Создание новых амортизаторов удара вагонов (опыт внедрения новой техники на железнодорожном транспорте России)

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Создание новых амортизаторов удара вагонов (опыт внедрения новой техники на железнодорожном транспорте России)

Б.Г. Кеглин

Рассмотрены различные аспекты внедрения новой техники на железнодорожном транспорте на примере совершенствования амортизаторов грузовых вагонов - поглощающих аппаратов автосцепки.

Ключевые слова: амортизаторы удара, железнодорожный транспорт, научная школа, металлокерамический материал.

Устанавливаемые на вагонах и локомотивах амортизаторы удара (поглощающие аппараты автосцепки) предназначены для снижения продольных нагрузок как при формировании состава на сортировочных горках, так и при трогании и торможении во время движения поезда. От амортизаторов зависит сохранность подвижного состава. Технико-экономический анализ показывает, что на устранение повреждений вагона за срок его службы затрачиваются средства, превышающие его первоначальную стоимость. Велик ущерб и от повреждений грузов; опасны также аварии, возникающие вследствие действия экстремальных продольных нагрузок в поезде. В последние годы участились случаи разрыва автосцепок; реже, но отмечаются случаи разрыва рам вагонов.

Для Брянского института транспортного машиностроения (БИТМ), в настоящее время - Брянского государственного технического университета (БГТУ), вопросы совершенствования поглощающих аппаратов традиционны. Начало было положено работами выдающегося ученого и основателя кафедры «Динамика и прочность машин» профессора Л.Н. Никольского ещё в 50-х годах прошлого столетия. В дальнейшем основные теоретические и практические вопросы создания новых перспективных поглощающих аппаратов были развиты в работах автора и А.П. Болдырева, а также А.Т. Харитонова, В.П. Тихомирова, А.С. Осипова, Ю.В. Игнатенко, Д.Д. Полякова, А.Г. Стриженка, В.В. Ионова, П.Ю. Шалимова, Т.Н. Прилепо, А.М. Гурова и других сотрудников кафедры «Динамика и прочность машин». Были опубликованы 4 монографии и десятки научных статей, посвященных различным аспектам расчета, проектирования и испытаний поглощающих аппаратов.

Практический выход деятельности этой научной школы нашел отражение в новых конструкциях, по которым было получено 9 авторских свидетельств и 12 патентов на изобретения. Силами сотрудников БИТМа в 60-х годах прошлого века был создан резино-металлический поглощающий аппарат Р-2П, предназначенный для пассажирских вагонов и электропоездов. Его разработчик, кандидат технических наук А.Т. Харитонов, в 1962 году был отмечен золотой медалью Выставки достижений народного хозяйства (ВДНХ). В 80-х годах был принят к эксплуатации на грузовых вагонах пластинчатый фрикционно-пружинный аппарат с металлокерамическими элементами ПМК-110А [1; 2]. Автор этих строк был отмечен в 1988 году серебряной медалью ВДНХ и дипломом Всесоюзного конкурса за лучшие работы по повышению надежности машиностроительной продукции.

К середине 80-х годов БИТМ и кафедра «Динамика и прочность машин» наряду с ВНИИЖТ и Днепропетровским институтом инженеров транспорта входили в группу наиболее авторитетных научных организаций по проблемам продольной динамики вагонов и поездов. БИТМ принимал участие в разработке технических требований к перспективным поглощающим аппаратам, а также норм расчёта на прочность вагонов и других нормативных документов. Практически все разработки кафедры координировались Главным управлением вагонного хозяйства (ЦВ МПС) и ежегодно включались в планы новой техники МПС.

Финансирование НИР кафедры шло по двум направлениям: за счет плана новой техники МПС и в форме хозяйственных договоров с вагоностроительными заводами, в числе которых были Брянский машиностроительный завод (БМЗ), Бежицкий сталелитейный завод (БСЗ), «Азовмаш» (г. Мариуполь), «Абаканвагонмаш» (г. Абакан) и др. Это позволило расширить производственную и экспериментальную базу кафедры, обеспечивающую оперативное проведение разнообразных испытаний, а также использовать другие базы, в том числе ВНИИЖТ. Особую сложность представляли дорогостоящие эксплуатационные и поездные динамические испытания, которые обычно поручались Министерством путей сообщения ДИИТу. Так, при отработке поглощающих аппаратов ПМК-120А и ПМК-110А, созданных на кафедре, такие испытания проводились неоднократно. Для таких испытаний поезд оснащался десятками опытных поглощающих аппаратов, вагонами-лабораториями со всевозможной испытательной аппаратурой; в ходе испытаний были задействованы десятки исполнителей, в том числе и сотрудники БИТМа.

