Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта снегоуборочных машин на железных дорогах

Актуальность проблемы. Решениями ХШ съезда КПСС [1] предусмотрено дальнейшее развитие и совершенствование железнодорожного транспорта на 1981;1985 годы и на период до 1990 года. При этом на последующих (ноябрь 1982 года, июнь 1983 года) Пленумах Щ КПСС и расширенных Коллегиях МПС (декабрь 1982 года, июль 1983 года) поставлены важнейшие задачи по повышению уровня использования и надежности работы всех технических средств, в том числе путевых и снегоуборочных машин, способ-отвугапрх увеличению провозной и пропускной способности железных дорог, а также наращиванию мощностей станций и узлов.

Все возрастающие объемы перевозок грузов народного хозяйства предопределяют напряженную работу железных дорог, в частности зимой, так как наибольшие трудности возникают в период метелей и снегопадов, когда и8-за несвоевременной уборки снега может быть нарушено движение поевдов. Особенно это касается станций, расположенных на дорогах Урала, Сибири, Дальнего Востока, Севера и ряда районов Казахстана. Известны случаи сильных снежных заносов и в других климатических зонах нашей страны [2, табл. П. 1.1].

За прошедшие 65 лет сделан значительный шаг в области организации и механизации снегоуборочных работ. Очистка железнодорожных путей от снега стала утрачивать былую стихийность, а ликвидация снежных эаносов — все более приобретать характер планово-предупредительной, профилактической работы на основе внедрения современных высокопроизводительных машин и механизмов. Это указывает, что в условиях шейкой грузонапряженности вогросы своевременной очистки железнодорожных путей и стрелоч.

— б ных переводов от снега не потеряли своего актуального значения, даже наоборот, — требование к мвханиэацш снегоуборочных работ, эффективности использования и надежности работы машин значительно возросли [3, 4, 5]. Более того, при увеличении доли механизированной уборки снега, снегоуборочная техника в последние годы все шире применяется на очистке путей от различных засорителей, что повышает требования к её техническому состоянию.

Для механизации работ по очистке путей от снега и засорителей о учетом перспективы развития железных дорог требуется все большее количество снегоуборочных машин, обладающих в уоловиях эксплуатации стабильностью и экономичностью. В настоящее время только снегоуборочных машин типа СМ-2 (поезд 1ГГКБ Щ МПС), выпускаемых с 1962 года отечественной промышленностью, на сети железных дорог находится в эксплуатации более 1200 единиц, а окоростных онегоочиотителей — более 2000 штук. Парк технических средств для очистки железнодорожных путей от снега составляет около 45% общей численности парка тяжелых путевых машин, ив которых 14% приходится на снегоуборочную технику. Этим парком оо отанций эа год вывозят сотни миллионов кубометров снега и засорителей.

В перопективе число СМ-2, при некотором снижении темпа выпуска снегоочистителей плужного типа, будет ежегодно возрастать в среднем на 5−6%, при этом качественный рост предусматривает пополнение наличного парка новыми самоходными машинами щеточного типа СМ-3, СМ-4 и СМ" -М [6,П.9.1].

Все это позволяет значительно снизить эксплуатационные издержки в путевом хозяйстве железных дорог на снегоборьбе, но вмеоте о тем обусловливает требования к повышению эффективное-ти использования парка снегоуборочных машин, расходы на техническое обслуживание и ремонт (ТО и Р), которого велики, а надежность, как показывают объективные данные, не всегда оказывается достаточной. Так, только на капитальный ремонт головных СМ-2 ва исследуемый период израсходовано более 10 млн. рублей и ежегодно расходуется до 1 млн. рублей, а всего на ТО и Р (без аварийного ремонта) современного парка этих машин затраты составляют более 7 млн. рублей в год или около 160 тыс. рублей эа срок службы одной СМ-2, что превышает стоимость изготовления новой машины более чем в 2,5 раза. Продолжительность простоев машин в ремонтах беэ ТО достигает 16,6% и более календарного годового времени, средний коэффициент готовности СМ-2 при этом снижается до 0,623, а коэффициент технического использования до 0,27.

