Значение и виды испытаний

Многообразие требований, предъявляемых к конструкции и служебным характеристикам вагонов, сложность и разнообразие условий и режимов эксплуатации не позволяют гарантировать работоспособность спроектированного вагона только на основе теоретических расчетов. Рациональное проектирование вагона связано с решением противоречивых задач и требует тщательной проработки возможных конструктивных вариантов, учета опыта эксплуатации подобных конструкций, нахождения оптимального и целесообразного компромиссного решения. Вес тары и материалоемкость конструкции вагона почти неизбежно входят в противоречие с требованиями прочности и надежности. Стремление к экономии материалов и снижению веса вагона противоречит, как правило, требованиям снижения трудоемкости производства. Борьба за повышение надежности обычно приводит к увеличению трудоемкости и стоимости. Стремление к унификации в производстве и эксплуатации (применение стандартных, типовых элементов) иногда противоречит оптимальному обеспечению функциональных особенностей новой конструкции и т. д.

Вагоны должны надежно работать в различных климатических условиях при высокой интенсивности эксплуатации. Современные вагоны, особенно вагоны электропоездов и дизель-поездов, рефрижераторы, вагоны метрополитена и трамвая, пассажирские вагоны скоростных поездов и специализированные грузовые вагоны оборудованы сложными техническими системами, агрегатами и и приборами. Создание такого подвижного состава немыслимо без проведения научно-исследовательских и экспериментальных работ. В частности, как показывает отечественный и зарубежный опыт, особое значение имеют натурные испытания вагонов и их узлов. Испытания являются важным и ответственным этапом процесса создания нового подвижного состава. Испытания вагонов имеют важное значение и как один из методов научного эксперимента, способ уточнения и выявления закономерностей, физической сущности явлений, связанных с работой вагона в эксплуатации. При этом объектом испытаний могут быть как типовые серийные, так и специально оборудованные (видоизмененные) экспериментальные конструкции вагонов. В этом смысле испы

тания вагонов способствуют развитию научных основ рационального их проектирования.

Таким образом, можно различать две следующие основные категории (разновидности) испытаний вагонов:

испытания опытных образцов новой техники, являющиеся этапом процесса создания конкретного вагона;

испытания поискового экспериментально-исследовательского характера, проводимые в рамках программ научных исследований.

При необходимости можно проводить смешанные испытания, при которых в ходе испытаний опытного образца новой техники решают и дополнительные научно-исследовательские проблемы.

Есть и третья важная разновидность испытаний вагонов — контрольные испытания серийно выпускаемой продукции для проверки качества изготовления и соответствия действующей технической документации. Эта категория испытаний практически является частью технологического процесса производства. Такие испытания проводят с определенной периодичностью, и по своему содержанию они представляют сокращенный вариант испытаний опытного образца. Методы контрольных испытаний вагонов магистральных железных дорог регламентированы ГОСТ 14232—69 и ГОСТ 15050—69, а вагонов промышленного транспорта — отраслевыми нормалями.

Применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области контроля качества и испытаний продукции установлены ГОСТ 16504—74. Согласно данному стандарту испытания это экспериментальное определение количественных и качественных характеристик свойств объекта. В зависимости от цели, задач и метода испытаний их объектом может быть натурный опытный образец конструкции (вагона, узла), серийный образец, макет или модель.

Любые испытания вагона или его отдельного агрегата (узла) это серьезный научно-инженерный процесс, требующий внимательного отношения к его подготовке и организации, тщательного анализа получаемых результатов. Подготовку испытаний необходимо начинать с уточнения их цели, разработки программы и методики. При разработке программы испытаний учитывают следующее: требования ГОСТ 2.106—68; требования (характеристики) стандартов и технической документации на данный вагон; опыт эксплуатации и испытаний подобных конструкций; реальные способы выполнения намечаемых задач; желательность сокращения сроков и стоимости испытаний.

