Zkoušky těsnosti převodovek tramvajových vozidel (zkušební stand ) SVOČ FST 2009 Jáchymovská 337 373 44 Zliv mmachace@seznam.cz ABSTRAKT Navrhnout zkušební stand tramvajových vozidel simulující běžné provozní podmínky, které bude možno během provozu plynule měnit. Zkušební stand by měl být pojízdný a univerzální tj. možnost zkoušení různých typů převodových skříní a s nimi spojených hnacích os. ÚVOD Mým úkolem bylo navrhnout výše zmíněný zkušební stand s ohledem na zmíněná kriteria. Hlavními parametry kterými se má nový stand vyznačovat je simulace rozjezdu/brzdění, průjezdu zatáčkou, stání v zatáčce, parametry viz. obr.1. Dále mi byl sdělen i požadavek na co největší hmotnost i tuhost systému, především podvozku a to kvůli stabilitě. Proto je výsledek mého úsilí dosti masivní a předimenzovaný. Vzhledem k tomu, že zařízení tohoto druhu se buď nevyskytují, nebo jsou v porovnání s mým řešením dosti neuniverzální a statická nebylo během mé práce takřka z čeho čerpat. Proto jsem byl nucen ubrat se svou vlastní cestou. Výsledek mé práce jistě není konečný neboť teprve provoz v praxi ukáže jeho silné a slabé stránky a možnosti další modifikace jež jistě povedou k uspokojivému zkušebnímu zařízení. Obrázek 1: Kritéria
VLASTNÍ ŘEŠENÍ Zkušební stand se skládá ze dvou částí. Spodní části, podvozku a horní, pohyblivé části, na které bude upnuta samotná převodovka, hnací osa, motor atd.. PODVOZEK Podvozek viz. obr. 2 je řešen jako svařenec plechů různé tloušťky. Na podvozek jsou přišroubována 3 zatahovací pojezdová kola Ø200 mm z nichž je jedno řiditelné, konzoly 2 přímočarých hydromotorů vedené v T-drážkách, jež umožňují vlastní změny provozních stavů. Dále je zde konzola končící ložiskem pro čep naklápění horní pohyblivé části. Podvozek je svařen z běžné konstrukční oceli třídy 11, která mým požadavkům plně vyhovuje. Podvozek je pojízdný z důvodu možnosti převezení celého standu do mrazícího boxu a tím pádem simulace zimního provozu. Zatahování podvozku je nutné kvůli spuštění standu na podlahu dílny a jeho následnému upnutí k podlaze. Světlost plně vytaženého podvozku je zhruba 55 mm což pro běžný dílenský provoz dostačuje. Obrázek 2: Deska podvozku POHYBLIVÁ ČÁST Pohyblivá část standu musí být co nejuniverzálnější tj. musí umožnit připojení širokého spektra převodovek, hnacích os., hnacích motorů atd.. Z tohoto důvodu se skládá z upínací desky obr. 3, která je opatřena T- drážkami na nichž jsou upnuty konzoly opatřené rovněž T- drážkami. T- drážky jsem zvolil proto aby zde bylo možno libovolně měnit rozchod konzol neboť na konzolách jsou upnuta ložiska hnací osy převodovky. Na upínací desce je též upnuta konzola hnacího motoru, která musí být pohyblivá ve vodorovném i svislém směru kvůli vystředění motoru s převodovkou. 1
Obrázek 3: Deska s T- drážkami komplet SPOJENÍ POHYBLIVÉ ČÁSTI A PODVOZKU Toto spojení je realizováno pomocí speciálního čepu o Ø50 mm viz. obr.4. Vzhledem k tomu, že tento čep je nejvíce namáhanou součástí tak jsem ho podrobil FEM analýze viz. obr. 5. Čep je vyroben z uhlíkové nízkolegované oceli o pevnosti v tahu 440 MPa. Čep je zatížen hmotností celé horní pohyblivé desky. Síla působící v ose y má velikost 5278 N, dále nám zde síla ve směru osy x při náklonu vyvozuje ohybový moment o velikosti 380 Nm. Tyto hodnoty se samozřejmě mění v závislosti na typu převodovky, motoru a ostatních částech upnutých k pohyblivé části standu. 2
Obrázek 4: Čep - FEM analýza PŘENOS KROUTÍCÍHO MOMENTU MOTOR PŘEVODOVÁ SKŘÍŇ Přenos kroutícího momentu je zabezpečen běžnou spojkou používanou v tramvajových vozidlech, která umožňuje tok vysokých kroutících momentů a osovou výchylku do 6 mm. Spojení převodovky s motorem Siemens 1LA7 106 2AA10, který uvažuji jako hnací agregát, o výkonu 3kW je provedeno pomocí přechodové redukce. ZAJIŠTĚNÍ ZMĚN PROVOZNÍCH PODMÍNEK Změny provozních podmínek jsou zajištěny dvojicí dvojčinných přímočarých hydromotorů o zdvihu 160 mm. Hydromotory jsou připojeny pomocí výkyvných ok. PODVOZEK Jak již bylo řečeno podvozek sestává z 3 pojezdových kol Ø 200 mm, která jsou plně zatahovatelná. Zatahování podvozku je jak z důvodů ekonomických tak důvodů technologických řešeno mechanické ruční viz. obr. 5. Kola jsou zatahována pomocí jednoduchého mechanizmu, který sestává z kliky navařené na šroub vedený v matici a působící na jeden konec páky na níž je pomocí čepu upevněno kolo. Páka je na druhém konci čepem upevněna k podvozkové desce. 3
ZKUŠEBNÍ STAND CELKOVÝ POHLED Zkušební stand - celkový pohled a uspořádání viz. obr. 6. - základní rozměry viz. obr. 7. Obrázek 5: Detail zatahování podvozku Obrázek 6: Celkový pohled 4
Obrázek 7: Hlavní rozměry ZÁVĚR Celý stand je pouze ideový návrh co nejvíce se přibližující požadavkům zadavatele. Při návrhu jsem dbal na to, aby s ním byla co nejjednodušší manipulace, pokud možno jednoduchá zaměnitelnost zkoušených komponent a relativně jednoduchá výroba. Vzhledem k tomu, že je velmi předimenzován, což ovšem bylo jedním z požadavků zadavatele tak se vyznačuje relativně velkou hmotností. Celková hmotnost, která je samozřejmě závislá na typu zkoušených komponent činí zhruba 1700 kg. Samotná deska podvozku vyrobená z plechu tloušťky 80 mm váží zhruba 1200 kg. 5