Создание усовершенствованной конструкции кузова для восстановления ресурса полувагона при капитальном ремонте
Создание усовершенствованной конструкции кузова для восстановления ресурса полувагона при капитальном ремонте
Федеральной программой по развитию и производству в России грузового подвижного состава нового поколения в условиях недостатка инвестиций предусмотрено обновление парка грузовых вагонов в три этапа. На первом для поддержания численности парка в размерах, обеспечивающих перевозки, было запланировано увеличить срок полезного использования имеющихся вагонов путем проведения капитального ремонта с продлением срока службы (КРП). При этом ставилась задача снижения стоимости жизненного цикла вагонов после КРП по сравнению с новым подвижным составом.
Предполагалось, что при затратах в 35-40% от стоимости нового вагона, вложенных в ремонт, срок службы вагона продлевался на 50%.
Реализация этого этапа была начата департаментом вагонного хозяйства МПС в 1999 году.
КРП полувагонов был в короткое время освоен всеми основными вагоноремонтными заводами России, и начиная с 1999-го по первое полугодие 2006 года этим видом ремонта был восстановлен ресурс более чем 16 тысячам полувагонов.
Однако в течение последних лет качество выполнения КРП полувагонов постепенно снижалось на всех ремонтных предприятиях. При отборе подвижного состава в ремонт заводами не выполнялись необходимые процедуры диагностики. Как следствие, в ремонт попадали полувагоны, не подлежащие КРП. Кроме этого увеличилось количество заводских браков, систематически не соблюдалась технология ремонта.
Одной из основных причин сложившейся ситуации можно назвать отсутствие экономических критериев при принятии решения о проведении КРП. Для выхода из создавшегося положения департамент вагонного хозяйства в четвертом квартале 2005 года внедрил на вагоноремонтных заводах систему продления срока службы полувагонов на 5 лет. В соответствии с ней полувагонам, отобранным на основе проведения углубленной диагностики, ремонт выполнялся в объеме КР. В то же время ПКБ ЦВ были разработаны технические условия на КРП с заменой кузова. Новый вид ремонта, обеспечивающий продление срока службы на 22 года, был поставлен на производство в ВЧД Рубцовск. Для его проведения в качестве базовой была принята конструкция кузова производства Алтайского вагоностроительного завода.
На основе результатов выполненных работ в марте 2006 года руководством ОАО «РЖД» была пересмотрена политика проведения КРП полувагонов. И принято решение о продлении срока службы полувагонов по двум направлениям. Первое - проведение КР с продлением срока службы на 5 лет для вагонов с кузовами, отобранными на основе углубленной диагностики. Второе - проведение КРП с заменой старого кузова на новый, с продлением срока службы на 22 года.
За период выполнения КРП, начиная с 1999 года, вагоноремонтные заводы при ремонте вагонов практически полностью разбирали кузова, заменяя стойки, поперечные балки и обшивку. Всеми предприятиями за этот период было освоено изготовление большого количества деталей и узлов кузовов полувагонов, в том числе крупных унифицированных - разгрузочных люков, торцевых стенок, несущих элементов рамы и боковых стенок.
Поэтому после принятия решения о внедрении КРП с новым кузовом основные вагоноремонтные заводы - Канашский, Рославльский и Барнаульский - приступили к его освоению и поставили задачу постановки на производство собственных кузовов. При этом Барнаульский завод освоил производство кузова полувагона разработки «Алтайвагона», а Канашский и Рославльский - кузова полувагонов новых конструкций, разработанные совместно с Инженерным центром вагоностроения (ИЦ ВС).
При создании новых конструкций кузовов полувагона была предпринята попытка усовершенствовать унифицированную конструкцию кузова производства «Уралвагонзавода». Эта конструкция является результатом многолетней доработки унифицированных конструкторских решений, выполненных КБ и НИИ, и она успешно выпускалась с небольшими изменениями Кременчугским вагоностроительным заводом и мариупольским заводом «Азовмаш».
Специалистами Инженерного центра был разработан комплекс мероприятий по совершенствованию унифицированной конструкции кузова (рис. 1а) на основе углубленных исследований прочностных параметров и применения но¬вых профилей в несущей конструкции (рис. 1б).
