Прогнозирование сцепных свойств локомотивов с различными типами тяговых электродвигателей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Ляпушкин, Николай Николаевич

• Ляпушкин, Николай Николаевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Ляпушкин, Николай Николаевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА

ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ работ в области сцепления колёс железнодорожного подвижного состава с рельсами

1.2 Анализ существующих теорий сцепления колеса с рельсом

1.3 Цели и задачи работы

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ

2.1 Дислокационная модель сопротивления сдвигу и пластическая деформация твердых тел

2.2. Термодинамика взаимодействия поверхностей металлов и участие дислокаций в этом взаимодействии

2.3 Влияние поверхностных пленок на установление физической связи между поверхностями металлов

2.4 Заключение по главе 2

3. ПРИЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ СЦЕПЛЕНИЯ И СКОЛЬЖЕНИЯ

КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ

3.1. Применяемые модели для расчета сцепления колеса с рельсом

3.2 Принципы построения модели сцепления колеса с рельсом и факторы, определяющие процесс сцепления

3.3 Принципы построения модели скольжения колеса по рельсу

3.4 Заключение по главе 3

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА, ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ ПРЕДЛОЖЕННОЙ МОДЕЛИ И ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА ЛОКОМОТИВА С РЕЛЬСОМ

4.1 Результаты расчета коэффициента сцепления для электровозов с последовательным и независимым возбуждением и проверка их адекватности

4.2. Основы теории автоколебаний, причины возникновения и основные характеристики

4.3. Математическое моделирование процессов вертикальных колебаний механической части электровоза и крутильных колебаний в его тяговой передаче

4.4 Заключение по главе 4

5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ ПРИ

ДВИЖЕНИИ ЭЛЕКТРОВОЗА В РЕЖИМЕ ТЯГИ

5.1 Результаты расчета для электровоза с последовательным возбуждением ТЭД

5.2. Результаты расчета для электровоза с независимым возбуждением ТЭД и сравнительный анализ с результатами расчета для локомотива с последовательным возбуждением ТЭД

5.3. Моделирование процесса сцепления колеса локомотива с рельсом при шунтировании обмотки якоря ТЭД последовательного возбуждения

5.4. Заключение по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ СИСТЕМЫ ЭКИПАЖ-ПУТЬ И КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ КОЛЕСНО-МОТОРНЫХ БЛОКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. РЕЗУЛЬТАТ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ ПРИ ТРОГАНИИ С МЕСТА И РАЗГОНЕ ПОЕЗДА

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ В ОБОБЩЕННЫХ КООРДИНАТАХ, ПРИНЯТЫХ В РАБОТЕ И ТАБЛИЦА ПРИВЕДЕННЫХ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование сцепных свойств локомотивов с различными типами тяговых электродвигателей»

ВВЕДЕНИЕ

Работа рельсового транспорта во многом зависит от технического совершенства средств тяги - локомотивов, моторных вагонов, трамваев. Тяговые единицы подвижного состава выполняют свои функции, благодаря фрикционному взаимодействию ведущего колеса и рельсовой колеи.

Степень разработанности проблемы сцепления следующая. Второе столетие вопросы реализации силы тяги по сцеплению находится в поле зрения специалистов различных областей науки. При зарождении теории и практики тяги поездов Н. П. Петров [1] детально рассматривал вопросы сцепления колеса с рельсом. С момента зарождения железнодорожного транспорта были предприняты поиски условий для реализаций наиболее высоких коэффициентов сцепления. Формировалась экспериментальная база по определению коэффициента сцепления, а также математический аппарат для обработки полученных экспериментальных данных. Большой вклад в решение этих задач был сделан в нашей стране Н. П. Петровым [2], за рубежом А. Пуаре [3], М. Боше [4], Дж. Бюте [5]. Однако, природа процесса сцепления колеса с рельсом, оставалась вне пределов исследований, хотя каждый автор работ, посвященной данной тематике, подчёркивал настоятельную необходимость изучения физических процессов, происходящих в контакте колесо-рельс.

От процессов, происходящих в контакте взаимодействия колеса с рельсом, зависит в целом эффективность тягового подвижного состава железных дорог. Самой сложной по конструкции составляющей системы колесо - рельс является колесо. На локомотивах, где в ограниченном объеме размещено множество устройств, обеспечивающих воспроизводство, передачу и трансформирование больших потоков энергии, которые в конечном итоге подводится к колесу. Эффективная реализация этой громадной по величине энергии, передаваемая в тяговом усилии, зависит только от сцепления колеса с рельсом.

Однако процессы, происходящие в контакте практически до настоящего времени не изучены. Величина коэффициента сцепления на практике оценивает

сцепные качества системы колесо - рельс, которую обычно определяют экспериментально. Измеренные значения коэффициента сцепления могут в два раза и более превосходить максимальные коэффициенты трения скольжения для металлов, рассчитанные по формуле, по своей структуре напоминающей христоматийную зависимость Амонтона - Кулона. Еще в значительно большей степени коэффициент сцепления превосходит коэффициенты трения качения металлического колеса по металлическому основанию. Однако заметим, что режим качения колеса рельсового экипажа классифицируется как режим трения качения с проскальзыванием, т. е. объединяет в себя два названных процесса.

В настоящее время, расчётная масса поезда определяется условиями реализации сцепления колёс с рельсами, то есть расчётным коэффициентом сцепления у/1(. Значение этого коэффициента устанавливают на основе натурных испытаний для конкретных железных дорог. В соответствии с действующими правилами тяговых расчётов (ПТР) 1985 года значения коэффициента сцепления ^.установлены для различных железных дорог в пределах 0,20-0,26.

В условиях, когда масса поезда на направлениях, связывающих районы Сибири и Казахстана с Уралом и европейской частью страны, увеличена до 6000 т, мощность тяговых двигателей достигла 1200-1400 квт, появились утверждения о возможности работы электровоза с у/н>0,3 [126]. Для реализации этого условия предполагается использовать электровоз в режиме работы колесно-моторных блоков с постоянной скоростью скольжения 4-6%, что приведет к повышенному износу рельсов и бандажей колесных пар.

В 2002 году МПС РФ приняло решение о введение унифицированных норм массы грузовых поездов 6000 т. В результате стало больше участков, где пропуск поездов осуществляется с применением толкачей или без остановок на станциях перед подъёмами. В этих условиях эксплуатации локомотивов проблема сцепления стала еще более острой.

Для изучения природы сцепления колеса с рельсом были предложены многочисленные теории. Основные из них - теория пластического деформирования

И. Гранвуане [117]; теория продольного крипа О. Рейнольдса [119] и Н. П. Петро-ва[120]; дифференциального крипа А. Пальмгрена [121] и Г. Хиткоута [123]; молекулярная теория Г. Томлисона [124]; теория упругих несовершенств А. Ю. Ишлинского [125]. Совместный учет влияния объемных и поверхностных эффектов на сопротивление качению рассмотрено в работе И. Г. Горячевой [20]. В работах Ю.М. Лужнова [37] впервые был поставлен вопрос о физическом состоянии поверхности рельса. Однако достигнутый уровень науки о трении качения со скольжением не позволяет объяснить теоретически основные закономерности, наблюдаемые в практике качения колеса по рельсу.

Второе столетие проблема сцепления колеса с рельсом является предметом рассмотрения многих ученных у нас в стране и за рубежом. Международная конференция по сцеплению (Лондон, 1963 г.) констатировала, что «мы абсолютно не знаем, что происходит при движении стального колеса по рельсу». Прошло ещё почти полстолетия и в своей работе А. Л. Голубенко [41] утверждает «...не только в нашей стране, но и в мире, практически нет монографий, посвященных изучению фрикционных процессов в контакте двигающегося колеса и рельса». Знание этих процессов остро необходимо практике эксплуатации железнодорожного транспорта при принятии решений о твердости стали рельса и колеса, о её качественном составе и о режимах тяги железнодорожных составов, особенно в связи с переходом подвижного состава на повышенные осевые нагрузки подвижного состава, повышенные весовые нормы поездов, изменение параметров рельсовой колеи рельсошпаловой решетки.