Большие ежегодные объемы снегоуборочных работ, особенно на крупных станциях, обеспечение бесперебойной работы железных дорог в зимних условиях с учетом известных уроков суровых зим, значительные эксплуатационные издержки вызывают необходимость дальнейшего совершенствования системы ТО и Р СМ-2, направленного на повышение их работоспособности при сокращении удельных затрат, а в уоловиях отсутствия научно-обоснованных основных показателей применяемой системы ТО и Р — установление закономерностей распределения и уточнения меафемонтных норм наработки и продолжительности простоев при восстановлении СМ-2, определение расхода ресурса машинами в различных климатических эонах их эксплуатации, является весьма актуальной задачей.

Цель работы ооотоит в том, чтобы путем теоретических и экспериментальных исследований установить особенности (виды) распределения фактической периодичности ремонтов снегоуборочных машин, их простоев в ремонтах и стоимостных затрат на ТО и Р, определить сроки службы отдельных узлов, уточнить межремонтные нормы и разработать рекомендации по их корректировке для различных климатических soh эксплуатации серийно выпускаемых СМ-2.

В результате исследования предполагается повысить эффективность использования (особенно в зимний период) на дистанциях пути и станциях магистрального и промышленного железнодорожного транспорта машин СМ-2 путем совершенствования системы технического обслуживания и ремонта машин на научной основе.

Работы выполнялись в соответствии о планом НИР Уральского электромеханического института — инженеров железнодорожного транспорта (УШИИГа) на кафедре «Путь и путевое хозяйство». При этом учитывались проведенные ранее работы в Уральском секторе ЩБ тяжелых путевых машин (1973;1974 гг.) и в Уральском отделении ВНИШГа (1975;1978 гг.).

Исследования выполнены с использованием фактических отчетных и хронометражных данных Свердловской, Южно-Уральской и других железных дорог, а также 8аводов-и8Готовителей СМ-2 и ремонтных заводов этих машин.

Автор являлся руководителем и непосредственным исполнителем вышуказэнных плановых работ, а тема «Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта основных групп путевых, снегоуборочных машин» на НТС Уральского отделения ВНИИЖГа (ЦНИИ МПС) 22.12.76 (протокол № 11) закреплена за ним в качестве диссертационной работы.

Метода исследования. В основу решения задачи усовершенствования системы ТО и Р СМ-2 положены качественный и количественный анализ факторов, влияющих на эффективность работы и техническое состояние этих машин. К разработке математических моделей по установлению особенностей распределения случайных величин, привлекались материалы теоретических и экспериментальных исследований, полученных автором в период наблюдений, фактических статистических данных sa 19 лет, а также опубликованных работ в отечественной и зарубежной литературе. В работе уделено большое внимание статистическим методам исследования основных параметров системы ТО и Р. Для расчетов, связанных с уточнением нормативов периодичности ремонтов, взаимосвязи и адекватности величин, сроков службы углов машин использовались вероятностно-математические метода, метода теории надежности, восстановления, массового обслуживания, теории подобия и корреляционные методы.

Всего ва наблюдаемый период было исследовано 659 случаев капитальных ремонтов (404 шт. СМ-2) по сети железных дорог и 393 машино-лет эксплуатации СМ-2 на дорогах Урала.

На защиту выносятся следующие положения:

— обоснование климатических зон эксплуатации, размещэния машин и методика инженерного расчета интенсивности ремонтов эксплуатируемых СМ-2;

— особенности распределения основных параметров системы ТО и Р СМ-2 и их эмпирические зависимости по совокупности машин сети железных дорог, климатических вон и отдельных железных дорог;

— 10- фактические значения наработки СМ-2 по объему, календарному сроку и числу их ТО и Р;

— технический ресурс и периодичность проведения ремонтов по их видам в зависимости от условий и климатических вон эксплуатации СМ-2;

— эмпирические зависимости влияния факторов сезонности и возрастного состава СМ-2 на их готовность и наработку;

— метод определения срока службы наиболее часто выходящих из строя по износу тросовых лопастей рабочих органов CM-Z;

— технико-экономическая оценка периода эксплуатации СМ-2 и основные направления повышения эффективности их использования;

— научно-обоснованная, уточненная структура применяемой периодичности технического обслуживания и ремонта снегоуборочных машин типа СМ-2.

