Основы технологии производства электротранспорта

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5

Основы технологии производства электротранспорта

Лекции

В В Е Д Е Н И Е

Обеспечение эксплуатационной надежности и экономической эффективности использования электрического транспорта в настоящее время, в период новых рыночных отношений между заводами-изготовителями, ремонтными предприятиями и эксплуатационниками, является важнейшей задачей органов управления регионов Российской Федерации. Электрический транспорт должен обеспечивать перевозки грузов и пассажиров, обеспечивать нормальное функционирование отдельных предприятий. Эксплуатация электрического транспорта требует постоянного технического обслуживания и ремонта, что при нарушении связей по поставке запасных частей и материалов, возможностей замены предельно изношенного подвижного состава на новый и ряд других проблем требуют от эксплуатационников поиска нетрадиционных методов восстановления его работоспособности.

Известно, что специализация отдельных предприятий на организации ремонта одного вида, изготовление запасных частей для нужд ремонта, восстановление изношенных деталей и узлов позволяют обеспечить поддержание в рабочем состоянии транспорта при минимуме затрат, что очень важно при дефиците средств.

Научно-технический прогресс нашел отражение в принципиальном изменении технологических процессов на электрификации технологии производства, а также в комплексной его механизации и автоматизации, что имело большое значение в деле создания и совершенствования изготовления электрического транспорта.

Так, крупнейший завод по изготовлению магистральных электровозов переменного тока НЭВЗ в период до развала промышленности был способен ежесуточно выпускать один электровоз в восьмиосном варианте. Сегодня этот завод в год выпускает несколько десятков электровозов, ибо их не в состоянии закупить МПС РФ.

Тяжелейшее положение создалось с обеспечением пассажирских перевозок на железнодорожном и городском транспорте из-за износа электрического транспорта. Так, электропоезда переменного тока серии ЭР-9П фактически исчерпали свой рабочий ресурс. Тоже можно сказать и о пассажирских электровозах. Так, отсутствие поставок запасных частей к электровозам производства Чехословакии, моральное и физические старение электровозов ВЛ60П/К не может обеспечить необходимую эксплуатационную надежность, а значит и безопасность движения пассажирских поездов.

Руководство МПС РФ принимает определенные меры по обеспечению перевозки народно-хозяйственных грузов и пассажиров на сети дорог РФ. Так, НЭВЗ осваивает выпуск пассажирских электровозов серии ВЛ65. Начал выдавать отечественные электропоезда серии ЭД завод в Демихове.

Правительственная программа развития железнодорожного транспорта до 2005 года предусматривает:

1. Повысить безопасность движения поездов, по локомотивному хозяйству, за счет обеспечения производства и внедрения средств предотвращения проезда запрещающих сигналов, основанных на: системах автоматического управления торможением, системах автоведения, комплексной локомотивной системе безопасности, разработке и внедрении средств контроля и регистрации отклонений от пределов безопасных параметров при переходных режимах ведения поезда и управления тормозами по критерию сверхнормативных продольных сил, повышении надежности тормозного оборудования и внедрении усовершенствованных систем управления электрическим торможением локомотивов.

2. Удлинять плечи оборота локомотивов и локомотивных бригад в пассажирском движении для интенсификации использования пассажирского подвижного состава.

3. Осуществлять переход на ресурсосбережение технологии при содержании и ремонте технических средств с целью экономии трудовых, топливно-энергетических и материальных ресурсов с одновременным улучшением качества содержания, ремонта и надежности.

Для этого необходимо: оптимизировать размещение ремонтной базы со специализацией ремонтных предприятий по типам и видам подвижного состава и концентрацию ремонта на предприятиях с наименьшей себестоимостью его работ; расширение объемов восстановления деталей и узлов подвижного состава и другой техники путем создания и использования новых материалов; осуществлять постепенный переход от ремонта по срокам к обеспечению ремонта подвижного состава по его пробегу и фактическому состоянию с использованием АСУ; создание на железных дорогах опорных пунктов по наплавке и плазменному упрочнению гребней бандажей колесных пар локомотивов; реализовать меры по импортозамещению узлов и деталей подвижного состава и других технических средств; проведение модернизации тепловозов и импортных дизель поездов с оборудованием их современными высокоэффективными дизелями и отечественным силовым оборудованием; внедрение систем автоведения поездов, обеспечивающих рациональные режимы движения поезда и оптимизацию расхода топлива и электроэнергии при соблюдении заданного графика движения; формирование рациональной структуры эксплуатируемого парка локомотивов, ограничение эксплуатации локомотивов с низким уровнем экономичности; большие резервы экономии энергии имеются в использовании энергосберегающих, оптимизированных режимов ведения поездов с целью снижения количества остановок, разгонов, уменьшения ограничений скорости.