Поэтому работа, направленная на изучение физического процесса сцепления колеса с рельсом, являются актуальной.

В настоящей работе осуществлено построение модели сцепления колеса с рельсом. Данная модель основана на классических представлениях физики взаимодействия твердых тел, т. е. колеса с рельсом, обладающих кристаллической структурой, при условии их пластической деформации, происходящей в результате взаимодействия между собой. Исходя из этих представлений, найдена причина скольжения колеса по рельсу в режиме тяги, получены функциональная зависи-

мость силы сцепления от скорости скольжения колеса по рельсу и скорости движения локомотива для локомотивов с различными системами возбуждения тяговых электродвигателей, проверена их адекватность, также исследована их реализация сцепления при различных условиях.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Разработка модели сцепления колеса локомотива с рельсом и прогнозирование сцепных свойств локомотивов с различными типами тяговых электродвигателей.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие

задачи

- установлено влияние силы тяги локомотива на величину концентрации дислокации на поверхности рельса и получено аналитическое выражение для определения концентрации дислокации в пятне контакта, учитывающее динамику её движения в объеме рельса;

- определена сила взаимодействия группы атомов колеса и рельса в активной зоне, возникшей на пятне контакта, в результате выхода дислокаций на это пятно под действием нормальных и тангенциальных сил;

- установлено влияние относительной скорости скольжения колес локомотива на температуру в пятне контакта колеса с рельсом с использованием термодинамики неравновесных процессов;

- определено влияние относительной скорости скольжения на величину силы и коэффициента сцепления, а также построены зависимости силы сцепления от скоростей скольжения и движения колеса локомотива с различными системами возбуждения их тяговых электродвигателей.

- выполнена проверка адекватности расчетных характеристик сцепления путем сравнения её с экспериментальными;

- определены особенности реализации процессов сцепления для локомотивов с различными системами возбуждения его тяговых двигателей в различных режимах тяги;

- установлена причина возникновения автоколебаний при реализации сцепления локомотивом.

ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

- использованы методы физики твердого тела, в частности, методы анализа структуры твердых тел и дислокационная модель пластического течения кристаллической структуры металлов;

- методы физической химии: физико-химический анализ образования окис-ной пленки на поверхности рельса;

- методы термодинамики обменных процессов при контакте колеса и рельса в условиях нормального и тангенциального воздействия со стороны колеса на рельс;

- метод моделирования переходных процессов в тележке и тяговом электроприводе электровоза с помощью пакета Ма11аЬ;

- методы тяговых расчетов движения одиночной колесной пары и тележки.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

- уточненная модель сцепления колеса локомотива с рельсом совместно с моделью вертикальных колебаний тележки локомотива и крутильных колебаний в его тяговой передаче позволяет выполнять исследования тяговых и сцепных свойств локомотива на стадии его проектирования.

- показано, что нельзя определять силу сцепления колеса локомотива с рельсом без учета трансляционного пластического течения материала в пятне контакта;

- построены характеристики сцепления локомотивов с последовательной и независимой системами возбуждения их тяговых двигателей на основе выражения, позволяющего определять концентрацию дислокаций на поверхности рельса в пятне контакта, с учетом динамики движения дислокаций;

- разработана методика расчета температуры поверхности рельса и колеса локомотива на контактной площадке;

- установлено, что в силу различий в объемных деформациях окисной пленки и металла, коэффициента их теплового расширения, а также из-за скольжения колеса по рельсу, на поверхности рельса происходит разрушение окисной пленки с находящимися на её поверхности загрязнениями;

- установлено, что причиной автоколебаний колеса локомотива при пробуксовке является неравновесное состояние поверхностных слоев рельса, связанное с увеличением их температуры более 1000А";

- показано, влияние способа возбуждения тягового двигателя локомотива на устойчивость к возникновению крутильных автоколебаний колеса.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

- разработаны на уровне изобретений способ и устройство для увеличения сцепления колес локомотива с рельсом.

-предложенная модель сцепления позволяет более точно оценить сцепные свойства на стадии проектирования локомотива с различными системами возбуждения его тяговых двигателей, а также оценить электромагнитные и электромеханические процессы, протекающие одновременно как в силовой части локомотива, так и непосредственно в пятне контакта колеса с рельсом, при обычных и повышенных осевых нагрузках;

- разработана программа расчета величины скольжения и силы сцепления колеса с рельсом в пакете МАТЬАВ, позволяющая моделировать процесс движения колеса локомотива по рельсу в различных режимах тяги и торможения;

- установлена причина автоколебаний колеса локомотива при срыве его сцепления с рельсом и доказаны преимущества применения тяговых электродвигателей с жесткими характеристиками для улучшения сцепных свойств локомотивов;

- подтверждена целесообразность кратковременного буксования локомотива при шунтировании резистором обмоток якоря тягового двигателя последовательного возбуждения, с целью повышения его тяговых и сцепных свойств, а также увеличения массы поезда;

На защиту выносится

разработанная модель сцепления, учитывающая физические процессы, происходящие в зоне контакта, позволяющая построить трёхмерную зависимость коэффициента сцепления от скоростей движения и скольжения колеса по рельсу для локомотивов с различными типами тяговых электродвигателей, а также прогнозировать сцепные свойства проектируемых локомотивов и уточнить механизмы срыва и восстановления сцепления.

Достоверность результатов исследования

основывается на корректном использовании положений физики твердого тела и методов численного моделирования взаимодействия колеса локомотива с рельсом, а также колебательных процессов в тележке и тяговом электроприводе электровоза.

Апробация работы

Основные результаты работы опубликованы в открытой печати и докладывались на научно-практических конференциях: "Колесо-рельс 2003г., круглый стол", Москва, МПС РФ, ВНИИЖТ, 2003 г.; на XI и XI1 Международных конференциях "Проблемы механики железнодорожного транспорта", Днепропетровск, 2004г. и 2005г.; на семинаре «Механика фрикционного взаимодействия твердых тел имени И. В. Крагельского» института проблем механики РАН; на Всероссийской научно-практической конференции "Транспорт России: проблемы и перспективы" на XI научно-практической конференции "Безопасность движения поездов" проблемы и перспектива", на научном семинаре Ростовского государственного университета путей сообщения, на научном семинаре Брянского государственного технического университета, на семинаре «ВНИИКТИ».

Диссертационная работа доложена на расширенных научных семинарах и заседаниях кафедры "Электрическая тяга" МИИТа.

ПУБЛИКАЦИИ

По материалам диссертации опубликовано 22 научные работы, из них 15 в изданиях, рекомендованных ВАК, две работы в трудах международных конференций, получено два авторских свидетельства.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, общих выводов по работе, списка литературы (146 наименований) и 3 приложений.

Объем работы составляет 267 страниц, включая 79 рисунков, 4 таблицы, 12 страниц списка литературы и 7 страниц приложения.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ работ в области сцепления колёс железнодорожного подвижного состава с рельсами

С момента зарождения железнодорожного транспорта одной из основных проблем были поиски путей повышения сцепления колес подвижного состава и рельса. Для решения этой проблемы проводили многочисленные эксплуатационные испытания в режимах тяги и торможения поездов. Во второй половине XIX века первыми опытами в этом направлении были работы А. Пуаре [1], М. Боше [2] и Дж. Бюте [3]. Результаты их представлены в координатной системе коэффициента сцепления у от скорости движения поезда V на рис. 1.1. Здесь обращает на себя внимание большой разброс экспериментальных данных и общая тенденция к снижению коэффициента сцепления с увеличением скорости. Тщательно обработав эти экспериментальные данные, Н. П. Петров [4,5] предложил в 1915 году эмпирическую зависимость для определения коэффициента сцепления от скорости движения локомотива рис. 1.1.