Научная новизна исследований данной работы состоит в том, что впервые:

— разработана и предложена по конструктивным признакам и назначению классификация технических средств снегоборьбы и обоснованы (определены) по наработке климатические зоны эксплуатации машин. СМ-2, применяемых на магистральных и промышленных железных дорогах;

— определены на основе вероятностно-математических методов зависимости, устанавливающие особенности распределения основных параметров системы ТО и Р СМ-2;

— установлены с помощью статистического анализа количественные значения фактической периодичности ТО и Р, позволяющие уточнить межремонтные нормы эксплуатации СМ-2 в межремонтном цикле по объему, а также дополнить показатели периодичности ремонтов и по календарным срокам;

— 11- установлены коэффициенты для определения периодичности проведения видов ремонтов, учитывающих различные факторы взаимодействия машины со средами убираемой о железнодорожных путей массы -(снега или saсорителей) и другими факторами вгаимодействия относительно железных дорог и климатических зон эксплуатации машин;

— разработана методика инженерного расчета интенсивности ремонтов эксплуатируемых СМ-2;

— найдены вмпирические зависимости, позволяющие оценить влияние факторов сезонности и возраста эксплуатации СМ-2 на коэф|яшиенты их использования, готовности и наработку;

— дана с использованием теории подобия теоретическая оценка срока службы наиболее часто выходящих из строя по износу тросовых лопастей щеточного рабочего органа СМ-2;

— дана экономическая оценка срока службы СМ-2 и предложена уточненная структура межремонтных периодов их ТО и Р.

Практическая ценность работы состоит, прежде всего в том, что на основе выявленных закономерностей научно обоснованы и уточнены межремонтные нормы периодичности ТО и Р машин СМ-2, утвержденные Временным Положением о ППР в 1973 году. Показано, что повышение эффективности использования CS5−2 возможно за счет совершенствования системы их ТО и Р. Установлен (по интенсивности износа) срок службы тросовых лопастей ротора — питателя для различных условий эксплуатации и наработки машин, позволяющий оценить межремонтные нормы. Определены и в дополнение к сущэствующим нормам периодичности ремонтов по объему наработки, предложены календарные сроки проведения текущих и капитальных ремонтов.

Установленный характер изменения фактических данных позволяет более правильно, чем до сих пор, организовать эксплуатацию значительного парка СМ-2, а также провести ряд мероприятий по повышзниго их надежности и сокращению расходов на ТО и Р этих машин.

В ближайшие годы предусматривается ввод в эксплуатацию новых машин типа СМ-3. В этой связи большой интерес представляют выявленные особенности распределения частоты ремонтов СМ-2 в течение всего срока службы и определения их долговечности, так как судить о надежности современных машин в разных условиях их эксплуатации южно только тогда, когда экспериментальные закономерности распределения уже известны. Т. е. с появлением новых моделей, большую ценность представляет опыт исследования срока службы старых СМ-2.

Методика установления закономерности распределения основных параметров системы ТО и Р СМ-2 может быть использована для получения по фактическим данным количественных показателей эксплуатации и для других типов машин путевого хозяйства.

Результаты исследования, полученные аналитические зависимости и найденные числовые характеристики могут быть использованы предприятиями путевого хозяйства железных дорог> Главным управлением пути МПС и другими ведомствами, имеющими железнодорожный транспорт для оценки технического состояния парка СМ-2- при планировании ремонтов по их периодичности и видам и составлении графиков ТО и Р машинпри очередном пересмотре инструкции по эксплуатации, положения о ППР и Правил ремонта машиндля обоснования норм расхода запасных частей, а также в учебных процессах ВУЗов и техникумов при изучении основ экоплуатации путешх снегоуборочных машин в специфически сложных условиях их работы на железных дорогах. Они также необходимы для работ по повышению надежности при совершенствовании узлов и конструкции СМ-2, поэтому могут быть испольвованы в. гроектно-конструктороких и технологических подразделениях, на ваводах-иэготовителях и ремонтных заводах этих машин.

Реализация работы. Результаты исследования и внедрение разработок опробированы и приняты к использованию институтом НШйгормаш, ЦКБ тяжелых путевых машин (ЦКБ ТОМ) и предприятиями путевого хозяйства железных дорог;

В частности, работы реализованы в качестве составных частей:

— в проектах и конструкции снегоочистителя, внедренного на железнодорожном транспорте Норильского горно-металлургического комбината, 19 617−1969 гг.

