Studiu de caz privind caracteristicile de calitate: Boghiul

Boghiul

1. Prezentarea cerinţelor de calitate impuse boghiului.

Construcţia boghiurilor este foarte variata după felul vagonului la care se vor folosi, după viteza de rulare a acestuia, după caracteristicile liniei pe care va circula. Boghiurile se pot clasifica astfel:

- După numărul osiilor: cu 2,3 si chiar mai multe osii, după greutatea vagonului si condiţiile de rezistenta ale liniilor pe care vor circula vagoanele respective. In majoritatea cazurilor, boghiurile se construiesc cu doua osii.

- După suspensie, deosebim aşa-numita suspensie simpla, la care întâlnim in construcţie, un singur element elastic, construcţie folosita numai la vagoanele de marfa si suspensie dubla, sau tripla, ori qvadrupla, la care greutatea vagonului se transmite la osii prin mai multe sisteme elastice in serie.

- După construcţia scheletului general-din profiluri laminate din table ambutisate, din bare, din otel turnat etc.

Un boghiu este format dintr-un schelet metal, numit şasiu, denumit rama sau cadrul boghiului in care se asamblează toate elementele componente. Acest cadru este format din lonjeroane, traverse frontale, grinzi intermediare, traverse principale si intermediare si diagonalele. La boghiurile vagoanelor de marfa se foloseşte o suspensie simpla, formata din arcurile de suspensie, fara traversa dansanta, fara balansoare si leagăn. La noile boghiuri s-a urmărit in special obţinerea unui mers cat mai liniştit, iar in acest scop s-au introdus suspensii minuţios studiate si mult experimentate, ghidarea longitudinala a cutiilor prin braţe radiale (din arcuri lamelare, silentblocuri), ghidarea transversala, amortizoare perfecţionate, suspensii pendulare ale leagănului, mult mai bine studiate, ca de pilda construcţia „Flexi Coile” la care arcurile balansoare (elicoidale) dau o parte a forţelor de rapel a leagănului.

Pentru vagoanele de marfa se folosesc boghiurile cu doua osii, având distanta intre osii de 1700 mm si 2000 mm, prevăzute cu saboţi pe o parte sau pe ambele parţi ale roţilor care sa asigure o acţiune de frânare pentru siguranţa circulaţiei la viteza de 100-120 km/h. Boghiul indicat este pentru vagoanele platforma, acoperite, descoperite, cisterne si vagoane frigorifere si trebuie sa corespunda unei solicitări corespunzătoare unei sarcini pe osie de 20.5 – 21 tf, având posibilitatea trecerii de la ecartamentul de 1435 mm la cel de 1524 mm si va fi echipat cu roti de 950 mm si diametrul de 100 mm. Boghiul poate fi conceput cu sau fara leagăn, care poate fi construit dintr-o singura bucata cu crapodina inferioara si plăcile de alunecare, mijloacele acestora din urma trebuind sa fie la o distanta de 760 mm de centrul crapodinei. Elementele care sunt supuse la frecare vor fi prevăzute cu adaosuri de alunecare uşor de schimbat.

2. Analiza defectărilor boghiului si frecventa acestora, legate de variaţia in timp a caracteristicilor de calitate.

La sasiurile si boghiurile vagoanelor pot surveni defecte care se pot constata cu uşurinţa de către reviziile de vagoane si care trebuie reparate pe loc, daca este posibil, ori, in caz contrar, vagoanele respective se scot imediat din tren si se îndruma la ateliere.

Pot exista insa defecte mai puţin evidente pentru a căror depistare este necesara o cercetare a şasiului (boghiului) mult mai atenta si detaliata, curatarea lui, verificări si măsurători, operaţii care nu se pot executa la vagoanele in circulaţie dar care se constata si se repara in ateliere cu ocazia reparaţiilor periodice ale vagoanelor.

Defectele constatate in exploatare impun scoaterea vagoanelor din tren sau repararea lor pe loc, semnalându-le numai ca neadmisibile la vagoanele in circulaţie, dând indicaţii asupra tratării lor.

Pentru crăpăturile in aripile care trec prin talpa orizontala spre inima profilului sau la inaltimea de cel puţin 100 mm sau depăşesc ½ din inaltimea traversei, vagonul se scoate imediat din tren si se îndruma la atelier.

Vagoanele de marfa încărcate având crăpături longitudinale in inima profilurilor şasiului cu o lungime de maxim 250 mm se lasă in circulaţie, iar după descărcare se trimit in ateliere. Daca insa crăpăturile se afla in punctele unde suporturile arcurilor de suspensie sunt fixate pe lonjeroane, lungimea crăpăturii nu trebuie sa depaseasca 150 mm.

