Повышение ресурса колесных пар локомотивов с тележками поводкового типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук НИКИТИН ДМИТРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

• НИКИТИН ДМИТРИЙ НИКОЛАЕВИЧ
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук НИКИТИН ДМИТРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ИЗНАШИВАНИЯ БАНДАЖЕЙ КОЛЕС ЛОКОМОТИВОВ

1.1 Краткий обзор публикаций по проблеме изнашивания бандажей колес локомотивов

1.2 Состояние и динамика износа бандажей колес в условиях эксплуатации

1.3 Постановка задач диссертационной работы

2 ПРИЧИНЫ И ФАКТОРЫ ИЗНАШИВАНИЯ БАНДАЖЕЙ КОЛЕС ЛОКОМОТИВОВ

2.1 Характерные неисправности буксовых поводков

2.2 Анализ работоспособности элементов буксового поводка

2.3 Специфика работы резиновых деталей в конструкциях экипажной

части локомотивов

2.4 Параметры технологического изнашивания бандажей

2.5 Выводы

3. КОМПЛЕКСНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МНОГОЗВЕННОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ТЕЛЕЖКА - БУКСОВЫЕ ПОВОДКИ

БУКСОВЫЕ УЗЛЫ - ГРЕБНИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ - РЕЛЬСОВАЯ КОЛЕЯ» .... 45 3.1 Задачи моделирования комплексной математической модели многозвенной механической системы «тележка - буксовые поводки

буксовые узлы - гребни колесной пары - рельсовая колея»

3.2 Исследования кинематики движения колесных пар

3.2.1 Детализация, систематизация, обобщение и адаптация свойств циклоиды

3.3 Анализ механизма движения и взаимодействия железнодорожного колеса

с рельсом

3.4 Метод определения скорости взаимодействия колеса с рельсом

3.4.1 Скорость взаимодействия колеса с рельсом

3.4.2 Кинематические параметры точки Б, расположенной на гребне

бандажа

3.5 Выводы

4 КОНСТРУКТОРСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БУКСОВОГО ПОВОДКА

4.1 Методы повышения работоспособности буксовых поводков

4.2 Выбор и обоснование физическо-механических свойств материала шарниров

4.3 Метод обоснования выбора материала шарнира

4.3.1 Перемещения и деформации в цилиндрической системе координат

4.3.2 Тензор напряжений

4.3.3 Постановка задачи теории вязкоупругости в напряжениях и деформациях

4.3.4 Решение краевых задач вязкоупругости (в напряжениях и деформациях) с учетом статических и динамических воздействий

4.4 Расчет полиамидной втулки буксового поводка при различных силовых воздействиях на ее внутреннюю поверхность

4.5 Выводы

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ШАРНИРОВ

БУКСОВЫХ ПОВОДКОВ

5.1 Эксплуатационные исследования шарниров буксовых поводков

5.2 Результаты поездных испытаний тепловоза 3ТЭ10МК

5.3 Лабораторно-стендовые испытания модернизированного буксового поводка

5.4 Результаты лабораторно-стендовых испытаний модернизированного буксового поводка

5.5 Выводы

6 ТЕХНОЛОГИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ БУКСОВЫХ ПОВОДКОВ

6.1 Технология модернизации буксового поводка

6.2 Функционально-стоимостный анализ эффективности модернизации буксового поводка

6.2.1 Экономическая эффективность внедрения модернизированного буксового поводка

6.2.2 Экономическая эффективность от снижения стоимости ремонта одного

БП в процессе деповского ремонта в объемах ТР-3 и СР

6.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А - Патент на полезную модель - «Буксовый поводок»

Приложение Б - Результаты расчетов компьютерного моделирования

методом конечных элементов буксового поводка

Приложение В - Общий вид и технические характеристики датчиков,

применявшихся при эксплуатационных испытаниях

Приложение Г - Акт эксплуатационных испытаний

Приложение Д - Лабораторно-стендовые испытания модернизированных буксовых поводков

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение ресурса колесных пар локомотивов с тележками поводкового типа»

ВВЕДЕНИЕ

Федеральный железнодорожный транспорт является одной из основных составляющих единой структуры транспортного обеспечения экономического пространства России, гарантом безопасности государства и государственной стабильности. Базируясь на современных научно-технических решениях и технологиях, транспортные структуры в течение всего 175-летнего исторического периода развития и существования обеспечивают высокую функциональную эффективность и безопасность движения.

Основными составляющими железнодорожной инфраструктуры являются путь и подвижной состав, которые необходимо содержать в технически исправном состоянии, обеспечивающем абсолютную безопасность грузовых и пассажирских перевозок при минимальных эксплуатационных расходах.

В период 1983-1985 гг. на сети железных дорог Министерства путей сообщения СССР берет начало новое и неожиданное для ученых, изготовителей локомотивов и эксплуатационников явление - износ гребней колес локомотивов и боковых граней головок рельсов. Интенсивность изнашивания контактируемых поверхностей гребней колес и рельсов стала в 3-6 раз превышать уровень, предусмотренный нормативами эксплуатации пути и подвижного состава. Чтобы сохранить высокий и гарантированный уровень безопасности движения в этих линейных подразделениях вынуждены преждевременно ремонтировать и выполнять замену колесных пар подвижного состава, а также выполнять замену рельсовых звеньев и стрелочных элементов железнодорожной колеи.

По данным статистических отчетов, на железных дорогах - филиалах ОАО «РЖД» ежегодно обтачивается более 180 тыс. колесных пар локомотивов, а 80-86 % из них, по причине износа гребня. Примерные расчеты показывают, что стоимость только одной обточки колесной пары для Дирекции тяги обходится более 70 тыс. рублей.

Износ гребней колес, при взаимодействии их с боковыми гранями головок рельсов, ведет к повышению сопротивления движению. В связи с этим

повышается уровень расходуемых топливно-энергетических ресурсов от 10 до 30 %, от их общего расхода на тягу, с одновременным снижением коэффициента сцепления колес с рельсами до 10 %.

В представленной диссертационной работе приведены результаты целенаправленных исследований в области определения причин и факторов длительного существования проблемы интенсивного изнашивания гребней и бандажей колесных пар тягового подвижного состава.

Актуальность темы исследования. На полигоне железных дорог ОАО «РЖД», в течение двух десятилетий отмечается повышенная интенсивность изнашивания гребней колесных пар тягового подвижного состава (ТПС). При достижении предельной толщины одного из гребней (26 мм), выполняется неплановая обточка бандажей колесной пары (ТО-4), с целью восстановления профиля гребня толщиной не менее 30 мм и высотой 28 мм. В этой связи ресурс бандажей колес лимитируется на 70-80 % величиной износа гребня. Частота обточек под ремонтный профиль гребня не позволяет сохранить нормативный ресурс бандажа на уровне 600 тыс. км пробега. Количество обточек колесных пар (КП) всех типов локомотивов по сети дорог ОАО «РЖД» к 2014 г. заметно уменьшилось на 31 % в сравнении с 2004 г. - 222459 шт., однако превышает 140 тыс. технологических операций в год.

Для снижения изнашивания гребней и повышения ресурса бандажей колес, на сети дорог ОАО «РЖД» стало повсеместной практикой применять комплекс мер: локомотивные навесные устройства для смазывания гребней; путевые лубрикаторы; специальные вагоны для смазывания рельсов, включаемые в состав почтово-багажных и пассажирских поездов; плазменное, магнитоплазменное, лазерное, электроимпульсное упрочнение поверхностей профиля бандажа и др.