Программу испытаний вагона разрабатывает завод-изготовитель, отраслевой научно-исследовательский институт (ВНИИВ, ЦНИИ МПС и др.) или другая организация. Программа предварительных (заводских) и исследовательских испытаний не требует обязательного согласования с заказчиком, если это не вызвано необходимостью. Программу приемочных и контрольных перио

дических испытаний, а также других испытаний, проводимых в условиях эксплуатации, согласовывают с заказчиком (потребителем) данной продукции. С учетом указаний составленной программы выбирают или изготовляют объект испытаний. В случае испытаний опытного образца новой конструкции вагона или контрольных испытаний серийно выпускаемого изделия этот образец принимает ОТК завода-изготовителя и инспектор-приемщик заказчика. Для исследовательских испытаний способ приемки объекта устанавливают в программе испытаний.

Принятый объект поступает в распоряжение специалистов, проводящих его испытания. Первоначально подготовляют объект к испытаниям: демонтируют отдельные узлы для удобства

установки приборов или облегчения контроля за работой других узлов; размещают и закрепляют приборы; прокладывают соединительные коммуникации; проверяют измерительную аппаратуру и т. д. После завершения подготовки выполняют наладочные работы: проверяют согласованность и надежность установленного оборудования; контролируют готовность персонала, внешних устройств и выполнение оргтехмероприятий; производят начальные измерения. При положительных результатах пробного этапа испытаний их продолжают согласно программе, а в случае выявления неполадок выполняют необходимые доработки.

Последовательность и длительность испытаний зависят от их вида, поставленных задач и других обстоятельств. В процессе испытаний необходимо оперативно анализировать поступающую информацию и, при необходимости, вносить соответствующие изменения в режим испытаний или в работу измерительной аппаратуры. По окончании разделов испытаний, имеющих самостоятельное значение, как правило, составляют акт, содержащий основные сведения о проведенных испытаниях и предварительную оценку их результатов. После завершения всех испытаний и анализа полученных данных по результатам составляют научно-технический отчет.

Отчет о результатах испытаний оформляют в соответствии с ГОСТ 19600—74. Отчет служит основным документом, содержащим исчерпывающие сведения о выполненной работе. Отчет составляют исполнители испытаний, а затем его рассматривают и утверждают в установленном порядке. В общем случае отчет имеет следующую структуру: титульный лист; список исполнителей; реферат; содержание (оглавление); перечень сокращений, символов и специальных терминов с их определениями; основную часть; список использованных источников; приложений. Основная часть отчета состоит из введения и обзора состояния вопроса, обоснования направленности и цели испытаний, разделов, отражающих методику, содержание и результаты испытаний, и заключения (выводов и предложений). Отчет должен быть по возможности кратким, а его заключение — устанавливать цели и последовательность дальнейших испытаний, необходимость дора

ботки конструкции вагона, целесообразность постройки опытной партии (образца) или серийного его производства и т. и.

С точки зрения методики и условий проведения испытаний в практике вагоностроения различают следующие испытания: стендовые (стационарные) — при расчетных или форсированных условиях; линейные — в движении при расчетных или специальных режимах нагруженности; эксплуатационные — при реальных условиях и режимах нагруженности1.

В процессе создания новый вагон (узлы, системы), как правило, подвергают всем испытаниям в приведенной последовательности. При испытаниях научно-поискового характера, а также при контрольных испытаниях в процессе серийного производства используют их методические разновидности, которые необходимы и предусмотрены программой.

Стендовые (стационарные) испытания позволяют тщательно изучить и проверить работу вагона (узла, элемента) при определенном режиме нагруженности, который можно создать на данной испытательной установке. При стендовых испытаниях успешно применяют сложную измерительную аппаратуру и контролируют работу исследуемого объекта в течение всего периода испытаний. Стендовые испытания можно проводить в круглосуточном форсированном режиме, что ускоряет процесс выявления недостатков конструкции или достижения требуемого (предельного) состояния. Однако при стендовых испытаниях, как правило, невозможно воссоздать действительные условия работы конструкции в эксплуатации. Поэтому для оценки результатов стендовых испытаний необходимы всесторонне обоснованные критерии, обеспечивающие согласованность этой оценки с реальной работоспособностью конструкции в эксплуатационных условиях.