Кроме того, Н. П. Петров впервые поставил вопрос о влиянии на сцепление таких факторов как давление, шероховатость, а также условия проведения опыта. Другими словами, он предположил связь сцепления с нормальным давлением в рельсе со стороны колеса, деформацией поверхности, свободной от окисной плёнки, а также влияние на величину сцепления скольжения колеса по рельсу. В течение XX века проводились многочисленные экспериментальные работы по определению коэффициента сцепления от скорости движения локомотива.

v, км/ч

Рис. 1.1. Зависимость коэффициента сцепления от скорости движения локомотива Усредненные зависимости коэффициентов сцепления, полученные опытным путем, от скорости движения тягового и грузового подвижного состава были аппроксимированы аналитическими выражениями А. Мюллером [6], А. Вихертом [7], X. Котером [8, 9], Е. Куртиусом и А. Книфле-ром [10], И. П. Исаевым [11, 12], А. Л. Лисицыным и Л. А. Мунгиштей-ном[13 - 15] и рядом других [12, 16] исследователей.

На рис. 1.2. [37] представлены усредненные зависимости коэффициента сцепления от скорости движения этих и ряда других авторов.

V 0,40-

0,35

0,30

0,25 -

0,20

0,15-

0,10

100

150

v, км/ч

Рис1.2. Зависимость коэффициента сцепления от скорости движения . Усредненные:

1 - А.Мюллером 1927г., 2 - А. Вихертом 1927г., 3-Е. Куртиусом и А. Книфлером 1935г., 4-Х. Котером 1937г., 5 - X. Котером 1939г., 6 - А. Мюллером 1939 г., 7 - Е. Куртиусом и А. Книфлером 1937г.,8 - А. Вихертом 1932г, 9 - опыты ЦНИИ МПС 1937г.,10 - Е. Куртиусом и А. Книфлером 1942г.,11 - ВНИИЖТ 1969г., с электровозом переменного тока, 12 - с тепловозом и электровозом постоянного тока, 13 -ЦНИИ МПС с паровозом,1951г., 14 - А. Мецко, Германия, 1934г. (заштрихованное поле)

При проведении тяговых испытаний, а также в практике эксплуатации подвижного состава считалось недопустимым длительное скольжение колес. При малейшем срыве сцепления любой из колесных пар немедленно

принимались меры по его устранению либо за счет сброса нагрузки, либо подачи песка под колеса локомотива [16,17]. Считалось, что подобный режим их работы во избежание интенсивного износа колёс и рельсов не должен быть продолжительным [18].

В работах [16,17] были даны практические рекомендации по подаче песка под колеса локомотива, с целью недопустимости буксования.

Для обработки результатов экспериментов обычно использовались методы усреднения опытных данных и разработанный И. П. Исаевым [12] вероятностный анализ результатов эксперимента. Наиболее характерные зависимости усреднённых коэффициентов сцепления колёс подвижного состава от скорости его движения и аналитические формулы для их описания, используемые в ряде стран мира, представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Расчетные формулы коэффициента сцепления и коэффициент сцепления

при у=0

Расчетная формула Коэфф. сцепления при v=0 Область применения страна

у/=0,25 + 8^100+20v) 0,330 Электровозы пост.тока, тепловозы СССР

^=0,228 + 7/(53 + 3v) 0,360 Электровозы перем..тока При 0 < V < 40 км/час То же

у/=0,09 +95/(413+ 3v) 0,285 Электровозы перем. тока При 0 < V < 150 км/час То же

^=^o(l+0,144vKl+0,181v) 0,285 Тепловозы и паровозы То же

y/=^oO+0,403vy(l+0,522v) 0,265 Электровозы пост, тока JNR

^=^oO+0,279vy(l+0,376v) 0,326 Электровозы перем. тока То же

if/=0,2/(\+ 0,0059v) 0,200 Тепловозы То же

i//=i//0[(0,2\15+33XV+42)] 0,240 Электровозы пост, тока BR

Как правило, при проведении опытных поездок с подвижным составом фиксировались лишь условия проведения испытаний (тип локомотива, сила тяги, скорость движения, погодные условия - дождь, туман, снег, яс-

но и т.п.) [19]. Каждый раз подчёркивалась важность физических процессов, происходящих в зоне трения колёс с рельсами. Коэффициенты сцепления, реализуемые выше и ниже их расчётных зависимостей от скорости движения поезда, считались "выбросами" и не учитывались. Однако было зафиксировано и то, что более высокие коэффициенты сцепления реализуются в сухую погоду, а более низкие на увлажнённых рельсах. Как использовать реализацию более высоких по сравнению с расчётными коэффициенты сцепления было не известно, а с более низкими боролись подачей кварцевого песка в зону контакта колеса и рельса.

Основное внимание в исследованиях было обращено на зависимость коэффициента сцепления от скорости движения. Предпринимаемые попытки повышения уровня и степени стабилизации сцепления с помощью механических, электрических, химических и других методов воздействия на колёса и рельсы [20,15] не всегда приводили [21,22] к устойчивым положительным и однозначным результатам.

Влияние погодных условий на величину сцепления явилось особым предметом исследования ряда авторов. X. Эндрюс [23] в 1955 г., изучая закономерности изменения коэффициентов сцепления на участке пути длиной Ь с расположенной на нем станцией, показал, что коэффициент сцепления локомотива незначительно колеблется в течение одной поездки и значительно меняется от поездки к поездке. Более высокие коэффициенты сцепления реализуются на сухих рельсах, а более низкие на влажных рельсах. При этом, также, наблюдалась тенденция уменьшения коэффициента сцепления с ростом скорости V движения локомотива, как на сухих, так и на влажных рельсах. Однако, в обоих случаях отклонение измеренных коэффициентов сцепления от усредненных величин, представленных на этих рисунках в виде сплошных линий, имеет достаточно большой разброс.

В разное время в 30 -40 г.г XX века А. Мюллером [6], Т. Мецковым [24], Е. Куртисом и А. Книфлером [10] и в середине 60 годов М. Бернар-

дом и Ф. Новионом [21], Ф. Новионом [22], X. Лукасом и А. Робертсоном [25] были получены аналогичные результаты при измерении коэффициента сцепления колес с рельсами в зависимости от скорости движения (рис. 1.3) и влажности на рельсе.

1-1-1 I \

20 40 60 80 100

Рис. 1.3. Значения коэффициента сцепления колес с рельсами в зависимости от скорости движения и содержания влаги на рельсе

Из этих результатов видно, что нижние границы коэффициентов сцепления для всех типов подвижного состава лежат довольно близко друг к другу в широком интервале скоростей. Верхние границы коэффициентов

сцепления у более совершенного по конструкции и управлению подвижного состава (линии 3, 4, 5, 6) имеют более высокие значения, а изменение коэффициентов сцепления во всем диапазоне скоростей значительно отличаются. Эти факты свидетельствуют о существенном влиянии на величину сцепления режимов тяги и конструкции привода.

М.Р. Барский [26, 27] выполнил эксперименты по оценке изменения коэффициентов сцепления колес с рельсами в зависимости от степени увлажнения поверхностей качения. В результате им были получены наиболее вероятные значения коэффициентов сцепления в зависимости от качественно оцененной степени увлажнения рельсов.

