Современное технологическое оборудование для метрополитена и железнодорожного транспорта
Д.т.н. Иванов Г.М., к.т.н. Свешников В.К., к.т.н. Столбов Л.С., Антоненков О.В., ОАО «ЭНИМС»
Развитие железнодорожного транспорта существенно зависит от оснащенности эксплуатационных и ремонтных предприятий стендовым оборудованием. Наша организация, основанная в 1933 г., занимается этой тематикой уже около 20-ти лет. За прошедшие годы создано и широко внедрено в промышленности разнообразное испытательное и монтажное гидрофицированное оборудование, выполненное на самом современном техническом уровне.
Стенды для испытаний гидравлических демпферов (ГД)
Гидравлические демпферы (или гасители колебаний) широко применяются для демпфирования колебаний подрессоренных масс в подвижном составе железнодорожного транспорта и метрополитена, являясь одними из наиболее ответственных узлов подвески. Вместе с тем, службы подвижного состава недостаточно оснащены испытательными стендами, обеспечивающими качественную проверку ГД во всем рабочем диапазоне. В ЭНИМСе совместно с Московским метрополитеном и ОАО «РЖД» созданы и внедрены в эксплуатацию гаммы стендов для приемо-сдаточных и типовых испытаний, входного контроля, проверки после ремонта или установленного пробега, исследований в процессе отработки конструкции и сертификации ГД в соответствии с техническим регламентом НБ ЖТ ЦТ-ЦЛ-ЦВ 012—99, ГОСТ 52279—2004 и ОСТ24.153.01—87.
Рис. 1. Компьютеризированный стенд СА-5 для испытаний гидравлических демпферов.
Принципиально новые (Патент РФ 2133389) гидроприводные стенды СА-5 (рис. 1) имеют следующие основные параметры: развиваемое усилие до 30 кН, скорость перемещения штока ГД до 0,6 м/с; частота гармонических колебаний 0,25; 0,5...4 Гц (через 0,5 Гц); амплитуда 2...55 мм (с шагом 1 мм); межцентровое расстояние до 810 мм; величина хода 160 мм; углы наклона при испытаниях 0...90о (до пяти промежуточных значений по заказу); приводная мощность до 11 кВт; занимаемая площадь 1 м2 (до 3,6 м2 с компьютерным столом). Поскольку максимальные частоты колебаний ограничены, был принят вариант на базе линейного электрогидравлического шагового привода. Здесь гармонический (или любой другой) закон движения ГД обеспечивается за счет соответствующего программирования задающего шагового электродвигателя (ШД), угол поворота которого суммирующей винтовой передачей трансформируется в линейное перемещение следящего золотника и, следовательно,— движение штока приводного гидроцилиндра. Фактическая величина перемещения штока с помощью зубчато-реечной передачи, шлицевого соединения и суммирующей винтовой передачи постоянно сравнивается с заданной, поэтому ход штока соответствует углу поворота вала ШД, а скорость — частоте импульсов. Применение гидромеханических устройств со сквозной цифровой формой преобразования управляющих сигналов (в отличие от серво- или пропорциональных гидрораспределителей) обеспечивает высокую надежность гидропривода и, что особенно важно при эксплуатации в заводских условиях, — его ремонтопригодность.
Принципиальные преимущества гидроприводных стендов:
- большая длина хода;
- высокая скорость перемещения;
- возможность измерения демпфирующего усилия ГД по перепаду давлений в полостях приводного гидроцилиндра, измеряемому с помощью стандартных датчиков давления;
- локальное силовое замыкание при проведении испытаний под любым углом наклона при действующих усилиях до 30 кН;
- простота регулировки рабочих параметров (частоты, амплитуды, усилия, положения центра колебаний, угла наклона, межцентрового расстояния);
- возможность изменения режимов колебаний непосредственно в процессе испытаний;
- возможность реализации любого закона движения, в том числе негармонического;
- высокая жесткость измерительной системы, позволяющая минимизировать влияние параметра сопротивления ГД на реальную скорость движения;
- надежная защита от перегрузки (в том числе при упоре поршня ГД в крышку);
- возможность аккумулирования гидравлической энергии, позволяющая снизить приводную мощность на 30 %;
- возможность механизации зажима ГД без использования пневмосети;
- возможность одновременной проверки комплектующей ГД клапанной группы в условиях реально действующих расходов рабочей жидкости.