Линейные испытания вагонов в движении при специальных режимах нагруженности позволяют исследовать работоспособность вагона или его узла в приближенных к реальным условиям и обеспечить требуемый уровень того или иного параметра нагруженности (полезной нагрузки, скоростей движения, разгона и торможения, режима работы оборудования и т. п.) и внешние факторы (характеристику пути, положение в составе поезда, климатические условия и т. д.). Все это обеспечивает более достоверную и комплексную проверку надежности испытуемого объекта. Запланированные изменения режимов нагруженности (специальное их форсирование и имитация критических ситуаций) позволяют всесторонне оценить конструкцию, определить ее фактические показатели и установить безопасные режимы эксплуатации. Для проведения линейных испытаний вагонов широко используют специальные вагоны-лаборатории, оснащенные ап

1 Термин «нагруженность» использован здесь в широком смысле; под ним понимают как механические нагрузки (силы, давление, деформации, ускорения, колебания), так и электрические, тепловые И климатические воздействия.

паратурой, которая позволяет дистанционно измерять необходимые параметры и контролировать процессы, характеризующие исследуемые свойства опытного образца. Вагон-лабораторию в испытательном поезде располагают обычно рядом с опытным вагоном, что уменьшает длину кабелей и проводов, соединяющих приборы-датчики, установленные на опытном вагоне, с регистрирующей, усилительной, анализирующей и другой аппаратурой вагона-лаборатории. В отдельных случаях, главным образом при испытаниях самоходного подвижного состава и небольшом объеме измерений, обслуживающий персонал и измерительную аппаратуру располагают непосредственно в испытуемом вагоне.

На основании стендовых и линейных испытаний опытного вагона можно практически оценить все его важнейшие технические характеристики и служебные показатели. Однако для проверки долговечности конструкции, износостойкости элементов, надежности работы узлов и систем вагона в реальных условиях эксплуатации при комплексном влиянии всех нагрузок, режимов и внешних воздействий в течение достаточно длительного периода принято до начала серийного производства проводить эксплуатационные (ресурсные) испытания опытных образцов вагонов опытно-промышленной партии. Эти испытания проводят в реальных эксплуатационных условиях, характерных для вагона данного типа. Продолжительность испытаний должна позволить оценить различные климатические периоды, режимы эксплуатации и показатели надежности объекта испытаний. Для этого опытные вагоны вводят в составы обычных или специальных поездов, где они выполняют эксплуатационную работу под непрерывным или периодическим наблюдением специалистов. Такие испытания в зависимости от сложности и новизны объекта могут продолжаться от четырех-шести до 12—15 месяцев и более.

При испытаниях вагонов большое значение имеет правильно разработанная методика, использование новейшей аппаратуры, оборудования и наиболее эффективных способов анализа получаемых данных. Методы испытаний вагонов разрабатывают и совершенствуют во ВНИИВ и ЦНИИ МПС с участием специалистов вагоностроительных заводов и транспортных вузов. При большом числе вновь создаваемых конструкций подвижного состава, значительном объеме и сложности комплекса их испытаний особое значение приобретают вопросы стандартизации испытаний вагонов, разработки методов ускоренных испытаний, унификации испытательного оборудования и развития экспериментальноисследовательской базы.

В зависимости от конкретной направленности в практике вагоностроения применяют следующие испытания: прочностные; ходовые; тормозные; тягово-энергетические; теплотехнические; по воздействию на путь и др.

В общем случае новый вагон в процессе его создания подвергают всем видам функциональных испытаний. На практике некоторые

виды испытаний опускают, если для нового вагона были заимствованы проверенное конструктивное решение, узел или система. Например, при создании нового вагона не нужны тормозные испытания, если система тормозного оборудования полностью идентична применяемой на вагонах других типов, ранее уже испытанных и отработанных.

Перспективы развития конструкций самоходных вагонов | Вагоны | Прочностные и ходовые испытания

Добавить комментарий