Анализ опубликованных результатов исследований свидетельствует, что задачи изнашивания гребней колес ТПС с челюстными тележками успешно решались в течение многих десятилетий, а ресурс бандажей превышал 800 тыс. км пробега. Для упреждения изнашивания гребней и сохранения ресурса бандажей неукоснительно соблюдались технологические методы нормирования и

сохранения предельных параметров продольного перемещения (не более 2 мм) буксовых узлов в челюстях тележки тепловоза.

На современных локомотивах преимущественное распространение получили тележки поводкового типа, которые имеют 4-х поводковую связь с буксами колесно-моторных блоков (КМБ). В конструкцию буксового поводка (БП) входит два (большой и малый) обрезиненных шарнира, через которые передаются тяговые и тормозные усилия к раме тележки. По техническим условиям длина всех 4-х поводков каждого КМБ должна сохранять нормативный параметр (320±0,2 мм) на протяжении межремонтных пробегов (ТР-3, СР, КР).

Теоретическими исследованиями, натурными испытаниями поводковых связей и эксплуатационной практикой неоднократно доказано, что нормативные параметры (320±0,2 мм) однозначно, в процессе эксплуатации не сохраняются. Основной причиной нарушения длины поводков является разрушение резиновых элементов, чем обеспечивается ненормированное перемещение буксовых узлов в пределах (320 ± 14 мм) - на тепловозах, или (225 ± 30 мм) - на электровозах. В то же время, долговечность шарниров и оценка влияния их состояния на изнашивание бандажей колесных пар ТПС до настоящего времени остается мало изученными.

Степень разработанности проблемы. В решения многочисленных задач, определяемых явлением изнашивания гребней и бандажей колесных пар подвижного состава, а также рельсового железнодорожного пути, внесли неоценимый вклад известные отечественные и зарубежные ученые и исследователи: В.Г. Альбрехт, С.М. Андриевский, С.В. Алехин, В.М. Богданов,

A.И. Беляев, Н.Ф. Блидченко, Е.П. Блохин, А.А. Воробьев, М.Ф. Вериго, А.В. Горский, М.П. Гребенюк, А.Л. Голубенко, Т.К. Голутвина, К.И. Домбровский,

B.Н. Иванов, И.П. Исаев, Н.Г. Кабенин, Л.И. Карамзин, В.А. Кислик, А.Я. Коган, Д.А. Курасов, С.М. Куценко, В.А. Лазарян, Т.В. Ларин, А.Л. Лисицын, Ю.М. Лужнов, М.М. Машнев, Н.Н. Меншутин, B.C. Наговицын, О.А. Некрасов, Н.А. Панькин, В.О. Певзнер, Ю.С. Ромен, А.Н. Савоськин, А.Н. Трофимов, Д.К. Чернов, В.Н. Шестаков, Н.П. Щапов, В.Ф. Яковлев, Д. Калкер, Н. Kraus, Т.

Madejski, R. Muller, J. Schölten, Г. Захс, Ф. Фредерих и ряд других.

Авторами рассмотрен ряд подходов к проблеме изнашивание гребней колес, однако, многие научные обоснования процессов движения колесной пары по рельсовой колее имеют весьма противоречивый характер. В публикациях К.И. Домбровского, В.Б. Медель, С.М. Андриевского, А.И. Беляева, Л.П. Мелентьева, авторы предполагают, что изнашивание гребней колес имеет некоторую комплексную зависимость с предполагаемыми конструктивными решениями элементов оборудования экипажной части обобщенного подвижного состава. Впервые был выполнен целенаправленный факторный анализ в работе А.Н. Теплякова, в результате которого установлено, что из ряда факторов главенствующим, определяющим изнашивание бандажей колес, являются обрезиненные шарниры буксовых поводков и их низкая долговечность. Однако в этой работе не предложены решения для повышения долговечности шарниров буксовых поводков.

Целью диссертационной работы является повышение ресурса бандажей колесных пар локомотивов путем замены резины в поводковых шарнирах конструкционным материалом, который обеспечивает их долговечность и нормативную длину поводков в процессе эксплуатации.

Для достижения цели в диссертационной работе поставлены задачи:

1. изучить и систематизировать результаты опубликованных теоретических и экспериментальных исследований в области ресурса бандажей колес определяемого состоянием и типом тележек локомотивов;

2. систематизировать характерные неисправности буксовых поводков и их обрезиненных шарниров в условиях эксплуатации;

3. разработать комплексную математическую модель (КММ) многозвенной механической системы «тележка - буксовые поводки -буксовые узлы - гребни колесной пары - рельсовая колея», которая определяет трехмерное положение оси колесной пары в поводковой тележке локомотива в зависимости от линейных параметров буксовых

поводков;

4. предложить метод оптимального расчета параметров шарниров буксового поводка на основе композиционного материала, физико-механические свойства которого соответствуют условиям работы по передаче тяговых и тормозных усилий от КМБ к поводковой раме тележки;

5. выполнить экспериментальные исследования шарниров буксовых поводков из резины и конструкционного материала;

6. разработать технологические средства (приспособление, инструмент, инструкция) для формирования шарниров буксовых поводков на основе композиционного материала и выполнить функционально-стоимостный анализ (ФСА) эффективности замены резиновых элементов в шарнирах буксовых поводков на композиционный материал.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. разработана комплексная математическая модель многозвенной механической системы «тележка - буксовые поводки - буксовые узлы -гребни колесной пары - рельсовая колея», на основе которой выполнено трехмерное положение оси колесной пары в поводковой тележке локомотива и гребней колесной пары относительно рельсов в зависимости от состояния шарниров;

2. предложен метод оптимального расчета параметров шарниров буксового поводка на основе композиционных материалов, используя теорию краевых задач вязкоупругости в напряжениях и деформациях с учетом реализуемых тяговых и тормозных силовых составляющих КМБ локомотивов.

Практическая значимость работы:

1. разработаны конструкторские и технологические решения шарнирных соединений, которые сохраняют нормативные геометрические параметры (320±0,2 мм) 8-ми шарниров (4-х БП) каждого КМБ в межремонтный период, исключая перекос КП в раме тележки, что

обеспечивает повышение ресурса колесных пар локомотивов;

2. на основе метода оптимального расчета параметров шарниров БП получен теоретический и практический опыт:

- обоснования и выбора физико-механических свойств композиционного материала для работы в тяжело нагруженных шарнирах экипажной части;

- создания технологического процесса замены обрезиненных шарниров с меньшей себестоимостью в период текущих и средних деповских ремонтов.

3. предложен метод интегрального алгоритма коррекции ресурса бандажей, учитывающий характер их неисправностей (износ гребня, прокат, ползун, температурные раковины), количество обточек и глубину резания металла.

Объектом исследования являются шарниры буксовых поводков КМБ локомотива.

Предметом исследования являются средства и методы повышения работоспособности и долговечности буксовых поводков КМБ локомотивов.

Методы исследования. В процессе решения задач использованы методы: планирования экспериментов и математической статистики; ориентированной оценки пределов критических повреждений элементов буксовых поводков, определяющих механику взаимодействия колес с рельсами; математического и имитационного моделирования многозвенной механической системы «тележка -буксовые поводки - буксовые узлы - гребни колесной пары - рельсовая колея».

