Повышение эффективности технологического процесса очистки кузовов пассажирских вагонов при ремонте газодинамическим методом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Кульков, Анатолий Александрович

• Кульков, Анатолий Александрович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кульков, Анатолий Александрович

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ.

1.1. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВАГОНОВ ПРИ РЕМОНТЕ.

1.2. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЧИСТКИ.

1.3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА

ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ.

2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ ЧАСТИЦ.

2.1.1. Теоретические предпосылки.

2.1.2. Определение скорости газового потока.

2.2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА УДАЛЕНИЯ СТАРОЙ КРАСКИ ПРИ РЕМОНТЕ .1.

2.2.1. Модель столкновения сферической частицы с плоскостью.

2.2.2. Параметры образующегося среза.

2.3. РАСЧЁТ СКОРОСТИ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ КУЗОВА.

2.3.1. Разработка модели очистки.

2.3.2. Определение расхода дроби.

2.3.3. Расчёт производительности очистки.

2.3.4. Определение шероховатости поверхности и температуры в зоне очистки.

3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА ПРИ РЕМОНТЕ.

3.1. СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

3.2. РАСЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности технологического процесса очистки кузовов пассажирских вагонов при ремонте газодинамическим методом»

Операция полной или местной очистки поверхности вагона от старого лакокрасочного покрытия перед ремонтным окрашиванием входит в типовой технологический процесс ремонта вагонов. Трудоёмкость очистки перед окрашиванием может составлять до 70 % [46] от трудоемкости самой окрасочной операции. Применяемые в типовом технологическом процессе [63,64] методы очистки основаны на совмещении химической и дробеструйной обработки. Такое совмещение приводит к существенному увеличению материалоёмкости процесса, выделению техногенных отходов, увеличению количества используемого технологического оборудования, трудовых ресурсов и, как следствие, выражается в высокой себестоимости технологического процесса очистки. Исходя из этого, повышение эффективности технологического процесса очистки пассажирских вагонов является актуальной задачей.

Одним из способов, с помощью которого можно повысить эффективность очистки вагонов при ремонте, является исключение операций мойки из технологического процесса и замена их более рациональным для данного случая методом очистки от нетвёрдых загрязнений и обезжиривания. Достижение данной цели может быть осуществлено за счёт применения газодинамичесткой очистки.

Данный метод представляет собой обработку поверхности потоком разогретого газа смешанного с ускоренными частицами дроби. При этом поток дроби разрушает твердые загрязнения, а термический поток обезжиривает поверхность.

Для реализации данного метода при очистке вагонов предлагается к использованию система ГДА (газодинамический аппарат) [68], созданная специально для очистки. Её применение на вагоноремонтных предприятиях требует проработки и научного обоснования параметров воздействия газодинамического потока на обрабатываемую поверхность вагона, а так же определения закономерностей взаимодействия газодинамического потока и старого лакокрасочного покрытия.

В работе проведено исследование процесса газодинамической очистки и, в результате, получены параметры воздействия потока на старое лакокрасочное покрытие вагона, фактическая скорость очистки и производительность процесса, температура в зоне обработки, шероховатость поверхности вагона после очистки и другие технологические параметры, а так же дано обоснование эффективности применения системы ГДА при очистке пассажирских вагонов.

Теоретической и методологической основой проведённых в работе исследований послужили труды ученых в области f ремонта подвижного состава Лапшина В.Ф., А. В. Сирина, А.,Э. Павлюкова, Рахматуллина М.Д., Герасимова B.C., Скиба И.Ф., Лаврова А.П., в области обработки свободными частицами - Барсукова Г.В., Павлюковой Н.Л. и A.M. Маханько, в области газодинамики - Федосьева В.И., Васильева А.П. и Гальченко В.П.

Цель работы:

Повышение эффективности процесса очистки кузовов пассажирских вагонов от старого лакокрасочного покрытия при ремонте газодинамическим методом.

Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

- исследование процесса взаимодействия газодинамического потока и окрашенной поверхности кузова вагона

- определение скорости и производительности процесса очистки поверхности кузова вагона

- определение шероховатости поверхности кузова после очистки

- определение температуры обшивки кузова в зоне очистки

- обоснование эффективности газодинамического метода при очистке кузовов пассажирских вагонов от старой краски при ремонте

Объектом исследования является технологический процесс очистки кузова пассажирского вагона при ремонте.

