МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
13/30/1
Одобрено кафедрой
«Tяговый подвижной состав»
ДИПЛОМНЫЕ И КУРСОВЫЕ
ПРОЕКТЫ
Методические указания для студентов специальностей
190303.65 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ (ТЭ) 190301.65 ЛОКОМОТИВЫ (ЛТ) РОАТ Москва – 2011 С о с т а в и т е л и : С.И. Баташов, А.П. Бородин, Л.А. Герман, М.А.Ибрагимов, Е.П.Капустина, В.А.Рамлов, А.В.Скалин, В.П.Смирнов Р е ц е н з е н т – д-р техн. наук, проф. В.Б. Цкипуришвили © Московский государственный университет путей сообщения,
ВВЕДЕНИЕ
В методических указаниях рассматриваются единые правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ) с использованием персонального компьютера (далее – ПК) по кафедре «Тяговый подвижной состав» РОАТ-МИИТ.Методические указания разработаны на основе анализа существующих нормативных документов и общепринятых требований к оформлению учебной и научно-технической литературы в основных издательствах страны и полностью соответствуют «Положению о дипломном проектировании студентов».
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Настоящие методические указания распространяются на дипломные и курсовые проекты (работы), выполняемые на ЭВМ, и устанавливают единые требования, структуру и правила оформления расчетно-пояснительной записки дипломных и курсовых проектов (работ) для студентов кафедры «Тяговый подвижной состав».1.2. При оформлении текстовой и графической документации дипломных и курсовых проектов (работ) следует ориентироваться на основные нормативные документы, включая действующие государственные стандарты (Прил. 1):
• ЕСКД (Единая Система Конструкторской Документации);
• ЕСТД (Единая Система Технологической Документации);
• ЕСПД (Единая Система Программной Документации);
• Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу и т.п.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ ПРОЕКТА
2.1. Дипломный проект – это квалификационная работа, подводящая итоги учебы студента в вузе, характеризующая уровень приобретенных им знаний и навыков, необходимых для самостоятельной инженерной деятельности.Дипломный проект должен содержать комплексное решение проектных, конструкторско-технологических, программных и технико-экономических вопросов по разработке заданной темы по профилю специальности, включая вопросы безопасности жизнедеятельности, охраны труда и экологии.
Инженерные решения в дипломном проекте должны быть основаны на сравнительном анализе лучших отечественных и зарубежных аналогов с учетом действующих нормативных документов.
2.2. Курсовой проект (работа) – самостоятельная работа студента, основной целью и задачей которой является формирование навыков теоретических и экспериментальных исследований, расчетов, составления и обоснования решений или обобщений, оценки результатов исследований, способствующих успешной подготовке к выполнению дипломных проектов.
2.3. Дипломным (ДП), курсовым (КП) проектам и курсовым работам (КР) студентов специальности «Тяговый подвижной состав» присваиваются обозначения:
ДП ZZZZZZ.ХХХХ-КК-YYYY, где ZZZZZZ – шестизначный код специальности (190301 – код специальности «Локомотивы»;
190303 – код специальности «Электрический транспорт железных дорог»);
ХХХХ-КК-YYYY – шифр студента.
Например:
• для специальности 190301 «Локомотивы»
ДП 190301.0612-пЛТ-3109, • для специальности 190303«Электрический транспорт железных дорог»
ДП 190303.0612-пТЭ-3109.