Математическая модель взаимодействия колес с рельсами выполнена на классических законах теоретической механики. Расчет параметров буксового поводка и полиамидных шарниров выполнен в постановке конечно-элементной осесимметричной модели с решением трехмерной динамической нелинейной задачи. Для расчета конечно-элементной модели буксового поводка использовались элементы анализа «Static Structural» и «Explicit Dynamics» программы «Ansys 14.5. Workbench».

Основные положения и результаты работы, выносимые на защиту:

1. комплексная математическая модель многозвенной механической системы «тележка - буксовые поводки - буксовые узлы - гребни колесной пары - рельсовая колея», дополненная специализированной математической подсистемой кинематики движения железнодорожного колеса, которая позволяет идентифицировать положение буксовых узлов в поводковой тележке и характер взаимодействия профиля бандажа с рельсом, учитывая состояние шарниров;

2. метод оптимального расчета параметров шарниров буксовых поводков на основе композиционных материалов с использованием теории краевых задач вязкоупругости в напряжениях и деформациях с учетом реализуемых силовых составляющих КМБ локомотивов.

Достоверность научных положений и результатов обоснована теоретически и подтверждена экспериментальными исследованиями:

1. имитационного моделирования положения оси КП в тележке и рельсовой колее, в сопоставлении с экспериментальными данными опытных поездок, учитывая параметрическое состояние шарниров БП и других элементов экипажной части;

2. компьютерного моделирования деформации шарниров на основе композиционного материала с опытными данными, полученными при исследованиях на стенде, а также научно-обоснованной корректностью математических методов решаемых задач.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены: на международных научно-практических конференциях ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки, г. Хабаровск, ДВГУПС, 2007 г.; ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки, г. Хабаровск, ДВГУПС, 2008 г.; посвященной 110-летию со дня рождения д.т.н., профессора Е.Я. Гаккель, г. Санкт-Петербург, 2013 г.; всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и

экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке», г. Хабаровск, ДВГУПС, 2013 г.; пятой международной научно-практической конференции, посвященной 40-летию начала строительства Байкало-Амурской магистрали «Транспортная инфраструктура Сибирского региона», г. Иркутск, 2014 г.; девятой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», г. Москва, 2008 г.; XI краевом конкурсе молодых учёных и аспирантов, г. Хабаровск, ТОГУ, 2009 г.; региональной научно-практической конференции, г. Хабаровск, ДВГУПС,

2009 г.; XII краевом конкурсе молодых учёных и аспирантов, г. Хабаровск, ТОГУ,

2010 г.; всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке», г. Хабаровск, ДВГУПС, 2011 г.; XIV краевом конкурсе молодых учёных и аспирантов, г. Хабаровск, ТОГУ, 2012 г.; расширенном заседание кафедры «Локомотивы» Дальневосточного государственного университета путей сообщения, г. Хабаровск, 2014 г.; расширенном заседание кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» Петербургского государственного университета путей сообщения, г. Санкт-Петербург, 2015 г.

Личный вклад соискателя. Автору принадлежит выполнение работ по математическому и компьютерному моделированию, проектированию и созданию лабораторных, опытно-эксплуатационных приспособлений и участие в выполнении экспериментов.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 23 печатных работах, в том числе 4 статьях в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Получен патент № 146946 РФ, В61Б5/26.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения с выводами, списка сокращений и условных обозначений, списка используемой литературы из 130 наименований и приложения. Текст диссертации изложен на 142 страницах, содержит 45 рисунков, 15 таблиц и 5 приложений.

1 АНАЛИЗ ИЗНАШИВАНИЯ БАНДАЖЕЙ КОЛЕС ЛОКОМОТИВОВ

1.1 Краткий обзор публикаций по проблеме изнашивания бандажей колес

локомотивов

В решения многочисленных задач, определяемых проблемами взаимодействия колес подвижного состава и пути, неоценимый вклад внесли известные отечественные и зарубежные ученые и исследователи: В.Г. Альбрехт, С.М. Андриевский, С.В. Алехин, В.М. Богданов, А.И. Беляев, Н.Ф. Блидченко, Е.П. Блохин, А.А. Воробьев, М.Ф. Вериго, А.В. Горский, М.П. Гребенюк, А.Л. Голубенко, Т.К. Голутвина, К.И. Домбровский, В.Н. Иванов, И.П. Исаев, Н.Г. Кабенин, Л.И. Карамзин, В.А. Кислик, А.Я. Коган, Д.А. Курасов, С.М. Куценко, В.А. Лазарян, Т.В. Ларин, А.Л. Лисицын, Ю.М. Лужнов, М.М. Машнев, Н.Н. Меншутин, B.C. Наговицын, О.А. Некрасов, Н.А. Панькин, В.О. Певзнер, Ю.С. Ромен, А.Н. Савоськин, А.Н. Трофимов, Д.К. Чернов, В.Н. Шестаков, Н.П. Щапов, В.Ф. Яковлев, Д. Калкер, Н. Kraus, Т. Madejski, R. Muller, J. Schölten, Г. Захс, Ф. Фредерих и ряд других.

Возникавшие эксплуатационные проблемы с неисправностями колес подвижного состава и рельсов уже были в поле зрения первого министра путей сообщения П.П. Мельникова [1]. Известно также, что первые колесотокарные станки понадобились и были смонтированы в Царском Селе уже в 1844 г., на которых выполнялась обточка чугунных вагонных и паровозных колес. Колеса подвижного состава и рельсы приобретались в Бельгии, Голландии и Великобритании. В 1824 г., в России было начато строительство Александровского чугунолитейного завода (г. Петербург) и спустя годы завод был основным поставщиком колес для отечественных паровозов и вагонов. Одновременно на заводе велась большая работа по освоению технологии изготовления рельсов [2].

С первых десятилетий становления ж.-д. транспорта и эксплуатационной работы было организовано изучение долговечности колес подвижного состава и

рельсов с анализом причин дефектов в различных климатических условиях России. В отчетах о их работоспособности выдвигались предположения, что появление дефектов обусловлено большими напряжениями на рабочих поверхностях. Предположения были положены в основу программ формирования требований на изготовление бандажей для паровозных колес «из лучшего железа» [3]. Такая общая формулировка свидетельствует о том, что ни в России, ни за рубежом не было еще достаточно опыта и знаний, чтобы обосновать требования (технические условия) металлургам на металл, пригодный для железнодорожных колес и рельсов. С целью разработки технических условий была создана особая Комиссия, которую возглавил видный ученый и представитель государственной власти, - В.И. Верховский [4]. В рабочих совещаниях Комиссии постоянно принимал участие виднейший металлург, почетный председатель Русского металлургического общества, профессор Д.К. Чернов.

По результатам обширных исследований работоспособности колес, изготовленных из металла с различными свойствами, работавших на различных железных дорогах Комиссия установила, что изготовлять бандажи необходимо из стали средней твердости. Повышенная твердость, по заключению Комиссии, резко уменьшала общий пробег подвижного состава между ремонтами бандажей.

Исследования Комиссии положили начало изучению, систематизации и установлению зависимостей между износом бандажей и их естественной твердостью, обусловленной химическим составом стали [5, 6].