Порядок внедрения новой техники на железнодорожном транспорте до 1991 года рассмотрим на примере создания поглощающего аппарата ПМК-110А. Разработанная на кафедре конструкторская документация на аппарат была передана отделу главного конструктора по вагоностроению БМЗ, который доработал ее в соответствии с технологическими возможностями БМЗ и БСЗ, разработал технические условия и всю остальную техническую документацию для постановки изделия на производство. Вся документация обязательно согласовывалась с МПС, ВНИИЖТ, ВНИИ вагоностроения и организацией-разработчиком, т.е. БИТМом, от имени которого обычно выступал автор этих строк.

Для приемки поглощающего аппарата Министерством тяжелого и транспортного машиностроения СССР (Минтяжмаш) формировалась межведомственная комиссия (МВК). Так, в 1986 году МВК приняла решение, разрешающее установку аппаратов ПМК-110А на рефрижераторных вагонах производства БМЗ, а в следующем году - на остальных грузовых вагонах. Все акты и протоколы МВК согласовывались с БМЗ, БИТМом, МПС и утверждались замминистра тяжёлого и транспортного машиностроения.

Серийный выпуск аппаратов был возложен на БСЗ и БМЗ, сборку и выпуск аппаратов обеспечивал БСЗ. Особую сложность составляла организация массового производства металлокерамических элементов аппарата, что было поручено БИТМу. На первых порах это производство было налажено на Людиновском тепловозостроительном заводе, однако с массовым выпуском завод не справился, и по решению Минтяжмаша этот заказ был размещен на двух заводах: Мариупольском и Новокраматорском заводах транспортного и тяжелого машиностроения. Надо отдать должное министерству: без его решимости, настойчивости и постоянного контроля запустить массовое производство аппаратов за два года было бы невозможно. Автору неоднократно приходилось участвовать в совещаниях, которые по-деловому и требовательно велись руководителями различных главков. Разумеется, напряженными были эти два года и для кафедры «Динамика и прочность машин» БИТМа: постоянное решение оперативных технических и технологических вопросов, уточнение конструкторской документации, участие в многочисленных испытаниях и т.п.

Финансовое обеспечение кафедры заводами и МПС было довольно скромным, авторское вознаграждение за внедрение изобретения, уже реальное и ощутимое, носило разовый характер. Более существенным для кафедры «Динамика и прочность машин» было государственное признание научно-технических достижений кафедры: в 1989 году приказом Минвуза РСФСР, согласованным с Минтяжмашем, на базе кафедры «Динамика и прочность машин» при БИТМе была организована отраслевая научно-исследовательская лаборатория «Динамика, прочность и надежность транспортных машин» (ОНИЛ «ДПНТМ»), что позволило расширить финансовые и производственные возможности научно-исследовательских работ по созданию новой техники для транспортных машин. За период ее существования - до 1992 года - был выполнен большой комплекс НИР, посвященных созданию новых конструкций амортизирующего устройства вагонов повышенной энергоемкости, по заданиям БМЗ и «Абаканвагонмаша». В частности, для контейнерных платформ производства «Абаканвагонмаша» работниками кафедры «ДПМ» и ВНИИЖТ было разработано специальное устройство, включающее сдвоенные аппараты ПМК-110А [3], обеспечивающее безопасную перевозку в контейнерах опасных и ценных грузов; это устройство также прошло межведомственную комиссию в 1991 году и было рекомендовано к серийному выпуску.

Но наступили девяностые годы, и «прервалась связь времен». Минтяжмаш вначале был преобразован в концерн, а затем вовсе расформирован, заводы резко снизили ассигнования на новую технику; единственной организацией, координирующей вопросы транспорта и транспортного машиностроения, осталось МПС. Его роль в период перестройки трудно переоценить: благодаря ему удалось сохранить в эти тяжелые времена все основные научные школы, связанные с железнодорожным транспортом. Опираясь на планы новой техники МПС, кафедра и организованное при ней научно-производственное предприятие - ООО «НПП «Дипром» продолжали работы по совершенствованию амортизирующих устройств для подвижного состава. Так, именно в 90-х годах были разработаны и запатентованы конструкции фрикционно-полимерных, фрикционно-гидравлических и гидрополимерных поглощающих аппаратов, были изготовлены и испытаны их опытные образцы.

В 1995 г. был разработан и запатентован новый металлокерамический материал К-23 для аппарата ПМК-110А [4], обладающий более высокими фрикционными свойствами. Определенную проблему составила организация его производства в России: все предыдущие производители металлокерамических материалов остались на Украине. В относительно короткий срок при участии ООО «НПП «Дипром» такое производство было организовано на брянском заводе «Пересвет» (в дальнейшем ЗАО «Термотрон-Завод»). К этому времени в стране появилось новое законодательство по защите авторских прав, и именно с этим предприятием авторский коллектив впервые заключил лицензионный договор, в котором были подробно оговорены все права и обязанности обеих сторон, в том числе и финансовые.

