XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ TRỤC BÁNH XE
ĐẦU MÁY D20E VẬN DỤNG TẠI XÍ NGHIỆP
ĐẦU MÁY ĐÀ NẴNG
GS. TS. ĐỖ ĐỨC TUẤN
Bộ môn Đầu máy – Toa xe
Khoa Cơ khí
Trường Đại học Giao thông Vận tải
HVCH. KS. NGUYỄN TRỌNG NGHĨA
Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam
Tóm tắt: Trên cơ sở các thông số về cường độ hao mòn mặt lăn và lợi bánh xe tiến hành
xác định thời hạn làm việc Gamma phần trăm của bộ trục bánh xe đầu máy D20E vận dụng
tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng theo hao mòn mặt lăn bánh xe và lợi bánh. Các kết quả nhận
được là cơ sở cho việc hiệu chỉnh chu kỳ sửa chữa bộ phận chạy đầu máy một cách hợp lý,
phù hợp với điều kiện khai thác ở Việt Nam nói chung và tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng nói
riêng.
Summary: On the grounds of parameter of wear intensity of rolling surface and rim of
the wheels, working time gammar percentage of the wheel, axle and box assembly of D20E
locomotives used at Danang Locomotive Enterprise has been determined according to wear
of rolling surface and rim of the wheel. The results are foundations for the research of
adjustment of curing cycle of wheel, axle and box assembly on the above various locomotives
matched with specific condition of Vietnam in general and of Danang Locomotive Enterprise
in particular.
CT 2
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong bài “Xác định các đặc trưng hao mòn mặt lăn và lợi bánh xe đầu máy D20E vận
dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng”, [3] đã trình bày quá trình xác định cường độ hao mòn
mặt lăn và lợi bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng.
Nội dung bài báo này trình bày quá trình xác định thời hạn làm việc (tuổi thọ) Gamma
phần trăm của bộ trục bánh xe theo hao mòn mặt lăn và lợi bánh.
Các kết quả nhận được là cơ sở cho việc hiệu chỉnh chu kỳ sửa chữa bộ phận chạy đầu máy
một cách hợp lý, phù hợp với điều kiện khai thác ở Việt Nam nói chung và tại Xí nghiệp đầu
máy Đà Nẵng nói riêng.
II. XÁC ĐỊNH THỜI HẠN LÀM VIỆC CỦA BỘ TRỤC BÁNH XE THEO HAO MÒN
MẶT LĂN VÀ LỢI BÁNH XE
2.1. Phương pháp xác định tuổi thọ Gamma phần trăm của chi tiết
Độ tin cậy hoặc xác suất hỏng của các dạng biểu hiện mòn khác nhau được thể hiện trong
bảng 1, [1].
Bảng 1. Các mô hình tính toán với các dạng biểu hiện mòn khác nhau
CT 2
Biểu đồ của các biểu hiện mòn Các thông số về độ tin cậy
I
gh
E[I(L)] = E(Ir) + E(c).L
D[I(L)] = D(Ir) + D(c).L2
[]
I - E(I ) - E(c).L
r
gh
P(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
[]
E(I ) + E(c).L - I
rgh
Q(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
I
gh
E[I(L)] = Ir + E(c).L; E(Ir) = Ir = const
D[I(L)] = D(c).L2; D(Ir) = 0
[]
I - E(I ) - E(c).L
r
gh
P(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
[]
E(I ) + E(c).L - I
rgh
Q(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
I
gh
E(I
r)
E[I(L)] = E(c).L; E(Ir) = 0
D[I(L)] = D(c).L2; D(Ir) = 0
[]
I - E(I ) - E(c).L
r
gh
P(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
[]
E(I ) + E(c).L - I
rgh
Q(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
I
gh
E[I(L)] = E(Ir) + c.L; E(c) = c = const
D[I(L)] = D(Ir); D(c) = 0
[]
I -E(I )-E(c).L
r
gh
P(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
[]
E(I ) + E(c).L - I
rgh
Q(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎫
⎪
⎬
⎪
⎩⎭
Trong trường hợp cụ thể này ta chọn mô hình thứ 3 để tính toán. Trong mô hình này bỏ qua
quá trình chạy rà thứ cấp của bánh xe, tức là kỳ vọng toán độ mòn sau khi chạy rà E(Ir) = 0 và
phương sai độ mòn sau khi chạy rà D(Ir) = 0.
