Разработка графика движения поездов
Введение
поезд локомотивный движение
Целью курсовой работы является расчет системы
эксплуатации и ремонта электровозов грузового движения в локомотивном депо.
По заданным размерам движения необходимо:
разработать и построить график движения грузовых поездов для участка работы
локомотивных бригад; составить расчетную ведомость электровозов; рассчитать
показатели использования электровозов и их эксплуатируемый парк; количество
локомотивных бригад для заданного размера движения поездов; рассчитать годовой
пробег локомотивов на заданном участке; разработать оптимальную систему
плановых ремонтов локомотивов; рассчитать годовую программу ремонтов, число
ремонтных позиций; выполнить анализ использования ресурса узлов электровоза;
предложить мероприятия по увеличению ресурса деталей, лимитирующих межремонтные
пробеги.
1. Расчет системы эксплуатации электровозов
поезд локомотивный движение
1.1 Разработка и построение графика движения
поездов
График движения поездов является основой
организации движения. Требования к графику движения изложены в §13.2 ПТЭ.
График движения поездов должен обеспечивать:
·
удовлетворение
потребностей в перевозках пассажиров и грузов;
·
безопасность
движения поездов;
·
эффективное
использование пропускной и провозной способности участков и перерабатывающей
способности станций;
·
рациональное
использование подвижного состава;
·
соблюдение
установленной продолжительности непрерывной работы локомотивных бригад;
·
Возможность
производства работ по текущему содержанию и ремонту пути, сооружений, устройств
СЦБ, связи и электроснабжения.
График движения представляет собой сетку, где по
горизонтальной оси откладывают время в часах, а по вертикальной оси указывают
расположение раздельных пунктов. В курсовой работе масштаб времени принимаем 1
час - 30 мм. Масштаб расстояния - 50 мм на перегон. По точкам отправления и
прибытия проводят линию хода поезда. Каждому поезду присваивается номер в
соответствии с категорией поезда. Поездам одного направления присваивают
нечетные номера, другого - четные.
Разрабатываемый график будет служить для
определения показателей использования локомотивов, поэтому он должен содержать
время отправления и прибытия поездов по конечным станциям и суммарное время
нахождения поездов на участке с разделением его на время чистого движения и
время стоянки на конечных станциях.
Ходовое время:
tх
= L/vх,(1.1)
где:L
- длина участка, L = 250 км,
vх
- ходовая скорость, vх
= 56 км/ч.
tх
= 250/56 = 4,46ч = 4.30
На участке обращаются 4 вида поездов:
1. без
остановок - 17 пар поездов;
2. с
одной остановкой - 2 пары поездов, tст
= 0.12
3. с
двумя остановками - 2 пары поездов, tст
= 0.25;
4. с
тремя остановками (сборные) - 3 пары поездов, tст
= 4.10.
Суммарное число пар поездов n=24.
Время в чистом движении:
tч дв
= tх +
(к + 1)∙τрз,(1.2)
где:к - число остановок;
τрз
- время на разгон и замедление, τрз
= 0.04.
Получим
4 значения tч дв
для поездов, следующих:
1. без
остановок: tч дв
= 4.30 + 0.04 = 4.34;
2. с
одной остановкой, tч
дв
= 4.30 + 2∙0.04 = 4.38;
3. с
двумя остановками, tч
дв
= 4.30 + 3∙0.04 = 4.42;
4. с
тремя остановками, tч
дв
= 4.30 + 4∙0.04 = 4.46.
Время нахождения поезда на участке:
tуч
= tч дв +
tст(1.3)
Получим
4 значения tуч
для поездов, следующих:
1. без
остановок: tуч
= 4.34;
2. с
одной остановкой, tуч
= 4.38 + 0.12 = 4.50;
3. с
двумя остановками, tуч
= 4.42 + 0.25 = 5.07;
4. с
тремя остановками, tуч
= 4.16 + 4.10 = 8.56.
Согласно заданию на курсовую работу скорости,
время на разгон и замедление в обоих направлениях одинаковы, следовательно,
полученные времена хода используем для поездов независимо от направления
движения.
Также при составлении графика необходимо
предусмотреть нитки для 8 пар пассажирских поездов. Время нахождения на участке
пассажирских поездов принимаем такое же, как и у грузового, следующего без
остановок.
Кроме того необходимо предусмотреть
предоставление окна для ремонтно-ревизионных работ на контактной сети не менее
одного часа в светлое время суток для обоих направлений движения независимо.
.2 Заполнение расчетной ведомости работы электровозов
на участке
.2.1 Порядок заполнения ведомости в направлении
“туда”
Прежде всего, заполняется гр.12 в “шапке”
ведомости. В нее заносится дополнительное время работы бригады “туда”, которое
включает время от явки бригады к дежурному по депо до отправления с поездом, а
также - с момента прибытия с поездом на конечную станцию до освобождения от
работы у дежурного по депо.
Составляющие дополнительного времени:
1) До отправления с поездом:
- на станционных путях - 0.50;
на приемку - 0.22.
) По прибытии с поездом:
- на экипировку и сдачу - 0.25.
Всего до отправления и по прибытии - 1.37.
Заполнение ведомости ЦДЛ №1 ведется в порядке
отправления поездов с начальной станции. Для каждого поезда заполняют одну
строку расчетной ведомости.
Первой заполняется графа 4, в которой
указывается время отправления поезда, взятое из графика движения поезда.
Затем заполняется гр.3 - простой поезда на
станции смены бригад - 0.20 - 0.40 - для сквозного поезда и, 1.30 - для
сборного поезда.