— в «Руководстве дорожному мастеру пути горнодобывающих предприятий», написанном автором для практического пользования и выпущенного издательством «Недра» в 1971 году;

— предложения по дальнейшему совершенствованию качества машин СМ-2 рассмотрены на протоколе № 2, г. Энгельс, июль 1973 г.;

— нормы расхода запасных частей на поезд снегоуборочной ПСЭ, головную СМ-2А., промежуточный и концевой полувагоны СМ-2А и снегоочиститель СДПМ утверждены Главным Управлением тепловозостроения Минтяжмаша в 1973 и 1974 гг.

— рекомендации по изменению межремонтных сроков (поезд ПТКБ ЩМПС), методика сбора, учета и обработки информации о надежности путевых машин приняты ЦКБ ИМ (г.Москва) для проведения проектно-конструкторских работ и составления ремонт-но-технической документации, 1974,1979;1981 гг.;

— 14- уточненные нормы периодичности ремонтов СМ-2 учитывающие различные условия и климатические зоны их эксплуатации приняты к использованию на дистанциях пути и станциях при составлении графиков ТО и Р СМ-2 и составлении мероприятий приказов «Н» и «ЙОД» по подготовке путевого хозяйства Южно-Уральской и Свердловской железных дорог к работе 8Имой, 1983;1984 гг;

— методы инженерного расчета интенсивности ремонта эксплуатируемых машин и износа их основных узлов использовались в курсовом и дипломном проектировании специальности 1210, а также в выпускных работах ВДК групп ПЧ, вам. ПЧ и ПЧГ, 1979;1983 гг., (УБМШТ, г. Свердловск).

Апробация работы. Основное содержание работы, а также отдельные ее положения докладывались и одобрены:

— на семинаре «Опыт работы промышленного железнодорожного транспорта в зимних условиях» на Магнитогорском комбинате с участием представителей НИИ и железных дорог, февраль 1969 г.;

— на Оренбургском ремонтном 8 а воде и Энгельском заводе транспортного машиностроения, октябрь 1973 г. и ноябрь 1974 г.;

— на XXI научно-техничеокой конференции УЗМИЙТа и НТО Свердловской ордена Ленина железной дороги, апрель, 1975 г.;

— на НТС Уральского отделения ЩЙИ МПС, декабрь, 1976 г., январь, 1978 г.;

— на ХХУ1 научно-технической конференции УсМИИГа, Уральского отделения ЦНИИ МПС и НТО Свердловской железной дороги, октябрь, 1978 г.;

— на заседании кафедры «Путь и путевое хозяйство» УЭМШТа в 1978, 1981 и 1984 гг. ;

— на ХХХШ научно-технической конференции УЭДИИГа и НТО Свердловской ордена Ленина и ордена Октябрьской революции железной дороги, апрель, 1983 г.;

— 16- на Всесоюзном семинаре «Вероятностно-физические (параметрические) методы исследования надежности машин и аппаратуры», апрель, 1984 г., г, Киев;

— на семинаре постоянных курсов повышения квалификации ИТР путевого хозяйства Курганского отделения Южно-Уральской железной дороги, апрель, 1584 г.

Публикация. По теме выполненных исследований оцублико-вано 8 статей общим объемом 5,86 пл., основные положения диссертационной работы изложены в опубликованных статьях, в материалах семинаров и научно-технических конференций.

•Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, рекомендаций по совершенствованию системы ТО и Р СМ-2# выводов и предложений по работе, списка литературы и приложений. Объем текста 156 стр., рисунков на 38 стр#, таблиц 11t литература — 81 наименование, приложение — результаты внесения исследования на 22 стр.

6.1. Выводы.

В результате выполненных теоретических исследований и расчетов (опубликованы в работе [70 ]) :

1. Получены формулы, позволяющие оценить интенсивность износа и срока службы щеточного рабочего органа снегоуборочной машины в зависимости от различных параметров, реально влияющих на его долговечность и поэтому имеющие большое практическое значение для установления периодичности ТО и Р этих машин ;

2. Для средних, наиболее часто встречающихся условий эксплуатации определен предельный срок службы щетки ротора — питателя, исходя из затраченной работы на разрушение убираемого с пути объема снега или засорителей и выносливости металла, который при 0 е.

Кривые предельного срока тж5ы щетки ротора питателя сметоомш/д, машины то лооо tit* VTm ! ' ••.

1 ," ¦1 ' я 'Я It /О'3- Тг.

У. i. о 10 Л О 50 w 50 60 70 Т,?аС м L w 1я5 я**, w LM<�" l’U3>m *.