Bảng 2. Mô hình tính toán được lựa chọn
Biểu đồ của các biểu hiện mòn Các thông số về độ tin cậy
I
gh
E(I
r)
E[I(L)] = E(c).L ; E(Ir) = 0
D[I(L)] = D(c).L2 ; D(Ir) = 0
[]
I - E(I ) - E(c).L
r
gh
P(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
[]
E(I ) + E(c).L - I
rgh
Q(L) = Φ1
22
D(I ) + D(c).L
r
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
Khi đó biểu thức xác định thời hạn làm việc (tuổi thọ) Gamma phần trăm có dạng:
[]
I-E(c).L
gh
P(L) = Φ1
22
D(c).L
⎧⎫
⎪⎪
⎨⎬
⎪⎪
⎩⎭
=
(
)
()
I-Ec.L
gh
Φσc.L
⎧
⎫
⎪
⎪
⎨
⎬
⎪
⎪
⎩⎭
= (1)
()
zΦ
Sau khi biến đổi, ta có
() ()
I
gh
L= Ec+σc.z
⎡
⎤
⎣
⎦
(2)
CT 2
Trong đó:
()
PL - hàm tin cậy (xác suất làm việc không hỏng);
L - thời hạn làm việc (tuổi thọ), 105 km;
I
gh - thông số giới hạn về độ mòn, mm;
()
Ec=a- kỳ vọng toán cường độ hao mòn, mm/105 km;
()
2
Dc =σ - phương sai cường độ hao mòn, mm2/1010km2
()
σc=σ - sai lệch bình phương trung bình của cường độ hao mòn, mm/105 km;
()
Φz- được xác định thông qua hàm Laplats bằng cách tra bảng 2PL [1];
z - phân vị đối với phân bố chuẩn, phụ thuộc vào
γ
% cho trước (tức là phụ thuộc độ tin cậy
gamma phần trăm cho trước), được xác định bằng cách tra bảng PL2 [1].
()
PL
2.2. Xác định thời hạn làm việc của bộ trục bánh xe đầu máy D20E vận dụng tại Xí nghiệp
đầu máy Đà Nẵng theo hao mòn mặt lănvà lợi bánh xe
2.2.1. Xác định thời hạn làm việc gamma phần trăm theo độ mòn giới hạn của mặt lăn
Theo Quy trình sửa chữa do Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam ban hành, độ sâu mài mòn
lõm mặt lăn cho phép ≤ 7,0 mm
Tuổi thọ gamma phần trăm tính theo hao mòn lớn nhất của mặt lăn được xác định theo biểu
thức:
() ()
I
gh
L= Ec+σc.z
⎡
⎤
⎣
⎦
Với: = 7 mm; = 2,4028 mm/10
I
gh
()
E c = a 5 km;
(
)
σc=σ= 0,7358 mm/105 km
Kết quả tính toán được cho trong bảng 3.