Гр.2 = гр.4 - гр.3.
В гр.1 указывается номер поезда в соответствии с
графиком движения.
В гр. 5, 6, 7 указываются элементы времени
движения поезда данной категории в соответствии с результатами расчета. Причем
гр. 7 = гр. 5 + гр. 6.
В гр. 8 указывается время прибытия данного
поезда на конечную станцию в соответствии с графиком движения поездов.
В гр. 9 указывается время работы бригады в одном
направлении с учетом дополнительного времени, т.е. гр.9 = гр.7 + гр.12.
В первой строке гр.10 указывается время
нахождения локомотива в пункте оборота, которое складывается из времени
проведения ТО-2 (1 час) и времени экипировки (30 мин), т.е. в первой строке
гр.10 указывается время 1.30. остальные строки гр.10 не заполняются.
Гр.11 = гр.8 + гр.10
В таком же порядке заполняются и все остальные
строки расчетной ведомости для направления “туда”. Пассажирские поезда в
расчетной ведомости не показываются.
.2.2 Порядок заполнения ведомости в направлении
“обратно”
Так же как и для направления “туда” сначала
заполняют “шапку” гр.14. Порядок ее заполнения такой же, что и гр.12.
Составляющие дополнительного времени:
2) До отправления с поездом:
- на станционных путях - 0.22;
на приемку - 0.50.
) По прибытии с поездом:
- на экипировку и сдачу - 0.25.
Всего до отправления и по прибытии - 1.37.
Порядок следования поездов в расчетной ведомости
должен точно соответствовать графику движения поездов.
Заполнение строки начинают с гр. 18, в которой
показывается время отправления поезда из пункта оборота в соответствии с
графиком движения поездов.
Гр.15 заполняется аналогично гр.1.
Гр.16, 17 не заполняются.
Гр.19 заполняется после составления графика
оборота локомотивов - увязки локомотивов по «ниткам» графика движения.
Для локомотива, прибывшего на станцию оборота, в
гр.11 указано возможное время его отправления обратно с учетом времени
нахождения в пункте оборота (гр.10). Увязка его с поездом обратного направления
осуществляется путем сравнения величин, указанных в гр.11 и гр.18. увязка
должна быть такой, чтобы обеспечивалось соотношение tгр.11
≤
tгр.18.
Причем разность Δt
= tгр.18
- tгр.11 должна
быть минимальной, но не менее времени, указанного в гр.10.
Гр.19 = гр.18 - гр.8, причем графы берутся в
соответствии с линией графика оборота, которая соединяет строку прибытия
электровозов на станцию оборота со строкой отправления его обратно.
Гр.20 не заполняется.
Гр.21, 22, 23 заполняются аналогично гр.5, 6, 7.
В гр.24 указывается время прибытия поезда на
конечную станцию при движении обратно в соответствии с графиком движения
поездов.
Гр.25 = гр.23 + гр.14.
Гр.26 не заполняется.
По окончании заполнения расчетной ведомости и
составления графика оборота локомотивов суммируются времена, характеризующие
время простоя поездов или локомотивов, время работы локомотивных бригад для
обоих направлений, т.е. находится:
∑ гр.3, ∑ гр.5, ∑ гр.6, ∑
гр.7, ∑ гр.9, ∑ гр.19, ∑ гр.21, ∑ гр22, ∑ гр.23, ∑
гр.25.
.3 Расчет показателей использования
локомотивного парка
Суточные локомотиво-часы:
∑ Т = ∑ гр.3 + ∑ гр.7 + ∑
гр.23 + ∑ гр.19(1.4)
∑ Т = 9.15 + 119 + 119 + 44.20 = 291.35 =
306,88 лок-ч
Суточные локомотиво-часы в чистом движении:
∑ Тч.дв = ∑ гр.5 + ∑
гр.21(1.5)
∑ Тч.дв = 105.16 + 105.16=
210.32 = 221,2 лок- ч
Суточные локомотиво-часы нахождения на участке:
∑ Туч = ∑ гр.7 + ∑
гр.23(1.6)
∑ Туч = 119 + 119 = 238 =
246,33 лок-ч
Суточные локомотиво-километры:
∑ L
= 2∙n∙ L
,(1.7)
где:L
- длина участка, L = 250 км;
n - число пар
поездов, n = 24.
∑ L
= 2∙24∙250 = 12000 лок-км
Суточные тонно-километры:
∑ QL
= 2∙n∙ L∙Q
,(1.8)
где:Q
- средний вес поезда, Q
= 5000 т.
∑ QL
= 2∙24∙250∙5000 = 60 млн. т∙км
Участковый оборот локомотива:
, ч
Коэффициент потребности локомотивов на пару
поездов:
(1.10)
Число локомотивов эксплуатируемого парка:
Nэ
= Кп∙n(1.11)
Nэ
= 0,53∙24 = 12,72
Полученное число округляем до целого в большую
сторону. Принимаем число локомотивов равным Nэ
= 13.
Средняя техническая скорость:
(1.12)
, км/ч
Участковая скорость:
(1.13)
, км/ч
Коэффициент участковой скорости:
(1.14)
Среднесуточный пробег локомотива:
(1.15)
, км
Среднесуточная производительность локомотива:
(1.16)
, млн. т∙км/лок
1.4 Расчет потребности в локомотивных бригадах
Расчет количества локомотивных бригад для
обслуживания поездов по действующему графику при сменной езде выполняется по
размерам движения и времени бригады за оборот. Различают явочный и списочный
состав локомотивных бригад.