4. Обеспечить обновление подвижного состава.

Должно получить дальнейшее развитие производство отечественных электропоездов. Поставлена задача довести выпуск на Демиховском машиностроительном заводе до 1068 вагонов в 1997 г. и на Торжокском заводе к 2000 г. - до 150 вагонов в год, а также освоить производство вагонов электропоезда на Новочеркасском электровозостроительном заводе с выпуском в 1998 г. - 200, а в 1999 г. - 300 вагонов.

Новое поколение пассажирских локомотивов и электропоездов для электрифицированных линий постоянного и переменного тока будет создаваться с использованием бесколлекторных тяговых двигателей, преобразователей на современных тиристорах с компенсацией реактивной мощности, эффективного электрического тормоза, микропроцессорных систем управления, современных систем автоведения и обеспечения безопасности движения.

Для внедрения электрического отопления вагонов пассажирских поездов на полигоне тепловозной тяги должен быть создан на базе тепловоза ТЭП70 новый локомотив мощностью 4500 л.с. с системой электроснабжения пассажирских вагонов.

В ближайшие годы будет создан отечественный дизель поезд для обеспечения пригородных перевозок пассажиров на не электрифицированных линиях, а для малодеятельных участков создан рельсовый автобус с дизельным двигателем, осталась задача освоить их выпуск.

На электровозах нового поколения должны быть использованы бесколлекторные тяговые двигатели, электрический рекуперативный тормоз, устройства компенсации реактивной мощности, системы автоматического управления и обеспечения безопасности движения на базе микропроцессорной техники. Электровозы следует оснащать системой многих единиц, а при эксплуатации на грузонапряженных линиях для вождения тяжеловесных поездов большой длины они должны оборудоваться системой управления по радио.

Предстоит освоить производство много системного электроподвижного состава. При разработке нового электроподвижного состава надо обеспечить оптимальное его взаимодействие с системой тягового электроснабжения по мощности и условиям токосъема.

Следует в сжатые сроки освоить отечественное производство комплектующих изделий для электроподвижного состава: конденсаторов, тиристоров, микроэлектроники, изоляционных и конструкционных материалов, специального станочного оборудования, а также современные гибкие технологии, позволяющие своевременно, качественно и в требуемых количествах обеспечивать потребности железных дорог в этих изделиях.

Стоимость минимизации затрат на эксплуатацию тепловозной тяги требует создания нового поколения унифицированных грузовых и маневровых тепловозов с мощностью от 800 до 3000 кВт в секции с повышением экономичности дизель-генераторных установок не менее, чем на 15-20%.

Тепловозы должны быть оборудованы асинхронным тяговым приводом, опорно-рамным подвешиванием, микропроцессорными системами безопасности, управления и диагностики, что позволит обслуживать локомотивы одним машинистом.

При разработке нового поколения тепловозов перспективным является применение природного сжатого или сжиженного газа в качестве моторного топлива. Для этого необходимо создать комплекс оборудования для его использования.

Необходимо осуществить ряд эффективных работ по модернизации тягового подвижного состава, в том числе:

– электровозов переменного тока ВЛ80 всех индексов и постоянного тока ВЛ10 и ВЛ11 с оборудованием их устройствами регулирования и управления, обеспечивающих экономию электроэнергии;

– тепловозов 2ТЭ10 и М62 всех модификаций: посредством замены всех устаревших двухтактных дизелей на более эффективные четырехтактные дизели типа Д49, внедрения более совершенной системы управления тяговым приводом, электрического тормоза, приводов вспомогательных агрегатов повышенной надежности, системы электрического запуска дизелей с конденсаторами сверхвысокой энергоемкости и др.