Недолговечная работа бандажей колес подвижного состава того периода, приносившая большие финансовые убытки, наблюдалась на железных дорогах многих стран мира. Эти обстоятельства вызвали необходимость созыва в 1900 г., в Париже Международного конгресса по вопросу координации технологий изготовления более качественных бандажей. Очередное обсуждение качества бандажей проходило уже в России на XXIV «Совещательном съезде инженеров службы подвижного состава и тяги русских железных дорог» (1902 г.), где повторно обращалось внимание государственных, научных и организационно-практических структур на низкое качество бандажей и необходимость

дальнейших исследований в плане повышения нормативных пределов прочности. Решением этих задач стала практическая технология «отжига стали», предложенная профессорами А.Л. Бабошиным и А.Н. Митинским [7].

Следует отметить первые аналитические подходы Г. Юбелакера [8] и К.Ю. Цеглинского [9] к обоснованию «радиального давления колес на рельсы».

Дальнейшее развитие гипотезы силового взаимодействия колес с рельсами получено в опубликованных работах [10, 11]. В этот же период были изданы работы зарубежных авторов, которые с позиции своих предположений дополняли их научно графо-аналитическими методами оценки взаимодействия подвижного состава и пути [8, 12]. Однако в этих публикациях рассмотрены весьма примерные и предполагаемые статические схемы взаимодействия колес с рельсами. Более правдоподобные объяснения причин, вызывающих неравномерное и интенсивное изнашивание бандажей паровозных ведущих колес, приведены в работах: В.Н. Иванова [13], С.В. Алехина [14], К.И. Домбровского [15], С.М. Андриевского [16]. В этих исследованиях систематизированы зависимости изнашивания бандажей от величины продольного и поперечного проскальзывания ведущих сочлененных колес паровозов, а также от конструкторских решений и соотношений параметров оборудования их экипажей.

Профессор В.Н. Иванов впервые разработал методы кинематического моделирования экипажной части паровозов [13]. Аналитическими расчетами обосновано, что интенсивность изнашивания бандажей зависит, в первую очередь, от продольных зазоров между челюстями рамы паровоза и буксовыми узлами, зазоров в буксовых подшипниках, а также от зазоров в движущем дышловом механизме. Установлено, что зазоры в подшипниках букс и в дышловом механизме паровозов в сумме не должны превышать 1 мм. Результатами многолетней эксплуатационной практики доказано, что при увеличении зазоров, например до 2 мм, износ бандажей сочлененных ведущих колесных пар возрастает в 7,5 раз. Теоретические исследования В.Н. Иванова имеют сходимость с результатами экспериментальных данных полученных С.В. Алехиным [14], К.И. Домбровским [15], Т.В. Лариным [17]. Результаты этих

аналитических и экспериментальных исследований были положены в основу нормативных документов (Правила ремонта паровозов) и методологии управления износом бандажей колес. Так, при обнаружении интенсивного износа гребня бандажа хотя бы одной ведущей КП, производилась регулировка положения буксовых узлов в челюстях рамы паровоза, чем и приостанавливался износ [13, 17]. Технология и методы регулировки положения КП в раме паровоза неукоснительно соблюдались. Например, на пассажирском паровозе с колесной формулой (2-4-2), серии П-36, буксы осей паровоза имели конические роликовые подшипники. Если при проверке оказывалось, что разность в размерах от контрольных упоров буксы и рамы правой и левой стороны больше 0,6 мм, то это был достоверный диагностический сигнал о критическом положении ведущей колесной пары, что она имеет недопустимый перекос, который следует устранить с доведением разницы в размерах не более 0,3 мм. Контрольные замеры положения колесных пар паровоза выполнялись ежемесячно [18].

Период перехода отечественного и зарубежного железнодорожного транспорта на электрическую и тепловозную тягу, был отмечен повышенной интенсивностью износа гребней колес с индивидуальным приводом. Это явление стало предметом обсуждения на 13-м Международном железнодорожном конгрессе в Лондоне (1954 г.). В процессе дискуссий было названо, в общем виде, более 17 предполагаемых причин и факторов, способствующих росту изнашивания гребней колес подвижного состава и боковых граней головок рельсов. Различные гипотезы и предположения о «факторах износа» приведены в публикациях [19-25] и других многочисленных изданиях. Наряду с предположениями получили развитие новые подходы к методам исследования процессов взаимодействия колес с рельсами [26-29]. Общие примерные предположения о причинах изнашивания гребней колес и рельсов рассмотрены в работах: В.Б. Медель [30], Д.К. Минова [31], К.П. Королева [32], С.В. Алехина [33], Н.Г. Апановича [34], К.И. Домбровского [35], И.И. Николаева [36], В.Н. Иванова [13], С.М. Куценко [37], В.А. Лазаряна [38]. Однако разноплановые цели

и задачи, в указанных публикациях, не позволяют однозначно и правдоподобно объяснить существующее явление до настоящего времени.

Анализ отечественного и мирового опыта изучения проблемы взаимодействия колес и рельсовой колеи подтверждает, что этот процесс имеет глубокую сочетаемость фундаментальных математических, физических и технических зависимостей, которые незамедлительно напоминают о их нарушении, при изменении параметров или конструкции одной какой-либо структуры, когда не учитывается влияние другой системы.

Заметим, что ряд авторов продолжают применять упрощенные аналитические методы, для объяснения процесса взаимодействия бандажей с рельсами, статическими параметрами нагрузки от колес на рельсы Рсг и статическими рамными силами , преимущественно в кривых участках пути [39]. Таким примером является «фактор износа» Ф, формула которого не подкрепляется физическим смыслом [40]

Ф = f • Yна, (1.1)

где / - коэффициент трения условного гребня о боковую грань головки рельса;

7Н - направляющая, статическая сомнительная сила, действующая на гребень, Н;

а - угол набегания гребня на рельс, рад.

Убедительное аналитическое обоснование механизма взаимодействия с рельсами гребней колес подвижного состава приведено в работе [41]. В математической модели учитывается скорость скольжения V гребня колеса по боковой поверхности головки рельса (1.2), что позволяет выполнять оценку удельной работы сил трения

\(У5, нг, / ) Л

Фа = 0-, (1.2)

а V • г

у о 1к

где ^ - общее время движения, с;

N - нормальная сила давления гребня колеса на рельс в точке контакта, Н;

V - поступательная скорость движения экипажа, м/с;

V - скорость скольжения условной точки гребня колеса по боковой поверхности головки рельса, м/с.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук НИКИТИН ДМИТРИЙ НИКОЛАЕВИЧ, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мельников, П.П. О железных дорогах / П.П. Мельников. - Спб. : Типография гл. упр. путей сообщ. и публ. изданий, 1985. - 110 с.

2. Виргинский, Н.Е. История техники железнодорожного транспорта / Н.Е. Виргинский. - М. : Трансжелдориздат, 1938. - 218 с.

3. Леве, Л.В. Опытное исследование влияния качества бандажной стали на службу бандажей / Л.В. Леве. - Киев : Инженер. - 1886. - №1. - С. 14-21.

4. Кислик, В.А. Износ деталей паровозов / В.А. Кислик // Сб. науч. тр. ЦНИИ МПС, 1948. - Вып. 24. - С. 44-46.

5. Ларин, Т.В. Износ и пути продления срока службы бандажей железнодорожных колес / Т.В. Ларин // Тр. ЦНИИ МПС. - М. : ГТЖИ, 1958. -Вып. 165. - 165 с.