Bảng 3. Kết quả tính toán thời hạn làm việc Gamma phần trăm
của bộ trục bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng
theo hao mòn tổng hợp mặt lăn
TT
()
PL% I
gh
()
Ec=a
(
)
σc=σ z Thời hạn làm việc ,10
Lγ%
5 km
1 50 7 2,4028 0,7358 0 2,913268
2 55 7 2,4028 0,7358 0,13 2,801733
3 60 7 2,4028 0,7358 0,26 2,698423
4 65 7 2,4028 0,7358 0,39 2,602461
5 70 7 2,4028 0,7358 0,53 2,506468
6 75 7 2,4028 0,7358 0,68 2,411179
7 80 7 2,4028 0,7358 0,85 2,311581
8 85 7 2,4028 0,7358 1,04 2,209574
9 90 7 2,4028 0,7358 1,29 2,088317
10 95 7 2,4028 0,7358 1,65 1,935375
11 99 7 2,4028 0,7358 2,33 1,700179
CT 2
2.2.2. Xác định thời hạn làm việc gamma phần trăm theo độ mòn giới hạn của lợi bánh
Chiều dày ban đầu của lợi bánh là 30mm. Theo Quy trình sửa chữa do Tổng Công ty
Đường sắt Việt Nam ban hành, chiều dày lợi bánh nhỏ nhất cho phép là 18 mm; như vậy dự trữ
hao mòn theo chiều dày lợi bánh là 30mm - 18mm = 12mm.
Tuổi thọ Gamma phần trăm tính theo hao mòn lớn nhất của của lợi bánh xe số 6, bên
trái được xác định theo biểu thức:
() ()
I
gh
L= Ec+σc.z
⎡
⎤
⎣
⎦
Với: = 12 mm; = 2,5696 mm/10
I
gh
()
E c = a 5 km;
(
)
σc=σ= 0,4939 mm/105 km
Kết quả tính toán được cho trong bảng 4.
Bảng 4. Kết quả tính toán thời hạn làm việc Gamma phần trăm
của bộ trục bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng
theo hao mòn lợi bánh trục số 6, bên trái
TT
()
PL% I
gh
()
Ec=a
(
)
σc=σ z Thời hạn làm việc ,10
Lγ%
5 km
1 50 12 2,5696 0,4939 0 4,669988
2 55 12 2,5696 0,4939 0,13 4,556142
3 60 12 2,5696 0,4939 0,26 4,447716
4 65 12 2,5696 0,4939 0,39 4,34433
5 70 12 2,5696 0,4939 0,53 4,238235
6 75 12 2,5696 0,4939 0,68 4,130166
7 80 12 2,5696 0,4939 0,85 4,014163
8 85 12 2,5696 0,4939 1,04 3,89199
9 90 12 2,5696 0,4939 1,29 3,742129
10 95 12 2,5696 0,4939 1,65 3,545539
11 99 12 2,5696 0,4939 2,33 3,225471
Tương tự như trên, tuổi thọ gamma phần trăm tính theo hao mòn nhỏ nhất của lợi bánh
xe số 4, bên phải được xác định theo biểu thức
() ()
I
gh
L= Ec+σc.z
⎡
⎤
⎣
⎦
CT 2
Với: = 12 mm; =1,82 mm/10
I
gh
()
E c = a 5 km;
(
)
σc=σ= 0,33 mm/105 km
Kết quả tính toán thể hiện trong bảng 5.
Bảng 5. Kết quả tính toán thời hạn làm việc Gamma phần trăm
của bộ trục bánh xe đầu máy D20E tại Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng
theo hao mòn lợi bánh trục số 4, bên phải
TT
()
PL% I
gh
()
Ec=a
(
)
σc=σ z Thời hạn làm việc , 10
Lγ%
5 km
1 50 12 1,82 0,33 0 6,593407
2 55 12 1,82 0,33 0,13 6,44157
3 60 12 1,82 0,33 0,26 6,296568
4 65 12 1,82 0,33 0,39 6,157951
5 70 12 1,82 0,33 0,53 6,015339
6 75 12 1,82 0,33 0,68 5,869693
7 80 12 1,82 0,33 0,85 5,712925
8 85 12 1,82 0,33 1,04 5,547337
9 90 12 1,82 0,33 1,29 5,343545
10 95 12 1,82 0,33 1,65 5,075069
11 99 12 1,82 0,33 2,33 4,635173