Báo cáo khoa học: "Một số kết quả tính toán trong quá trình nghiên cứu lắp ghép bánh xe đầu máy ucraina vào trục đầu máy úc d5h"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

44
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đặt vấn đề Đầu máy D5H đ-ợc nhập từ úc vào Việt nam. Trong quá trình vận dụng đã đem lại hiệu quả rất lớn cho ngành đ-ờng sắt. Do quá trình vận dụng đã lâu, một số bộ phận trong đầu máy đã bị h- hỏng, hết hạn độ sử dụng. Đặc biệt bánh xe do vận hành trong điều kiện phụ tải hết sức nặng nề...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Một số kết quả tính toán trong quá trình nghiên cứu lắp ghép bánh xe đầu máy ucraina vào trục đầu máy úc d5h"

Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu l¾p ghÐp b¸nh xe ®Çu m¸y ucraina vμo trôc ®Çu m¸y óc d5h TS. nguyÔn v¨n chuyªn Bé m«n §Çu m¸y - Toa xe - §H GTVT Tãm t¾t: Bμi b¸o giíi thiÖu mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu viÖc l¾p b¸nh xe cña ®Çu m¸y ucraina vμo trôc ®Çu m¸y óc D5H vμ øng dông kÕt qu¶ nμy trong ngμnh ®−êng s¾t ViÖt nam. Summary: The article presents some results of fitting the wheels of Ukrainian locomotives to axles of Australian locomotives and the application in Vietnam Raiways Sector. nªn ph¶i sö dông l¹i. B¶n th©n b¸nh xe cña Ucraina vµ trôc ®Çu m¸y óc ®Òu kh«ng ®−îc I. §Æt vÊn ®Ò nhµ chÕ t¹o cung cÊp thµnh phÇn ho¸ häc §Çu m¸y D5H ®−îc nhËp tõ óc vµo ViÖt còng nh− c«ng nghÖ chÕ t¹o trôc b¸nh. §Ó cã nam. Trong qu¸ tr×nh vËn dông ®· ®em l¹i thÓ tÝnh to¸n b»ng lý luËn chÝnh x¸c, ph¶i cã hiÖu qu¶ rÊt lín cho ngµnh ®−êng s¾t. Do qu¸ nghiªn cøu kü thµnh phÇn ho¸ häc cña b¸nh tr×nh vËn dông ®· l©u, mét sè bé phËn trong xe vµ trôc b¸nh cña hai lo¹i ®Çu m¸y trªn. ®Çu m¸y ®· bÞ h− háng, hÕt h¹n ®é sö dông. §Æc biÖt b¸nh xe do vËn hµnh trong ®iÒu kiÖn II. Néi dung phô t¶i hÕt søc nÆng nÒ vµ phøc t¹p, l¹i kh«ng 1. TÝnh to¸n c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó l¾p ghÐp phï hîp víi ®−êng s¾t ViÖt nam, nªn tèc ®é mµi