Явочный состав локомотивных бригад
рассчитывается по формуле:
,(1.17)
где:30,4 - среднее число дней в календарном
месяце;
τм
- фонд работы одной бригады в месяц, τм
= 173,5 ч.
16
Явочный состав - 57 бригад.
Списочный штат больше явочного на 15%:
Бс = 1,15∙Бя(1.18)
Бс = 1,15∙57 = 65,55
Списочный состав - 66 бригад.
.5 Расчет годового пробега электровозов
Для расчета годовой программы ремонтов
необходимо определить пробег поездных электровозов на заданном участке.
Локомотиво-километры пробега получают по
размерам движения n или по
среднесуточному пробегу S:
·
по
размерам движения:
Lгод
= 365∙2∙n∙Lуч(1.19)
год
= 365∙2∙24∙250
= 4,38
млн. лок-км
·
по
среднесуточному пробегу:
Lгод
= 365∙S∙Nэ(1.20)
Lгод
= 365∙938∙13 = 4,45 млн. лок-км
Разница обусловлена округлением числа
локомотивов Nэ
при его расчете в большую сторону.
При дальнейших расчетах будем использовать Lгод
= 4,45 млн. лок-км.
2. Расчет системы ремонта электровозов
.1 Расчет оптимальной структуры плановых
ремонтов локомотивов
Надежная работа локомотива в эксплуатации
обеспечивается, в первую очередь, за счет научно обоснованной и экономически
оправданной системы их технического обслуживания и ремонта. Эта система,
предназначенная для предупреждения постепенных отказов электроподвижного
состава, строится на планово-предупредительном принципе. При построении системы
планово-предупредительных ремонтов ЭПС стремятся как можно полнее исчерпать
ресурс деталей и узлов, заложенный при их изготовлении.
Так как система планово-предупредительных
ремонтов имеет целью предупреждение постепенных отказов ЭПС, то пробеги между ремонтами
различного вида целесообразно устанавливать в зависимости от интенсивности
износа наиболее ответственных узлов и деталей.
Исходной информацией для построения оптимальной
по экономическим критериям системы планово-предупредительных ремонтов локомотивов
являются значения гамма-процентных ресурсов изнашиваемых деталей ЭПС и
стоимости их восстановления (таблица 2.1), расположенные в порядке возрастания
ресурса.
Таблица 2.1 - Показатели надежности деталей ЭПС
|
№
|
стар.
№
|
Вид
ремонта
|
Ресурс,
тыс. км
|
Стоимость
восст., ед.
|
|
1
|
1
|
Обточка
бандажей колесных пар
|
155
|
15
|
|
2
|
4
|
Смена
шестерен тяговых редукторов
|
375
|
375
|
|
3
|
3
|
Смена
вкладышей моторно-осевых подшипников
|
490
|
225
|
|
4
|
6
|
Пропитка
изоляции тяговых двигателей
|
550
|
220
|
|
5
|
2
|
Смена
бандажей колесных пар
|
950
|
725
|
|
6
|
5
|
Обточка
коллекторов тяговых двигателей
|
1980
|
15
|
|
7
|
7
|
Замена
изоляции тяговых двигателей
|
2300
|
860
|
На межремонтные пробеги накладываются следующие
ограничения:
1. По надежности:
Для того чтобы обеспечивался принятый уровень
надежности, необходимо ремонтировать детали при пробегах L
не превышающих гамма-процентные ресурсы детали.
Li ≤ li(2.1)
2. По кратности межремонтных пробегов:
Система ремонта локомотивов строится на основе
принципа кратности пробегов между ремонтами с различными объемами. При этом в перечень
работ каждого следующего более крупного по объему ремонта включаются все работы
предыдущего, меньшего по объему ремонта.
Соблюдение принципа кратности требует, чтобы для
любых 2-х, следующих друг за другом, деталей отношение их межремонтных пробегов
было целым числом, называемым коэффициентом кратности:
(2.2)
. С учетом коэффициентов кратности межремонтные
пробеги всех деталей могут быть выражены через межремонтный пробег 1-й детали,
называемый базовым пробегом.
В качестве целевой функции при определении
оптимальных межремонтных пробегов локомотива естественно принять суммарные
удельные затраты на восстановление всех изнашиваемых деталей:
(2.3)
Таким образом, задача об определении оптимальных
межремонтных пробегов локомотива сводится к нахождению таких значений L1,
L2,…,
Ln, при которых
функция суммарных удельных затрат q
на ремонт принимает минимальное значение.
Рассчитаем оптимальную структуру ремонтного
цикла шести изнашиваемых деталей.
Начальный межремонтный пробег определяется по
формуле:
(2.4)
тыс. км
Расчет оптимальной структуры межремонтного цикла
проведем при L1
= 120 тыс.км.