6. Петров, Н.П. Давление колес на рельсы железных дорог, прочность рельсов и устойчивость пути / Н.П. Петров. - Петроград, 1915.- 263 с.

7. Бабошин, А.Л. Термическая обработка обыкновенных и специальных сортов стали / А.Л. Бабошин. - М., 1926. - 324 с.

8. Юбилакер, Г Исследование движения локомотивов на тележках в кривых участках / Г. Юбилакер // Organ F. D. F. - 1903. - №2. - 26 с.

9. Цеглинский, К.Ю. Железнодорожный путь в кривых / К.Ю. Цеглинский. - М., 1903. - 155 с.

10. Раевский, А.Е. Инженерный совет / А.Е. Раевский // Журнал комиссии подвижного состава, тяги и мастерских. - 1910. - №8. - 26 с.

11. Митюшин, Н.Т. Динамические напряжения в рельсах железнодорожного пути в кривых / Н.Т. Митюшин. - М., 1917. - 120 с.

12. Хейман, Х Графическое определение центра трения / Х. Хейман // Organ F. D. F. - 1913. - №6. - С. 25-35.

13. Иванов, В.Н. Прочность и динамика паровозного движущего механизма / В.Н. Иванов. - М.: Машгиз, 1954. - 250 с.

14. Алехин, С.В. Исследование износа деталей локомотивов в связи с проблемой увеличения их межремонтных пробегов : Автореф. дис. ... канд. техн. наук / С.В. Алехин. - М., 1955. - 24 с.

15. Домбровский, К.И. Сборник статей по ремонту паровозов / К.И. Домбровский // Тр. ЦНИИ МПС. - М. : Трансжелдориздат, 1952. - Вып. 53. - С. 15-25.

16. Андриевский, С.М. К вопросу об износе паровозных бандажей / С.М. Андриевский // Техника железных дорог. - 1954. - №2. - С. 35-40.

17. Ларин, Т.В. Повышение износостойкости паровозных деталей / Т.В. Ларин, В.П. Девяткин, Н.А. Малоземов // Тр. ЦНИИ МПС. - М. : Трансжелдориздат, 1955. - Вып. 103. - С. 85-87.

18. Кабенин, Н.Г. Проверка и метод регулировки положения движущих колесных пар в раме паровоза 2 - 4 - 2 / Н.Г. Кабенин // Вестн. ВНИИЖТ. - 1957. -№ 1.- С.56-58.

19. Андриевский, С.М. О боковом износе рельсов в кривых / С.М. Андриевский,

B.Н. Шестаков // Вестн. ВНИИЖТ. - 1957. - № 1. - С.22-29.

20. Андриевский, С.М. О двух стадиях износа рельсов в кривых / С.М. Андриевский, Л.П. Мелентьев // Вестн. ВНИИЖТ. - 1958. - № 4. - С.19-22.

21. Алексеев, М.В. Испытание воздействия на путь электровоза ВЛ23 / М.В. Алексеев // Вестн. ВНИИЖТ. - 1957. - №2. - С. 20-23.

22. Алексеев, М.В. Воздействие тепловоза ТЭ7 на путь / М.В. Алексеев // Вестн. ВНИИЖТ. - 1957. - №3. - С. 28-30.

23. Мелентьев, Л.П. О влиянии вида подвижного состава на боковой износ рельсов / Л.П. Мелентьев, Т.К. Голутвина // Вестн. ВНИИЖТ. - 1957. - №4. -

C. 46-49.

24. Кудрявцев, Н.Н. Динамика движения колеса с ползуном / Н.Н. Кудрявцев // Вестн. ВНИИЖТ. - 1960. - №2. - С.30-34.

25. Повышение эффективности и надежности работы рельсов / Под ред. А.Ю. Абдурашитова. - М.: Интекст, 2011. - 128 с.

26. Бондаренко, Е.П. Исследование распределения напряжений в головке рельса методом пространственной фотоупругости / Е.П. Бондаренко // Вестн. ВНИИЖТ. - 1957. - №5. - С.47-50.

27. Руссо, А.Э. Исследование распределения напряжений в поперечном сечении бандажа методом фотоупругости / А.Э. Руссо, А.И. Блейхер // Локомотивостроение. - Харьков : Изд-во ХГУ,1970. - Вып. 2. - С. 62-65.

28. Ахметзянов, М.Х. Исследование контактных напряжений в железнодорожных рельсах методом фотоупругих составных моделей / М.Х. Ахметзянов, В.Н. Агуленко // Механика деформируемого тела и расчет транспортных сооружений. - Новосибирск, 1982.- С.61-66.

29. Яковлев В.Ф. Исследование контактных напряжений в элементах колеса и рельса при действии вертикальных и касательных сил / В.Ф. Яковлев // Исследование контактной прочности рельсов: сб. науч. тр. - Л. : ЛИИЖТ, 1962. - Вып.187. - С.3-89.

30. Медель, В.Б. Взаимодействие электровоза и пути / В.Б. Медель. - М. : Транспорт, 1956. - 335 с.

31. Минов, Д.К. Механическая часть электрического подвижного состава / Д.К. Минов. - М-Л : ГЭН, 1959. - 383 с.

32. Королев, К.П. Тележечные экипажи локомотивов для повышенных скоростей движения / К.П. Королев // Труды ВНИИЖТ, 1962. - Вып. 248. - С. 23-30.

33. Алехин С.В. Надежность механической части подвижного состава / С.В. Алехин, Н.С. Продан. - М. : Транспорт, 1969. - 176 с.

34. Апанович, Н.Г. Конструкция, расчет и проектирование тепловозов / Н.Г. Апанович, В.И. Евенко, В.В. Иванов. - М. : Машиностроение, 1969. - 388 с.

35. Домбровский, К.И. Пути снижения износа бандажей колес локомотивов / К.И. Домбровский // Повышение надежности тепловозов : Тр. ЦНИИ МПС,1973. - Вып. 504. - С. 49-61.

36. Николаев, И.И. Динамика локомотивов / И.И. Николаев. - М. : ВИПО МПС,1962. - 319 с.

37. Куценко, С.М. Динамика установившегося движения локомотивов в кривых С.М. Куценко. - Харьков : Высшая школа, 1975. - 132 с.

38. Лазарян, В.А. Силы взаимодействия колес и рельсов, вызванные короткими неровностями / В.А. Лазарян, М.А. Фришман // Вестн. ВНИИЖТ. - 1960. -№6. - С. 9-12.

39. Жуковский, Н.Е. Трение бандажей железнодорожных колес с рельсами / Н.Е. Жуковский // Собр. соч.: В 7 т. - ГТТИ, 1949. - Т. 7. - С.426-478.

40. Андриевский, С.М. Сход колеса с рельса / С.М. Андриевский, В.А. Крылов // Тр. ЦНИИ МПС. - М. : ГТЖИ, 1969. - Вып. 393. - С. 20-41.

41. Коссов, B.C. Снижение нагруженности ходовых частей локомотивов и пути : Дис... д-ра. техн. наук / В.С. Коссов. - М., 2001. - 339 с.

42. Крагельский, В.И. Развитие науки о трении / И.В. Крагельский, В.С. Щедров. - М. : Изд-во АН СССР, 1956. - 234 с.

