риалы и инструкции по определению экономического эффекта новой техники в тяжелом и транспортном машиностроении. Ниже приведены упрощенная методика оценки экономической эффективности внедрения проектируемого локомотива.

Полную себестоимость проектируемого локомотива определяют по калькуляции себестоимости. При отсутствии необходимых данных для составления калькуляции себестоимость может быть найдена ориентировочно через удельную себестоимость (С Ксл)о серийного локомотива по формуле

п = («сл)о "сл.

где С- полная себестоимость серийного локомотива, руб. Трудоемкость изготовления локомотива новой конструкции

где Ту - удельная трудоемкость серийного выпускаемого локомотива, нормо-ч/т.

Отпускная цена локомотива (руб.)

Дц = Сп(1 + 0,01х),

где X - отраслевой коэффициент рентабельности, %.

Капитальные затраты (руб.) при организации производства новых типов локомотивов

пр = Кизг 4" ни 4" ом>

где /Сизг - капитальные вложения на оборудование, оснастку, сооружения и т. д. на предприятии-изготовителе, руб.; Каа - вложения на научно-исследовательские работы, руб.; Кем--капитальные вложения в смежные предприятия, руб.

Капитальные вложения на предприятии-изготовителе (Кизт) рассчитывают по нормативам удельных капитальных затрат. Общая сумма капитальных затратна научно-исследовательские работы регламентируется планом по новой технике.

Экономическая эффективность (руб/год) на предприятии-изготовителе в виде прибыли может быть подсчитана из выражения

Я„р = В,\[Ц ~ (С„ + £ф/(н)] - [Цо - (Со + ЕК,)]],

TfifiBr - программа годового выпуска, шт.; Еф - норматив платы за производственные фонды; Кн, Ке - стоимость производственных фондов соответственно для новойи старой модели локомотивов, руб.

Расчет эффективности внедрения в эксплуатацию проектируемых локомотивов основан на использовании среднесетевых показателей работы железных дорог.

Капитальные вложения, связанные с внедрением на железнодорожном транспорте проектируемых локомотивов, зависят от 272

затрат на локомотивный парк, реконструкцию и технологическое оснащение депо. Их подсчитывают по выражению

К = В/ГКг,

где Тв - предполагаемое время выпуска, новых локомотивов, год; Кт - дополнительные затраты в эксплуатации на один локомотив в год

/(, = (Д„-До) + 4.10-«1]Дну;

До - цена серийной машины, руб.: Sny-сумма стоимости новых узлов проектируемого локомотива, руб.

Суммарные дополнительные капитальные затраты на организацию производства и внедрение проектируемых локомотивов за время выпуска Т находят из выражения

Кз-=Кпр + Кэ. (42)

Себестоимость перевозочной работы при внедрении проектируемого локомотива коп/ткм (или пассажиро-км)

5„ = 5„

100 - S Vi

где So - среднесетевая себестоимость перевозочной работы; Vj - уменьшение себестоимости перевозочной работы, обусловленное изменением параметра проектируемого локомотива, %. Если изменение характеристики влечет за собой повышение себестоимости перевозочной работы, например увеличение расхода топлива, то V берут со знаком минус.

Значения определяют из выражения

Vi = ах/100,

где ах - изменение характеристики проектируемого локомотива по сравнению с серийно выпускаемыми, % (увеличение массы состава, скорости движения на руководящем подъеме, снижение массы локомотива, расхода топлива и т. д.); х - коэффициент влияния рассматриваемого показателя на себестоимость перевозок, %.

Годовая экономия (руб.), приходящаяся на один локомотив, Зл = Л(5o-5„)10-

где А - работа, выполняемая одним локомотивом в год, ткм (пассажиро-км).

Суммарная экономия в результате работы новых локомотивов за время эксплуатации Т (год.).

5 = 5лВг T>(T+l-t), (43)

где t - время, в течение которого выпускается локомотив. Если Т <: Гв, то Г; == Т; если Т > Т, то Т = Т.

4<,3.mic.pyS.

о г Ч 6 ТгоЗ

Рис. 163. график для определения срока окупаемости дополнительных капитальных затрат

Народнохозяйственный экономический эффект от внедрения локомотивов за время Т

Э„ = Э-Кз.