Ф. Барвел и Р. Вулакот [28] установили зависимость между частотой буксования колес локомотива и количеством осадков, выпавших на рельсы за час до прохода поезда. В работах [29,30] приведены результаты измерений коэффициентов сцепления Ц/С1У электровоза переменного тока Е19 и ВВ16500 в зависимости от скорости движения. Все приведенные в литературе исследования по зависимости коэффициента сцепления у/ки от скорости движения локомотива V постоянного и переменного тока имеют вид монотонно спадающей функции у/сц-(р(у). Абсолютные значения коэффициентов сцепления значительно отличаются друг от друга для одной и той же скорости. Частично это объясняется, следуя терминологии, предложенной Ю. М. Лужновым [31], различным исходным фрикционным состояниям рельса, т. е. различной влажностью рельсов.

В теории трения качения со скольжением основным параметром является сила сцепления колеса с рельсом либо коэффициент сцепления, равный отношению силы сцепления к нагрузке, передаваемой от колеса на рельс. Характеристикой сцепления называется графическая зависимость силы сцепления Т^ц, либо коэффициента сцепления Ц/С11 от относительной скорости скольжения

_ Уск

v + v

(1.1)

ck

где V — скорость локомотива, уск — скорость скольжения колеса по рельсу.

Иногда, в качестве независимой переменной характеристики сцепления принимают абсолютное значение скорости скольжения уск или угол набегания колеса на рельс. Расчетной характеристикой сцепления называют усредненные экспериментальные зависимости Рсц (е).

На рис. 1.4 показана расчетная характеристика сцепления, полученная Ф. Барвеллом [32] при максимальном коэффициенте сцепления Ц/сцй) равным 0,4 (сплошная линия) и характерные области, выделенные

им. Подобные характеристики сцепления приводятся также Д. К. Мино-вым [33], который выделяет на кривой восходящий, промежуточный и падающий участки.

Рис. 1.4. Характеристики сцепления и характерные области при разном фрикционном состоянии поверхности рельса

I — область чистой упругой деформации

II — переходящая область с зонами сцепления и скольжения

III — область чистого скольжения

В течение длительного времени для ученых разных стран предметом

экспериментального изучения является характеристика сцепления колеса с рельсом при разных фрикционных условиях

На рис. 1.5 и 1.6 представлены результаты исследований:рис.1,5 а — Ф. Барвела [28] 1963г., б- М. Липсиса [104] 1965г., в - Т. Бугарсиса [105] 1968г., г-Н. Эйвенховена [106] 1981г., д - Ф. Чапа [107] 1973г., е-Х. Ве-бера [108] 1992г., на рис. 1.6 а - Лужнова Ю. М. [31] 1985г., б ~ Н. Н. Меншутина [111] 1960г., в - Ф. Фредериха [112] 1969г., г - М. Вейнхарда [113] 1979г.

а) __________ б)

в)

у - относ, влажность воз

30 £, %

30 £ %

д)

V

0,4 0,3 0,2 0,1

1 и >

1 / АР = Р/2 от am и1

Г7 ~ нагруж — динам ич. АР = Р/2 —

¥

0,8

0,6 0,4 0,2

с ухие рельсы

^лажнь

/ *ie

V

г

г)

0

5 б, %

¥

влаж ные шжные с песком^_¡

10

20

3 0 £, %

30 е, %

Рис. 1.5. Зависимости коэффициента сцепления от относительной скорости

скольжения

а - Ф. Барвел [28], б- М. Липсис [104], в - Т. Бугарсис [105], г Н. Зевенховен [106], д - Ф Чап [107], е~Х. Вебер [108]

а)

б)

¥

0,20 0,15 0,10 0,05

/= 0,29

9,16

О

в) V

0,4 0,3 0,2 0,1

2

0,8 0,6 0,4 0,2

с пес кол

лес ш

е, %

г)

в

/к«/

//X'!'! V-■'■•*•

Я £Щ 1«Ш 1

XV. v\

ш

Ш

/тг

п

0 1 2 3 4 5 6 7е,%

сухие рельсы

0,00 0,1 1,0 10 40 60 е, %

влажные рельсы и п СС()к влажные рельсы

0,5 1,0 1,5 Б, %

Рис. 1.6. Зависимости коэффициента сцепления от относительной скорости

скольжени

а - Лужнов Ю. М. [31], б- Н. Н. Меншутин [111], в - Ф. Фреде-рих [112], г - М. Вейнхард [113]

Из последних по времени работ по изучению характеристики сцепления, следует отметить работы М. ВиэсЬег [34] и Д. Покровского [35]. В этих работах приведены близкие по значениям характеристики сцепления. На рис. 1.7 представлена кривая полученная М ВшсИег. Выбор в качестве переменной характеристики сцепления скорости скольжения Уск, автор объясняет тем, что характеристики вида Т^ц=<р{8) не могут быть верифицированы. Другой важный вывод автора, состоит в том, что характеристика сцепления зависит от режима тяги локомотива (рис. 1.7).

Л vKp А v

Рис. 1.7. Зависимость коэффициента сцепления от разности скоростей скольжении

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ляпушкин, Николай Николаевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Poiree, А.. Memoires de la sociele de indenieure civils: научнре издание /А. Poiree Paris, 1852.

2. Bochet, M. Nouvelles recherches experimentales sur le frottement de glis-sement: научнре издание/ Bochet.M.- Т. XIX 1861. 27-120c.

3. Bute. J Die Versuche mit continuerlihen Bremsen auf der Main-Weser Bahn bei Cassel. August: научное издание/ J Bute 1877. 56- 85c.

4. Петров, H. П. О непрерывных тормозных системах /Петров Н. П. // С.-Пб.: Известия С.-Пб. технологического института, 1878.

5. Петров, Н. П. Давление колёс на рельсы /Н. П Петров// С.-Пб.: Известия С.-Пб Технологического института, 1915.

6. Muller, А. Е Reibungsverhaltnisse bei Gross-Elektrolocomotiven: научное издание / А. Е. Muller - Elektrotechnische Zeitschrift. Цурих 1928. Heft 1. 17с.

7. Wiehert, А. Die 1-Do-l locomotive der Deutschen Reichsbahnen Gessell-schaft // El-ektrishe Batmen: научное издание/А. Wiehert Берлин 1927. 90c.

8. Kotter, H Elektrishe Bahnen: / H. Kotter//. Берлин. 1937.№2- 305c.

9. Kotter, H Elektrishe Bahnen.:/ H. Койег//Берлин 1940. №3.-29c.

10. Curtius, E. W. NeueErkenntnisse über die Harking zwischen Triebrad und Schiene /Е. W Curtius, A. Kniffler// Elektrishe Bahnen. 1944.- № 1/2. 25c.;

11. Исаев, И. П. Коэффициент сцепления как результат реализации нестационарного случайного процесса сцепления колёс локомотива с рельсами /И. П. Исаев// Железные дороги мира. 1972.- №7. 3-12с.

12. Исаев, И. П. Случайные факторы и коэффициент сцепления: научное издание /И. П. Исаев М. Транспорт, 1970.-184 с.Библиогр.: 175-183с.- 500экз.

13 Мугинштейн, Л. А. Нестационарные режимы тяги. Тяговое обеспечение перевозочного процесса: научное издание / Л. А Мугинштейн., А.Л Лисицын// М.: Интекст, 1996 - 159с. Библиогр.: 150-158с- 500экз.

14. Л. Мугинштейн, Л. А. Нестационарные режимы тяги. Нестационарные режимы тяги. Сцепление. Критическая норма массы поезда: научное издание /Л. А

Мугинштейн., A.JI Лисицын М.: Интекст, 1997.- 176 с. Библиогр.: 162-175с-500экз

15. Лисицын, Л. А. Выбор расчётного коэффициента сцепления грузовых локомотивов /Л. А.Лисицын, А. С. Потапов // Электрическая и тепловозная тяга, 1999 — №2. 62-68с.

