Tối ưu hóa thời hạn bảo dưỡng, sửa chữa bộ phận chạy đầu máy diesel khai thác trong điều kiện việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ VÕ TRỌNG CANG TỐI ƯU HÓA THỜI HẠN BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY DIESEL KHAI THÁC TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 10/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ VÕ TRỌNG CANG TỐI ƯU HÓA THỜI HẠN BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY DIESEL KHAI THÁC TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Ngành: Mã số: Chuyên sâu: Kỹ thuật khí động lực 9520116 Khai thác, bảo trì đầu máy xe lửa, toa xe LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Người hướng dẫn thứ nhất: GS.TS Đỗ Đức Tuấn Người hướng dẫn thứ hai: PGS.TS Đỗ Việt Dũng HÀ NỘI, 10/2020 i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Hà Nội, ngày 01 tháng 10 năm 2020 Tác giả luận án Võ Trọng Cang Người hướng dẫn thứ nhất: GS.TS Đỗ Đức Tuấn Người hướng dẫn thứ hai: PGS.TS Đỗ Việt Dũng ii TÓM TẮT LUẬN ÁN Dựa lý thuyết độ tin cậy lý thuyết tối ưu, luận án nghiên cứu xác định tuổi thọ gamma phần trăm (γ %) thời hạn làm việc đến kỳ sửa chữa với chi phí sửa chữa đơn vị tổng cộng tối thiểu tương ứng cho phận bị hư hỏng mòn đầu máy diesel khai thác ngành đường sắt Việt Nam Các chương trình phần mềm với ngơn ngữ lập trình Matlab xây dựng để thực q trình tính tốn Đối tượng minh họa việc áp dụng phương pháp số chi tiết phận chạy đầu máy diesel truyền động điện D19E sử dụng Xí nghiệp Đầu máy Sài Gịn ABSTRACT Based on the reliability theory and the optimization theory, the dissertation studies the determination of gamma-percentage life ( %) and the working time until repair with respective minimum total unit repair cost for the parts damaged by wear of the diesel locomotives used in Vietnam Railways System Software programs with the Matlab programming language have been built to perform the computational processes Objects that illustrate the application of this method are some primary parts on the running gears of the diesel electric locomotives D19E used at the Saigon Locomotive Enterprise iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Tóm tắt luận án ii Abstract ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt vii Giải thích thuật ngữ viii Danh mục bảng, biểu xi Danh mục hình vẽ, đồ thị xiv MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA VÀ TỐI ƯU HÓA CHU KỲ SỬA CHỮA ĐẦU MÁY 1.1 Tổng quan mạng lưới đường sắt Việt Nam 1.2 Tổng quan đầu máy ngành đường sắt Việt Nam 1.3 Khái quát hệ thống bảo dưỡng, sửa chữa đầu máy diesel 11 1.3.1 Khái niệm chung 11 1.3.2 Một số nguyên tắc thiết lập chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa cụm chi tiết đầu máy đầu máy diesel 12 1.4 Hệ thống chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa đầu máy 15 1.4.1 Hệ thống chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa đầu máy nước 15 1.4.2 Hệ thống chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa đầu máy Việt Nam 23 1.5 Tổng quan tối ưu hóa chu kỳ bảo dưỡng sửa chữa phương tiện nói chung 32 iv 1.5.1 Giới thiệu chung 32 1.5.2 Chiến lược bảo dưỡng 33 1.5.3 Tối ưu hoá bảo dưỡng 34 1.6 Tổng quan tối ưu hóa chu kỳ bảo dưỡng sửa chữa đầu máy 34 1.6.1 Các nghiên cứu nước 34 1.6.2 Các nghiên cứu nước 37 Kết luận Chương 40 CHƯƠNG CƠ SỞ XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CÁC CHI TIẾT TRÊN ĐẦU MÁY ĐẾN KHI HỎNG DO MÒN VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN 2.1 Giới thiệu tổng quát chi tiết phận chạy đầu máy diesel truyền động điện D19E 41 2.1.1 Giới thiệu tổng quát đầu đầu máy D19E 41 2.1.2 Giới thiệu tổng quát giá chuyển hướng đầu máy diesel truyền động điện D19E 43 2.1.3 Kết cấu trục bánh xe đầu máy D19E 45 2.1.4 Kết cấu động điện kéo đầu máy D19E 46 2.2 Các dạng hư hỏng chi tiết đầu máy diesel 51 2.2.1 Các dạng hư hỏng theo tác động ngoại lực 51 2.2.2 Các dạng hư hỏng theo thời gian tác động 53 2.3 Mơ hình xác định đánh giá đặc trưng hao mòn số chi tiết phận chạy đầu máy diesel truyền động điện 57 2.3.1 Mơ hình xác định đánh giá đặc trưng hao mòn chi tiết trục bánh xe đầu máy diesel 57 2.3.2 Mô hình xác định đánh giá đặc trưng hao mịn chi tiết gối đỡ động điện kéo 63 2.3.3 Mơ hình xác định đánh giá đặc trưng hao mịn cổ góp động điện kéo đầu máy diesel 66 2.4 Cơ sở xác định thời hạn làm việc chi tiết hư hỏng mòn 68 2.4.1 Khái niệm chung 68 v 2.4.2 Q trình hao mịn chi tiết xét theo quan điểm xác suất 69 2.4.3 Xác định tiêu độ tin cậy theo thời gian hỏng mòn 71 2.4.4 Xác định tiêu độ tin cậy theo biểu mòn 72 2.5 Xây dựng chương trình tính tốn xác định thời hạn làm việc chi tiết hư hỏng mòn 78 2.5.1 Lưu đồ thuật tốn chương trình 78 2.5.2 Các tính chương trình 79 2.5.3 Các giao diện chương trình 79 Kết luận chương 80 CHƯƠNG CƠ SỞ TỐI ƯU HÓA THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA CÁC CHI TIẾT TRÊN ĐẦU MÁY ĐẾN KHI HỎNG DO MÒN VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN 3.1 Cơ sở tối ưu hóa hệ thống chu kỳ sửa chữa chi tiết đầu máy 81 3.1.1 Các nguyên tắc xây dựng hệ thống bảo dưỡng sửa chữa dự phịng có kế hoạch đầu máy tối ưu hóa chu kỳ sửa chữa 81 3.1.2 Thuật toán tối ưu hoá 89 3.2 Xây dựng chương trình tính tốn hệ thống chu kỳ sửa chữa tối ưu phận đầu máy có xét tới chi phí nhỏ cho sửa chữa tuổi thọ gamma phần trăm chi tiết 97 3.2.1 Thiết lập lưu đồ thuật toán 97 3.2.2 Các chức chương trình 100 3.2.3 Các giao diện chương trình 100 Kết luận Chương 101 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC TỐI ƯU ĐẾN KHI HỎNG DO MÒN CỦA CÁC CHI TIẾT BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY D19E SỬ DỤNG TẠI XÍ NGHIỆP ĐẦU MÁY SÀI GỊN 4.1 Xác định thời hạn làm việc chi tiết phận chạy đầu máy diesel truyền động điện hư hỏng mòn 102 4.1.1 Vấn đề thu thập số liệu thống kê hao mòn chi tiết 102 vi 4.1.2 Vấn đề xác định thời hạn làm việc gamma phần trăm chi tiết 103 4.1.3 Xác định thời hạn làm việc trục bánh xe đầu máy D19E theo hao mòn mặt lăn 103 4.1.4 Xác định thời hạn làm việc trục bánh xe đầu máy D19E theo hao mòn gờ bánh 109 4.1.5 Xác định thời hạn làm việc gối đỡ động điện kéo đầu máy D19E 112 4.1.6 Xác định thời hạn làm việc động điện kéo đầu máy D19E theo hao mịn cổ góp 117 4.1.7 Tổng hợp