Збільшення ресурсу тягових зубчастих передач рухомого складу залізниць на основі їх оптимізаційного проектування

Анотація

Стаття присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі збільшення ресурсу тягових зубчастих передач (ТЗП) рухомого складу залізниць на основі їх оптимізаційного проектування. За результатами аналізу останніх досліджень з забезпечення надійності ТЗП встановлено, що одним з перспективних напрямків є удосконалення їх конструкції за результатами їх оптимізаційного проектування. Головною метою такого проектування ТЗП є знаходження відповідних конструктивних параметрів, при яких забезпечуються найкращі умови взаємодії контактуючих профілів зубців шестірні та колеса, характеристики та показники зачеплення, очікуваний ресурс передачі.
Представлено математичний запис задачі оптимізаційного проектування ТЗП у вигляді мінімізації відповідної цільової функції, яка описує зв'язок між обраним критерієм (різниця між максимальними коефіцієнтами питомих ковзань Δλ) та обраними в якості незалежних змінних коефіцієнтами зміщення шестірні х₁ і колеса х₂. Для її вирішення запропоновано використання розроблених авторами блокувальних контурів (БК), які забезпечують знаходження оптимальних коефіцієнтів x₁^* і x₂^* при всіх заданих умовах на проектування ТЗП. Представлені математичні моделі, які необхідні для побудування блокувальних контурів досліджуваних ТЗП тепловозів серій 2М62, 2ТЕ116, ТЕП70 і електропоїздів серій ЕР2 і ЕР2Р. Для знайдених величин коефіцієнтів x₁^* і x₂^* з використанням розробленого методичного і програмного забезпечення розраховані всі конструктивні параметри, характеристики і показники зачеплення зубців шестірні та колеса, необхідні для визначення технічного ресурсу ТЗП. В якості кількісного показника розглядають величини пробігів локомотива (моторної секції) від початку експлуатації до виникнення граничних зносів зубців шестірні L₁ і колеса L₂ за відповідними постійними ходами. Наведено приклади БК та результати розрахункового дослідження для розглянутих ТЗП. За результатами досліджень встановлено, що за рахунок використання визначених при оптимізаційному проектуванні конструктивних параметрів шестірні та колеса може бути досягнуто суттєве збільшення технічного ресурсу ТЗП. За показником L₂: до 20% для тепловозів 2М62, до 7% для тепловозів 2ТЕ116, 16% для тепловозів ТЕП70, 11% для електропоїздів серій ЕР2 і ЕР2Р. За показником L₁: до 18% для тепловозів 2М62, до 2% для тепловозів 2ТЕ116, 16% для тепловозів ТЕП70, 11% для електропоїздів серій ЕР2 і ЕР2Р. Це свідчить про наявність суттєвих резервів збільшення технічного ресурсу ТЗП наявного рухомого складу залізниць за рахунок їх оптимізаційного проектування. Для їх виявлення доцільно використовувати представлений в статті метод оптимізаційного проектування тягових зубчастих передач.