16. Вербек, Г. Современное представление о сцеплении и его использовании /Г. Вербек // Железные дороги мира, 1974.- №4. 23 - 53с.

17. Н.Н.Каменев, Н. Н. Эффективное использование песка для тяги поездов: научное издание /Каменев Н. Н. - М.: Труды. ЦНИИ МПС, 1968. 59 - 68с.

18. H.J.Andrews, Н, J. The adhesion of electric locomotives/ H.J.Andrews// The proceeding of the Institution of Electrical Engineers. Vol. 102. Part A. 1955.- №6. 32-40c.

19.Инструктивные указания по методике проведения опытных поездок для определения критических весовых норм грузовых поездов // МПС. 2 июля 1976г.

20. Лужнов, Ю. М, Триботехнические аспекты катастрофического износа колёс транспортных средств с рельсами и влияние этого на экономические показатели транспорта/ Ю. М. Лужнов , А. В. Чичинадзе , А.Т. Романова, О.А. Говорков. -М., 1997.-210 с.-Деп. ИПМ Рос. акад.наук 29.12.97 №5600/3 .

21. Nouvion, F. Connaissances nouvelles sur ladherence des locomotives electrignes /F. Nouvion, M Bernard //Paris.: Revue generale des cheimnes de fer. 1961, mars.80. 133-157c.

22 Nouvion, F. Electrical control devices for the improvement of adhesion: научное издание/ F Nouvion Paper 5. London, 1963.

23 Andrews, H.J. The adhesion of electric locomotives /H.J. Andrews// The proceeding of the Institution of Electrical Engineers, 1955.-№6 Vol. 102. Part A.

24.Metzkow T. Untersuchungen des Haftungsverhaltnisse zwischen Rad und Schiene beim Bremsvorgang / T. Metzkow// Organ fur die Fortschrite des Eisenbahnwesens. 1934. 89№13. 247c.

25. Locas, H. W., Control of tractive effort on electric tractors. /H.W. Locas, A. S. Robertson// London, Convention on adhesion Published by institution, 1963,- № 6. 26-45c.

26. Барский, М. Р. Влияние динамических процессов на коэффициент сцепления электровозов /М. Р. Барский// М.: Труды ЦНИИ МПС-1952 - 27-35с.

27. Барский, М. Р. Экспериментальное исследование процессов буксования и юза электровозов / М. Р. Барский, И. Н.Сердинова // М.: Сборник проблемы повышения эффективности работы транспорта: изд. АН СССР, 1970. - 98-1 Юс.

28. Barwel, F.J..The N.E.L. contribution to adhesion studies. /F. J/.Barwel, R. G. Woolacot // London, Convention on adhesion. 1963. - №9. 91-97c.

29.Lenkewicz, W.Wplyw organ wymuszonych na proseky tarcia metali /W. Lenkewicz, // Krakow Zeszyty naukowe Akademii Gorniko-Hutniczej, 1967.W,-v.l3 - Nr.2. 99-108c.

30.Tross, A. Der Kraftschlus zwischen Rad und Schiene: /А. Tross// Berlin ZEV -Glasers Annalen,1969 v93 -№.10. 310-320c.

31.Лужнов, IO. M., Потери энергии и их роль при реализации сцепления колёс с рельсами: научное издание/ Ю. М. Лужнов, В. А. Попов В. А., В. Ф. Студентова — М.: транспорт, 1985.- 138с - Библиограф.; 133-138с.

32. Barwel, F. Т. Einige Ergebnisse über Reibung und Verschliesunter beson-derer Bezugnahme auf die Reibzahl zwischen Radern und Schiene /F. T Barwel// Berlin ZEF -Glasers Annalen. 1957. V.81. - №.I. S.l-3. -

33.Минов, Д. К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей: научное издание / Д. К. Минов - М.: Транспорт, 1965.- 267 с. - Библиограф.: 261-266с.

34.Buscher, М.Регулирование проскальзывания колёс на электровозах с асинхронным трёхфазным приводом / М. Buscher //Железные дороги мира. 1994. - №4. 86-91с.

35.Покровский, С. В. Улучшение сцепных свойств электровозов с безкол-лекторными двигателями: Диссертация доктора технических, наук. 05.22.07: защищена 1998 / С. В Покровский Москва ВНИИЖТ , 1998. -290 с. -Библиограф.: 281 -289с.

36. Самме, Г.В. Фрикционное взаимодействие колёсных пар локомотива с рельсами: научное издание /Г. В.Самме. - М: Маршрут, 2005. - 80с Библиограф.;77 -79с.

37. Лужнов, Ю.М. Сцепление колёс с рельсами (природа и закономерности): научное издание /Ю.М. Лужнов. - М.: Интекст, 2003. - 144с. Библиограф.: 142—143 с.

38.Klingel, H. Uber die Lauf der Eisenbahnwesen auf gerader Bahn /Н. Klingel // Berlin, Organ fur die Fortschritte des Eisenbahnwagen in technischer Beziehung Neue Fogle.1883. XX. Baud. - 113-123c.

39.Динник A. H. Удар и сжатие упругих тел: /А.Н. Динник// Киев: Известия Киевского политехнического института. 1909. - №4. 75 - 82с.

40.Carter, F. W. On the action of locomotive driving whee /F. W. Carter// Proc. Roy. Sok. -Ser.A.,1926. -№.11. 151-157c.

41.Голубенко, А. Сцепление колеса с рельсом: научное издание./Голубенко А. Киев. Издательство Випол, 1993. - 448с. - Библиограф.: 440 - 447с.

42.Сакало, В. И.,. Контактные задачи железнодорожного транспорта: научное издание /В.И. Сокало, B.C. Коссов - М.:Машиностроение,2004. - 496 с ил.

43. Рудаков, 3. 3. Сопротивление перекатыванию цилиндрических тел при учете силы трения сцепления в условиях пространственной задачи теории упругости / 3. 3. Рудаков//М.: Изв. Вузов. Машиностроение, 1959. - №5. 145-148с.

44. Калкер, Дж. Принцип минимума для закона сухого трения (с приложением к задаче о качении двух цилиндров) /Дж. Калкер // Науч. труды Амер. общ-ва инж.-мех.,1971. -№4. 60-166с.

45. Калкер, Дж. Переходные явления в двух упругих цилиндрах, катящихся друг по другу с сухим трением / Дж. Калкер //. Науч. труды Амер. общ-ва инж.-мех.-1970. Т.37. - №3.92-114с.

46. Калкер, Дж., Обзор теории локального скольжения в области упругого контакта с сухим трением / Д. Ж. Калкер, А. Д. Патер //Прикладн. мех. 1971. Вып.5. - 9-20с.

47.Hertz, H. Tiber die Beruhrung fester elastischer Korper und Uber die Hdrite: научное издание/Н. Hertz.-Leipzig: Gesanvmelte Werke. 1895. - 124c., Bdl.

48. Pater, A. D. On the Reciprocal Pressure between Two Elastic Bodies / A. D Pater// Amsterdam. Proc. of Symp on Rolling Contact Phenomena.Ed. Bid well, 1962. - 29-75c.

49. Сообщ. БЭИ МСЖД Экспериментальная проверка теории "колесо-рельс" /Сообщ. БЭИ МСЖД //Железные дороги мира. 1977. - №6. 77-78с.

50. Бурчак, Г. П. Модель для описания извилистого движения колесной пары с посадкой с зазором кольца на центр /Г. П. Бурчак,.Л. В Винник // Юбилейный сб. науч. тр. М.:МИИТ, 1997 Вып.912. - 33-42с.

51. Розенфельд, В. Е. Теория электрической тяги: научное издание / В. Е. Розен-фельд, И. П. Исаев, Н. Н. Озеров, М. И. Озеров; под общей редакцией И. П. Исаева. - М.: Транспорт. 1995 - 294 е., и.л

52.Костецкий, Б. И., Дислокационная модель процесса холодной сварки металлов /Б.И. Костецкий„И. П. Ивженко // М.:"Автоматическая сварка", 1964, - №5. 86— 91с.