Рассмотрим возможные стратегии ремонта 7-й
детали и соответствующие им удельные затраты на ремонт.
|
Пробег
тыс.км
|
Удельные
затраты у.е./тыс.км
|
|
|
L7 =
|
125
|
q7 =
|
860/125
= 6,88
|
|
|
250
|
|
860/250
= 3,44
|
|
|
375
|
|
860/375
= 2,29
|
|
|
500
|
|
860/500
= 1,72
|
|
|
625
|
|
860/625
= 1,38
|
|
|
750
|
|
860/750
= 1,15
|
|
|
875
|
|
860/875
= 0,98
|
|
|
1000
|
|
860/1000
= 0,86
|
|
|
1125
|
|
860/1125
= 0,76
|
|
|
1250
|
|
860/1250
= 0,69
|
|
|
1375
|
|
860/1375
= 0,62
|
|
|
1500
|
|
860/1500
= 0,57
|
|
|
1625
|
|
860/1625 = 0,53
|
|
|
1750
|
|
860/1750 = 0,49
|
|
|
1875
|
|
860/1875 = 0,46
|
|
|
2000
2125 2250
|
|
860/2000
= 0,43
860/2125
= 0,4
860/2250
= 0,38
|
min
|
Рассмотрим возможные стратегии ремонта 6-й (и
7-й) детали:
При L6
= 125 тыс.км:
|
L7 =
|
125
|
q6 =
|
12,5/125 + 6,88 =6,98
|
|
|
250
|
|
12,5/125 + 3,44 =
3,54
|
|
|
375
|
|
12,5/125 + 2,29 =
2,39
|
|
|
500
|
|
12,5/125 + 1,72 =
1,82
|
|
|
625
|
|
12,5/125 + 1, 38 = 1,48
|
|
|
750
|
|
12,5/125 + 1,15 = 1,25
|
|
|
875
|
|
12,5125 + 0,98 =
1,08
|
|
|
1000
|
|
12,5/125 + 0,86 = 0,96
|
|
|
1125
|
|
12,5/125 + 0,76 = 0,86
|
|
|
1250
|
|
12,5/125 + 0,69 = 0,79
|
|
|
1375
|
|
12,5/125 + 0,62 = 0,72
|
|
|
1500
|
|
12,5/125 + 0,57 =
0,67
|
|
|
1625
|
|
12,5/125 + 0,53 =
0,63
|
|
|
1750
|
|
12,5/125 + 0,49 = 0,59
|
|
|
1875
|
|
12,5/125 + 0,46
= 0,56
|
|
|
2000 2125 2250
|
|
12,5/125 + 0,43
= 0,53
12,5/125
+ 0,4
= 0,5
12,5/125
+ 0,38 = 0,48
|
min
|
При L6
= 250 тыс.км:
|
L7 =
|
250
|
q6 =
|
12,5/250 + 3,44 =
3,49
|
|
|
500
|
|
12,5/250 + 1,72 = 1,77
|
|
|
750
|
|
12,5/250 + 1,15 = 1,2
|
|
|
1000
|
|
12,5/250 + 0,86 = 0,91
|
|
|
1250
|
|
12,5/250 + 0,69 = 0,74
|
|
|
1500
|
|
12,5/250 + 0,57 = 0,62
|
|
|
1750
|
|
12,5/250 + 0,49 = 0,54
|
|
|
2000
2250
|
|
12,5/250 +
0,43
= 0,48
12,5/250 +
0,38
= 0,43
|
min
|
При L6
= 375 тыс.км:
|
L7 =375
q6 =12,5/375 + 2,29 =
2,32
|
|
|
|
|
|
750
|
|
12,5/375 + 1,15 = 1,18
|
|
|
1125
|
|
12,5/375 + 0,76 = 0,79
|
|
|
1500
|
|
12,5/375 + 0,57 = 0,6
|
|
|
1875
2250
|
|
12,5/375 + 0,46 = 0,49 12,5/375 + 0,38 = 0,41
|
min
|
При L6
= 500 тыс.км:
|
L7 =
|
500
|
q6 =
|
12,5/500 + 1,72 =
1,745
|
|
|
1000
|
|
12,5/500 + 0,86
= 0,885
|
|
|
1500
|
|
12,5/500 + 0,57 = 0,595
|
|
|
2000
|
|
12,5/500 + 0,43
= 0,455
|
min
|
При L6
= 625 тыс.км:
|
L7 =
|
625
|
q6 =
|
12,5/625 + 1,38 = 1,4
|
|
|
1250
|
|
12,5/625 + 0,69 = 0,71
|
|
|
1875
|
|
12,5/625 + 0,46
= 0,48
|
min
|
При L6
= 750 тыс.км:
|
|
|
|
|
1500 2250
|
|
12,5/750 + 0,57 = 0,59 12,5/750 +
0,38 = 0,4
|
min
|
При L6
= 875 тыс.км:
|
L7 =
|
875 тыс.км
|
q6 =
|
12,5/875 + 0,98 =
0,99
|
|
|
1750
тыс.км
|
|
12,5/875 + 0,49 = 0,5
|
min
|
При L6
= 1000 тыс.км:
|
L7 =
|
1000
|
q6 =
|
12,5/1000 + 0,86 = 0,87
|
|
|
2000
|
|
12,5/1000 + 0,43 =
0,44
|
min
|
При L6
= 1125 тыс.км:
|
L7 =
|
1125 2250
|
q6 =
|
12,5/1125 + 0,76 = 0,77
12,5/1125
+ 0,38 = 0,39
|
min
|
При L6
= 1250 тыс.км:
|
L7 =
|
1250 тыс.км
|
q6 =
|
12,5/1250 + 0,69 = 0,7
|
min
|
При L6
= 1375 тыс.км:
|
L7 =
|
1375
|
q6 =
|
12,5/1375 + 0,62 = 0,63
|
min
|