К числу действенных мер, повышающих эффективность эксплуатации тягового подвижного состава следует отнести масштабное внедрение встроенных, переносных и стационарных средств технического диагностирования состояния узлов, агрегатов, систем, с накоплением банка данных о состоянии локомотивов и их отдельных узлов для перехода на систему ремонта и технического обслуживания по фактическому состоянию.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ КУРСА

Слово "технология", образованное из двух греческих слов "техно" - мастерство и "логос" - учение, означает науку о процессах производства различных изделий и необходимых для этого технических средств.

Процесс изготовления любого изделия можно представить комплексом работ: изготовление заготовки деталей, их обработки, сборки из деталей узлов и, наконец, сборки из узлов готового изделия.

Совокупность отдельных взаимосвязанных процессов, в результате которых исходные материалы и полуфабрикаты превращаются в готовое изделие называется производственным процессом.

Производственный процесс многогранен и разнообразен, он охватывает подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест, получение и хранение материалов, изготовление деталей и сборку машин, все виды транспортировки, технический контроль на всех стадиях производства, изготовление приспособлений и инструмента, ремонт оборудования и т.д.

Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую действия по изменению формы, размеров, свойств материалов и полуфабрикатов для получения деталей или изделия в соответствии с заданными требованиями.

Технологические процессы разбиваются на операции. Технологической операцией называют часть технологического процесса, выполняемого на одном рабочем месте и охватывающего все последовательные действия рабочего и станка при обработке детали. Операция является частью технологического процесса, и по ней определяется трудоемкость процесса, необходимое количество рабочих, станков, приспособлений, инструмента. Имеют место вспомогательные операции включающие транспортировку деталей, контроль, маркировку и другие работы.

Технологический переход – законченная часть операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой или режима работы станка.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действия исполнителя и оборудования, которые не изменяют форму изделия, но необходимы для выполнения технологического процесса ( установка детали, смена инструмента и т.д.).

Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки.

Вспомогательный ход – однократное перемещение инструмента относительно заготовки, не сопровождаемое изменением заготовки, но необходимое для выполнения рабочего хода.

Установ – часть операции, выполняемая при одном закреплении заготовки ( или нескольких одновременно обрабатываемых) на станке или в приспособлении, или в собираемой сборочной единице.

Позиция – каждое отдельное положение заготовки, занимаемое относительно станка при неизменном ее закреплении.

Прием – законченная совокупность движений рабочего в процессе выполнения операции.

Производственный процесс выпуска любого изделия включает следующие этапы:

    1. Изготовление заготовок деталей – литье, ковка, штамповка или первичная обработка из прокатного материала;

    2. Обработка заготовок на металлорежущих станках для получения деталей с окончательными размерами и формами;

    3. Сборка узлов и агрегатов ( или механизмов);

    4. Окончательная сборка всей машины;

    5. Регулировка и испытание машины;

    6. Окраска и отделка машины ( изделия).

Каждый этап производственного процесса, по отдельным операциям технологического процесса, контролируется с точки зрения соответствия техническим условиям, чем обеспечивается должное качество готового изделия.

ПРИМЕР: Изготовление тягового двигателя на Новочеркасском электровозостроительном заводе (НЭВЗ).

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

1.1. Взаимосвязь проектирования, производства и эксплуатации

Любой подвижной состав проходит три этапа жизни: сначала он рождается в конструкторском бюро в чертежах, затем материализуется в процессе производства и, наконец, поступает в эксплуатацию. Главной целью эксплуатации является обеспечение грузовых и пассажирских перевозок с минимальными затратами; главной задачей производства – изготовление в полном соответствии с техническими условиями опять таки при минимальных затратах; главной задачей конструирования – проектирование электрического транспорта в расчете на максимальное удовлетворение и согласование эксплуатационных и производственных требований.

Решение этих задач возможно на основе сравнения результатов технико-экономических расчетов и выбора приемлемого варианта.

Все три этапа можно представить в виде прямых и обратных связей (Рис. 1.1.).

