10. Показатели динамических качеств механической части локомотивов

РЕКОМЕНДОВАННЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

[1, гл. 1 § 1.3, гл. 2 § 2.3]

[2, гл. 3, п.п. 3.7]

[4, гл. 4]

Рассматриваемые вопросы:

1. Понятие о качестве механической части локомотивов;

2. Показатели динамических качеств механической части (ПДК);

12.1. Понятие о качестве механической части локомотивов

Локомотивы в целом и, в частности, их механическая часть должны удовлетворять определенным требованиям эксплуатации, которые представляют в виде совокупности показателей качества.

Понятие “качество” охватывает свойства объекта, которые обуславливают его пригодность удовлетворять определенным требованиям в соответствии с назначением объектов. Количественную характеристику такой пригодности объектов описывают с помощью показателей качества, выбор которых зависит от назначения объекта.

Для объектов многоцелевого назначения, таких, например, как ЭПС, может быть значительное количество показателей как безразмерных, так и выражаемых в различных единицах, например в километрах в час, часах и т.п.

Показатели качества подразделяются на 11 основных групп: назначения; безопасности; экономичного использования сырья, материалов, топлива, энергии; надежности; эргономические; эстетические; технологические; транспортабельности; стандартизации и унификации; патентно-правовые; экологические.

Каждая из этих групп в свою очередь делится на подгруппы: например показатели назначения – на показатели классификационные, функциональные и технической эффективности, конструктивные, состава и структуры; показатели безопасности – на физические, химические, биологические психофизиологические; надежности – на безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости; эргономические – на гигиенические, антропометрические, физиологические, психофизиологические, психологические.

Применительно к механической части показатели качества делят на два больших класса:

первый – общие для механической части и локомотива в целом как единого технического средства;

второй – специфические для механической части, учитывающие ее основные особенности, отличающие механическую часть от других составных частей локомотива.

К специфическим относят показатели, которые характеризуют поведение локомотива как механической системы при движении по рельсовому пути. Поскольку определяющую роль при этом играют колебательные процессы, эти показатели принято называть показателями динамических качеств (ПДК). К ним относят показатели:

• виброзащиты, определяющие степень защиты оборудования локомотива, а также пути от вибраций, возникающих при движении локомотива;

• безопасности движения, характеризующие степень обеспечения безаварийности движения по рельсовой колее;

• плавности хода, относящиеся к подгруппе гигиенических показателей и характеризующие степень воздействия вибраций локомотива на организм человека.

Из всех общих показателей качества локомотивов ограничимся рассмотрением основных групп: показателей назначения и безопасности.

Показатели назначения. Эти показатели в свою очередь делятся на четыре подгруппы. К подгруппе классификационных показателей относится назначение локомотива – грузовой, пассажирский, маневровый, высокоскоростной; для электровозов – пригородный, междугородний и т.п.

В подгруппу функциональных показателей и показателей технической эффективности входят производительность, энергоемкость, экономичность, мощность, сила тяги, скорость и т.п. Конструктивными показателями являются род тока и напряжение, тип энергетической или преобразовательной установки, степень автоматизации управления, тип тягового привода и класс тяговой передачи, схема рессорного подвешивания, массогабаритные показатели и т.п. К показателям состава и структуры относят осевую характеристику и составность, т.е. количество секций локомотива, количество прицепных и моторных вагонов электропоезда и т.п.

Рассмотрим подробнее массогабаритные показатели, которые применительно к механической части локомотива включают в себя:

• полную массу (массу брутто) – массу в груженом состоянии; для вагонов электропоездов и метрополитена учитывается полная загрузка кузова пассажирами (среднюю массу пассажиров принимают 70 кг);

• сцепной вес, т.е. вес, приходящийся на движущие оси локомотива (для тепловозов с учетом 1/3 запаса песка и топлива). Сцепной вес должен быть равномерно распределен между движущимися осями. Это достигается взаимным соответствующим расположением оборудования в кузове и опор кузова на тележку, определяемым специальным расчетом развески экипажа. Сцепной вес локомотива определяет силу статического нажатия движущей колесной пары локомотива на рельсы ( );

• служебную массу – массу экипированного локомотива (при 2/3 запаса песка и топлива);

• собственную массу (массу нетто) – массу в порожнем состоянии без пассажиров, песка и топлива;

• удельную массу (материалоемкость) – массу, отнесенную к единице мощности или к количеству пассажиров; для современных электровозов удельная масса составляет 19 – 20 кг/кВт;

• вместимость кузова (для вагонов электропоездов и метрополитена), определяемую количеством сидящих и стоящих пассажиров из расчета 7 ел. на 1 м² свободной площади салонов и тамбуров;

• планировку кузова, обусловленную его размерами и размещением основного оборудования;

• габаритные ограничения, определяемые строительным очертанием локомотива.

Строительное очертание – контур, лежащий в плоскости, перпендикулярной оси пути, в пределах которого должны быть размещены все элементы проектируемого подвижного состава. Этот контур строят по одному из габаритов подвижного состава Т, 1-Т, 0-Т, 01-Т, 02-Т или 03-Т, уменьшая его размеры на максимальные смещения механической части, возникающие в результате боковых перемещений, осадки рессор, прогиба рамы и износов ходовой части. Не учитываются смещения локомотива, вызываемые состоянием отдельных элементов пути и колебаниями на рессорном подвешивании. Подробно способы определения ограничений вертикальных и горизонтальных размеров строительного очертания локомотива рассмотрены в ГОСТ 9238-83.

Изменения нажатия колесных пар на рельсы , возникающие по различным причинам, оценивают с помощью коэффициента использования сцепного веса

. (12.1)

У современных тележечных локомотивов среднее значение находится в диапазоне 0,86 – 0,94 соответственно для пассажирских и грузовых локомотивов.

Показатели безопасности для обслуживающего персонала и эргономические показатели качества локомотивов. Они регламентированы ГОСТ 12.2.056 – 81. Показатели влияют на конструкцию и компоновку основных узлов локомотивов, их кузовов и в особенности кабин машиниста. Нормируются требования к конструкции и параметрам устройств сигнализации и связи, тормозных и ударно – тяговых устройств, к противопожарному оборудованию, знакам безопасности, маркировке и окраске. Регламентируются методы контроля за выполнением требований безопасности и эргономике, а также испытаний локомотивов на соответствие этим требований.