3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ДИПЛОМНОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Тему дипломного проектирования (далее – ДП) студент выбирает вместе с руководителем дипломного проектирования, которого назначает заведующий кафедрой из числа преподавателей кафедры или специалистов других организаций, имеющих соответствующую подготовку. Целесообразно определиться с темой и руководителем еще на V курсе, чтобы использовать возможности производственной практики для накопления материалов по ДП. После завершения теоретического курса обучения (VI курс) студент подает на факультет заявление с просьбой перевести его на дипломное проектирование (Прил. 2). В заявлении указывается тема ДП, фамилия, ученая степень и ученое звание руководителя. На основании заявления студента издается приказ ректора о переводе его на дипломное проектирование и назначении основного руководителя. Как правило, раздел «Охрана труда» и экономический раздел консультируют преподаватели соответствующих кафедр. Кроме того, студент вместе с руководителем оформляет задание на дипломный проект (Прил. 3) с обязательным заполнением всех пунктов бланка. Заявление о переводе на дипломное проектирование и задание на дипломный проект являются юридическими документами, поэтому неправильное их заполнение может привести к конфликтным ситуациям, связанным с предоставлением студенту по месту работы оплачиваемого четырехмесячного отпуска для подготовки и защиты ДП.Учебным планом на VI курсе предусмотрена преддипломная практика (4 недели) для сбора необходимого материала по ДП.
Значительный объем пояснительной записки (80-100 листов), а также графической части (8-10 листов формата А1) требует от студента напряженной работы, что должно быть предусмотрено заданием на дипломный проект и регулярными встречами с руководителем. Если студент не мог работать над ДП по уважительным причинам (например, болел), он должен своевременно представить соответствующие документы на факультет и срок защиты приказом ректора может быть перенесен.
Для организации рецензирования ДП, проведения нормоконтроля, устранения замечаний, просмотра ДП заведующим кафедрой на предмет допуска к защите, студент должен представить готовый диплом заблаговременно, не позднее, чем за 10 (десять) дней до защиты. В случае более позднего представления ДП на кафедру могут возникнуть проблемы вплоть до недопуска к защите и отчисления из университета.
Защита ДП проходит перед Государственной аттестационной комиссией (ГАК), председателем которой является высококвалифицированный специалист (как правило, доктор наук или руководитель производства высокого ранга), а членами комиссии - преподаватели кафедр, представители ректората и деканата.
На доклад студенту отводится 8 - 10 мин, после чего члены комиссии задают вопросы по теме ДП. Результаты защит подводятся на закрытом заседании комиссии, оформляются соответствующими протоколами, после чего объявляются студентам. В случае успешной защиты студенту присваивается квалификация «инженер путей сообщения». В протоколе комиссия отмечает достоинства и недостатки проекта и дает соответствующие рекомендации.
Темы дипломных проектов как для специальности «Электрический транспорт железных дорог» (ТЭ), так и для специальности «Локомотивы» (ЛТ) можно сгруппировать в четыре направления.
Первое направление – его можно обобщенно назвать «Совершенствование конструкции локомотивов». ДП этого направления представляют собой разработки, в которых за основу берут современный локомотив (локомотив - образец), выполняют поверочный расчет его технико-экономических показателей и тяговых качеств, однако в задании предусматривается некоторое отличие от серийной конструкции с учетом перспективных конструкторских разработок энергетической цепи, отдельных агрегатов и узлов. Разработка тем этого направления требует от студента глубоких теоретических знаний, выполнения сложных инженерных расчетов и серьезных конструкторских проработок. ДП первого направления, как правило, получают высокую оценку ГАК.
Ко второму направлению, которое можно назвать «Модернизация локомотивов», относится большое количество тем, связанных с уже проводящейся или планируемой к проведению модернизации эксплуатирующихся локомотивов. Объем модернизации может колебаться от небольшого (например, замена одного типа гидродемпферов в рессорном подвешивании на другой тип) до глубокой модернизации (замена колесно-моторных блоков, дизелей и т.д.). Следует отметить, что модернизации локомотивов проводят во многих депо и заявок на выполнение ДП данного направления может быть достаточно, однако не всегда сами студенты проявляют инициативу, чтобы подключиться к этому процессу и внести свой вклад в общее дело, да и руководители депо (зачастую, наши выпускники) не всегда используют эту возможность.