Tipurile de defecte analizate anterior pot fi constatate destul de des datorita neregularităţii caii, a şocurilor in rularea vagonului.

La vagoanele de marfa revizia capitala se face o data la 6 ani, iar pentru vagoanele ce transporta mărfuri periculoase se face o revizie tehnica la 4 ani.

Deformarea lonjeronului si a traverselor frontale la o săgeata, in stare încărcata, in plan vertical, mai mare de 10 mm la vagoanele cu doua osii si mai mare de 20 mm la vagoanele cu patru osii, iar in plan orizontal mai mare de 15 mm impun scoaterea pe loc a vagonului din tren si îndrumarea la atelier.

In atelierele de revizie, se va face verificarea cu aparatul ultrasonic a aparatului de rulare, deci si a boghiului, odată la doi ani.

Crăpături si rupturi la piesele de susţinere si de siguranţa a dinamurilor si cutiilor de acumulatoare sau lipsa acestora se vor repara provizoriu si se îndruma la atelier.

La un joc însemnat dintre pietrele de alunecare de pe ambele parţi ale boghiului mai mari de 14 mm sau mai mici de 3 mm la vagoanele de marfa, vagonul se va scoate imediat din tren si se îndruma la atelier, iar distantele dintre ciuperca şinei si partile cele mai de jos ale vagonului nu trebuie sa fie mai mici de 150 mm pentru piesele situate in afara osiilor extreme care si in curbe raman in spaţiul parcurs de bandaj. Daca piesele coboară sub aceste limite se vor ridica prin suspendare, iar daca acest lucru nu este posibil vagonul se scoate imediat din tren si se îndruma la atelier.

3. Evaluarea indicatorilor de fiabilitate al produsului analizat.

Fiabilitatea sau siguranţa in funcţionare a boghiului, se exprima cantitativ prin probabilitatea ca boghiul sa funcţioneze in condiţiile stabilite, pe o perioada de timp de 2 ani ce reprezintă perioada dintre doua revizii tehnice generale a vagonului de marfa. La intervale de 6 luni, boghiurile sunt verificate si curatate in reviziile din depouri, după planuri tehnologice bine întocmite, unde se constat sau nu defecte.

Funcţia de fiabilitate este o funcţie descrescătoare R(t)=P(T>t), pozitiva si continua pe tot intervalul de definiţie (0,∞) si exprima probabilitatea ca timpul de funcţionare fara defecţiuni T sa depaseasca timpul prescris, cel de 6 luni, T fiind variabila aleatoare.

Funcţia nonfiabilitate este exprimata prin probabilitatea de defectare a boghiului ori a pieselor sale componente in termen de 6 luni si este data de F(t)=1-R(t), constatându-se ca cele doua funcţii, cea a fiabilităţii si funcţia nonfiabilitate sunt complementare, ele excluzându-se reciproc.

Intensitatea defectărilor este probabilitatea ca boghiul ce a funcţionat fara defecte timp de 6 luni sa se defecteze in cursul unei perioade de timp următoare. Intensitatea de defectare este raportul dintre frecventa defectărilor si cea a funcţiei de fiabilitate, iar acest rezultat va fi analizat pe trei perioade:

Perioada iniţiala, sau perioada de rodaj a boghiului in care apar defectele premature, precum: crăpături longitudinale in inima şasiului cu o lungime de maxim 250 mm, placi de garda strâmbe, slăbite sau cu crăpături transversale pe o lungime mai mica de un sfert din secţiunea orizontala, cu o frecventa ridicata, elementele defectate in aceasta perioada fiind cele mai slabe, cu defecte ascunse, ce apar la scurt timp dupa funcţionarea boghiului. Numărul lor scade pe măsura trecerii timpului de utilizare si sunt cauzate deobicei de greşeli de fabricaţie.

Perioada de viata utila este perioada de funcţionare cu durata cea mai lunga, de 30 de ani in cazul boghiului, in care apar defectele cu caracter aleatoriu, cu rata scăzuta, relativ constanta. In aceasta perioada se constata fiabilitatea boghiului.

Perioada finala, sau de uzura a boghiului este perioada de timp in care menţinerea in funcţiune a boghiului devine nerentabila, atrăgând după sine costuri si mai mari in repararea produsului.

Indicatorii de fiabilitate sunt: frecventa absoluta a defectărilor, frecventa medie a defectărilor, frecventa relativa a defectărilor, frecventa cumulata a defectărilor ori funcţia experimentala a nonfiabilitatii, funcţia experimentala a fiabilităţii, intensitatea experimentala a defectării si timpul mediu de funcţionare fara defectări (MTBF). Dintre acestea, cel mai des folosiţi indicatori sunt funcţia experimentala a nonfiabilitatii si funcţia experimentala a fiabilităţii. Modalitatea de obţinere a datelor reale din exploatare o constituie întocmirea fiselor de defecţiuni ale boghiului cu ocazia reviziilor periodice obligatorii.