mßn cµng nhanh. C¸c bé phËn kh¸c cña 1.1. TÝnh to¸n ¸p lùc riªng nhá nhÊt t¸c ®Çu m¸y cßn rÊt tèt song chØ cã háng bé phËn dông lªn mèi ghÐp gi÷a b¸nh xe vμ trôc ®Çu ch¹y dÉn tíi ®Çu m¸y kh«ng lµm viÖc ®−îc. m¸y ViÖc nhËp c¸c bé phËn cña ®Çu m¸y tõ óc rÊt - Khi ®Çu m¸y khëi ®éng, lùc kÐo vµnh khã kh¨n vµ ®¾t, h¬n n÷a c¸c thiÕt bÞ nµy b¸nh cã gi¸ trÞ lín nhÊt ®−îc tÝnh theo c«ng kh«ng ®−îc s¶n xuÊt n÷a. NÕu kh«ng nghiªn thøc: cøu lùa chän c¸c phô tïng thay thÕ sÏ g©y FKmax = Pb.μb [N] thiÖt h¹i rÊt lín ®Õn kinh tÕ. (1) §øng tr−íc yªu cÇu cña nghµnh ®−êng trong ®ã: s¾t, cô thÓ lµ xÝ nghiÖp ®Çu m¸y Hµ Lµo, Pb - träng l−îng b¸m trªn mét b¸nh; chóng t«i ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu tÝnh to¸n, Pb = 5000 [KG] x 9,8 [KG/cm2] thiÕt kÕ x©y dùng quy tr×nh c«ng nghÖ ®Ó cã thÓ dïng b¸nh xe cña ®Çu m¸y Ucraina ®Ó l¾p = 49000 [N] vµo trôc cña ®Çu m¸y óc. Do trôc ®Çu m¸y μb - hÖ sè b¸m cña b¸nh xe víi ®−êng th−êng ®−îc chÕ t¹o cã ®é bÒn rÊt cao, trªn ray lÊy b»ng 0,33. nã cã l¾p rÊt nhiÒu chi tiÕt m¸y ®¾t tiÒn cho
ΔP(L 2 + L 3 ) YP .r ⎞ ⎛ VËy: QB = ⎜ Pb − ⎟ μ [N] (6) − ⎜ L1 ⎟ ⎝ ⎠ L1 FKmax = 49000 x 0,33 = 16170 [N] + M«men xo¾n lín nhÊt t¸c dông lªn Víi L1 = 0,924 m; L2 = 1,1805 m; L3 = b¸nh xe lµ: 0,2565 m; r = 0,451 m ta cã: 4900 (1,1805 + 0,2565 ) Mx = FKmax.r [N.m] (2) ⎛ QB = ⎜ 49000 − − B ⎝ 0,924 Víi r lµ b¸n kÝnh vßng l¨n, r = 0,451 m (tÝnh cho b¸n kÝnh vßng l¨n khi ®−êng kÝnh 29400 .0,451 ⎞ − ⎟.0,25 b¸nh xe cßn ë giíi h¹n d−íi) ⎠ 0,924 Mx = 16170 [N] x 0,451 [m] QB = 6757,4 [N] B = 7292,6 [N.m]. Lùc däc t¸c dông lªn mèi ghÐp: + TÝnh m«men xo¾n do lùc h·m g©y ra: P =YP + QB [N] (7) B Theo quy ®Þnh ¸p lùc lín nhÊt lªn guèc P = 29400 + 6757,4 = 36157,4 [N] h·m b¸nh xe ®Çu n¸y D5H lµ: K = 2.5 [T] = 2500 [kg] = 24500 [N]. Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc m«men xo¾n Mx lín nhÊt trong hai gi¸ trÞ m«men xo¾n do h·m HÖ sè ma s¸t guèc h·m vµ b¸nh xe lÊy trÞ vµ kÐo g©y ra, vµ lùc däc P ta ®i x¸c ®Þnh gi¸ sè lín nhÊt ϕk = 0,35. trÞ ¸p lùc riªng nhá nhÊt: M«men h·m cùc ®¹i truyÒn cho mét b¸nh 2 lµ: ⎛ 2M x ⎞ P2 + ⎜ ⎟ ⎜d ⎟ Mh = K.