При L6
= 1500 тыс.км:
|
L7 =1500
q6 =12,5/1500 +
0,57 = 0,58
min
|
|
|
|
|
При L6
= 1625 тыс.км:
|
L7 =1625
q6 =12,5/1625 + 0,53 =
0,54 min
|
|
|
|
|
При L6
= 1750 тыс.км:
|
L7 =
|
1750
|
q6 =
|
12,5/1750 + 0,49 = 0,497
|
min
|
Рассмотрим возможные стратегии ремонта 5-й (6,
7-й) детали:
При L5
= 125 тыс.км:
|
L6 =
|
125
|
q5 =
|
750/125
+ 0,48 = 6,48
|
|
|
250
|
|
750/125
+ 0,43 = 6,43
|
|
|
375
|
|
750/125
+ 0,41 = 6,41
|
|
|
500
|
|
750/125
+ 0,46 = 6,46
|
|
|
625
|
|
750/125
+ 0,48 = 6,48
|
|
|
750
|
|
750/125
+ 0,4 = 6,4
|
|
|
875
|
|
750/125
+ 0,5
= 6,5
|
|
|
1000
|
|
750/125
+ 0,44 = 6,44
|
|
|
1125
|
|
750/125
+ 0,39 = 6,39
|
min
|
|
1250
|
|
750/125
+ 0,7 = 6,7
|
|
|
1375
|
|
750/125
+ 0,63
= 6,63
|
|
|
1500
|
|
750/125
+ 0,58
= 6,58
|
|
|
1625
|
|
750/125
+ 0,54
= 6,54
|
|
|
1750
|
|
750/125
+ 0,497
= 6,497
|
|
|
|
|
|
|
При L5
= 250 тыс.км:
|
L6 =
|
250
|
q5 =
|
750/250 + 0,43 = 3,43
|
|
|
500
|
|
750/250
+ 0,46 = 3,46
|
|
|
750
|
|
750/250 + 0,4 =
3,4
|
min
|
|
1000
|
|
750/250
+ 0,44
= 3,44
|
|
|
1250
|
|
750/250
+ 0,7
= 3,7
|
|
|
1500
|
|
750/250
+ 0,58
= 3,58
|
|
|
1750
|
|
750/250
+ 0,497
= 3,497
|
|
При L5
= 375 тыс.км:
|
L6 =
|
375
|
q5 =
|
750/375
+ 0,41 = 2,41
|
|
|
750
|
|
750/375
+ 0,4 = 2,4
|
|
|
1125
|
|
750/375
+ 0,39
= 2,39
|
min
|
|
1500
|
|
750/375
+ 0,58
= 2,58
|
|
При L5
= 500 тыс.км:
|
L6 =500 q5 =750/500
+ 0,46 = 1,96
|
|
|
|
|
|
1000
|
|
750/500
+ 0,44
= 1,94
|
min
|
|
1500
|
|
750/500
+ 0,58
= 2,08
|
|
При L5
= 625 тыс.км:
|
L6 =625 q5 =750/625 + 0,48 = 1,68
min
|
|
|
|
|
|
1250
|
|
750/625
+ 0,7 = 1,9
|
|
При L5
= 750 тыс.км:
|
L6 =750
q5 =750/750
+ 0,4 = 1,4
min
|
|
|
|
|
|
1500
|
|
750/750
+ 0,58
= 1,58
|
|
При L5
= 875 тыс.км:
|
L6 =
|
875
|
q5 =
|
750/875
+ 0,5 = 1,36
|
|
|
1750
|
|
750/875
+ 0,497
= 1,357
|
min
|
При L5
= 1000 тыс.км:
L
6=
1000 q = 750/1000 + 0.44
= 1.19 min
Рассмотрим возможные стратегии ремонта 4-й (5,
6, 7-й) детали:
При L4
= 125 тыс.км:
|
L5 =
|
125
|
q4 =
|
250/125
+ 6,39 = 8,39
|
|
|
250
|
|
250/125
+ 5,4 = 5,4
|
|
|
375
|
|
250/125 + 4,39 =
4,39
|
|
|
500
|
|
250/125
+ 3,94 = 3,94
|
|
|
625
|
|
250/125
+ 3,68
= 3,68
|
|
|
750
|
|
250/125
+ 3,4
= 3,4
|
|
|
8751000
|
|
250/125
+ 1,357
= 3,357
250/125 + 1,19 = 3,19
|
min
|
При L4
= 250 тыс.км:
|
L5 =
|
250
|
q4 =
|
250/250 + 3,4 =
4,4
|
|
|
500
|
|
250/250
+ 1,94 = 2,94
|
|
|
7501000
|
|
250/250
+ 1,4
= 2,4
250/250 + 1,19 = 2,19
|
min
|
При L4
= 375 тыс.км:
|
L5 =
|
375
|
q4 =
|
250/375
+ 2,39 = 3,06
|
|
|
750
|
|
250/375
+ 1,4
= 2,07
|
min
|
При L4
= 500 тыс.км:
|
L5 =
|
500
1000
|
q4 =
|
250/500
+ 1,94 = 2,44
250/500 + 1,19 = 1,69
|
min
|
Рассмотрим возможные стратегии ремонта 3-й ( 4,
5, 6, 7-й) детали:
При L3
= 125 тыс.км:
|
L4 =
|
125
|
q3 =
|
220/125
+ 3,19= 4,95
|
|
|
250
|
|
220/125
+ 2,19= 3,95
|
|
|
375
|
|
220/125 + 2,07=
3,83
|
|
|
500
|
|
220/125
+ 1,69= 3,45
|
min
|
При L3
= 250 тыс.км:
|
L4 =250 q3 =220/250
+ 2,19= 3,07
|
|
|
|
|
|
500
|
|
220/250
+ 1,69= 2,57
|
min
|
При L3
= 375 тыс.км:
|
L4 = При L4
=
|
375 L3=
500 тыс.