43. Хрущев, М.М. Абразивное изнашивание / М.М. Хрущев, М.А. Бабичев. - М. : Наука, 1970. - 252 с.

44. Жаров, И.А. Моделирование изнашивания пары гребень колеса - боковая поверхность рельса в кривых малого радиуса / И.А. Жаров, И.А. Комаровский, С.М. Захаров // Вестн. ВНИИЖТ. - 1998. - №2. - С.15-18.

45. Костецкий, Б.И. Трение, смазка и износ в машинах / Б.И. Костецкий. -Киев : Техника, 1970. - 396 с.

46. Певзнер, В.О. Влияние ширины колеи / В.О. Певзнер // Железнодорожный транспорт. - 1996. - №12. - С. 36-39.

47. Комаров, К.Л. Износ рельсов и колес подвижного состава / К.Л. Комаров, Н.И. Карпущенко. - Новосибирск : СГАПС, 1997. - 153 с.

48. Минин, С.И. Причины интенсивного износа колесных пар и рельсов / С.И. Минин // Железнодорожный транспорт. - 1991. - №1. - С. 47-50.

49. Плоткин, В.С. О «сверхизносе» колес и рельсов / В.С. Плоткин, В.Д. Кузьмич, Е.Н. Самохин // Железнодорожный транспорт. - 1997. - №8. - С. 51-54.

50. Богданов, В.М. Снижение интенсивности износа гребней колес и бокового износа рельсов / В.М. Богданов // Железнодорожный транспорт. - 1992. -№12. - С. 30-34.

51. Вериго, М.Ф. Причины роста интенсивности бокового износа рельсов и гребней колес / М.Ф. Вериго. - М. : Транспорт, 1992. - С. 43-44.

52. Орлов, М.В. Реализация тангенциальных сил в зоне контакта колеса с рельсом; под ред. М.В. Орлова // Тр. ВНИИЖТ, 1971. - Вып. 664. - С. 21-29.

53. Мелентьев, Л.П. О форме контактных поверхностей пары «колесо-рельс» / Л.П. Мелентьев // Вестн. ВНИИЖТ. - 1983. - №5. - С. 47-51.

54. Широглазов, В.В. Влияние режимов эксплуатации локомотивов на износ гребней / В.В. Широглазов // Железнодорожный транспорт. - 1992. - №9. -С. 64-66.

55. Взаимодействие пути и подвижного состава / Под ред. М.Ф. Вериго. - М. : Транспорт, 1986. - 559 с.

56. Ресурс бандажей можно увеличить / Д.А. Курасов, В.Б. Дмитриев, В.В. Севрюгов и др. // Вестник ВНИИЖТ. - 1989. - №7. - С. 38-42.

57. Вольперг, А.Г. Влияние конструкции ходовых частей и условий эксплуатации на ресурс бандажей колес локомотивов по прокату / А.Г. Вольперг // Вестн. ВНИИЖТ. - 1990. - №3. - С. 23-26.

58. Кузнецов, В.Д. Физика твердого тела. Т. IV / В.Д. Кузнецов. - Томск : 2-е изд. Машгиза, 1947. - 239 с.

59. Ларин, Т.В. Износ стали в зависимости от твердости и содержания в ней углерода / Т.В. Ларин // Вестн. ЦНИИ МПС, 1956. - №4. - С. 26-29.

60. Алехин, С.В. Исследование износа деталей локомотивов в связи с проблемой увеличения их межремонтных пробегов : Дис. ... канд. техн. наук / С.В. Алехин. - Л., 1955. - 464 с.

61. Андриевский, С.М. Коэффициент сцепления паровозов при движении по кривым участкам железнодорожного пути : Дис. ... канд. техн. наук / С.М. Андриевский. - М., 1950. - 166 с.

62. Выбор стали для цельнокатанных колес / Т.В. Ларин, И.В. Наумов, В.П. Девяткин, В.Н. Кривошеев // Техника железных дорог. - 1952. - №1. - С. 6-8.

63. Курасов, Д.А. Повышение долговечности бандажей колесных пар подвижного состава / Д.А. Курасов. - М. : Транспорт, 1981. - 159 с.

64. Беляев, А.И. Как устранить преждевременный износ бандажей подвижного состава / А.И. Беляев, Ю.В. Емельянов, В.Л. Шишакин // Железнодорожный транспорт. - 1997. - №1. - С. 38-41.

65. Мелентьев, Л.П. Влияние дефектов подвижного состава на путь / Л.П. Мелентьев // Путь и путевое хозяйство. - 1999. -№10.- С.23-24.

66. Тепляков, А.Н. Пути снижения интенсивности износа гребней колесных пар локомотива : Дис. ... канд. техн. наук / А.Н. Тепляков. - Хабаровск : ДВГУПС, 2004. - 166 с.

67. Проблемы износа колес локомотивов и их решение: монография / Я.А. Новачук, В.Г. Григоренко, А.Н. Тепляков, Д.Н. Никитин. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2013. - 171 с.

68. Коаксиальное скручивание резиновых втулок буксовых поводков тяговых агрегатов / Д.Э. Карминский, В.Г. Козубенко и др. // Межвуз. сб. науч. тр. -РИИЖТ, 1972. - 9 с.

69. Козубенко, В.Г. Исследование влияния параметров резино-металлических элементов поводков бесчелюстных букс на уровень сил поперечного воздействия электровоза на путь : Дис. ... канд. техн. наук / В.Г. Козубенко. -Ростов-на-Д., 1973. - 156 с.

70. Шестаков, В.Н. Влияние упругости связи букс с рамой на длину волны виляния тележки / В.Н. Шестаков // Вестник ВНИИЖТа. - 1966. - №7. -С. 10-12.

71. Потураев, В.Н. Резиновые детали машин / В.Н. Потураев. - М. : Машиностроение, 1977. - 216 с.

72. ТИ175. Технологическая инструкция на формирование, проверку, ремонт и эксплуатацию резино-металлических амортизаторов буксовых поводков

локомотивов и электросекций. - Главное управление локомотивного хозяйства МПС. Проектно-кон структорское бюро, 1972. - 35 с.

73. Кононов, В.Е. Формирование резинометаллических амортизаторов буксовых поводков / В.Е. Кононов // Электрическая и тепловозная тяга. - 1968. - №8. -С. 8-9.

74. Бидерман, В.Л. Вопросы расчета резиновых деталей / В.Л. Бидерман // Расчеты на прочность. - М.: Машгиз, 1958. - Вып. 3. - С. 40-87.

75. Григорьев, Е.Т. Расчет и конструирование резиновых амортизаторов / Е.Т. Григорьев. - М. : Машгиз, 1960. - 160 с.

76. Лавендел, Э.Э. Расчет коротких резинометаллических шарниров; под ред. Я.Г. Пановко // Вопросы динамики и прочности. - Рига : Изд-во АН Лайв ССР, 1963. - Вып. 10. - 153 с.

77. Демидович, Б.П. Основы вычислительной математики / Б.П. Демидович, Н.А. Марон. - М. : Наука, 1966. - 664 с.

78. Пискунов, Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления / Н.С. Пискунов. - М. : Наука, 1965. - 548 с.

79. ГОСТ 11018-87. Колесные пары для тепловозов и электровозов железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия. - М. : Минтяжмаш, 1987. - 34 с.