ϕk.r ⎝ DN ⎠ [N.m] (3) [Pmin ] = [N/m2] (8) π.d DN .L.f Mh = 24500.0,33.0,451 trong ®ã: Mh = 3646,3 [N.m]. P = 36157,4 N Nh− vËy m«men xo¾n Mx lín h¬n m«men h·m Mh, trong tÝnh to¸n ¸p lùc riªng ta chØ Mx = 7292,6 Nm quan t©m tíi m« men do lùc kÐo lín nhÊt g©y dDN = 0,1685 m ra. L = 0,1935 m ¸p lùc ngang cña khung gi¸: f = 0,08 YP = 0,6.Pb = 0,6.49000 2 ⎛ 2.7292,6 ⎞ = 29400 [N] (4) 36157,4 + ⎜ ⎟ 2 ⎝ 0,1685 ⎠ §é t¨ng gi¶m ë mét phÝa cæ trôc: [Pmin] = 3,14.0,1685 .0,1935 .0,08 ΔP = 0,1.Pb = 11453456 [N/m2] = 0,1.49000 = 4900 [N] (5) 1.2. TÝnh to¸n ®é d«i nhá nhÊt cÇn thiÕt Lùc ma s¸t gi÷a b¸nh xe vµ ®−êng ray vÒ phÝa Yb lµ: ⎛C ⎞ C Nmintt = [Pmin].dDN. ⎜ 1 + 2 ⎟ [m] (9) ⎜E ⎟ ⎝ 1 E2 ⎠
Trong ®ã: trong ®ã: C1, C2 lµ hÖ sè Lame. 2 ⎛d ⎞ K1 - hÖ sè ¶nh h−ëng cña ®é nh¸m, 1− ⎜ 1 ⎟ ⎜d ⎟ K1 = 1,2.(Rzd - RzD). ⎝ DN ⎠ - μ1 C1 = (10) 2 ⎛d ⎞ Khi trôc vµ lç gia c«ng b»ng tiÖn ®é nh¸m 1− ⎜ 1 ⎟ ⎜d ⎟ cña trôc cao h¬n lç mét cÊp. NÕu ®é chÝnh ⎝ DN ⎠ x¸c ®¹t cÊp 7 th× Rzd = 6,5 μm; RzD = 10 μm. 2 ⎛d ⎞ Suy ra: K1 = 1,2 (6,5 + 10) = 19,8 μm. 1 − ⎜ DN ⎟ ⎜d ⎟ ⎝2 ⎠ - μ2 C2 = (11) K2: HÖ sè tÝnh ®Õn sù d·n në kh¸c nhau 2 ⎛d ⎞ 1 − ⎜ DN ⎟ cña b¸nh xe vµ trôc. ⎜d ⎟ ⎝2 ⎠ NhiÖt ®é khi Ðp vµ khi lµm viÖc kh«ng E1, E2 - m« ®un ®µn håi cña chi tiÕt bao thay ®æi nhiÒu nªn K2 = 0. vµ bÞ bao. Hai chi tiÕt ®Òu b»ng thÐp nªn VËy: E1 = E2 = 2.1011 [N/m2]. μ1, μ2 - hÖ sè Po¸t x«ng cña thÐp lÊy [Nmin] = Nmin tt + K1 + K2 b»ng 0,3. [Nmin] = 32,4 + 19,8 + 0 = 52,2 μm Trôc xe ®Çu m¸y lµ trôc ®Æc do ®ã: d1 = 0; dDN = 0,1685 m; d2 lµ ®−êng kÝnh 1.4. X¸c ®Þnh ¸p lùc riªng cho phÐp lín moay-¬, d2 = 0,265 m. nhÊt Suy ra: ¸p lùc riªng cho phÐp lín nhÊt ®−îc lÊy 1+ 0 − m1 = 1 - 0,3 = 0,7 b»ng gi¸ trÞ nhá nhÊt trong hai gi¸ trÞ ¸p lùc C1 = 1− 0 riªng sau: 2 ⎛ 0,1685 ⎞ 1− ⎜ ⎡ ⎛d 2⎤ ⎟ ⎞ P1 = 0,58.σc1 ⎢1 − ⎜ 1 ⎝ 0,265 ⎠ ⎥ [N/m2] (13) ⎟ ⎢ ⎜ d DN ⎟ + 0,3 = 2,655 C1 = ⎥ ⎣⎝ ⎠ 2 ⎦ ⎛ 0,1685 ⎞ 1− ⎜ ⎟ ⎝ 0,265 ⎠ ⎡ ⎛d 2⎤ ⎞ P2 = 0,58.