По уравнению (42) строят кривую Кз = = f (Т), а по уравнению (43) кривую Э f{T) (рис. 163). По точке пересечения этих кривых oпpeдeлJют срок окупаемости Ток дополнительных капитальных затрат, который должен быть меньше нормативного.

§ 43. ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ

Наибольшую скорость двигкенияпроек-тируемого локомотива устанавливают в зависимости от прочности его узлов, железнодорожного пути и с учетом обеспечения безопасности его работы. При движении могут возникать не только повышенные динамические напряжения в пути и деталях локомотива, но и явления, опасные для движения: разгрузка колес, вползание направляющего колеса на головку рельса с последующим сходом с рельсов, расшивка пути, резонансные колебания и др.

Работа локомотива должна быть безопасной при конструкционной скорости на прямых участках пути. В кривых, на стрелках скорость движения ограничивается.

В процессе проектирования широко применяются методы математического и физического моделирования динамики экипажной части, позволяющие решать задачи оптимального выбора пара-, метров механической части локомотивов. Для предварительной , оценки динамических качеств могут быть также использованы прйближецные аналитические и эмпирические методы. Оконча-тельная оценка динамических качеств и безопасности движения локомотива может быть дана после проведения комплексных натурных испытаний. Рассмотрим некоторые приближенные методы оценки безопасности движения локомотива.

При движении локомотива в кривых участках пути гребень направляющей колесной пары набегает на наружный рельс, и между гребнем колеса и головкой рельса действует направляющая сила F„. При больших значениях этой силы колесо может приподняться над головкой рельса и будет касаться рельса в одной -точке. При этом направляющая сила будет равна боковому дав-лению Кб = Ур ± Я (где Yp - рамное давление, создаваемое "рамой экипажной части (тележки), на ось колесной пары в горизонтальном направлении; Я - сила трения между колесом и рельсом).

Знак + берется при сбегании набегающего колеса с рельса и знак - при набегании. Отрыву колеса (рис. 164, а) препятствует

Рис. 164. Схема для определения параметров безопасности движения в кривых:

а - сил, возникающих прн всползянин гребня колеса на рельс; б - боковых сил от скорости движения локо-

мотива f 1 / " 20 W 60v,KMf4

вертикальная нагрузка П колеса на рельс, соскальзыванию колеса вниз -сила трения /Я (/ - коэффициент трения). Безопасность движения будет обеспечена, если

Гб/Я« (tgY-/)/(! +/tgY).

При угле наклона гребня локомотивных колес у = 70° и коэффициенте трения гребня о головку рельса / = 0,25 отношение YjП < Данный критерий безопасности по всползанию-,йе учитывает влияние таких факторов, как угол набегания, возмож- . ная разгрузка колес, скорость движения и т. д. С учетом нес- -ходимого запаса обычно принимают Кб/Я <: 1,2.

Располагая графиками зависимости боковых сил от скорости движения для различных радиусов кривых, полученными, например, в результате расчета динамического вписывания, и принимая Кб max = 1.2Я, можно определить допускаемую скорость движения по условию отсутствия всползания.

На практике более опасным является боковое бтжатие рельса у, возникающее под действием бокового давления. При больших значениях отжатия появляются остаточные боковые сдвиги рельса, которые постепенно могут увеличить ширину колеи до недопустимых размеров. Отжатие может быть определено по эмпирической формуле, предложенной проф. К. П. Королевым,

yk.aY, + Idnn ), (44

где krJ - коэффициент горизонтальной динамики, характеризуй ющий тип экипажной части и скорости движения; аир- коэффициенты, обусловленные типом рельса; /„; - коэффициент трения между подкладкой и шпалой, принимаемый равным 0,15.

Ориентировочные значения коэффициентов а и Р приведены ниже.

Рельсы а-10-« р-103 .

Р38 0,28 10

Р43 0,24 10,5

Р50 0,1 12

Р65 0,07 15

Р75 0,08 17

Значения Кб и Я в формулу (44) подставляют в ньютонах при данных значениях аир. Коэффициент определяют по эмпири-

ческим формулам. При отсутствии поперечной упругости в связи колесной пары и рамы для передней (направляющей) оси тележки;

= 1 + О.ООбо, где V -скорость движения локомотива. При 1 наличии поперечной упругости (упругие осевые упоры или поводковые буксы) = 1 + Р,002у.