53.Красулин, Ю. Л., Роль дислокаций в процессе образования соединения при сварке давлением с подогревом металла с полупроводником. /Ю. Л. Красулин, В. Д. Иванов, Л. М. Круглов // "Известия АН СССР. Неорганические материалы", 1965.- №7. 58-67с.

54.Семенов, А. П. Схватывание металлов: научное издание/А. П. Семенов, М., Машгиз, 1968 - 184с.

55. Гельман, М. С. Основы сварки давлением: научное издание /М. С. Гельман — М.:"МАШИНОСТРОЕНИЕ", 1970,-312 с-Библиограф. 302-3 Ю.с

56. Билль, В. И. Сварка металлов трением: научное издание/В. И. Билль М.,Машгиз, 1964. - 156с. - Библиограф. 151-154.С

57. Киттель, Б. А. Введение в физику твердого тела: научное издание / Б. А. Кит-тель - М.,Физматгиз 1963.-211с., ил

58 Kalker, J. J Survey of wheel-rail rolling contact theory /J. J Kalker // vehicle system dynamics, 1979, vol, - №5. 317-358c.

59. Ляпушкин, H. H. Физическое обоснование зависимости коэффициента сцепления колеса с рельсом от скорости движения/ Н. Н. Ляпушкин//М.:Наука и техника транспорта, 2008,- №1. 65-66с.

60. Френкель, Я. И Zs. f. Phys.:Hay4Hoe издание/ Я.И. Френкель - М.АН СССР, наука 1926 - 572с.

61. Рабинович, М. X. Прочность и сверхпрочность металлов: научное издание/ М. X. Рабинович М, Сообщ. БЭИ МСЖД, 1968 - 351с.,ил.

62. Коттрел А. Дислокации и пластическое течение в кристаллах: научное издание/ А. Коттрел М.: Металлургиздат, 1958.- 176с. — Библиограф. 165-175.с

63. Уэрт, Ч,. Физика твердого тела: научное издание/ Ч. Уэрт, Р. Томсон.-М.:Мир, 1966- 296с., ил.

64. Жданов, Г. С. Физика твердого тела: научное издание / Г. С. Жданов.- М.: МГУ, 1961.-156с.-Библиограф. 149-155.С

65. Мак Лиин, Д. Граница зерна в металлах: научное издание/ Д. Мак Лиин. - М.: Металлургиздат, 1980. -142с.,ил.

66. Чалмерс, Б. Физическое металловедение: научное издание/ Б. Чалмерс М.: Металлургиздат, 1963. -174с.- Библиограф. 162-173 .с

67. Фридель, Ж. Дислокации: научное издание/.Ж. Фридедь, М.:"Мир", 1967.-211с. - Библиограф. 201-210.C

68.Захаров, С. М. Контактно - усталостные повреждения колес грузовых вагонов: научное издание/ С. М. Захаров М.,Интекст„ 2004. -150 е., ил.

69. Каракозов, Э. С. О кинетике процесса образования соединения при сварке в твердом состоянии однородных металлов: / Э.С. Каракозов, Б. А. Дарташкин, М. X. Шоршоров// М.:Физика и химия обработки металлов, 1968.— №3. С75-81

70.Айбиндер, С. В. Некоторые особенности сварки давлением /С. В. Айбиндер, Э. Ф. Клокова //Рига Известия АН Латв. ССР", 1968,- № 12. 45-62с.

71. Гельман, А. С. О природе сварки трением:/А. С. Гельман// М.: Автоматическая сварка, 1965.-№3. 20-25с.

72.Пайрлс, Р. Квантовая теория твердых тел: научное издание /Р. Пайрлс. - М.: Ин. Лит, 1956. -131с-Библиограф. 127-130.С

73. Ной, Дж., Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров: научное издание/Дж. Ной-М.: Мир", 1970. -102с. - Библиограф. 97-101.с.

74.Burgers, J, M. Proc. Komunkl. /J, M.Burgers//Ned. Akad. Wetenschap, 1939~№ 42. 293-297c.

75. Averbah, B. L. The adhesion of electric locomotives /В. L. Averbah, В. E. Warren// Appl. Phys., 1949 - № 20/1066/. 86-9le.

76. Рид, В., Дислокации в кристаллах: научное издание/ В. Рид.- М.:,"Мир",1957. - 77с. - Библиограф.: 74-76.с

77. Лашко, Н. Ф.Металловедение сварки: научное издание / Н. Ф. Лашко, С. В. Лашко-Авакян.-М.:Машгиз, 1954.- 121с.-Библиограф. 112-120.С

78. Кубашевский, О. Окисление металлов и сплавов: научное издание/О. Куба-шевский, Е. Гопкинс - М., "Металлургия", 1975. -191.с - Библиограф. 186-190.С

79. Bowden, F. P. Properties of metallic surfaces./F. P Bowden, D. Tabor//, London, Reprint 1953 -№ 13,21c.

80. Ахматов, А. С. Молекулярная физика граничного трения: научное издание /А. С. Ахматов.-М.: Физматгиз, 1963.- 148с-Библиограф.: 186-190с.

81. Whietehead, J. R. Surface deformation and friction of metals at light loads/J.R Whietehead//London, "Proceedings of the Royal Society", 1950.-№4.86-91c.

82. Tylecot, R. F. Investigation of pressure welding /R. F Tylecot//London, British welding Journal, 1954. -N3. 28-36c.

83. Ляпушкин, H. H. Модель физических процессов в пятне контакта при движении колеса по рельсу со скольжением/Н. Н. Ляпушкин А. Н. Савоськин// М.: Наука и техника транспорта, 2007,- №4. 69-74с.

84. Астров, Е. И. Плакированные многослойные металлы: научное издание/Е. И. Астров -М.:Металллургия, 1965.- 154 с-Библиограф.: 150-155с.

85. Мак Farlane, J. S. Adhesion of solids and the effect of surface films: /J. S. MakFar-lane D Tabor// Proceedings of the royal Society, 1950 -№ 1069/ 202A N32-45

86. Miller, Т. С Convention on adhesion: научное издание/Т. С Miller. London, 1963 .-N156

87. МПС ССР, Методические указания по эксплуатационной деятельности локомотивных депо /МПС СССР - М.: Транспорт, 1977, - 88с,

88. Ляпушкин, Н. Н Физические процессы при скольжении колеса по рельсу/ Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин, А. П. Чучин // М.: Мир транспорта, 2006. -№4. 16-23с.

89. Джонсон, К. Механика контактного взаимодействия: научное издание /К Джонсон. - М.:Мир, 1989.- 509с. - Библиогр.: 501-509с.

90. Haines, J. Contact stress distributions on elliptical contact surfaces subjected to radial and tangential forces/J. Haines, E Ollerton// Prog. Instn. Engrs. 1963.-№4. 95-108c.

91. Петров, С. IO. Свойства материалов трибосистем колодка - колесо -рельс. /С. Ю. Петров// М.; МНИТ, 2000. - 210с. - Деп. ЦЖИТИ МПС № 6309.

92. Ляпушкин. Коэффициент сцепления и относительная скорость скольжения колеса по рельсу /Н. Н. Ляпушкин, А. Н Савоськин// М.: Соискатель, 2005 - №1, 116-119с.

93. Горячева, И. Г. Механика фрикционного взаимодействия: научное издание /И. Г. Горячева - М.: Наука, 2001. - 478с. - Библиограф.: 471-475с.

