuyt i ca ng sut ln nht G - graien tng i ca ng sut ln nht G mu , G mx - graien tng i ng sut ln nht ca mu un v xon G ctu , G ctx - graien tng i ng sut ln nht ca chi tit un v xon KI - h s cng ng sut i vi dng ti sinh bin dng dng I KIi - h s cng ng sut i vi dng ti sinh bin dng dng I th i Kth - giỏ tr ti hn ca h s cng ng sut KIC - dai phỏ hy ca vt liu KIC KGCH , KIC TBX - dai phỏ hy ca vt liu lm KGCH v TBX u mỏy D19E KImax - giỏ tr ln nht ca h s cng ng sut dng I KImin - giỏ tr nh nht ca h s cng ng sut dng I K - s gia h s cng ng sut u vt nt Kth - ngng phỏt trin vt nt ca vt liu vi h s R = 0,1 ng vi da/dN = 10-7 (K)th* - ngng phỏt trin vt nt ca vt liu vi h s R = 0,1 ng vi da/dN = 10-8 K - h s ti trng ng Kr - h s cng cỏc ng sut d Km - h s cng cỏc ng sut ti thi im m vt nt k1 - h s tớnh ti khụng ng nht ca vt liu k2 - h s tớnh ti ni ng sut k v k - h s trung ng sut phỏp v ng sut tip thc t L - tui th (s gi, km) ca chi tit thuc b phn chy ca u mỏy ni - tng s chu ký ng sut ca i (hoc i) Ni - s lng chu trỡnh dn ti phỏ hu mi tng ng vi gii hn mi hn ch i - IX No - s chu trỡnh ng sut c s m, m - s m ca ng cong mi Wohler cho trng hp ng sut phỏp v ng sut tip MX.K, MX.H - Mụ men xon tỏc dng lờn trc bỏnh xe u mỏy lm vic ch kộo v hóm Pm - tng trng lng u mỏy p, q - cỏc hng s c trng cho s chng mi ca vt liu phng trỡnh ng cong mi R - h s phi i xng ca chu trỡnh ng sut Smax - ng sut ln nht ti khõu yu nht chi tit s gõy s phỏ hu xỏc sut P% Sgh - gii hn mi ca mu chun chu trỡnh ng sut N0 tb - khong thi gian, km tỏc ng ca mt blc ng sut, tớnh theo cỏc khu gian c trng cho cỏc trng thỏi hnh u mỏy up (zp) - phõn v vi xỏc sut phỏ hu P% u, , m - cỏc thụng s phõn b thu ca Veibull phng trỡnh ng dng phỏ hy mi Wm - chiu rng mu th nghim xỏc nh da/dN v KIC Wmu, Wctu - mụmen chng un ca mu chun trn, ca chi tit Wmx, Wctx - mụmen chng xon ca mu chun trn, ca chi tit w - Kớch thc vựng bin dng V - tc ca u mỏy fi - tn s ti trng th i f0 - tn s ti trng nh nht ft - nhỳn tnh ca h thng lũ xo giỏ chuyn f(g) - tham s khụng th nguyờn, hoc l h sụ' hỡnh hc ca kt cu cú vt nt FK.m, FH.m - Lc kộo ng ln nht, lc hóm ln nht ca u mỏy FK.tk, FH.tk - lc kộo, hóm tỏc dng lờn mt v trớ kộo bu du trờn KGCH FK.TBX, FH.TBX - Lc kộo, hóm tỏc dng lờn mt trc bỏnh xe YP - ỏp lc ngang ca KGCH lờn mt TBX u mỏy i vo ng cong ss - lch bỡnh phng trung bỡnh ca i lng ngu nhiờn lg(max - u) s, s - h s an ton mi ng sut phỏpv ng sut tip s - h s an ton mi ton phn ; - h s trung ng sut lý thuyt - h s tớnh ti cht lng b mt gia cụng v - h s nh hng kớch thc ca chi tit - h s nh hng ca kớch thc tuyt i ti sc chng phỏ hu mi ca chi tit K - h s ma sỏt gia quc hóm bỏnh xe - h s nhy ca vt liu ng vi chu trỡnh khụng i xng - h s Poisson - c gi l ch tiờu ng dng phỏ hu mi khụng th nguyờn -Xu, x - ch tiờu ng dng phỏ hu mi chi tit b un, b xon - s blc (khi) ti trng tỏc ng ph ti v - h s c trng mi cỏc c tớnh vt liu, i vi s trung ng sut c yu t t l max - ng sut ln nht mt im no ú ca phõn t ang kho sỏt ca chi tit c - gii hn chy b - gii hn bn t - ng sut tnh R - gii hn mi ca vt liu vi h s chu trỡnh ng xut R N - ng sut ng vi s chu trỡnh N -1ct - gii hn mi ca chi tit - gii hn bn mi cỏc mu thớ nghim vi chu trỡnh mch ng 1k - gii hn mi un thun tuý, chu trỡnh i xng, cú xột ti h s trung ng sut -1KGCH, -1KGCH - gii hn mi ca vt liu chu un v xon ca KGCH u mỏy D19E -1TBX, -1TBX - gii hn mi ca vt liu chu un v xon ca trc bỏnh xe u mỏy D19E v - gii hn mi ca vt liu chu un v xon ca mu chun ; - gii hn mi trung bỡnh ca mu vt liu chu un v xon m v m - ng sut phỏp v ng sut tip trung bỡnh - a v a - ng sut phỏp v ng sut tip biờn e, e - ng sut phỏp v ng sut tip tng ng - thụng s ca phng trỡnh ng dng phỏ hy mi tuyt i , , v - h s nh hng s bt cõn i n biờn gii hn ca vt liu b - h s bỏm gia mt ln bỏnh xe v ray DANH MC CC CH VIT TT KGCH: Khung giỏ chuyn hng TBX: Trc bỏnh xe T: Truyn ng in CK: ng c in kộo SVN: ng st Vit Nam HSCUS: H s cng ng sut HSATM: H s an ton mi GHBM: Gii hn bn mi data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học giao thông vận tải Phạm Lê Tiến Nghiên cứu đánh giá độ bền mỏi tuổi thọ mỏi khung giá chuyển hớng trục bánh xe đầu máy D19E vận dụng đờng sắt Việt Nam. .. đầu máy xe lửa, toa xe Mã số: 62.52.44.01 LUN N TIN S K THUT NGI HNG DN KHOA HC: GS TS Đỗ Đức Tuấn PGS TS Ngô Văn Quyết Hà Nội - 2010 - III - Lời cam đoan TôI xin cam đoan công trình nghiên cứu. .. khung giỏ chuyn hng v trc bỏnh xe u mỏy D19E 49 3.1 Phõn tớch thnh phn kim loi, xỏc nh mỏc 49 3.1.1 Phõn tớch vt liu trc bỏnh xe u mỏy D19E 49 3.1.2 Phõn tớch vt liu khung