Báo cáo khoa học: XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ TRỤC BÁNH XE ĐẦU MÁY D20E VẬN DỤNG TẠI XÍ NGHIỆP ĐẦU MÁY ĐÀ NẴNG

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

90
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt: Trên cơ sở các thông số về cường độ hao mòn mặt lăn và lợi bánh xe tiến hành xác định thời hạn làm việc Gamma phần trăm của bộ trục bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ TRỤC BÁNH XE ĐẦU MÁY D20E VẬN DỤNG TẠI XÍ NGHIỆP ĐẦU MÁY ĐÀ NẴNG

XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ TRỤC BÁNH XE ĐẦU MÁY D20E VẬN DỤNG TẠI XÍ NGHIỆP ĐẦU MÁY ĐÀ NẴNG GS. TS. ĐỖ ĐỨC TUẤN Bộ môn Đầu máy – Toa xe Khoa Cơ khí Trường Đại học Giao thông Vận tải HVCH. KS. NGUYỄN TRỌNG NGHĨA Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam Tóm tắt: Trên cơ sở các thông số về cường độ hao mòn mặt lăn và lợi bánh xe tiến hành xác định thời hạn làm việc Gamma phần trăm của bộ trục bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng theo hao mòn mặt lăn bánh xe và lợi bánh. Các kết quả nhận được là cơ sở cho việc hiệu chỉnh chu kỳ sửa chữa bộ phận chạy đầu máy một cách hợp lý, phù hợp với điều kiện khai thác ở Việt Nam nói chung và tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng nói riêng. Summary: On the grounds of parameter of wear intensity of rolling surface and rim of the wheels, working time gammar percentage of the wheel, axle and box assembly of D20E locomotives used at Danang Locomotive Enterprise has been determined according to wear CT 2 of rolling surface and rim of the wheel. The results are foundations for the research of adjustment of curing cycle of wheel, axle and box assembly on the above various locomotives matched with specific condition of Vietnam in general and of Danang Locomotive Enterprise in particular. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong bài “Xác định các đặc trưng hao mòn mặt lăn và lợi bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng”, [3] đã trình bày quá trình xác định cường độ hao mòn mặt lăn và lợi bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng. Nội dung bài báo này trình bày quá trình xác định thời hạn làm việc (tuổi thọ) Gamma phần trăm của bộ trục bánh xe theo hao mòn mặt lăn và lợi bánh. Các kết quả nhận được là cơ sở cho việc hiệu chỉnh chu kỳ sửa chữa bộ phận chạy đầu máy một cách hợp lý, phù hợp với điều kiện khai thác ở Việt Nam nói chung và tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng nói riêng.
II. XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ TRỤC BÁNH XE THEO HAO MÒN MẶT LĂN VÀ LỢI BÁNH XE 2.1. Phương pháp xác định tuổi thọ Gamma phần trăm của chi tiết Độ tin cậy hoặc xác suất hỏng của các dạng biểu hiện mòn khác nhau được thể hiện trong bảng 1, [1]. Bảng 1. Các mô hình tính toán với các dạng biểu hiện mòn khác nhau Biểu đồ của các biểu hiện mòn Các thông số về độ tin cậy E[I(L)] = E(Ir) + E(c).L D[I(L)] = D(Ir) + D(c).L2 ⎧ - E(I ) - E(c).L ⎫ I r ⎪ ⎪ gh Igh P(L) = Φ ⎨ 1⎬ D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎪[ ⎩ ⎭ r ⎧ ⎫ E(I ) + E(c).L - I r ⎪ gh ⎪ Q(L) = Φ ⎨ 1⎬ D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎪[ ⎩ ⎭ r E[I(L)] = Ir + E(c).L; E(Ir) = Ir = const D[I(L)] = D(c).L2; D(Ir) = 0 ⎧ I - E(I ) - E(c).L ⎫ Igh r ⎪ gh ⎪ P(L) = Φ ⎨ 1⎬ ⎪ [ D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎩ ⎭ r ⎧ E(I ) + E(c).L - I ⎫ r ⎪ gh ⎪ CT 2 Q(L) = Φ ⎨ 1⎬ ⎪ [ D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎩ ⎭ r E[I(L)] = E(c).L; E(Ir) = 0 D[I(L)] = D(c).L2; D(Ir) = 0 ⎧ - E(I ) - E(c).L ⎫ I r ⎪ ⎪ gh P(L) = Φ ⎨ 1⎬ Igh D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎪[ ⎩ ⎭ r ⎧ ⎫ E(Ir) E(I ) + E(c).L - I r ⎪ gh ⎪ Q(L) = Φ ⎨ 1⎬ D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎪[ ⎩ ⎭ r E[I(L)] = E(Ir) + c.L; E(c) = c = const D[I(L)] = D(Ir); D(c) = 0 ⎧ I - E(I ) - E(c).L ⎫ r ⎪ gh ⎪ P(L) = Φ ⎨ Igh 1⎬ ⎪ [ D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎩ ⎭ r ⎧ E(I ) + E(c).L - I ⎫ r ⎪ gh ⎪ Q(L) = Φ ⎨ 1⎬ ⎪ [ D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎩ ⎭ r
Trong trường hợp cụ thể này ta chọn mô hình thứ 3 để tính toán. Trong mô hình này bỏ qua quá trình chạy rà thứ cấp của bánh xe, tức là kỳ vọng toán độ mòn sau khi chạy rà E(Ir) = 0 và phương sai độ mòn sau khi chạy rà D(Ir) = 0. Bảng 2. Mô hình tính toán được lựa chọn Biểu đồ của các biểu hiện mòn Các thông số về độ tin cậy E[I(L)] = E(c).L ; E(Ir) = 0 D[I(L)] = D(c).L2 ; D(Ir) = 0 ⎧ I - E(I ) - E(c).L ⎫ r ⎪ gh ⎪ P(L) = Φ ⎨ 1⎬ Igh ⎪ [ D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎩ ⎭ r ⎧ E(I ) + E(c).L - I ⎫ E(Ir) r ⎪ gh ⎪ Q(L) = Φ ⎨ 1⎬ ⎪ [ D(I ) + D(c).L2 ] 2 ⎪ ⎩ ⎭ r Khi đó biểu thức xác định thời hạn làm việc (tuổi thọ) Gamma phần trăm có dạng: ⎧ I - E ( c ) .L ⎫ ⎧ I - E(c).L ⎫ ⎪ gh ⎪ ⎪ gh ⎪ ⎬ = Φ(z ) = Φ⎨ (1) P(L) = Φ ⎨ 1⎬ σ ( c ) .L ⎪ 2 ⎪ [ D(c).L ] 2 ⎪ ⎪ ⎩ ⎭ ⎩ ⎭ Sau khi biến đổi, ta có I CT 2 gh L= (2) ⎡ E ( c ) + σ ( c ) .z ⎤ ⎣ ⎦ Trong đó: P ( L ) - hàm tin cậy (xác suất làm việc không hỏng); L - thời hạn làm việc (tuổi thọ), 105 km; I - thông số giới hạn về độ mòn, mm; gh E ( c ) = a - kỳ vọng toán cường độ hao mòn, mm/105 km; D ( c ) = σ 2 - phương sai cường độ hao mòn, mm2/1010km2 σ ( c ) = σ - sai lệch bình phương trung bình của cường độ hao mòn, mm/105 km; Φ ( z ) - được xác định thông qua hàm Laplats bằng cách tra bảng 2PL [1]; z - phân vị đối với phân bố chuẩn, phụ thuộc vào γ % cho trước (tức là phụ thuộc độ tin cậy gamma phần trăm cho trước P ( L ) ), được xác định bằng cách tra bảng PL2 [1].
2.2. Xác định thời hạn làm việc của bộ trục bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng theo hao mòn mặt lănvà lợi bánh xe 2.2.1. Xác định thời hạn làm việc gamma phần trăm theo độ mòn giới hạn của mặt lăn Theo Quy trình sửa chữa do Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam ban hành, độ sâu mài mòn lõm mặt lăn cho phép ≤ 7,0 mm Tuổi thọ gamma phần trăm tính theo hao mòn lớn nhất của mặt lăn được xác định theo biểu thức: I gh L= ⎡ E ( c ) + σ ( c ) .z ⎤ ⎣ ⎦ = 7 mm; E ( c ) = a = 2,4028 mm/105 km; σ ( c ) = σ = 0,7358 mm/105 km Với: I gh Kết quả tính toán được cho trong bảng 3. Bảng 3. Kết quả tính toán thời hạn làm việc Gamma phần trăm của bộ trục bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng theo hao mòn tổng hợp mặt lăn ,105 km I Thời hạn làm việc L P ( L) % E (c) = a σ (c) = σ TT z γ% gh 1 50 7 2,4028 0,7358 0 2,913268 2 55 7 2,4028 0,7358 0,13 2,801733 3 60 7 