80. Митрохин, А.Н. «Колесо-рельс»: Требуется более совершенная теория / А.Н. Митрохин // Железнодорожный транспорт. - 1998. - №7. - С.41-44.

81. Зиновьев, В.А. Курс теории механизмов и машин / В.А. Зиновьев. - М.: Наука, 1972. - 384 с.

82. Зиновьев, В.А. Аналитические методы расчета плоских механизмов / В.А. Зиновьев. - М.-Л. : Гостехиздат, 1943. - 204 с.

83. Петров, Н.П. Сопротивление поезда на железнодорожном транспорте / Н.П. Петров. - СПб., 1889. - 371 с.

84. Карташев, Н.И. Тяговые расчеты при эксплуатации железных дорог / Н.И. Карташев. - Томск, 1928. - 148 с.

85. Медель, В.Б. Виляние локомотива / В.Б. Медель // Тр. МЭМИИТ, 1948. -Вып. 55. - С. 32-80.

86. Веденисов, Б.Н. Повышение скорости движения, веса состава, мощности и эффективности тяговых средств транспорта / Б.Н. Веденисов // М.-Л., 1950. -Вып. 1. - 267 с.

87. Хейман, Х. Направление железнодорожных экипажей рельсовой колеи / Х. Хейман. - М.: Трансжелдориздат, 1957. - 416 с.

88. Ершков, О.П. Расчет поперечных горизонтальных сил в кривых / О.П. Ершков // Тр. ВНИИЖТ. - М. : Транспорт, 1966. - Вып. 301. - 235 с.

89. Жуковский, Н.Е. Трение бандажей железнодорожных колес о рельсы / Н.Е. Жуковский // Собр. соч. - М. : Гостехиздат, 1950. - Т. VII. - 321 с.

90. Моделирование кинематических параметров колес железнодорожного подвижного состава / Д.Н. Никитин, Р.В. Коблов, Я.А. Новачук, В.Г. Григоренко // Вестн. Науч.-исслед. ин. ж.-д. трансп. - 2012. - №4. - С. 30-34.

91. Исследование процесса взаимодействия колесных пар локомотивов с рельсами / Д.Н. Никитин, Р.В. Коблов, Я.А. Новачук, В.Г. Григоренко // Повышение эффективности использования и совершенствование системы технического обслуживания и ремонт локомотивов : межвуз. темат. сб. науч. тр. // Омский гос. ун-т путей сообщения : Омск, 2010. - 69 с.

92. Новачук, Я.А. Инновационная теория взаимодействия колес и рельсов / Я.А. Новачук, В.Г. Григоренко, Д.Н. Никитин // Путь и путевое хозяйство. - 2009. -№2. - С.22-26.

93. Жуковский, Н.Е. Кинематика, статика, динамика точки / Под ред. А.П. Котельникова. - М.Л. : Изд-во «ОБОРОНГИЗ», 1939. - 403 с.

94. Берман, Г.Н. Циклоида / Г.Н. Берман. - М. : ГИТТЛ, 1954. - 116 с.

95. Марков, Д.П. Задир боковых поверхностей рельсов и гребней колес / Д.П. Марков // Вестн. ВНИИЖТ. - 2004. - №4. - С.15-18.

96. Марков, Д.П. Типы катастрофического изнашивания колесно-рельсовых сталей / Д.П. Марков // Вестн. ВНИИЖТ. - 2004. - №2. - С.9-14.

97. Хэйвуд, Р.Б. Проектирование с учетом усталости: пер. с англ.; под ред. И.Ф. Образцова. - М. : Машиностроение, 1969. - 504 с

98. Саливанов, А.И. Основы теории старения машин / А.И. Саливанов. - М. : Машиностроение, 1970. - 408 с.

99. Елизаветин, М.А. Повышение надежности машин / М.А. Елизаветин. - Изд. 2-е доп. - М. : Машиностроение, 1973. - 430 с.

100. Нильсен, Л. Механические свойства полимеров и полимерных композиций : пер. с англ. канд. техн. наук П.Г. Бабаевского. - М. : Химия, 1978.- 312 с. Нью-Йорк, 1974.

101. Смирягин, А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы / А.П. Смирягин. - 2-е изд. перераб. и допол. - М.: Гос. науч.-техн. изд-во лит. по черной и цветной металлургии, 1956. - 281 с.

102. Справочник по конструкционным материалам / Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов и др. Под ред. Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьевой. -М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 640 с.

103. Болтон, У. Конструкционные материалы, металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты. Карманный справочник : пер. с англ. - М. : Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2004. - 320 с.

104. Колтунов, М.А. Упругость и прочность цилиндрических тел / М.А. Колтунов, Ю.Н. Васильев, В.А. Черных. М.: Высшая школа, 1975. - 526 с.

105. Колтунов, М.А. Метод упругих решений задач термовязкоупругости / М.А. Колтунов, И.Е. Трояновский // Механика полимеров. - 1970. - №4. -С.603-614.

106. Ильюшин, А.А. Метод аппроксимаций для расчета конструкций по линейной теории термовязкоупругости / А.А. Ильюшин // Механика полимеров. - 1968. - №2. - 125 с.

107. Колтунов, М.А. Прочностные расчеты изделий из полимерных материалов / М.А. Колтунов, В.П. Майборода, В.Г. Зубчанинов. - М. : Машиностроение, 1983. - 239 с.

108. Морозов, Е.В. АКБУБ в руках инженера / Е.В. Морозов. Изд. 2-е, испр. : Механика разрушения. - М.: ЛЕНАНД, 2010. - 456 с.

109. Лукьянова, А.Н. Моделирование контактной задачи с помощью программы ANSYS : Учеб. - метод. пособие / А.Н. Лукьянова. - Самара : Изд-во Самар. гос. техн. ун-та, 2010.-52 с.

110. Инженерный анализ а ANSYS Workbench : учеб. пособоие / сост.: В.А. Бруяка, В.Г. Фокин, Е.А. Солдусова и др. - Самара: Изд-во Самар. гос. техн. ун-та, 2010.- 271 с.

111. Р 50-605-80-93. Система разработки и поставки продукции на производство. Термины и определения. - М. : ВНИИ стандарт, 1993. - 45 с.

112. ТЭ10 ИО. Руководство по техническому обслуживанию и текущему ремонту тепловозов 2ТЭ10. - М. : Департамент локомотивного хозяйства ОАО «РЖД». ФГУП ВНИИЖТ, 2004. - 362 с.

113. ТЭ116 ИО. Руководство по техническому обслуживанию и текущему ремонту тепловозов 2ТЭ116. - М. : Департамент локомотивного хозяйства ОАО «РЖД». ФГУП ВНИИЖТ, 2004. - 348 с.

114. Методическое указание по определению экономической эффективности капитальных вложений и технических решений в транспортном строительстве. - М. : Оргтрансстрой, 1974 - 28 с.

115. Bismannf Die Ergebnisse von verschleibutasuchungen im Bahnnets der Braunkohlenindustrie / ETR, 1958. - №10. - Р. 1-10.

116. Wood's. Practical treatise on Rail - roads, 1830. - 382 с.

117. Pambur. Traite theorique et pratique des madrines locomitives. Deux e'dition 1840. De la resistance de l'air.

118. Frenk, A. De la resistance des trains et la puissance des machines, 1960.

119. Poncelet, J.V. Introduction a la mecanique industielle, 1870. - 548 c.

120. Koch, R. Das Eisenbahn - Machinenwegen, 1879. - 37 р.

121. Klingel, H. Uber die Lauf der Eisenbahnuragen auf Bahn. Orgain fur die Fortschritte des Eisenbahnwesens in techischer Beziehung // Neue Folge. XX Band. - №4. - 1883. - Р.113-123.