Рис. 2. Компьютерная распечатка результатов измерений.
Программное обеспечение стендов позволяет:
- записывать на промышленном компьютере диаграммы (рис. 2) s, v и F = f(t); F = f(s); F и β = f(v), где s – перемещение штока; v – скорость; F – усилие; β – параметр сопротивления; t – время [возможно исполнение без компьютера с записью рабочей диаграммы F = f(s) на бумажной ленте];
- проводить испытания с переменными режимами колебаний;
- запоминать до 5-ти (возможно больше по заказу) различных режимов испытаний;
- устанавливать на мониторе зоны допускаемых значений диаграммы F = f(s);- выводить требуемые диаграммы [обычно F = f(s)] на распечатку непосредственно в паспорт ГД;- хранить в памяти обширную базу данных о ранее проведенных экспериментах;
- рассчитывать β как отношение текущих значений F и v или как тангенс угла наклона характеристики F = f(v) в заданной точке;
- рассчитывать номинальную площадь рабочей диаграммы F = f(s) (энерго-емкость) в соответствии с приказом Минтранса России № 157 от 29.09.08 г.
Наряду со стендами, реализующими гармоническое входное воздействие, могут поставляться упрощенные варианты с постоянной скоростью движения (допускается изменением №1 к ОСТ24.153.01—87 со сроком введения 01.01.2000 г.). Стенды СА-2, которыми оснащены все электродепо Московского метрополитена с 1997 г., позволяют контролировать усилие демпфирования ГД по манометру, а также проводить гидравлические испытания комплектующих клапанных блоков, разработанных ЭНИМСом (Патент РФ № 2145010). Большой объем работ выполняется также в области ремонта и модернизации ГД вагонов метрополитена, находящихся в эксплуатации в Москве.
Все испытательные стенды имеют аттестаты соответствия, выданные Органом по сертификации (аттестат № РОСС RU.0001.11MM03), систематически проводятся их контроль и техническое обслуживание.
Установки для монтажа/демонтажа кассетных подшипников на колесные пары
Рис. 3. Установка УЗПС1.Освоение новых (кассетных) подшипников в железнодорожном транспорте потребовало решения проблемы их холодной запрессовки на железнодорожные оси усилием до 700 кН. В ЭНИМСе создана и внедрена на Тверском вагоностроительном заводе тяжелая гидравлическая установка УЗПС1 для запрессовки кассет на вагонную ось (рис. 3). Наличие датчиков усилия и промышленного компьютера позволяют контролировать и протоколировать весь процесс запрессовки.
В качестве альтернативного варианта разработаны и широко внедрены на предприятиях ОАО «РЖД» передвижные установки УЗПП1 (Патент РФ № 2246390) и УЗПП2 для монтажа/демонтажа буксовых подшипников на колесные пары усилием до 500 кН. Установки выпускаются по ТУ 4145-001-00224538-02, имеют сертификат соответствия № РОСС RU.MM03.А01234 и поставляются как в базовом варианте, так и в комплекте с технологической оснасткой под конкретный тип оси и подшипника или для монтажа других узлов и деталей. Масса установки составляет 210...320 кг, питание от однофазной сети переменного тока 220 В.
Имеются следующие модификации установок:
- УЗПП1.В – для монтажа/демонтажа внутренних и лабиринтных колец цилиндрических буксовых подшипников;
- УЗПП1.Вс – для демонтажа корпусов букс и монтажа/демонтажа кассетных подшипников колесных пар скоростных пассажирских вагонов;
- УЗПП1.Э – для монтажа/демонтажа кассетных подшипников и букс колесных пар электропоездов;
- УЗПП1.Р – для демонтажа, разборки и установки узла ведомого вала редукторов ВБА-32/2 привода генератора;
- УЗПП1.Г – для монтажа/демонтажа корпусов букс совместно с кассетными подшипниками на оси грузовых вагонов с диаметром шейки 130 мм, а также кассетных подшипников на оси с диаметром шейки 150 мм;
- УЗПП1.ЛС – для монтажа/демонтажа кассетных подшипников фирмы SKF на оси локомотивов с записью диаграммы усилия запрессовки (рис. 4);
Рис. 4. Установка УЗПП1.ЛС.- УЗПП1.СК – для контроля сдвигом лабиринтного кольца на колесной паре тепловоза с записью диаграммы «давление-путь»;
- УЗПП2 – для монтажа/демонтажа подшипников и букс на колесных парах с диаметром шеек осей до 180 мм и усилием прессования до 750 кН.