Предметом исследования является взаимосвязь между режимами газодинамической обработки и выходными параметрами очищенной поверхности кузова.

Научная новизна заключается в следующем:

Разработана модель взаимодействия газодинамического потока: и старого лакокрасочного покрытия на поверхности кузова вагона;

Выявлены закономерности влияния технологических режимов и параметров процесса на скорость и производительность газодинамической очистки кузова;

Обоснована технико-экономическая эффективность применения' газодинамического метода при очистке кузовов пассажирских вагонов' от старой краски.

Практическая? значимость работы заключается в следующем:

Получены математические: зависимости, позволяющие рассчитать рациональные режимы и параметры газодинамической очистки для различных технологических ситуаций;

Разработан технологический процесс очистки обшивки кузова пассажирского вагона от старой краски газодинамическим методом;

Получены исходные данные, позволяющие, произвести автоматизацию процесса газодинамической очистки кузовов вагонов:

Реализация работы:

Предлагаемый; метод и технологическое обеспечение: к нему внедрены на Московском локомотиворемонтном заводе для очистки кузовов пассажирских вагонов;

Апробация работы:

Основные положения работы обсуждались на научно-практических конференциях, проводимых в МИИТе, и специализированных выставках.

Публикации:

По теме работы опубликовано 5 статей, и получен патент.

На защиту выносится:

Модель столкновения частицы дроби с обрабатываемой поверхностью.

Модель взаимодействия газодинамического потока со старым лакокрасочным* покрытием'и обшивкой кузова вагона.

Обоснование эффективности применения! газодинамического метода для очистки кузовов пассажирских вагонов от старой краски.

Объём и структура диссертации:

В первой главе проведён анализ существующей технологии очистки кузовов пассажирских вагонов при ремонте. Установлено, что типовой технологический процесс очистки включает в себя операцию - мойки; для предварительной очистки и обезжиривания поверхности, сушку и последующую дробеструйную обработку для снятия твердых загрязнений. Установлено, что газодинамический метод позволяет производить очистку от твердых загрязнений и обезжиривание одновременно, что позволяет повысить эффективность очистки пассажирских вагонов. Далее на основании методик исследования процесса обработки свободными частицами были определены основные параметры процесса газодинамической очистки.

Во второй главе было проведено исследование процесса газодинамической очистки. На первом этапе, исходя из параметров технологической установки ГДА, были рассчитаны основные режимы истечения газодинамического потока из горелки, а так же ускорение частиц дроби в потоке. На втором этапе был исследован процесс столкновения частицы дроби со старым лакокрасочным покрытием и были получены 7 параметры среза, оставляемого ею на поверхности. На третьем этапе была разработана модель очистки поверхности, описывающая совокупность образования срезов на поверхности старого лакокрасочного покрытия, с учетом параметров абразива, толщины покрытия, скорости поперечного движения сопла и других технологических параметров. На четвертом этапе был исследован процесс формирования шероховатости на обрабатываемой поверхности и на пятом этапе получены основные закономерности скорости нагрева металла в зоне обработки.

В третьей главе была обоснована эффективность применения газодинамического метода вместо типовой технологии при очистке пассажирских вагонов. Анализ показал, что применение газодинамического метода позволяет снизить объём производственных отходов примерно на 50%, повысить качество и среднюю производительность очистки вагонов, и снизить себестоимость очистки на 10 % по сравнению с комплексом дробемётная обработка + ПАВ, и на 43 % по сравнению с комплексом дробеструйная обработка + ПАВ.

Объём работы составляет 93 страницы. Список литературы включает 90 источник. Работа иллюстрирована 41 рисунками, 9 таблицами и 3 приложениями.

1 >

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Кульков, Анатолий Александрович

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Операция очистки поверхности кузова вагона от старого лакокрасочного покрытия входит в технологический процесс ремонта вагонов. Применяемые в нем методы очистки основаны на совмещении химической и дробеструйной обработки, существенно усложняющие данную операцию и весь технологический процесс ремонта вагонов. Поэтому совершенствование операции очистки кузова является актуальной задачей.