Успех защиты ДП данного направления, как правило, не зависит от объемов модернизации рассматриваемого локомотива. Более важное значение имеет глубина проработки и теоретическое обоснование модернизации, определение динамических усилий, эксплуатационных факторов, конструкционных и технологических особенностей, т.е. глубокое рассмотрение многих аспектов, определяющих целесообразность и качество модернизации.
Важное значение имеет качество чертежей и пояснительной записки, а также отзыв руководства депо о выполненной работе.
Третье направление – «Эксплуатация и ремонт локомотивов» объединяет большое число тем, связанных с конкретными условиями эксплуатации и технологиями ремонта локомотивов. Сюда же можно отнести темы, посвященные сравнению электрической и тепловозной тяги, экономии топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов, применению средств технической диагностики. Учитывая тот факт, что подавляющее большинство студентов являются работниками депо, перед ними открывается при дипломном проектировании широкое поле деятельности по совершенствованию эксплуатации и ремонта локомотивов, внедрению новых технических средств, повышающих безопасность движения поездов и качество ремонта. Нередко бывают случаи, когда руководители локомотивных служб дорог, присутствующие на защите в качестве председателей или членов ГАК, вскоре, после успешной защиты грамотно выполненного дипломного проекта, назначают молодого инженера на руководящую должность.
Четвертое направление – «Совершенствование систем управления предприятий и структурных подразделений железнодорожного транспорта». К данному направлению можно отнести темы, посвященные улучшению эффективности работы предприятий (филиалов) железнодорожного транспорта, как с применением принципов стандартов серии ИСО9000, так и общепризнанных практик управления.
Небольшая часть дипломных проектов может быть связана с внутренними потребностями кафедры, имеется в виду разработка лабораторных стендов и постановка новых лабораторных работ. В настоящее время, когда на кафедре проводится глубокая модернизация лабораторной базы, видимо, число дипломных проектов по этой тематике будет увеличиваться.
Ниже приводятся перечни тем дипломных проектов для специальностей ЛТ и ТЭ. Возможны темы, предлагаемые предприятиями, студентами, руководителями дипломного проектирования, которые после процедуры согласования могут быть утверждены для дипломного проектирования.
Каждому студенту независимо от специальности необходимо ознакомиться с тематикой ДП для специальности ЛТ и для специальности ТЭ, поскольку особенно для тем, связанных с эксплуатацией и ремонтом, есть много общих вопросов. Следует подчеркнуть, что студент, готовясь к переходу на дипломное проектирование, должен определить для себя в первом приближении тему и руководителя ДП. Это облегчает дальнейшее согласование.
4. ТЕМАТИКА ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 190301.65 «ЛОКОМОТИВЫ» (ЛТ)СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
ТЕПЛОВОЗОВ И ИХ УЗЛОВ
• Эскизные проекты грузовых, пассажирских, маневровых (с электрической или гидравлической передачей) тепловозов мощностью 1 000, 2 000, 3 000, 4 000 кВт, имеющих отличие от серийных за счет перспективных конструкторских разработок энергетической цепи, отдельных агрегатов и узлов.Выполняется обоснование выбора оборудования для проектного тепловоза, осуществляется расчет развески его на раме с определением статической нагрузки на колесные пары. Дается расчет элементов конструкции, отличающихся от тепловоза — образца.
Рассчитываются тягово-экономические показатели проектного тепловоза, выполняются анализ и сравнение полученных результатов с характеристиками серийных тепловозов.
• Эскизный проект дизель – поезда с гидравлической или электрической передачей, имеющего отличие от серийных дизель – поездов с учетом перспективных конструкторских разработок энергетической цепи, отдельных агрегатов и узлов.
Дается обоснование применению дизель-поездов в пригородном сообщении, а также использованию гидравлической или электрической передач.
Выполняется расчет элементов конструкции дизель-поезда, согласовываются характеристики дизеля и гидропередачи, рассчитывают тягово-экономические характеристики дизель-поезда.
• Разработка экипажной части тепловозов с повышенными осевыми нагрузками.
Повышение секционной мощности тепловоза с применением 6-осного или 8-осного экипажа. Конструкционные мероприятия, способствующие снижению динамических нагрузок: увеличение статического прогиба рессорного подвешивания, применение опорно-рамного подвешивания ТЭД, увеличение диаметра колес и т.д. Определяются контактное напряжение в рельсе и динамические усилия при различной осевой нагрузке и разных параметрах рессорного подвешивания.
• Разработка перспективного тягового привода для грузового, пассажирского или маневрового тепловозов.
Расчет отдельных элементов тягового привода: упругих и жестких зубчатых передач, соединительных муфт, подшипниковых узлов и т.д. Влияние типа тягового привода на износ зубьев, осевые нагрузки, долговечность конструкции и т.д. Определение передаточного отношения тягового редуктора.
• Разработка электропередачи тепловоза для четырех градаций мощности от 1 500 до 4 400 кВт.
а) Проектирование электрической передачи тепловоза с вентильными тяговыми двигателями.
б) Проектирование электрической передачи тепловоза с асинхронными тяговыми двигателями.
Основная задача, которая ставится при дипломном проектировании по данной теме, – закрепление знаний в области теории электрических передач мощности, достоинств и недостатков различных типов электропередач.
В проекте определяются основные параметры и характеристики электрической передачи, проводится в объеме предэскизного проектирования расчет одной из тяговых машин, предлагаются варианты перспективных решений с оценкой их экономической эффективности.
• Разработка системы защиты электропередачи тепловоза от перегрузок по току.
Основная задача дипломного проектирования по данной теме – это закрепление знаний в области аварийных процессов в электропередаче, оценки возможных последствий аварий, вопросов диагностики аварийных ситуаций, развитие навыков реального анализа аварий в конкретных эксплуатационных условиях и разработка мероприятий по предотвращению аварий.
В проекте разрабатываются системы защиты электропередачи от тяжелых последствий кругового огня на коллекторах тяговых электродвигателей и коротких замыканий в силовой цепи с выполнением необходимых инженерных расчетов и оценкой экономической эффективности.
• Разработка противобоксовочной защиты тепловоза. Постановка данной темы преследует цель закрепить знания в области вопросов, связанных с основным законом локомотивной тяги, повышением тяговых свойств локомотивов, аварийными процессами при разносном боксовании и противобоксовочными мероприятиями.
В проекте разрабатываются главным образом схемные решения по повышению тяговых свойств тепловоза и предотвращению разносного боксования с выполнением инженерных расчетов и оценкой экономической эффективности.
МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОЗОВ
• Модернизация рессорного подвешивания грузовых, пассажирских, маневровых тепловозов.Приводятся существующие схемы рессорного подвешивания, дается краткий анализ их работы, отмечаются преимущества и недостатки.
Применение в рессорном подвешивании современных конструкционных материалов, упругих элементов новых типов, замена или модернизация гасителей колебаний, использование пневморессор, пути увеличения статического прогиба, уменьшение вертикальных ускорений и коэффициента динамики. Расчет параметров модернизированного подвешивания.
• Модернизация колесно-моторного блока тепловоза.
Выполняется анализ технического состояния элементов колесно-моторных блоков в эксплуатации. Разрабатываются конструкционные, технологические и эксплуатационные мероприятия по повышению сроков службы элементов колесно-моторного блока: моторно-осевых подшипников, зубчатой передачи, упругих муфт, узлов подвешивания тяговых электродвигателей и др. Выполняются необходимые инженерные расчеты.
• Модернизация устройств передачи вертикальных и тяговых усилий в экипажной части тепловоза.