kết tính tốn thời hạn làm việc gamma phần trăm chi tiết phận chạy đầu máy D19E sử dụng Xí nghiệp Đầu máy Sài Gòn 121 4.2 Tính toán xác định chu kỳ sửa chữa tối ưu phận chạy đầu máy D19E sử dụng Xí nghiệp Đầu máy Sài Gòn 123 4.2.1 Số liệu tính toán 123 4.2.2 Kết tính tốn 125 4.3 So sánh kết tính tốn thời hạn làm việc tối ưu chi tiết phận chạy đầu máy D19E với chu kỳ sửa chữa hành ĐSVN 136 Kết luận Chương 141 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .142 Kết luận 142 Kiến nghị 143 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO .146 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Chữ viết đầy đủ BDKT Bảo dưỡng kỹ thuật BDSC Bảo dưỡng sửa chữa BX Bánh xe BXT Bánh xe trái BXP Bánh xe phải BR Phía có bánh ĐCĐK Động điện kéo ĐLNN Đại lượng ngẫu nhiên ĐSVN Đường sắt Việt Nam GCH Giá chuyển hướng GBX Gờ bánh xe KBR Phía khơng có bánh KHCN Khoa học cơng nghệ MLBX Mặt lăn bánh xe MPĐK Máy phát điện kéo TBX Trục bánh xe TĐĐ Truyền động điện TĐTL Truyền động thủy lực TUH Tối ưu hóa P Phía phải T Phía trái T1, T2, T3, T4, T5, T6 Trục số 1, 2, 3, 4, 5, TH Tổng hợp viii GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ Trong lĩnh vực đầu máy, toa xe ngành đường sắt sử dụng số thuật ngữ chuyên ngành đặc thù sau Vận dụng Đầu máy vận dụng đầu máy làm nhiệm vụ kéo tàu tuyến, chờ công việc, chỉnh bị kiểm tra kỹ thuật Đầu máy không vận dụng đầu máy nằm cấp sửa chữa, chờ sửa chữa, điều chuyển từ nơi đến nới khác, chờ lý Chỉnh bị Tập hợp công việc: cấp nhiên liệu, vật liệu bôi trơn, nước làm mát động diesel, cát kiểm tra kỹ thuật cho đầu máy gọi chỉnh bị đầu máy Khối lượng chỉnh bị đầu máy: khối lượng thân đầu máy cộng với khối lượng nhiên liệu, vật liệu bôi trơn, nước làm mát cát cấp đầy đủ lên đầu máy Giải thể Giải thể đầu máy hay cụm chi tiết việc tháo rời cụm chi tiết đầu máy, tháo rời chi tiết khỏi cụm chi tiết trước tiến hành sửa chữa để làm kiểm tra trạng thái kỹ thuật chúng phục vụ cho trình sửa chữa Ở đơn vị sửa chữa người ta thiết lập biên giải thể, ghi đầy đủ thơng tin tình trạng kỹ thuật chi tiết sau giải thể Lắp ráp Sau chi tiết sửa chữa, chúng lắp ghép với thành cụm chi tiết, cụm chi tiết lắp ghép với tạo thành đầu máy hồn chỉnh Do có khái niệm lắp ráp cụm chi tiết lắp ráp tổng thể đầu máy Thanh lý Khi đầu máy hết niên hạn sử dụng bị tai nạn nặng phục hồi sửa chữa nữa, không sử dụng bị loại bỏ Trong ngành đường sắt gọi lý (đầu máy lý) Chu kỳ sửa chữa ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ VÕ TRỌNG CANG TỐI ƯU HÓA THỜI HẠN BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA BỘ PHẬN CHẠY ĐẦU MÁY DIESEL KHAI THÁC TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM. .. kỳ bảo dưỡng, sửa chữa đầu máy 15 1.4.1 Hệ thống chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa đầu máy nước 15 1.4.2 Hệ thống chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa đầu máy Việt Nam 23 1.5 Tổng quan tối ưu hóa. .. quy chuẩn bảo dưỡng sửa chữa đầu máy nói chung đầu máy D19E nói riêng ngành đường sắt Việt Nam 5 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA VÀ TỐI ƯU HÓA CHU KỲ SỬA CHỮA ĐẦU MÁY 1.1 Tổng