94. Kalker J. J. Rolling with Slip and Spin in the Presence of Dry Friction/J. J Kalker// wear. -v.9. -20-38c.

95. Poon, S. Y., Heines D. J. Deep Groove Rolling Parameter Trans. ASME/ S. Y. Poon, D. J. Heines// J.of Lubrication technology, 1998. - v.91.Nr.2 - P.I 1-19.

96. Ляпушкин, H. H. "Сталь-пленка: фрикционные связи / H. Н. Ляпушкин//М.: Мир транспорта, 2007, - №1, 62-65с.

97. Кравчук, А. С. Вариационный метод решения контактных задач: Автореф. дис. д-ра физ-мат. Наук:05.22.07 /А. С. Кравчук - М, 1980. - 32с.

98. Fridriksson, В., Variational inequalities in structural mechanics with emphasis on contact problem, /В Fridriksson, G . Rydholm, P, Sjobblom// Trondheim. jn. Finite element Non-linear Vech. 1978-№4. 863-884c.

99. Ollerton, E., Piggot. R Experimental determination of adhesion and slip in rolling contact/E. Ollerton, R. Piggo// Journ.of strainAnalysis ,1970. - №.3. 193 -199c.

100. Калкер, Дж. Принцип минимума для закона сухого трения (с приложением к задаче о качении упругих цилиндров): /Дж. Калкер// Науч. труды Амер. общ-ва.инж-мех.- Прикл. мех.,1971. Т.38. - №4. 160-166с.

101. Гольдштейн, Р. В. Решение вариационными методами пространственных контактных задач качения с проскальзыванием и сцеплением. /Р. В. . Гольдштейн, А. Ф. Зазовский, Р. П. Спектор//Успехи механики, 1982. - Т.5-Вып.3/4. - 62-102с.

102. Спектор, А. А. Вариационный метод исследования контактных задач с проскальзыванием и сцеплением./А. А. Спектор-М.:1977 - 39-42с. - Докл. АН СССР 1977.- Т.236 -№1103. Griffith, A. A. Experimental determination of adhesion and slip in rolling contact/A. A. Griffith//Phil. Trans. Roy. 1941. - №5 163 -167c.

104. Lipsins, M. Untersuchen über die Kraftschlu|3 und Schlupverhaltnisse zwiscyen Rad und Schine/M./Lipsins//Zev-Glasers Annalen.1965. v.87. - Nr.2. 53-62c.

105. Bugarcic H. Das Haftwertproblem in seiner Auswirkung auf die Fahr-zeugtechnik bei Leichttriebwagen des Nahschnellverkehrs /Н. Bugarcic// leichtbau der Ver-kehsfahrzeuge.1968v.12. - N6. 249-253c.

106. Эвендховен, H. Экспериментальные исследования сцепления движущей оси с приводом трёхфазного тока/Н. Эвендховен//М.:Железные дороги мира. 1981 — №12. 7-18с.

107. Cap, J. Modelove vysetreni sklurovych characteristic selesnicho dvojkoli, pri zhenach napravoveho tlaku a jejich frekvence/J. Cap// Sbornik VSD, a VUD.1973. -Nr.54.- 79 -85c.

108. Weber, H.H. Unturschungen und Erkentnisseuber das Adhasionsverhal-ten elektrischen Lokomotiven/H. H. Weber// El. Bahn, 1992. - 20,N2. 95-97c.

109. Ляпушкин,Н. Н.. Кинетика процесса сцепления колесо-рельс./ Н. Н. Ляпуш-кин, А. Н. Савоськин.// Вестник XI Международной конференции "Проблемы механики железнодорожного транспорта", Днепропетровск, - 2004, 116с.

110. Ляпушкин,Н. Н Анализ процесса сцепления колесо-рельс./Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин // Вестник XII Международной конференции "Проблемы механики железнодорожного транспорта", Днепропетровск, 2005, — 92-94с.

111. Меншутин, H.H. Исследование скольжения колёсной пары электровоза при реализации силы тяги в эксплуатационных условиях /Н. Н Меншутин// М.:Науч. Труды ВНИИЖТ.Трансжелдориздат, 1960. Вып.188. - 113-132с.

112. Frederich, F. Schlupfmessung als Teilproblem zur automatischen Zug-und Bremskraftregelung von Schienenfahrzeugen /F. Frederich// ZEVGlasers Annalen. 1969. v.93. - №.12. 366-370c.

113. Weinhardt, M. Dreystromversuchsfahrzeng der Niderfadischen Eisenbahnen Ad-hasionsmessugen/M. Weinhardt // Elektrische bahnen.1977 - №12. 329 - 338c.

114. Гойхман, Л. В. Некоторые результаты исследований термоконтактных про-цессов./Л. В. Гойхман, А. Л. Дронов, Н. Д Желев// Труды Академии коммунального хозяйства. Городской транспорт, 1978. - №5. 31 - 46с.

115. Александров, А. И. К определению коэффициента тяги при качении колеса по рельсу./А. И. Александров, Е. С. Колесова //М.: Вест. ВНИИЖТ 1988 - №7. 45-47с.

116.Александров, А. И., К определению коэффициента тяги при качении колеса по рельсу./А. И. Александров, Е. С. Колесова // Вест. ВНИИЖТ 2000 №8. 24-3 7с.

117. Ляпушкин, Н. Н. Уточнение модели взаимодействия колеса локомотива с рельсом на основе дислокационной теории пластического течения металлов. //Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин, А. А. Чучин//Транспорт Урала, Екатеринбург, 2010,-№2, 51-53с.

118.. Ляпушкин, Н. Н. К вопросу о механизме сцепления колесо-рельс подвижного состава. /Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин// Тезисы докладов Научно-практической конференции, "Колесо-рельс 2003" ВНИИЖТ,2003,- 128-129с.

119. Koffman, I.L. Gummigefederte Lokomotivraden./ L. L. Koffman // DET 1974,,22, -№1, 27-ЗОс.

120.Петров, H. П. Влияние трения при передаче работы упругим ремнём /Н. П. Петров//Изв. С.-Пб. Технолог. Ин-та., 1893. -№1. 1-43с.

121. Palmgren, A. Sliding Friction in Ball Bearings/A. Palmgren //Engineering, 1919. -№.7 - 289-305c.

122. Ляпушкин, H. H. Физическое обоснование зависимости коэффициента сцепления колеса с рельсом от скорости движения./ Н. Н. Ляпушкин // М.:Наука и техника транспорта, 2008. ~№1 65-66с.

123. Heathcote, H.L. The Ball Bearing in making, under test and in service /H.L. Heathcote //London. Proc.Inst.Autj-Engineers,1921.- №.15. 569-622c.

124.Tomplinson, J.A. A Molecular theory of friction/J.A Tomplinson// London,Philos.Mag. 1929. - №.198. 905-939c.

125. Ишлинский, A. IO. Трение качения/А. Ю. Ишлинский//М.: Прикл. Матем. и мех. 1938.. Вып.2. - №.2 245-260с.

126. Logston, С. F., Itamic G. S. Locomotive Friction Creep Studies /С. F. Logston, G. S. Itamic// J. Jng.Trans ASME,1980, - № 9 130-136c.

127. Савоськин, A. H. Влияние крутильных колебаний в колесно-моторном блоке на процессы срыва сцепления колес локомотива с рельсами/ А. Н. Савоськин// Труды МИИТ, 1997. Вып. 912. - 104с.

128. Руководство по эксплуатации электровоза ВЛ 80Р ( ред. Б. А. Тушканова). — М.: Транспорт, 1985. - 541с.

129. Долгачев Н. И. Прогнозирование динамических качеств и оптимизация параметров рессорного подвешивания электровозов при их вертикальных колебаниях. Диссертация Долгачев Н. И. кандидата техн. наук: 05.22.07: защищена в 1987/ Долгачев Н. И.- Москва. МИИТ, 1987.- 182 е.- Библиогр.: 175-180с.