W M 51,5 Vlfi 52 62ff 6? Л X, ТЫС. М* Ум-no затраченной радоте на разрушение /оираемого с *пути снега или засорителей.

А, СЧО{ Of/8 W.

0,16.

0,08 ¦ — - j.. i ¦

1 j. -№Ч. 1 1 1' i 1 ¦ - • - < 1.

О 10 ЛО 50 W 50 60 у м-по выносливости металла щетки р’ис. 62.

М Т, час.

350 кг/м3, li = 0,4 м и У =0,42 м/с составил 234 000секунд или 65 часов чистой работы. При этом протяженность очищенных путей составляет L = 100 км, а объем убранной массы X = 78,6 тыс. м3, что соответствует среднегодовой наработке машины (см. разд. 4.3).

Пределы срока службы щетки до ее нормативно допустимой величины износа в различных условиях составляют 27 — 172 часов (см. табл. П.б.2 и рис. б. З) и могут для наиболее легких условий при Ь = 0,1 мр = 150 кг/м3, 1 Г е 0,23 м/с и 6 = IxlO" 4 кг/с достигать 300−340 часов чистой работы.

3. Установлено, что износ щетки тем интенсивнее, чем больше скорость движения машины, чем мощнее толщина убираемого слоя, чем больше плотность снега или засорителей. В зависимости от этих условий щеточный рабочий орган подлежит ремонту (замене тросов) от 1 до 2,7 раз в год. Это соответствует практическим срокам эксплуатации щетки, согласуется с выполненными исследованиями в данной работе по наработке машин различных климатических зон и вместе с тем, учитывая дефецит троса (обеспеченность 40−50% от норм), требует в первую очередь повышения надежности и конструктивного совершенствования щеточного рабочего органа СМ-2.

4. Разработанный метод расчета срока службы щетки в зависимости от р, Н0, Н, t, S скоростных, силовых и других характеристик работы машины позволяет прогнозировать и уточнять, т. е. корректировать периодичность ремонта снегоуборочных машин в различных условиях их эксплуатации. Аналогично может быть расчитан срок службы и других узлов.

5. В соответствии с п. 4 используя выражение (29) выполнены расчеты и составлены нормы периодичности текущего ремонта СМ-2 по климатическим зонам их эксплуатации. Результаты расчетов приведены в табл. П.б.З, графические зависимости показаны на рис. 6.4, а! iil /м3.

6,0.

0,5 мр-250 кг/ivf и й-0,2 мрЦ00кг/м3 h-0,2M)p=250 кг/м3.

Ь=0,1- р-1800кг/м3 Ь = ОДмрНбООкг/^ р-1800 кг/м3.

Периодичность наработки тросоьои и^тки до её предельного износа на текущий ремонт (замена щетки при ггц-^до.

123,5 кг).

7V X.

X=&-hUT36ooi тыс. м L=U-T-36ooi м 1,98 м.

69700OU 89 700 при р35*0 kt/n? Т= 65 часов.

СО го.

60 Ж.

Ш 200 Т, Час.

— 196 -рекомендуемые нормы в табл. 6.1.

Расчетные нормы для 1-Ш климатических зон по периодичности соответствуют практически ежегодно проводимому на железных дорогах текущему ремонту СМ-2. В этих зонах замена тросов щетки производится одиндва раза. В 1У зоне — щетка подлежит замене не реже двух-трех раз в год.

Относительно всех зон эксплуатации СМ-2, с возрастанием поступательной скорости движения машины, как видно из табл. П. 6.3 и рис. 6.4, увеличивается наработка в объемах X. Однако при тех же постоянных значениях Ни р срок службы щетки во времени Т снижается, что приводит к ее замене в течение года до трех раз и более. С увеличением и р или их переменном значении изменяется скорость движения поезда, а срок службы щетки (как показано ранее в разделах 4.5 и машины в целом) по Т и X характеризуется ограничениями от-ностительно средних величин наработки (подчеркнуто в табл. П. 6.3). Профилактическая очистка пути при }т'т сопровождается повышением периода Т.

Этим обусловлены виды закономерностей распределения случайных величин, интенсивность ремонтов в межремонтных циклах и предопределены нормативы периодичности эксплуатации снегоуборочных машин до каптальных ремонтов (см. табл. 6.1).