σc1 ⎢1 − ⎜ 1 ⎥ [N/m2] (14) ⎟ Thay vµo ta cã: ⎟ ⎢ ⎜ d DN ⎥ ⎠ ⎣⎝ ⎦ ⎛C C⎞ Nmin tt = [pmin].dDN. ⎜ 1 + 2 ⎟ ⎜E ⎟ ⎝ 1 E2 ⎠ V× trôc ®Çu m¸y lµ trôc ®Æc nªn d1 = 0. ⎛ 0,7 2,655 ⎞ dDN = 0,1685 m + Nmin tt = 11453456.0,1685 ⎜ ⎟ ⎝ 2.10 2.10 11 ⎠ 11 d2 = 0,265 m Nmin tt = 3237419,6.10-11 m = 32,4 μm σc1, σc2 ®Òu lµ thÐp, σc1 = σc2 = 35.107 [N/m2] 1.3. X¸c ®Þnh ®é d«i cho phÐp nhá nhÊt cã tÝnh tíi c¸c ¶nh h−ëng do gia c«ng l¾p Thay vµo ta cã: ghÐp P1 = 0,58. 35.107.(1-0) = 202.107 [N/m2] [Nmin] = Nmin tt + K1 + K2 [μm] (12)
⎡ ⎛ 0,1685 ⎞ 2 ⎤ vµ ®é d«i bÐ nhÊt cña mèi ghÐp lµ: P2 = 0,58.35.107 ⎢1 − ⎜ ⎟⎥ ⎢ ⎝ 0,265 ⎠ ⎥ Nmin = 0,252 - 0,046 = 0,206 mm ⎣ ⎦ L¾p ghÐp nµy cã ®Æc tÝnh tho¶ m·n ®iÒu = 12,09.107 [N/m2] kiÖn tÝnh to¸n lµ: Tõ hai gi¸ trÞ P1 vµ P2 ta chän Nmax = 277 μm = 0,277 mm [Pmax]] = 12,09.107 N/m2. < [Nmax] = 360,8 μm = 0,3608 mm. 1.5. X¸c ®Þnh ®é d«i tÝnh to¸n Nmax tt Nmin = 206 μm = 0,206 mm ⎛C C⎞ Nmax tt = [Pmax].dDN. ⎜ 1 + 2 ⎟ [m] (15) > [Nmin] = 52,2 μm = 0,0522 mm. ⎜E ⎟ ⎝ 1 E2 ⎠ ⎛ 0,7 + 2,655 ⎞ = 12,09.107.0,1685 ⎜ ⎟ 2. Quy tr×nh l¾p ghÐp ⎝ 2.10 11 ⎠ HiÖn nay trong ngµnh ®−êng s¾t ViÖt Nmax tt = 314.10-6m = 341μm nam, l¾p ghÐp c¸c mèi ghÐp cã ®é d«i lín, chÞu phô t¶i nÆng lµ rÊt khã kh¨n vµ phøc t¹p. 1.6. X¸c ®Þnh ®é d«i lín nhÊt cho phÐp Trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu thùc tÕ chóng t«i Nmax khi tÝnh ®Õn c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng cña chØ ®Þnh cho xÝ nghiÖp ®Çu m¸y Hµ Lµo cÇn qu¸ tr×nh gia c«ng chë c¸c bé phËn cña ®Çu m¸y vµo xÝ nghiÖp [Nmax] = Nmax tt + K1 + K2 [μm] (16) ®Çu m¸y §µ N½ng ®Ó gia c«ng vµ Ðp v× xÝ nghiÖp nµy cã lo¹i m¸y Ðp trôc b¸nh xe kiÓu = 341 +19,8 + 0 thuû lùc PR 300/1000. §©y lµ lo¹i m¸y Ðp hiÖn = 360,8 μm = 0,361 mm ®¹i cña §øc, ®−îc ®iÒu khiÓn tù ®éng b»ng m¸y tÝnh, cã thÓ tho¶ m·n l¾p mèi ghÐp trªn. 1.7. Chän kiÓu l¾p ghÐp cho mèi ghÐp C¸c qu¸ tr×nh Ðp b¸nh xe ®−îc tiÕn hµnh C¨n cø vµo c¸c gi¸ trÞ Nmax, Nmin vµ tiªu nh− sau: chuÈn dung sai l¾p ghÐp cña ViÖt nam, chóng