500
|
q3 =
q3
=
|
220/375 + 2,07=
2,66
220/500
+ 1.69
= 2,13
|
min
min
|
Рассмотрим возможные стратегии ремонта 2-й (3,
4, 5, 6, 7-й) детали:
При L2
= 125 тыс.км:
|
L3 =
|
125
|
q2 =
|
375/125
+ 3,45= 6,45
|
|
|
250
|
|
375/125 + 2,57=
5,57
|
|
|
375
500
|
|
375/125 + 2,66=
5,66
375/125 + 2,13 = 5,13
|
min
|
При L2
= 250 тыс.км:
|
L3 =250 500 q2 =375/250 + 2,57 =
4,07 375/250 + 2,13= 3,63 min
|
|
|
|
|
При L2
= 375 тыс.км:
|
L3 =
|
375
|
q2 =
|
375/375 + 2,66=
3,66
|
min
|
Рассмотрим возможные стратегии ремонта 1-й (2,
3, 4, 5, 6, 7-й) детали:
При L1
= 125 тыс.км:
|
L2 =
|
125 250 375
|
q1 =
|
18/125 + 5,13 = 5,27 18/125 + 3,63 = 3,77 18/125 + 3,66 = 3,8
|
min
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На основании проведенных расчетов построим
диаграмму возможных стратегий ремонта данных элементов (рисунок 2.1).
Как видно из диаграммы, оптимальной структурой
ремонтного цикла при базовом пробеге 125 тыс.км будет: L1
= 125 тыс. км, L2
= 250 тыс. км, L3
= L4
= 500 тыс. км, L5
= L6
= 1000 тыс. км, L7
= 2000 тыс. км (рисунок 2.2).
Сохраняя неизменной структуру ремонтного цикла и
увеличивая межремонтный пробег 1-й детали, получаем межремонтные пробеги всех
деталей, показанные в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Межремонтные пробеги деталей при
изменении пробега 1-й детали
|
L1, тыс. км
|
L2, тыс. км
|
L3, тыс. км
|
L4, тыс. км
|
L5, тыс. км
|
L6, тыс. км
|
L7, тыс. км
|
|
125
|
250
|
500
|
500
|
1000
|
1000
|
2000
|
|
а2
= 2
|
а3
= 2
|
а4
= 1
|
а5
= 2
|
а6
= 1
|
а6
= 2
|
|
126
|
252
|
504
|
504
|
1008
|
1008
|
2016
|
|
127
|
254
|
508
|
508
|
1016
|
1016
|
2032
|
|
128
|
256
|
512
|
512
|
1024
|
1024
|
2048
|
|
129
|
258
|
516
|
516
|
1032
|
1032
|
2060
|
Из таблицы 2.2 видно, что при L1
= 129 тыс.км, если не менять структуру ремонтного цикла, межремонтный пробег
5-ой детали превысит ее ресурс, равный l5
= 1030 тыс.км.
Следовательно, структура ремонтного цикла будет
оптимальной при базовом пробеге 128 тыс.км. Рассмотрим эту структуру более
подробно с привязкой межремонтных пробегов к конкретным видам ремонта на
рисунке 2.3.
Удельные затраты при такой структуре ремонтного
цикла будут наименьшими и составят:
(2.5)
, у.е./тыс.км.
Оптимальный ремонтный цикл включает в себя
ремонты 6 видов:
·
Межремонтный
пробег 26 тыс. км. Это соответствует ремонту объема ТР-1.
·
Межремонтный
пробег 128 тыс. км. Восстановление детали №1 (обточка бандажей колесных пар).
Это соответствует ремонту объема ТО-4.
·
Межремонтный
пробег 256 тыс. км. Восстанавливаются детали №1,2 (обточка бандажей колесных
пар; смена шестерен тяговых редукторов). Это соответствует ремонту объема ТР-2.
·
Межремонтный
пробег 512 тыс.км. Восстанавливаются детали №1,2,3,4 (обточка бандажей колесных
пар; смена шестерен тяговых редукторов; пропитка изоляции ТЭД; смена вкладышей
моторно-осевых подшипников). Это соответствует ремонту объема ТР-3.
·
Межремонтный
пробег 1024 тыс.км. Восстанавливаются детали №1,2,3,4,5,6 (обточка бандажей
колесных пар; смена шестерен тяговых редукторов; пропитка изоляции ТЭД; смена
вкладышей моторно-осевых подшипников; смена бандажей колесных пар; обточка
коллекторов ТЭД). Это соответствует ремонту объема СР.
·
Межремонтный
пробег 2048 тыс.км. Восстанавливаются все 7 деталей (обточка бандажей колесных
пар; смена шестерен тяговых редукторов; пропитка изоляции ТЭД; смена вкладышей
моторно-осевых подшипников; замена изоляции ТЭД). Это соответствует ремонту
объема КР.
.2 Расчет годовой программы ремонтов и числа
ремонтных позиций
Число ремонтов К-го объема определяется по
формуле:
,(2.6)
где:Lгод
- годовой пробег локомотивов на участке, Lгод
= 4453 тыс.км;
Lк
- пробег локомотивов до ремонта к-ого объема;
ΣNi
- суммарное число ремонтов, имеющих меньшие объемы.
Число ремонтов КР:
Число ремонтов СР:
Число ремонтов ТР-3:
Число ремонтов ТР-2:
Число ремонтов ТР-1:
Число ремонтов ТО-4:
Расчет числа ремонтных позиций производится по
формуле:
для ремонтов, продолжительность которых
измеряется сутками (СР, ТР-3, ТР-2).