конструирование

производство

эксплуатация

Рис.1.1.

На рис.1.1. прямые связи 1 и 2 отражают влияние конструирования на производство и эксплуатацию и производства на эксплуатацию (связь по стрелке 3) , а обратные связи 5 и 6 отражают влияние эксплуатации на конструирование и производство, в свою очередь производство по связи 4 также воздействует на конструирование.

Рассмотрим основные взаимоотношения конструктора, изготовителя и эксплуатационника.

Влияние конструирования на производство проявляется в выборе материалов; конструктивных формах изделия; заданной конструктивной точности сопряжения и допусков на изготовление; методах изготовления заготовок, обработки и сборки; необходимости технологического оборудования и оснастки; режущем и контрольном инструменте и даже в организационных формах производства.

В целом любая конструкция должна проектироваться не вообще, а в расчете на заданное производство, так как в противном случае она может потребовать коренной его перестройки, с большими непроизводительными затратами. Вот почему необходима обратная связь от производства к конструктору 4. Естественно конструктор должен в разумных пределах учитывать возможности предприятий, чтобы не допустить выпуск устаревших и неперспективных узлов в новой конструкции. Правильность принимаемых здесь решений должна подтверждаться технико-экономическими расчетами.

Связь конструирования с эксплуатацией по стрелке 2 обеспечивает запросы эксплуатационников по необходимой силе тяги, динамическим показателям, надежности, удобству в эксплуатации и ремонте и др. показателях экономической эффективности использования подвижного состава.

В свою очередь, условия эксплуатации, т.е. требуемые режимы использования электрического транспорта, масса перевозимого груза и пассажиров, скорость движения, климатические и др. условия предопределяют конструктивное решение при проектировании. В этом смысл обратной связи по стрелке 5.

Влияние производства (связь 3) на эксплуатацию проявляется в надежной работе подвижного состава с высокими технико-экономическими показателями использования. Здесь любое отклонение в точности изготовления, соблюдения режимов обработки и т.п. проявляются в отказах изделия зачастую в первоначальный период работы. Затраты на конструирование работы по сравнению с выпуском и эксплуатацией подвижного состава составляют обычно доли процента от общих затрат, точно так же, как эксплуатационные затраты чаще всего в десятки раз превышают затраты на производство. Вот почему очень большое значение имеют обратные связи 5 и 6.

1.2. Эксплуатационные и производственно технологические требования к конструкции электрического транспорта

При проектировании должны быть учтены требования эксплуатации, которые направлены на обеспечение безопасности движения, обслуживания и ремонта, эксплуатационной надежности, материалоемкости и веса, экономичности и т.п.

Рассмотрим основные из них.

Требования безопасности движения.

Сводится к предупреждению аварийности и связанных с движением несчастных случаев с людьми. Здесь и обеспечение высокой надежности механического и электрического оборудования, достаточно эффективные системы торможения и защиты, наличие диагностических устройств в том числе, перегрева букс, возникновения возгорания, достаточно мощная система освещения и т.п.

Требования безопасности обслуживания локомотивов в эксплуатации.

Сводятся к предупреждению несчастных случаев с работниками локомотивных бригад и ремонтного персонала.

Сюда относят все устройства блокирования высоковольтного оборудования, предупредительные окраски, рациональное размещение оборудования, компановка рабочего места локомотивных бригад и освещение всего оборудования.

Требования соответствия электрического транспорта эксплуатационному назначению.

Определяют выбор мощности и конструктивных решений для обеспечения нужд перевозок с заданными скоростями при обеспечении необходимой безопасности движения. Удовлетворение этих требований возможно выпуском подвижного состава соответствующим размерным рядом и типажем.

Требования эксплуатационной надежности.

Сводятся к обеспечению требуемого уровня безотказности, заданного срока службы и ремонтопригодности. Они обеспечиваются в процессе проектирования и выпуска при безусловным соблюдением необходимой системы технического обслуживания и ремонта, а также умелой эксплуатацией.

Требования минимального морального износа.