2,4028 0,7358 0,26 2,698423 CT 2 4 65 7 2,4028 0,7358 0,39 2,602461 5 70 7 2,4028 0,7358 0,53 2,506468 6 75 7 2,4028 0,7358 0,68 2,411179 7 80 7 2,4028 0,7358 0,85 2,311581 8 85 7 2,4028 0,7358 1,04 2,209574 9 90 7 2,4028 0,7358 1,29 2,088317 10 95 7 2,4028 0,7358 1,65 1,935375 11 99 7 2,4028 0,7358 2,33 1,700179 2.2.2. Xác định thời hạn làm việc gamma phần trăm theo độ mòn giới hạn của lợi bánh Chiều dày ban đầu của lợi bánh là 30mm. Theo Quy trình sửa chữa do Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam ban hành, chiều dày lợi bánh nhỏ nhất cho phép là 18 mm; như vậy dự trữ hao mòn theo chiều dày lợi bánh là 30mm - 18mm = 12mm. Tuổi thọ Gamma phần trăm tính theo hao mòn lớn nhất của của lợi bánh xe số 6, bên trái được xác định theo biểu thức: I gh L= ⎡ E ( c ) + σ ( c ) .z ⎤ ⎣ ⎦
= 12 mm; E ( c ) = a = 2,5696 mm/105 km; σ ( c ) = σ = 0,4939 mm/105 km Với: I gh Kết quả tính toán được cho trong bảng 4. Bảng 4. Kết quả tính toán thời hạn làm việc Gamma phần trăm của bộ trục bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng theo hao mòn lợi bánh trục số 6, bên trái P ( L) % E (c) = a σ (c) = σ ,105 km TT z I Thời hạn làm việc L γ% gh 1 50 12 2,5696 0,4939 0 4,669988 2 55 12 2,5696 0,4939 0,13 4,556142 3 60 12 2,5696 0,4939 0,26 4,447716 4 65 12 2,5696 0,4939 0,39 4,34433 5 70 12 2,5696 0,4939 0,53 4,238235 6 75 12 2,5696 0,4939 0,68 4,130166 7 80 12 2,5696 0,4939 0,85 4,014163 8 85 12 2,5696 0,4939 1,04 3,89199 9 90 12 2,5696 0,4939 1,29 3,742129 10 95 12 2,5696 0,4939 1,65 3,545539 11 99 12 2,5696 0,4939 2,33 3,225471 Tương tự như trên, tuổi thọ gamma phần trăm tính theo hao mòn nhỏ nhất của lợi bánh xe số 4, bên phải được xác định theo biểu thức I gh L= ⎡ E ( c ) + σ ( c ) .z ⎤ ⎣ ⎦ CT 2 = 12 mm; E ( c ) = a =1,82 mm/105 km; σ ( c ) = σ = 0,33 mm/105 km Với: I gh Kết quả tính toán thể hiện trong bảng 5. Bảng 5. Kết quả tính toán thời hạn làm việc Gamma phần trăm của bộ trục bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng theo hao mòn lợi bánh trục số 4, bên phải P ( L) % E (c) = a σ (c) = σ , 105 km TT z I Thời hạn làm việc L γ% gh 1 50 12 1,82 0,33 0 6,593407 2 55 12 1,82 0,33 0,13 6,44157 3 60 12 1,82 0,33 0,26 6,296568 4 65 12 1,82 0,33 0,39 6,157951 5 70 12 1,82 0,33 0,53 6,015339 6 75 12 1,82 0,33 0,68 5,869693 7 80 12 1,82 0,33 0,85 5,712925 8 85 12 1,82 0,33 1,04 5,547337 9 90 12 1,82 0,33 1,29 5,343545 10 95 12 1,82 0,33 1,65 5,075069 11 99 12 1,82 0,33 2,33 4,635173
Tuổi thọ Gamma phần trăm của bộ trục bánh xe tính theo hao mòn giới hạn của mặt lăn và lợi bánh xe đối với đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng được thể hiện trong bảng 6. Bảng 6. Kết quả tính toán thời hạn làm việc gamma phần trăm của bộ trục bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng theo hao mòn mặt lăn và lợi bánh Theo cường độ hao Theo hao cường độ mòn lợi bánh mòn mặt lăn Trục số 6, bên trái Tuổi thọ Gamma Trục số 4, bên phải TT E ( c ) = 2,4028 E ( c ) = 2,5696 phần trăm E ( c ) =1,82 mm/105 km mm/105 km mm/105 km L 1 2,913268 6,593407 4,669988 γ=50% L 2 2,311581 5,712925 4,014163 γ=80% L 3 2,209574 5,547337 3,89199 γ=85% L 4 2,088317 5,343545 3,742129 γ=90% L 6 1,935375 5,075069 3,545539 γ=95% III. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Qua tính toán thấy rằng hao mòn giới hạn mặt lăn bánh xe đạt sớm hơn so hao mòn giới CT 2 hạn của lợi bánh xe, vì vậy phải lấy hao mòn mặt lăn làm cơ sở, hay nói khác thời hạn làm việc gamma phần trăm của bộ trục bánh xe phải được xác định theo hao mòn giới hạn của mặt lăn. Thời hạn làm việc trung bình của bộ trục bánh xe (tuổi thọ Gamma 50 phần trăm) nếu tính theo cường độ hao mòn mặt lăn là gần 300 000 km chạy, còn nếu tính theo cường độ hao mòn lớn nhất của lợi bánh xe (số 6 bên trái) là gần 470000 km. Như vậy cần phải giải thể bộ phận chạy đầu máy D20E ở 300000 km, và so với chu kỳ sửa chữa của đầu máy D20E do Tổng công ty Đường sắt Việt Nam ban hành ngày 29/4/2008 (bảng 7) thấy rằng thời điểm cần giải thể tương đương với cấp sửa chữa R2 lần 2. Bảng 7. Chu kỳ sửa chữa đầu máy D20E TT Cấp bảo dưỡng, sửa chữa Chạy đường dài, km 1 Kiểm tra bảo dưỡng kỹ thuật, R0 5 000 2 Bảo dưỡng cấp trung gian, Rt 25 000 3 Bảo dưỡng cấp 1, R1 50 000 4 Kiểm tra, bảo dưỡng cấp cấp 2, R2 150 000 5 Khám chữa cấp 3, R3 - 6 Sửa chữa cấp Ky, Rk 600 000
7 Sửa chữa lớn, Rđ - Tuy nhiên, như đã biết [1], xác suất γ% được chọn tuỳ theo mức độ quan trọng của chi tiết đang xét. Nếu hư hỏng của nó dẫn đến hậu quả đặc biệt nghiêm trọng như ảnh hưởng lớn kế hoạch sản xuất, việc tiến hành sửa chữa quá tốn kém hoặc không đảm bảo an toàn cho người làm việc v.v... thì xác suất γ% được chọn tới 95% hoặc cao hơn. Đối với những chi tiết ít quan trọng hơn có thể lấy trong khoảng 60% - 95%; còn đối với những chi tiết được thay thế dễ dàng khi bị hỏng thì có thể lấy γ% = 30% - 60%. Bộ trục bánh xe là cụm chi tiết quan trọng trong bộ phận chạy đầu máy, nó đóng vai trò quyết định trong việc hình thành lực kéo và lực hãm và liên quan trực tiếp đến sự chuyển động an toàn của đoàn tàu. Khi bị hao mòn (mặt lăn hoặc gờ bánh) phải tiến hành giải thể bộ phận chạy để khôi phục lại biên dạng mặt lăn. Với những khuyến nghị như trên, rõ ràng là để đảm bảo độ tin cậy làm việc của bộ trục bánh xe, cần phải lấy xác suất γ% tối thiểu không thấp hơn 60%. Vì vậy nếu sử dụng thời hạn làm việc với xác suất γ% = 50% thì chưa đảm bảo mức tin tin cậy cần thiết, bởi lẽ khi đó đã có 50% số bánh xe có hao mòn mặt lăn vượt quá giới hạn cho CT 2 phép. Nếu muốn đảm bảo thời hạn làm việc Gamma phần trăm bằng 90% - 95% thì cần giải thể bộ phận chạy trong khoảng thời gian làm việc trên dưới 200000 km. Khi đó số trục bánh xe có hao mòn mặt lăn đã vượt quá giói hạn là 5 - 10%. Các kết quả trên đây là cơ sở để các nhà quản lý và các nhà kỹ thuật tham khảo cho việc hiệu chỉnh chu kỳ sửa chữa hợp đối với bộ phận chạy của đầu máy D20E trong điều kiện khai thác cụ thể tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng. Tài liệu tham khảo [1]. Đỗ Đức Tuấn. Lý thuyết độ tin cậy (tài liệu giảng dạy cao học). Trường Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội 2003.
[2]. Đỗ Đức Tuấn. Đánh giá hao mòn và độ tin cậy của chi tiết và kết cấu trên đầu máy diezel. Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, Hà Nội 2005. [3]. Xác định các đặc trưng hao mòn mặt lăn và lợi bánh xe đầu máy D20e vận dụng tại xí nghiệp đầu máy Đã Nẵng. Tạp chí KHGTVT số 28♦ CT 2