Движение в кривой считают удовлетворительным при следующих значениях отжатия.

Рельсы ........

Отжатие, мм (не более)

Р50 6,5

Р65 6,0

Р75 5,0

Зная зависимость Кб = / (и), по формуле (44) находят отжатие и строят график у = f (v). Затем, откладывая на оси ординат допустимые значения отжатия рельса, определяют возможные скорости движения в кривых различных радиусов.

На практике иногда раньше происходит ограничение движения локомотива в кривой не по всползанию и отжатию, а по так называемому непогашенному ускорению а„. Это ускорение, приложенное радиально к грузу или пассажиру, возникает вследствие действия силы, равной разности центробежной силы и составляющей силы тяжести (из-за возвышения наружного рельса).

Для локомотивов определяют также максимально допустимые скорости движения при условии обеспечения нормальной работы локомотивных бригад в случае воздействия на экипажной части непогашенного ускорения. Максимальная скорость движения локомотива в кривой

t; = ? (0,08/1+1 За,,),

где R - радиус кривой, м; Л - возвышение наружного рельса, мм; Он -допускаемое значение непогашенного ускорения, м/с.

Допускаемое значение непогашенного ускорения принимают на отечественных железных дорогах равным 0,7 м/с.

При движении локомотива на прямых участках пути в основу метода оценки безопасности движения положен вероятностный подход к определению максимальной вертикальной расчетной нагрузки движущегося колеса локомотива. Предполагая, что распределение случайных вертикальных динамических нагрузок подчиняется нормальному закону, максимальную вероятную расчетную нагрузку вычисляют как совокупность средних значений случайных нагрузок Я; ср и их дисперсий 2 т. е.

Ях шах = Я, ер+ 2,5]/"!] Si

при статистической обработке опытных данных по воздействию локомотивных колес на рельсы находят средние значения и средние квадратичные отклонения составляющих динамической нагрузки (в Н):

1) от колебаний надрессорного строения

Яр = Ж2Аах,

где - коэффициент вертикальной динамики; -вес необрессоренных частей колесной пары, отнесенные к одному колесу; ою - расчетная жесткость рессорного подвешивания; 2шах - наибольший прогиб подвешивания под действием динамической нагрузки.

Для новых или проектируемых локомотивов = 0,1 + + 0,2 (о/Лсте). где ЛстЕ -суммарный статический прогиб рессорного подвешивания.

Для существующих тепловозов коэффициент может быть принят по результатам динамических испытаний, а наибольший динамический прогиб (в м) определен по эмпирической формуле Zmax = 7,9-10" + 8-10V. Среднее значение нагрузки от колебаний Яр. ср = 0,75Яр, а среднее квадратичное отклонение Sp = 0,08Яр;

2) при движении по плавным изолированным неровностям пути среднее значение нагрузки Янп. ср = О, а среднее квадратичное отклонение

S, = 0,565 • lO-%yin,v V(U/k)q„

где Pi -коэффициент, равный 1 для рельсов Р50 и Р65 и 1,15 для рельса Р43; - коэффициент, зависящий от типа балласта (для щебня Уб = 1,0; для гравия Уб = UU для песка уб = 1,5); / - расстояние между осями шпал, м; Яср - средняя нагрузка от колеса на рельс, равная сумме статической нагрузки и средней нагрузки от колебания рессор, Яр = Я + Яр. ср; U - модуль упругости рельсового основания, представляющий собой нагрузку, возникающую при осадке рельса йа единицу глубины, Па; kx - коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельсов, м~.

Параметры верхнего строения пути приведены в табл. 31;

3) от действия плавной изолированной неровности на бандаже Яинк- Под такой неровностью понимают закатанную выбоину глубиной а = 0,00047 м. Предполагают, что такие неровности имеются у 5% локомотивных колес.

Среднее значение указанной нагрузки Яи„к.ср = 0> среднее квадратичное отклонение

0,25а i2U/k)y,

где г/тах - отношение наибольшего дополнительного прогиба рельса к глубине неровности колеса. При скорости движения 20 км/ч и более принимают у = 1,47;