2. Сравнительный анализ методов очистки кузовов вагонов при ремонте показал, что газодинамический метод позволяет повысить эффективность технологического процесса очистки за счет большей производительности процесса, снижения материалоемкости и объема техногенных отходов, уменьшения количества требуемых производственных площадей и-сокращения номенклатуры используемого при ремонте технологического оборудования.

3. Производительность и качество процесса очистки определяется расходом топлива, скоростью разгона частиц дроби и их массой. При рациональных режимах производительность процесса может достигать 35 м2/ч при ручной очистке и 75 м2/ч при автоматической.

4. Одновременное воздействие дроби и теплового потока способствует разогреву поверхности до температур, обеспечивающих обезжиривание поверхностей под окраску.

5. Получаемая при очистке шероховатость от 32 до 55 мкм по Rmax в сочетании с обезжириванием поверхности обеспечивают условия для высококачественной покраски кузова при ремонте.

6. Технико-экономический анализ, проведенный в работе, показал, что себестоимость очистки одного вагона с использованием газодинамического метода ниже, чем при использовании типовой технологии на 43%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кульков, Анатолий Александрович, 2009 год

1. .- B.C. Герасимов, И.Ф. Скиба, Б.М. Кернич. Технология вагоностроения и ремонта вагонов. / Транспорт 1988г. 2..- М.Д. Рахматуллин. Ремонт тепловозов. - М: Транспорт, 1977г. 3..- Прогрессивные методы очистки подвижного состава. Сборник научных трудов.

2. Подвижной состав железных дорог/ Анисимов П.С., Левин Б. А., ред.-сост. - М.:

3. Машиностроение,2008 — 651 стр.7..- Лапшин В. Ф., Буткин М. Г., Тюленев О. В. Технологии окрашивания и противокоррозионной защиты вагонов: Учебное пособие (с грифом УМО МПС РФ) / В.

4. I- Васильев А. П: Основы теории и расчетажидкостных ракетных:двигателей-/

5. Васильев А. П:, Кудрявцев В: М;, Кузнецов В. - М.: Высшая школа; 1983;23..- АбугоВ'Д. И: Теория и расчет, ракетных двигателей ^твердого топлива/ АбуговД:

6. Машиностроение, 1972. 332 с.54..- Лапшин В.Ф. Прогнозирование прочности и долговечности вагонов для перевозки коррозионно-активных грузов: Дисс... докт. техн. наук /

7. В. Ф. Лапшин. -Екатеринбург: УрГУПС, 2003. - 421 с.55..- Оценка влияния коррозионного износа несущих элементов рам вагонов на их напряженное состояние / А. В. Сирин, А. Э. Павлюков, Д. В. Макаров, В. Ф. Лапшин //

8. Актуальные проблемы безопасности на железнодорожном транспорте: тр. УрГАПС. —

9. Екатеринбург: УрГУПС, 2004.85..- В.Ф. Лапшин, А.Э. Павлюков, О.В. Черепов - Компьютерные технологии проектирования и расчета вагонов - Ур. гос. ун-т путей сообщ., Каф. "Вагоны"

10. Екатеринбург : УрГУПС, 2003 (ООО Изд-во УМЦ-УПИ)86..- Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Л.А. Шадур, И. И. Челноков, Л.Н.

11. Никольский, В.Н. Котуранов Под ред. Л.А. Шадура. - 3-е изд.,-М.: Транспорт, 1980.-439 с.87..- Конструирование и расчет вагонов: Учебник для вузов ж.-д. трансп. /В.В. Лукин,

12. Л.А. Шадур, В.Н. Котуранов, А.А. Хохлов, П.С. Анисимов. -Под ред. В.В. Лукина. М,:

13. П. А. Успич, И. И.Хаба, В. А. Ивашов, М. В. Орлов, А. И. Иванов. -М.: «Маршрут». -2003.90..- Б.В. Быков, В.Е. Пигарев Технология ремонта вагонов Учебник для средних специальных учебных заведений ж.-д. трансп. — М.: Желдориздат, 2001. — 559с: ил.