Aceşti indicatori evidenţiază rezultatul manifestării boghiului in procesul de utilizare a caracteristicilor de calitate realizate in producţie si a condiţiilor de utilizare si întreţinere. Ca rezultat al acestor influente se diferenţiază timpii de funcţionare pe fiecare produs. Pentru stabilirea legii de repartiţie a defectării, specifica fiecărui element al boghiului, se organizează o statistica a timpilor de funcţionare fara defecţiuni.

Evaluarea fiabilităţii cu ajutorul metodelor statistico-matematice se poate face in toate etapele pe care le parcurge produsul de la proiectare la utilizare. Corespunzător acestor etape se deosebesc mai multe ipostaze ale noţiunii de fiabilitate:

· Fiabilitatea preliminara, evaluata pe baza datelor privind concepţia si proiectarea boghiului si pe baza fiabilităţii componentelor sale in condiţii de exploatare prescrise;

· Fiabilitatea experimentala determinata in laborator unde sunt create condiţiile identice cu cele din procesul de utilizare;

· Fiabilitatea operaţionala evaluata pe baza rezultatelor privind comportarea in utilizare pe o perioada de 6 luni.

Pentru ca boghiul sa funcţioneze in orice moment nu este suficient sa aibă o fiabilitate ridicata ci este necesar sa fie uşor de întreţinut si reparat, pentru ca apariţia defectelor la un moment dat este inevitabila.

4. Propunerea unui sistem de mentenanta pentru echipamentul analizat

Pentru o durata de viata prelungita a boghiului, acesta se curata periodic, in instalaţii mecanizate, ca de exemplu instalaţia Hegenscheidt in care boghiul se curata cu apa rece printr-o serie de duze ce se poate aranja după construcţia boghiului si a elementelor componente, curatarea completa durând 20-30 minute.

După curatare, se face o noua constatare a şasiului pentru a depista eventualele deformări, fisuri, crăpături, nituri slăbite.

Deoarece in exploatare unele din dimensiunile scheletului şasiului (boghiului) s-au modificat prin diferite deformări locale ori generale este necesar a se face o atenta măsurare a boghiului prin care se vor stabili deformaţiile lonjeroanelor, ale traverselor frontale si intermediare, iar la vagoanele fara boghiuri se măsoară si se verifica in plus poziţia furcilor de osii intre ele si fata de lonjeron, distanta dintre osii si paralelismul lor, poziţia suporturilor de arc si poziţia lor fata de plăcile de garda si fata de axa vagonului.

5. Evaluări privind costul activităţilor de mentenanta si costul non fiabilităţii.

Mentenabilitatea este determinata de accesibilitatea la componentele produsului, de existenta pieselor de schimb si de existenta personalului calificat pentru întreţineri si reparaţii ale boghiului.

Accesibilitatea reprezintă posibilitatea de a permite montarea si demontarea cu uşurinţa a oricărei componente a produsului complex, a boghiului. In perioada de proiectare a acestuia trebuie sa se acorde atenţie modului de amplasare a componentelor boghiului.

Existenta pieselor de schimb este strict necesara pentru efectuarea reparaţiilor si menţinerii in stare de funcţionare a componentelor reparabile ale boghiului.

Existenta personalului calificat este un mijloc operativ si eficient de a urmări modul de comportare in utilizare a boghiului.

Mentenabilitatea este probabilitatea boghiului de a fi menţinut sau repus in stare buna de funcţionare in perioada de timp de 6 luni dintre reviziile lui periodice obligatorii si in condiţiile de întreţinere si reparare stabilite.

Perioada de viata utila a boghiului, la care am făcut referire mai sus, este de 30 de ani.

Costurile mentenatei preventive, vor fi evaluate după efectuarea reviziei tehnice periodica a boghiului si poate implica schimbarea fusului de osie – 15.469 lei, ungerea boghiului, operaţiune care implica un cost de 1.359,54 lei a cutiei cu unsoare, schimbarea rulmenţilor – 546,58 lei sau repararea arcului in foi, parte componenta a boghiului – 2.605,54 lei. In consecinţa, costul unei revizii tehnice periodice poate depăşi 20.000 lei.

Costul nonfiabilitatii boghiului este de 200.000 lei, după expirarea perioadei de viata, ori in cazul degradării acestuia, fara a mai putea fi readus in starea iniţiala de buna funcţionare.

Niciun comentariu: