Вагоностроения

§ 53. 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. п.

С точкк 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 Ба­тоном, 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 позеолить 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 экспериментально-исследовательской 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.