Рассматриваются традиционные устройства для передачи усилий между рамами кузова тепловоза и тележки, а также применяемые в последнее время специальные пружины, резиновые амортизаторы, пневморессоры, демпфирующие устройства. Рекомендуется разработать один из вариантов связи рам кузова тепловоза и тележек с выполнением необходимых инженерных расчетов.
• Повышение сроков службы колесных пар и буксовых узлов тепловозов.
Дается анализ работы колесных пар и буксовых узлов, указываются основные неисправности и причины износа. Анализируются вопросы сцепления колес с рельсами, боксование, применение песка, гребнесмазывателей и рельсосмазывателей. Выполняются расчеты колесной пары на прочность, определяются напряжения в местах контакта колес и рельсов, долговечность буксовых подшипников. Разрабатываются и рекомендуются к использованию технологические, конструкционные и эксплуатационные мероприятия, способствующие повышению срока службы колесных пар и буксовых узлов. Оценивается экономическая целесообразность предлагаемых мероприятий.
• Повышение тяговых и противобоксовочных свойств тепловозов на основе индивидуального регулирования тяговых двигателей с использованием управляемых вентилей.
Определяется степень неравномерности распределения вертикальных нагрузок на колесные пары в тяговом режиме, разрабатывается электрическая схема индивидуального управления тяговыми электродвигателями. Оцениваются тяговые качества модернизированного тепловоза.
• Разработка реостатного тормоза для маневрового тепловоза.
Определяются характеристики реостатного тормоза, разрабатываются электрическая схема и методика управления тормозом. Выполняются необходимые инженерные расчеты, оценивается экономическая эффективность, • Модернизация тепловозов с заменой двухтактного дизеля на четырехтактный.
Определяются характеристики модернизированного тепловоза, выполняется расчет охлаждающего устройства, производятся необходимые изменения в электрической схеме (в случае замены тягового генератора).
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ТЕПЛОВОЗОВ
• Проект реконструкции основного цеха (сборочного, дизельного, электромашинного, тележечного) тепловозоремонтного завода.Выполняется анализ хозяйственной деятельности завода, расчет программы ремонта, определяется состав цехов и хозяйств завода.
При проектировании цеха устанавливается режим работы, рассчитывается фонд рабочего времени, разрабатываются технологические графики ремонта тепловоза и его узлов, рассчитывается число стойл и рабочих мест, количество рабочих, разрабатывается план цеха с размещением оборудования; при наличии уникального оборудования приводятся его описание, эскизный проект и дается экономическая оценка.
• Реконструкция локомотивного депо.
Проект предусматривает два варианта:
а) реконструкция депо с заменой приписного парка тепловозов при текущем или перспективном развитии;
б) реконструкция депо с организацией в нем средних ремонтов.
Содержание дипломного проекта:
Анализ хозяйственной деятельности депо, программы перевозок, технического обслуживания и текущих ремонтов, намечаемые перспективы.
Анализ профиля пути, выполнение тяговых расчетов для локомотивов действующего и перспективного парков. Определение массы состава, разработка графиков движения поездов и оборота локомотивов. Расчет парка локомотивов и количества локомотивных бригад.
Расчет программы ремонта, численности рабочих, выбор необходимого оборудования. Разработка технологического процесса ремонта тепловозов и плана цехов депо с размещением оборудования. Определение экономических показателей.
• Диагностика технического состояния электрической схемы управления тепловозами.
Целью данной тематики является закрепление знаний в области современных электрических схем системы управления тепловозом, анализа работы электрических схем, методов диагностики и поиска неисправностей тепловозного оборудования.
В проекте разрабатываются электрическая схема управления тепловозом с детальной проработкой наиболее ответственных узлов, методы поиска неисправностей электрооборудования при движении тепловоза и в стационарных условиях, выполняются необходимые инженерные расчеты с экономической оценкой мероприятий по повышению надежности работы электрических схем управления тепловозом.
• Разработка стендов для испытаний тяговых электрических машин после заводского ремонта.
«