Определяют необходимость выбора конструктивно-технологических решений, отвечающих современному уровню техники. Моральный износ выражается в том, что по сравнению с новыми конструкциями старая имеет более низкие эксплуатационные показатели, дорогие в производстве, менее экономична в эксплуатации, тормозит внедрение передовых методов производства и ремонта. В этом плане абсурдным является к примеру применение на новом подвижном составе чугунных резисторов, игнитронов, челюстных букс и т.п. В настоящее время в связи с нарастающими темпами развития техники сроки морального износа все время сокращаются, что требует корректировки сроков физического износа.

Требования минимальной материалоемкости и веса.

Является общими при проектировании любых машин и механизмов, но при производстве электрического транспорта (ЭТ) имеют особое значение. Особенно это важно для пассажирского ЭТ, ибо при этом снижаются затраты в сфере производства и эксплуатационные расходы за счет экономии электроэнергии и затрат на содержание пути.

Экономические требования к конструкции.

Определяют необходимость его проектирования в полном соответствии с требованием технической эстетики, антропометрических и психофизических возможностей обслуживающего персонала. Здесь важна форма подвижного состава и его отдельных узлов, требования к рабочему месту обслуживающего персонала, удобство наблюдения за сигналами, состоянием пути и т.д. Необходима плавность хода, нормальный уровень шума и ряд других требований, что снижает утомляемость бригады, а значит обеспечивает достаточную безопасность движения.

Требование конструктивного обеспечения индустриальных методов ремонта.

Предусматривают возможность организации ТО и ремонта в эксплуатации прогрессивными методами. Здесь возможность применения поточной формы ремонта, крупно агрегатные методы, применение диагностических устройств, конструктивная нормализация и взаимозаменяемость деталей и узлов.

Требования эксплуатационной экономичности.

Требуют от конструктора принятия таких решений, которые позволяли бы при работе ЭТ иметь минимальные затраты на ремонт, обеспечивали бы достаточную силу тяги и скорость опять же при экономичном расходе электроэнергии. Все решения обосновываются технико-экономическими расчетами.

Производственно-технические требования.

Позволяют осуществить его изготовление при минимуме производственных затрат. Здесь важными являются механизация и автоматизация производственных процессов, внедрение прогрессивных технологий.

Рассмотрим основные требования производства.

Требования конструктивной и технологической преемственности.

Эти требования необходимы для максимального использования в новых конструкциях уже освоенных производством деталей и узлов дающих достаточную надежность и экономичность в эксплуатации. При решении этих требований сокращаются затраты, связанные с подготовкой предприятия для выпуска новой продукции. Иными словами необходимо так сконструировать новый ЭТ, чтобы он был прогрессивен и требовал минимум затрат производства по переналадке оборудования.

Требования конструктивной нормализации.

Сводится к экономически целесообразному ограничению разнообразия качественных характеристик комплектующих деталей и узлов ЭТ и установление по этому критерию определенного комплекса требований к сырью, полуфабрикатам и готовой продукции, а также методам ее изготовления с целью удешевления и обеспечения взаимозаменяемости. Здесь важно использование стандартизованных изделий, что открывает возможности более полного технологического оснащения производства и снижения его себестоимости.

Требования конструктивного соответствия деталей и узлов прогрессивным механизированным методам производства.

Заключаются в обеспечении возможно большей моральной производственной долговечности конструкции ЭТ , т.е. длительного стабильного выпуска без переналадки производства. Это требование базируется на стремлении сокращения затрат производства на переналадку оборудования, что естественно, не должно влиять на качество и свойства новой продукции.

Требования конструктивного обеспечения минимальной точности и чистоты обработки деталей и узлов.

Определяются экономическими соображениями. Стоимость изготовления от точности изготовления можно изобразить графически (Рис.1.2.). Здесь необходим выбор такой точности изготовления, чтобы можно было обеспечить взаимозаменяемость деталей. Конструктивными мерами снижения необходимой точности и чистоты обработки деталей и узлов является рациональный выбор схемы конструкции, уменьшение ее многозвенности, правильный выбор методов сборки и т.д.

Рис.1.2.

Зависимость стоимости изготовления от точности обработки.

Blog

Основы технологии производства электротранспорта

Содержание