для ремонтов, продолжительность которых
измеряется в часах (ТР-1, ТО-4).
Здесь: Nк - число ремонтов данного
вида;
tк
- продолжительность ремонта;- число рабочих дней в году;см - число
рабочих смен в сутки;
Тсм - продолжительность рабочей
смены.
Поскольку количество ремонтных позиций для
каждого вида ремонта существенно меньше единицы, необходимо осуществить
выполнение ремонтов нескольких видов на одной ремонтной позиции.
В нашем случае можно выполнить все виды ремонта
на одной ремонтной позиции.
Так как продолжительность смены при выполнении
ремонта ТР-3 составляет 8 часов, продолжительность этого ремонта составляет
(24/8)∙6 = 18 календарных суток, а для выполнения расчетной программы
ремонта ТР-3 потребуется 18∙4,17 = 75,06 календарных суток.
При восьмичасовой рабочей смене на выполнение
одного вида ремонта ТР-2 потребуется (24/8)∙3 = 9, а на выполнение
расчетной программы ремонта 9·16,7 = 150,3 календарных суток.
Ремонт ТР-1 выполняется комплексными бригадами,
продолжительность работы которых составляет 12 часов, а работают они в две
смены. Таким образом, за одни сутки выполняются 2 ремонта ТР-1. На выполнение
расчетной программы ремонтов ТР-1 потребуется 100,2/2 = 50,1 календарных суток.
При выполнении всех ремонтов на одной ремонтной
позиции годовая программа ремонтов будет выполнена в течении 75,06 + 150,3 +
50,1 = 275,46 календарных суток.
Следовательно, для выполнения годовой программы
ремонтов в депо необходимо иметь одну ремонтную позицию, на которой
производятся все виды плановых ремонтов и одну позицию для неплановых ремонтов
и одиночных выкаток колесно-моторных блоков.
.3 Анализ использования ресурса узлов
электровоза
На рисунке 2.4 показана диаграмма использования
ресурса всех семи деталей электровоза при базовом пробеге 128 тыс.км.
Коэффициенты использования ресурса деталей
рассчитываются как отношение межремонтного пробега детали к ее ресурсу:
α1
= 128/169 = 0,76;
α2
= 256/375 = 0,68;
α3
= 512/550 = 0,93;
α4
= 512/560 = 0,91;
α5
= 1024/1030 = 0,99;
α6
= 1024/1860 = 0,55;
α7
= 2048/2300 = 0,89;
Расчет показал, что в оптимальном ремонтном
цикле практически полностью использован ресурс только одной детали №5 (смена
бандажей колесных пар).
Хуже остальных используется ресурс детали №6
(обточка коллекторов ТЭД), коэффициент использования ресурса у которой
составляет соответственно 55%.
В рамках рассматриваемого цикла можно
осуществить улучшение использования всех остальных деталей и соответственно
снизить суммарные удельные затраты на их ремонт, если увеличить ресурс 5-ой
детали.
При помощи анализа использования ресурса
становится возможным целенаправленное улучшение системы технического
обслуживания и ремонта локомотивов.
Одним из новых прогрессивных способов увеличения
ресурса узлов, находящихся под действием статических и динамических нагрузок (в
нашем случае - бандажей колесных пар) является повышение их прочности путем
обработки поверхности лазерным лучом.
Рисунок 1.1
Лазерный луч - монохроматический (имеющий одну
длину волны) и когерентный (однонаправленный) поток квантов энергии. Благодаря
когерентности лазерный луч может быть сфокусирован практически в точку, а
точнее в пятно диаметром, равным длине световой волны (рисунок 2.5).
Если воздействие светового потока прекращается,
то происходит мгновенное охлаждение разогретого слоя за счет теплоотдачи во
внутренние холодные слои металла.
Температура нагрева поддерживается в пределах от
температуры фазового превращения до температуры плавления.
Температура фазового превращения - температура,
при которой происходит разрушение кристаллической решетки, но металл еще не
расплавлен. При охлаждении, за счет быстроты протекания этого процесса,
молекулы не успевают выстроиться обратно в кристаллическую решетку.
Поверхностный слой металла, подверженный воздействию лазерного луча, остается в
неупорядоченном, аморфном состоянии и приобретает высокие показатели твердости,
прочности и износостойкости. Благодаря тому, что температура металла при
обработке не превышает точки плавления, поверхность обрабатываемой детали не
деформируется и не требует последующей механической обработки.
Молекулы газа поглощают кванты энергии, и
электроны в атомах переходят на наиболее высокий энергетический уровень,
происходит «накачка» лазера. Затем какой-то из электронов случайно или под
действием какого-либо фактора возвращается на естественную орбиту, и атом
излучает квант энергии. Этот квант воздействует на соседний атом и переводит
электрон на естественную орбиту и т.д. Лавинообразно возрастает поток
излучаемых квантов энергии, причем, если переход электрона осуществляется между
одними и теми же орбитами, разность энергии - это постоянная величина, то
согласно выражению
(h
- постоянная Планка; v
- частота излучения) излучаемый поток имеет одну и ту же частоту колебаний,
т.е. световой поток является монохроматическим. Фотоны попадают на зеркальную
поверхность, отражаются, а за счет юстировки (точной установки) после отражения
фотон направляется строго параллельно оси, на выходе получаем когерентный
лазерный луч. В процессе работы углекислый газ разлагается: 2СO2
<=> 2СO + O2
, поэтому необходима его смена, т.е. прокачка. Обычно лазерный излучатель
собирается из целого пучка лазерных трубок для увеличения площади
обрабатываемой поверхности. Лазерная установка для упрочнения металлических
деталей, изображенная на рисунке 2.7, состоит из лазерной пушки 1, которая
излучает когерентный поток лучистой энергии, при помощи системы наводящих
зеркал 2 этот поток может быть направлен так, что лазерный луч может быть
транспортирован на большие расстояния.