ta ®i ®Õn chän kiÓu l¾p ghÐp cho b¸nh xe cña - §−a bé trôc b¸nh vµ phô kiÖn nguyªn ®Çu m¸y Ucraina vµ trôc ®Çu m¸y óc D5H thuû cña ®Çu m¸y óc vµo xÝ nghiÖp ®Çu m¸y theo: §µ N½ng sau ®ã tiÕn hµnh c¸c b−íc gia c«ng phô. H φ168,25 7 cã trÞ sè nh− sau: V6 - Dïng m¸y Ðp thuû lùc PR 300/1000 Ðp +0,046 b¸nh xe ra, chóng ta sÏ in ra ®−îc ®å thÞ Ðp. φ168,25 + 0,277 Tõ ®å thÞ lùc Ðp suy ra ®é ®«i mèi ghÐp, so s¸nh víi ®é d«i tÝnh to¸n xem cã chªnh lÖch + 0,252 kh«ng. NÕu ®é d«i qu¸ láng ph¶i lo¹i bá. Cßn Tõ kiÓu l¾p ®· chän ta cã ®é d«i lín nhÊt ®é d«i Ðp ra cßn trong kho¶ng cho phÐp sÏ cña mèi ghÐp: tiÕn hµnh gia c«ng b¸nh xe cña ®Çu m¸y Nmax = 0,277 - 0 = 0,277 mm Ucraina vµo trôc ®Çu m¸y óc theo kiÓu l¾p ®· tÝnh to¸n ë trªn.
- TiÕn hµnh Ðp b¸nh xe cña ®Çu m¸y Ucraina vµo trôc ®Çu m¸y óc. Sau khi ®· cã ®å thÞ Ðp, chóng t«i nhËn thÊy gi÷a tÝnh to¸n lý thuyÕt vµ thùc tÕ gia c«ng lµ trïng hîp nhau. II. KÕt luËn ViÖc l¾p ghÐp b¸nh xe vµo trôc ®Çu m¸y vµ ®é d«i ®· chän b¶o ®¶m cho ®Çu m¸y vËn hµnh tèt. §Çu m¸y ch¹y thö hÕt thêi gian cho phÐp tøc lµ ch¹y ®−îc 35.000 km, mèi ghÐp vÉn lµm viÖc b×nh th−êng, ®Õn nay Liªn hiÖp ®−êng s¾t ViÖt nam ®· cho ¸p dông hµng lo¹t viÖc thay thÕ b¸nh xe ®Çu m¸y óc b»ng b¸nh xe ®Çu m¸y Ucraina. ViÖc sö dông b¸nh xe Ucraina ®Ó thay cho b¸nh xe ®Çu m¸y óc ®· ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao, tËn dông ®−îc c¸c thiÕt bÞ hiÖn cã, mµ ®Çu m¸y l¹i vËn hµnh b×nh th−êng, b¶o ®¶m cho viÖc vËn t¶i cña ngµnh t¹i tuyÕn miÒn T©y æn ®Þnh. VÊn ®Ò phô tïng ®Ó gia c«ng b¸nh xe vµo trôc ®Çu m¸y kh«ng cßn ph¶i phô thuéc vµo viÖc nhËp khÈu tõ óc. §©y còng chÝnh lµ ý nghÜa cña viÖc nghiªn cøu. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. An HiÖp - TrÇn VÜnh H−ng. Dung sai vµ ®o l−êng c¬ khÝ. Nxb GTVT, Hµ néi, 1999. [2]. V. N. IVANOB Kontruksian, D. NAMIKA Teplovozop. Moscow, 1968. [3]. NguyÔn V¨n Chuyªn, NguyÔn H÷u Dòng. KÕt cÊu tÝnh to¸n ®Çu m¸y. Hµ néi, 1985 [4]. Queensland Railways. [5]. Hydranlic Wheel Prees Type PR 300/1000