122. Carter, F.W. On the Stability of Running of Locomotives, - Proc. of the Royal Society of London, Series A., vol. 121, P. 585-611.

123. Porter, S.M. The Mechanics of Locomotive on Courved Track. - Railway Engineer, 1934, vol. 7, №55, P. 10-12.

124. Rocard, Y. La stabilité de Route des Locomotives, vol. 2, Hermann, 1936.

125. A.D. de Pater Expose de la theorie de l'interaction entre la voie et le vehicule de chemin de fer. Mouvement sur une voie en alignement droit, report published, ORE, Utrecht, 1963. - 111 p.

126. Kalker, J.J. A strip theory for the rolling with slip and spin. - Proc. of the koninklyke nederlandse akademie von wetenschappen, 1967, 70 B, P. 10-51.

127. Heywood, R.B. The strength of lugs in fatigue / R.B. Heywood, Unpubl. MoA rep., Jan. 1956.

128. Mathar, J. Uber die spannugsverteilung in Stangenkopfen / J. Mathar, V.D.I. Verlag, G.m.b.H., Berlin, 306, 1928.

129. Fisher, W.A.P. Improvements in the fatigue strength of joints by the use of interference fits / W.A.P. Fisher, W.J. Winkworth, ARC R&M 2874, 1955 (исследование проушин со втулками и без них).

130. Low, F.A. Fatigue strength of pin-jointed connections in aluminium alloy BS L 65 / A.C. Low, Proc. IME, 172, 1959, 821-38.

Патент на полезную модель - «Буксовый поводок»

Результаты расчетов компьютерного моделирования методом конечных

элементов буксового поводка

Рисунок Б.1 - Сеточная модель буксового поводка

Рисунок Б.2 - Касательные напряжения на контактных площадках полиамидных втулок и

валиков буксового поводка

Рисунок Б.3 - Общие перемещения внутри полиамидной втулки от приложенной к валикам

силы

Общий вид и технические характеристики датчиков, применявшихся при

эксплуатационных испытаниях

Вид спереди

Вид слева

Вторичная цепь

Вывод + : напряжение питания + 15...24 В

Вывод М : измерительный

Вывод- : напряжение питания -15...24 В

Подключение!

+ (

Ям

ИЮОО-Л/БРЭЭ М<

Рисунок В.1 - Датчик тока ЬТ 1000-Т1/8Р99

Таблица В.1 - Технические характеристики датчика тока ЬТ 1000-Т1/8Р99

Характеристика Параметр

Номинальный входной ток, эффективное значение, А 1000

Диапазон преобразования, А 0...±1500

Номинальный аналоговый выходной ток, мА 200

Коэффициент преобразования 1/5000

Напряжение питания (±5%), В ±15.24

Ток потребления, мА 35 (при ±24 В)

Ошибка преобразования при температуре 25 оС, % ±0,3

Рисунок В.2 - Датчик напряжения СУ3-1000

Таблица В.2 - Технические характеристики датчика напряжения СУ3-1000

Характеристика Параметр

Номинальное входное напряжение, эффективное значение, В 700

Диапазон преобразования, В 0...±1000

Выходное аналоговое напряжение, В 10

Коэффициент преобразования 1000/10

Напряжение питания (±5%), В ±15

Ток потребления, мА 32

Ошибка преобразования при температуре 25 оС, % ±0,2

Рисунок В.3 - Датчик линейных перемещений РС-М-0 200

Таблица В.3- Технические характеристики датчика линейных перемещений

РС-М-0 200

Характеристика Параметр

Ход штока, мм 50.750

Механическая фиксация и самонастраивающееся соединение с помощью двух шаровых шарниров -

Максимальное угловое перемещение, град ±30

Независимая линейность, % ±0,05

Повторяемость, мм 0,01

Рабочая температура, оС -30...+100

Электрические соединения РС Н 3 полюсный разъем

Количество рабочих циклов >25х106 или >100х106

Степень защиты 1Р65

и) 00

Рисунок В.4 - Расположение датчиков на тепловозе: а - датчик тока; б - датчик частоты оборотов коленчатого вала дизеля; в - датчик

напряжения; г - датчик линейного перемещения буксы

Рисунок В.5 - Экспериментальная проверка результатов имитационного моделирования продольного перемещения буксовых

узлов в процессе опытных поездок

Рисунок В.6 - «Блок-сервер» МИРСа: а - внешний вид; б

о

05.07/2013 09:05:ЗГ

Показания

472.8

484.6

493.1

430.6

48 1.9

502.3

481.0

478.6

- электрическая часть; в) - дисплей управления

Акт эксплуатационных испытаний

р/Э

ФИЛИАЛ ОАО «РЖД» ДИРЕКЦИЯ ТЯГИ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ ДИРЕКЦИЯ ТЯГИ

ЭКСПЛУАТАЦИОННОЕ ЛОКОМОТИВНОЕ ДЕПО КОМСОМОЛЬСК - НА - АМУРЕ

Станционная ул., 1, г.. Комсомольск-на-Амуре, 681010 Тел.: (4217)9В-23^52

и Р5 » 12 3015 г. №_

Комсомольским -на -Амуре эксплуатационным локомотивным депо (структурное предприятие Дальневосточной Дирекции тяги), 4 июля 2013 года выделен тепловоз ЗТЭ10МК № 1230 для опытных поездок и оценки основных параметров, реальных тяговых характеристик, посредством опытной разработки ДВГУПС: «Мобильный измерительно-регистрационной системы» (МИРС). На секции «Б» - тепловоза № 1230 установлено опытное оборудование, предназначенное для измерения, регистрации и обработки данных основных параметров в процессе движения локомотива с поездом в режиме тяги, выбега и торможения.

В течение 5 и б июля 2013 года выполнены поездки на участке: Комсомольск Сортировочный - Советская Гавань с поездом массой 5084т; Советская Гавань - Комсомольск с поездом массой 1283 т, условная длина 55 вагонов, 220 осей. Результаты непрерывной и одновременной регистрации параметров (дискретность 1 сек) позволяют достоверно оценить состояние и характеристики ДГУ и, в частности, электро - механические характеристики каждого ТЭД, а также реализацию силы тяги по каждому КМБ.

Компьютерная обработка результатов регистрации свидетельствует о том, что МИРС является интеллектуальным средством идентификации параметров тепловоза в непосредственных эксплуатационных условиях и после выхода из деповских и капитальных видов ремонта. По данным регистрации параметров тягово-энергетического комплекса (каждой секции тепловоза) формируется идентификационный «Технологический протокол» несоответствия н дополнение к «Электронному паспорту» тепловоза. На основе данных несоответствия параметров заполняются ведомости обоснованных рекомендаций для устранения несоответствии.

АКТ - ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Лабораторно-стендовые испытания модернизированных буксовых поводков

Рисунок Д.1 - Лабораторно-стендовые испытания модернизированного буксового поводка: 1 -подвижные траверсы; 7 - буксовый поводок; 9 - съемные бруски; 10 - хвостовики валика; 11 -

основание стенда