Рисунок 2.7
Внутри рабочей головки 3 есть фокусирующая
система из набора линз 4, выполненных из материала, прозрачного для лазерного
луча, 6 - рабочий стол, позволяющий передвигать обрабатываемую деталь 5. Линзы
выполнены из кристалла поваренной соли, но она гигроскопична, поглощает влагу
из воздуха и со временем оптика теряет прозрачность и регулярно меняется. В
рабочую головку подается инертный газ (аргон, гелий, криптон, азот),
охлаждающий систему и создающий инертную среду, предотвращая окисление
раскаленной поверхности кислородом воздуха.
Существуют два способа сканирования луча по
обрабатываемой поверхности:
· Обрабатываемая деталь неподвижна,
луч перемещается по поверхности при помощи системы поворотных зеркал;
· Луч неподвижен, деталь перемещается
относительно луча при помощи перемещения рабочего стола.
Способ 1 более универсален, позволяет полностью
автоматизировать процесс, но требует дорогих автоматических устройств.
Способ 2 более прост, но из-за инерционности
снижается точность обработки массивных деталей.
Металлические поверхности перед обработкой
очищаются до металлического блеска, приобретая зеркальный эффект. Для
увеличения коэффициента поглощения энергии металлическая поверхность перед
лазерным облучением покрывается специальной пастой .на основе графита или
подвергается травлению.
Основные достоинства лазерной технологии:
а) высокие показатели износостойкости после
обработки (увеличение до 10 раз).
б) очень высокая степень воспроизводимости
благодаря очень высокой степени дозировки потока энергии;
в) высокая технологическая гибкость. Этот метод
позволяет производить точечную закалку, закалку по контуру, закалку
труднодоступных поверхностей.
Недостатки:
а) высокая стоимость лазерной установки;
б) большие эксплуатационные расходы на замену
зеркал, оптической системы, приобретение рабочих газов;
в) необходимость предварительного покрытия
обрабатываемых поверхностей светопоглощающими материалами.
Все недостатки компенсируются достоинствами и
тем, что лазерная технология повышает культуру производства.
Лазерная установка, предназначенная для
обработки бандажей колесных пар, изображена на рисунке 2.8 и состоит из двух
рабочих головок 1, в каждой из которых установлена одна лазерная пушка 2,
которая излучает когерентный поток лучистой энергии на фокусирующую систему из
набора линз 3, выполненных из материала, прозрачного для лазерного луча.
Для обработки колесная пара 4 с помощью крана
устанавливается на опорные ролики 5, выполненные по форме внешнего профиля
бандажа. Затем каждая рабочая головка устанавливается над своим колесным
центром, лазерные пушки включаются, и начинают обрабатывать поверхности
бандажей.
Для обеспечения равномерной обработки всей
поверхности бандажа с помощью двигателя 6 через опорные ролики 5 колесная пара
приводится во вращение по координате φ,
а с помощью двигателя 7 посредством передачи «зубчатое колесо-рейка» 8 - по
координате Х. При этом сами рабочие головки остаются неподвижными.
Выводы
В данной курсовой работе согласно заданным
размерам движения был разработан и построен график движения поездов, составлена
расчетная ведомость работы электровозов и локомотивных бригад, произведен
расчет эксплуатируемого парка и показателей использования электровозов.
Потребность в локомотивных бригадах для
обеспечения заданных размеров движения составила:
Бя = 57 бригад;
Бс = 66 бригад.
Годовой пробег локомотива на заданном участке Lгод
= 4,45 млн. лок-км.
По заданным значениям ресурсов изнашиваемых
деталей ЭПС и стоимости их восстановления была рассчитана оптимальная система
плановых ремонтов локомотива.
Оптимальный ремонтный цикл (при базовом пробеге
128 тыс.км) по данным расчетов включает в себя следующие межремонтные пробеги
до соответствующих ремонтов:
ТР-1 - 26 тыс.км;
ТО-4 - 128 тыс.км;
ТР-2 - 256 тыс.км;
ТР-3 - 512 тыс.км;
СР - 1024 тыс.км;
КР - 2048 тыс.км;
Абсолютный минимум ремонтных затрат при этом
составляет 3,7 у.е./тыс.км.
Анализ использования ресурсов деталей
электровоза показал, что наихудшим образом используется ресурс 6-ой детали.
Для лимитирующего элемента - бандажей колесных
пар - предложен способ увеличения ресурса, а именно повышение прочности
поверхности бандажа посредством лазерной закалки.
Список используемой литературы
1.
А.В.
Горский, А.А. Воробьев, Б.М. Каунышев, Н.В. Максимов. «Методические указания к
выполнению курсового проекта по дисциплине «Эксплуатация и ремонт ЭПС», Часть
1» Москва, МИИТ, 2010 г.
2.
А.В.
Горский, А.А. Воробьев, Б.М. Каунышев, Н.В. Максимов. «Методические указания к
выполнению курсового проекта по дисциплине «Эксплуатация и ремонт ЭПС», Часть
2» Москва, МИИТ, 2009 г.
3.
Полевой,
Евдокимов «Упрочнение машиностроительных материалов».