И все же эти годы были очень сложными в моральном и материальном отношении. Низкий уровень зарплаты в вузе, неритмичные, часто с большими опозданиями, выплаты по хоздоговорам - все это побуждало кафедру к работам, ранее ей не свойственным, таким как разработка технической и конструкторской документации для депо, технологические испытания различной серийной продукции и т.п. В результате кафедре все же удалось сохранить практически весь кадровый состав и поддерживать на современном уровне материальную базу.

Существенный перелом наметился в конце 90-х годов. Это время было отмечено повышенным вниманием организаций железнодорожного транспорта и вагоностроительных заводов к проблемам качества подвижного состава, в том числе к проблеме совершенствования межвагонных амортизирующих устройств, задаче повышения их энергоемкости, долговечности и стабильности работы. Пришло давно ожидаемое осознание Министерством путей сообщения и его научными организациями, прежде всего ВНИИЖТ, того, что поглощающие аппараты должны быть специализированными, различающимися по своим характеристикам в зависимости от того, на каком вагоне они будут эксплуатироваться. В результате совместной работы ряда научных подразделений, включая и ООО «НПП «Дипром», которое входило к тому моменту в технопарк Брянского государственного технического университета, был разработан отраслевой стандарт ОСТ 32.175 - 2001, предусматривающий разделение поглощающих аппаратов по основным техническим показателям на различные классы в зависимости от необходимой степени защиты вагона от продольных нагрузок. железнодорожный амортизатор вагон автосцепка

Одновременно были существенно повышены требования к поглощающим аппаратам самого массового неспециализированного подвижного состава новой постройки. Так, оказался востребованным разработанный на кафедре и запатентованный в 1999 году фрикционно-полимерный поглощающий аппарат ПМКП-110 [5], удовлетворяющий требованиям вышеупомянутого стандарта по классу Т1. Авторский коллектив передал исключительную лицензию на использование изобретения организации «НПП «Дипром», и она, как юридическое лицо, полностью разработала всю необходимую для внедрения техническую документацию. Интерес к новой конструкции проявило руководство Бежицкого сталелитейного завода (директором был А.М. Сухов), в то время выпускавшего аппараты ПМК-110А, ПМК-110К-23 и устаревшие аппараты Ш-2-В-90. С заводом был заключён лицензионный договор (лицензиаром выступило ООО «НПП «Дипром»), а затем был разработан договор о порядке внедрения нового изделия. Отличительной особенностью этого договора было самофинансирование: завод за счет собственных средств готовил производство и опытные образцы аппаратов, ООО «НПП «Дипром» за счёт собственных средств финансировало весь комплекс испытаний опытных образцов. Кроме того, ООО «НПП «Дипром» должно было решать вопросы комплектации аппарата, и прежде всего организации производства важнейшего узла аппарата - упругого комплекта из термопластовых полимерных элементов. После проведения обширного цикла испытаний наиболее перспективными оказались полимерные элементы марки «Durel» (ФРГ) и «Прогтекс» (РФ).

В 2004 году под эгидой МПС (в дальнейшем ОАО «РЖД») были проведены межведомственные комиссионные испытания опытных аппаратов ПМКП-110, по результатам которых была одобрена конструкция аппарата и получено разрешение на производство опытно-промышленной партии объемом в 10000 шт. В 2007 году - после проведения эксплуатационных, а затем и квалификационных испытаний с положительными результатами - аппарату была присвоена литера «А» с разрешением производства аппаратов без ограничения объема выпуска. К настоящему времени организован выпуск поглощающих аппаратов ПМКП-110 на десяти предприятиях России, Украины и Казахстана, общий объем выпуска к концу 2013 г. превысил 440000 шт.

С каждым из этих предприятий ООО «НПП «Дипром» заключило лицензионный договор, а также обеспечило авторское сопровождение. Лицензионным договором предусмотрен комплекс вопросов сотрудничества, включая и обязанность перечисления лицензиару роялти в зависимости объёма выпуска. Часть объёма роялти перечисляется авторскому коллективу, остальное расходуется в основном на финансирование научных разработок, нового оборудования, испытательной техники и т.п. Продолжается совершенствование конструкции аппарата ПМКП-110: разработан новый металлокерамический материал К-30 [6], обеспечивающий повышенную износостойкость; совершенствуется состав и конструкция полимерных комплектов в связи с повышенными требованиями к морозоустойчивости. Все это требует большого объема разнообразных испытаний как на оборудовании ООО «НПП «Дипром», так и на оборудовании ВНИИЖТ. Кроме того, ООО «НПП «Дипром» принимает участие в сертификационных, периодических и различных квалификационных испытаниях аппаратов ПМКП-110, изготовляемых на различных предприятиях-лицензиатах.