Рис. 1. Характерные преимущества кузова полувагона разработки ИЦ ВС над кузовом унифицированной конструкции: а) кузов полувагона унифицированной конструкции; б) кузов полувагона разработки ИЦ ВС
Разработанная Инженерным центром конструкция кузова полувагона в исполнениях с разгрузочными люками и глухим полом имеет следующие преимущества по сравнению с кузовом полувагонов, выпускаемых в настоящее время:
- усиленная конструкция верхней обвязки без стыковых соединений по всей длине предотвращает деформацию кузова при производстве погрузочных работ с применением специальной техники (грейферы), а также при производстве разгрузочных работ на вагоноопрокидователе;
- усовершенствованная конструкция обшивки боковых стен обеспечивает повышение устойчивости, снижение повреждаемости боковой стены, а также снижение трения груза о стенки;
- усовершенствованная конструкция торцевой стены и конструкция соединения торцевой и боковых стен;
- конструкция кузова полувагона по своим прочностным характеристикам соответствует требованиям для осевой нагрузки 25 тс, предъявляемым к вагонам нового поколения.
На основе разработок Инженерного центра вагоностроения на вагоноремонтных заводах были созданы новые кузова полувагона (рис. 2).
Рис. 2. Общие виды разработанных кузовов: а) полувагон производства Канашского ВРЗ; б) полувагон Рославльского ВРЗ (исполнение с разгрузочными люками); в) полувагон Рославльского ВРЗ (исполнение с глухим полом)
На рис. 3 приведены некоторые результаты расчетных исследований прочностных характеристик при отработке конструкции кузова. Сравнение прочностных характеристик конструкции кузова Алтайского вагоностроительного завода и унифицированной конструкции не проводилось.
При внедрении нового вида ремонта на каждом из предприятий осуществлялся весь комплекс работ, традиционно выполняемый при постановке на производство. Согласно действующим нормативным документам - это разработка конструкторской документации, изготовление и предварительные испытания опытных образцов, технологическая подготовка и приемка производства.
Все конструкции кузовов прошли комплекс испытаний (рис. 4), проведенных Испытательным центром подвижного состава (Санкт-Петербург). Вертикальная и распорная статические нагрузки на кузов моделировались с применением специальных мягких емкостей, заполняемых водой. Предварительные испытания дали положительный результат и подтвердили соответствие конструкций кузовов полувагонов нормативным требованиям.
Рис. 3. Напряженно-деформированные состояния кузовов полувагонов новой конструкции для расчетного случая удар 3,5 МП: а) кузов полувагона производства Канашского ВРЗ; б) кузов полувагона с люками в полу производства Рославльского ВРЗ
Рис. 4. Кузов полувагона, подготовленный к испытаниям: а) производства Рославльского ВРЗ; б) с мешками для имитации статической вертикальной и распорной нагрузки; в) производства «Алтайвагона»; г) производства Канашского ВРЗ
Таблица 1
Конструктивные отличия полувагонов, прошедших модернизацию с заменой кузова и продлением срока службы по ТУ 32 ЦВ 2580-2006
Таблица 2
Параметры полувагонов, прошедших модернизацию с заменой кузова и продлением срока службы по ТУ 32 ЦВ 2580-2006
Все заводы были технологически подготовлены к изготовлению кузовов, так как имели многолетний опыт выполнения углубленного ремонта полувагонов. Ориентируясь на традиционных поставщиков металлопроката, для каждого завода были разработаны оригинальные конструкции кузовов (табл. 1).
В результате выполненного комплекса работ на Барнаульском вагоноремонтном заводе были проведены квалификационные испытания, а на Канашском и Рославльском - приемочные испытания кузовов полувагонов (табл. 2). На всех трех заводах состоялись квалификационные испытания по приемке производства модернизации полувагонов с заменой кузова и продлением срока службы по ТУ ПКБ ЦВ. Во втором полугодии 2006 года по заказу ОАО «РЖД» начато серийное производство модернизации с продлением срока службы полувагонов.
Литература
1. Грузовые вагоны колеи 1520 мм: альбом-справочник 002И-97 ПКБ ЦВ. - М.: Проектно-конструкторское бюро, 1998. - 283 с.
2. Конструирование и расчет вагонов. - М.: Машиностроение, 2000. - 731 с.
3. Модернизация полувагонов с заменой кузова и продлением срока службы: ТУ 32 ЦВ2580-2006. ПКБ ЦВ ОАО «РЖД», - 2006.
4. Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых ваго¬нов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - М.: ГосНИИВ- ВНИИЖТ, 1996.
5. РД 24.050.37-95. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества. - М.: ГосНИИВ, 1995. - 86 с.