Установки для распрессовки колес с осей колесных пар
Новой уникальной разработкой ЭНИМСа является установка УРК1 (Патент РФ № 2309831) для распрессовки цельнокатанных колес с колесных пар с осями РУ1 и РУ1Ш по ГОСТ 22780. Установка (ТУ 3822-002-00224538-05, сертификат соответствия № РОСС RU.ММ03.Ф02314) развивает усилие до 6300 кН и ориентирована на использование в условиях вагоноремонтных предприятий и ремонтных цехов железнодорожных депо. По сравнению с аналогичным оборудованием Одесского завода прессов установка, внедренная в 2005 г. в рефрижераторном депо (г. Троицк), в 3,5 раза меньше по массе и занимаемой площади. По заказу установка комплектуется грузоподъемным устройством.
Рис. 5. Установка УРКТ1.Модификация УРКТ1 (рис. 5) позволяет производить демонтаж элементов колесных пар с приложением усилия раздельно или одновременно к торцу оси и к ободу колеса. Основные параметры: усилие распрессовки до 4000 кН; приводная мощность 11 кВт; габаритные размеры 4980×1500×1635 мм; масса 9000 кг.
Для распрессовки элементов колесной пары с возможностью подвода высокого давления в ступицу установка может комплектоваться устройством подачи высокого давления (до 180 МПа) модели УРКТ1.940.
Стенды для ресурсных испытаний
Рис. 6. Стенд CПД-100 для испытаний пружин на циклическую долговечность.Стенд для испытаний пружин на циклическую долговечность СПД-100 (рис. 6) изготовлен по заказу Тверского вагоностроительного завода и предназначен для проведения испытаний цилиндрических винтовых пружин тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог (ГОСТ 1452—2003) при постановке пружин на производство, изменении конструкции, материала и т. п., а также при периодических испытаниях.
Рис. 7. Электрогидравлические приводы стенда для ресурсных испытаний рам вагонных тележек.Оригинальные комплектные электрогидравлические приводы (рис. 7) на базе цифровых редукционных клапанов прямого действия разработаны и внедрены в многокоординатном стенде для ресурсных динамических испытаний рам вагонных тележек (лаборатория ОАО «РЖД», Щербинка).
Там же внедрен разработанный ЭНИМСом программируемый электрогидравлический привод с усилием до 100 кН для установки рельсового звена, предназначенный для имитационных статических и динамических испытаний вагонных тележек на поперечную жесткость.
Средства для ремонта рельсового пути
В рельсовых путях метрополитена особенно на участках с несплошными шпалами достаточно актуальной является проблема «разбалтывания» шпал на бетонной подушке. В соответствии с традиционной технологией ремонта вокруг каждой шпалы отбойным молотком в бетоне вырубаются полости, заливаемые впоследствии бетонным раствором. Учитывая крайне ограниченное ночное время и сравнительно длительных процесс схватывания бетонного раствора, можно сделать вывод о высокой трудоемкости и малой производительности ремонтно-восстановительных работ.
В Московском метрополитене была предложена новая технология, в соответствии с которой вдоль шпалы засверливаются наклонные отверстия, через которые в щель между шпалой и подушкой закачивается эпоксидная смола в определенном процентном соотношении с отвердителем. Соответствующая экспериментальная установка была создана ЭНИМСом и успешно прошла испытания в производственных условиях.
Приборы для испытаний электрооборудования
Для Московского метрополитена разработаны и внедрены портативные приборы ДМП-1, позволяющие обнаружить межвитковые перемыкания катушек электрооборудования, а также стенд CРК-1 для проверки реостатных контроллеров и переключателей положения.
Применение новейшей элементной базы (PIC-контроллеров фирмы Microchip) позволило обеспечить компактность и существенно улучшить технические характеристики последних разработок. Так система управления многокоординатной испытательной установкой обеспечивает линейную интерполяцию по 10-ти координатам с выходом на ШД.
В заключение следует отметить, что наша организация обладает высококвалифицированными кадрами, многолетним опытом и необходимым производственным потенциалом для успешного решения новых задач в области создания стендового и нестандартного оборудования.
Адрес: 119991, 5-ый Донской проезд, д.15, стр.8