Другое направление работы кафедры «Динамика и прочность машин» БГТУ и ООО «НПП «Дипром» - создание амортизаторов удара повышенной энергоемкости классов Т2 и Т3, предназначенных для цистерн и вагонов, перевозящих дорогие и опасные грузы. Начались работы этого направления с 1992 года с финансированием МПС и БМЗ, в дальнейшем финансирование ограничивалось грантами Министерства высшего образования, в последующем - госбюджетной тематикой того же Министерства. Реальные работы в этом направлении начали вестись с 1998 года в связи с созданием эластомерного поглощающего аппарата ЭПА-120 [7]. Система самофинансирования была та же, что и ранее: опытные образцы изготовлял БМЗ, ООО «НПП «Дипром» проводило полный комплекс испытаний на стендах, а эксплуатационные испытания 20 опытных аппаратов обеспечивало МПС. Межведомственная комиссия одобрила результаты испытаний и конструкцию и разрешила изготовление опытной партии в 2000 шт. К сожалению, в связи с реорганизацией управления БМЗ работа в этом направлении была приостановлена, а затем и исключена из плана. Сходная картина имела место при создании фрикционно-эластомерного аппарата ПМКЭ [8]: межведомственная приёмная комиссия одобрила результаты испытаний опытных образцов и рекомендовала изготовление установочной партии. Было изготовлено 26 аппаратов, которые прошли эксплуатационные испытания на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ с положительными результатами, но дальше работы приостановились.

Тем не менее ООО «НПП «Дипром» продолжает работы и финансирование в этом направлении: усовершенствована конструкция аппарата ЭПА-110, изготовлены опытные образцы и завершаются их испытания. Технико-экономический анализ показал, что аппарат имеет перспективы на рынке аппаратов классов Т2 и Т3.

Подводя итоги, следует признать, что система размещения новой продукции на машиностроительных заводах-изготовителях существенно осложнилась, необходимы большие затраты организации-разработчика и всё это требует настойчивости и терпения в непростые сегодняшние времена.

Список литературы

А.с. 398674 СССР. Металлокерамический фрикционный сплав / В.П. Мигунов, В.С. Раковский, Е.В. Иванов, В.Д. Шевандин, Л.Н. Никольский, Б.Г. Кеглин, В.П. Тихомиров, И.В. Селинов. - Опубл. 16.01.74, Бюл. №38.

А.с. 906762 СССР. Фрикционный амортизатор / Б.Г. Кеглин, А.Г. Стриженок, Д.Д. Поляков, Л.Н. Никольский, М.Г. Беренштейн, Н.В. Киреев, И.А. Антропцев, А.П. Лубенец, А.А. Волошин. - Опубл. 23.08.52, Бюл. №7.

А.с. 1720914 СССР. Поглощающее устройство автосцепки рельсового транспортного средства / Б.Г. Кеглин, В.В. Ионов, А.А. Щелоков, Д.Д. Поляков, Г.Т. Умняшкин, В.В. Красовский, В.Д. Прохоренков.

Пат. 2034086 РФ. Порошковый фрикционный сплав на основе железа / Б.Г. Кеглин, В.П. Мигунов, Н.И. Добрострой, Т.Н. Прилепо, В.В. Ионов, А.П. Болдырев.

Пат. 2115578 РФ. Поглощающий аппарат автосцепки / Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев, А.П. Шлюшенков, П.Ю. Шалимов, Ю.В. Игнатенко, А.В. Иванов, О.А. Ульянов.

Пат. 212830 РФ. Фрикционный амортизатор / Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев, А.Т. Харитонов, Д.А. Ступин, А.В. Иванов, О.А. Ульянов, Т.Н. Прилепо, А.М. Сухов, Я.М. Синельников. - Опубл. 27.03.99, Бюл. №9.

Пат. 2198809 РФ. Фрикционный поглощающий аппарат автосцепки / Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев, А.П. Шлюшенков, Т.Н. Прилепо, Ю.В. Игнатенко, Д.А. Ступин, А.В. Иванов. - Опубл. 20.02.03, Бюл. №5.

Пат. 2356983 РФ. Порошковый фрикционный сплав на основе железа / Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев, Т.Н. Прилепо, В.П. Мигунов, А.М. Гуров. - Опубл. 27.05.09, Бюл. №15.

Размещено на Allbest.ru