130. Чучин А. А .Индивидуальное потележечное и поосное управление силой тяги электровоза однофазно-постоянного тока с адаптацией по сцеплению. Диссерта-

ция Чучина А. А кандидата техн. наук:05.22.07 защищена в2005/Чучин А. А. -Москва. МИИТ, 2005.- 173 е.-Библиогр.: 165-171с.

131. В. Бюриков. Механическая часть подвижного состава: Учебник для вузов ж.-д. трансп. /В. Бюриков, А. Н. Савоськин, Г. П. Бурчак И.; под. Общ. ред. И. В. Бирюкова. - М : Транспорт, 1992 - 440с.

132. МПС СССР, Правила тяговых расчетов для поездной работы ./ МПС СССР// М. ¡Транспорт. 1985. - 287с.

133. Немыцкий, В. И, Качественная теория дифференциальных уравнений: научное издание/ В. И. Немыцкий, В. В. Степанов// М.:Гостехиздат,1949. - 164с.,ил.

134. Ляпушкин, Н. Н. Сопоставление процессов холодной сварки в условиях трения скольжения и качения колеса по рельсу со скольжением/ Н. Н. Ляпушкин// М.:"Наука и техника транспорта", 2007, - №2, 73-78с.

135. Ляпушкин, Н. Н, Уточнение модели взаимодействия колеса локомотива с рельсом на основе дислокационной теории пластического течения металлов. /Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин, А. А. Чучин// Екатеринбург, Транспорт Урала, 2010, - №2, 51-53с.

135. Бабаков, И. М. Теория колебаний, научное издание/И. М. Бабаков. -М.:тех-теор.лит 1958.— 121с.,ил

136. Ляпушкин,Н. Н. Автоколебания колеса при срыве сцепления его с рельсом. /Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин, А. А. Чучин// Москва, Труды Всероссийской научно-практической конференции "Транспорт России: проблемы и перспекти-вы"2007 - 66-71с.

137. Харкевич, А. А. Автоколебания: научное издание/А. А. Харкевич М.:Гостехиздат, 1954. - 89с.,ил

138. Ляпушкин, Н. Н. Авторское свидетельство № 712297 Устройство для увеличения сцепления колеса с рельсом. /Н. Н. Ляпушкин, Р. С. Бендтиткис// опубл. 30.01.1980, -бюл.№ 4

139. Ляпушкин, Н. Н. Авторское свидетельство № 712296 Способ увеличения сцепления колеса с рельсом /Р. С. Бендтиткис, Н. Н. Ляпушкин, Н. А. Панькин// опубл. 30.01.1980,- бюл. № 4

140. Ляпушкин, Н. Н. Расчет температуры в контакте колесо-рельс при скольжении./ Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин// М.;Мир транспорта,, 2005. - №1, 28-30с.

141. Ляпушкин, Н. Н. Термодинамика взаимодействия поверхностей колеса локомотива и рельса / Н. Н. Ляпушкин//М.: Мир транспорта, 2008, - №1, 14-19с.

142. Минов, Д. К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей: научное издание/ Д. К. Минов — М.: Транспорт, 1965. -267с.

143. Ляпушкин, Н. Н. Реализация сцепления локомотива с независимой системой возбуждения тягового двигателя / Н. Н. Ляпушкин //М.: Мир транспорта, 2011 -№4. 31-34с.

144. Ляпушкин, Н. Н. Сравнительный анализ реализации сцепления локомотивов с последовательной и не зависимой системой возбуждения тягового двигателя / Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин, А. А. Чучин,//М.: Мир транспорта, 2010, -№ 4. 62-67с.

145. Ляпушкин, Н. Н. Сравнительный анализ реализации сцепления колеса с рельсом для локомотивов с последовательной и независимой системой возбуждения тягового электродвигателя при "наезде" на масляное пятно /Н. Н. Ляпушкин // М.: Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник РАН ВИНИТИ, 2011. - №6, 34-39с.

146. Головатый, А.Т. Независимое возбуждение тяговых двигателей электровозов: научное издание / А. Т. Головатый, И. П. Исаев, Е. В. Горчаков М.:Транспорт, 1976,- 150 е.,ил.

147. Ляпушкин, Н. Н. Моделирование процесса сцепления колеса локомотива с рельсом при шунтировании обмотки якоря тягового электродвигателя (ТЭД) последовательного возбуждения /Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин, А. А. Чучин// Санкт Петербург Транспорт Российской федерации, 2010. - №6 50-54с.

148.Ляпушкин, Н. Н. Сравнительный анализ сцепления колеса локомотивов с рельсом при шунтировании обмотки якоря тягового электродвигателя (ТЭД) последовательного возбуждения с независимым возбуждением / Н. Н. Ляпушкин// М. :МИИТ, Труды XI научно-практической конференции "Безопасность движения поездов", 2010. 56-58с.

149 Савоськин, А. Н., Исследование процессов срыва сцепления и буксования в тяговом приводе I класса/А. Н. Савоськин .,А. А. Чучин, А, П, Васильев // М.: Наука и техника транспорта. МИИТ, 2009, - №2. 41-50с.

150 Ляпушкин, Н. Н. Уточнение модели скольжения и сцепления колеса локомотива с рельсом / Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин, А. А. Чучин//Вестник В.Э.Л. НИИ, Новочеркасск, 2011, -№ 4, 17-21с.

151 Савоськин, А. Н., Процессы автоколебаний, возникающие при срыве и восстановлении сцепления колеса электровоза с рельсом. /А. Н. Савоськин, А. А. Чучин, А. П. Васильев// Хабаровск: ДВГУПС, 2008, Вып. 5 - 200-204с.

152. Штремель, М. А. Прочность сплавов: научное издание /М. А. Штремель Часть 2.-М.: МИСиС,1997. - 527 е.,ил

153. Ляпушкин, Н. Н. Применение физической модели сцепления для исследования устойчивости движения колесной пары, упруго связанной с тележкой /Н. Н. Ляпушкин, А. Н. Савоськин, А.П. Васильев// Екатеринбург, Труды международной научно-технической конференции Транспорт XXI века, 2011, - 244 -251с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ80Р ДЛЯ РАСЧЕТА ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ СИСТЕМЫ ЭКИПАЖ-ПУТЬ И КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ КОЛЕСНО-МОТОРНЫХ БЛОКОВ

№ п/п Наименование Обозначение Значение Размерно сть

1 2 3 4 5

1. Масса надрессорного строения тележки тт 5140 кг

2. Масса тягового двигателя »Inn 4300 кг

3. Масса колесной пары пгкп 3350 кг

4. Приведенная масса пути, приходящаяся на одну колесную пару, которая учитывает массы рельсов, шпал и путевого полотна, участвующих в колебаниях mn 310 кг

5. Жесткость пружин одного комплекта кузовной ступени рессорного подвешивания Э1СЦ 803 кН/м

6. Коэффициент эквивалентного вязкого трения одного комплекта кузовной ступени рессорного подвешивания А 37 кН-с/м

7. Жесткость пружин в буксовой ступени рессорного подвешивания в расчете на одну буксу Жь 2560 кН/м

8. Коэффициент эквивалентного вязкого трения в буксовой ступени рессорного подвешивания в расчете на одну буксу л 34,7 кН-с/м

9. Жесткость подвески двигателя J/Сдв 10000 кН/м

10. Коэффициент эквивалентного вязкого трения подвески двигателя Ä» 74 кНс/м

11. Жесткость пути, приходящиеся на одну колесную пару ж„ 38500 кН/м

12. Коэффициент эквивалентного вязкого трения, приходящиеся на одну колесную пару А 60 кН-с/м

13. Момент инерции надрессорного строения тележки относительно оси у Jyi 6600 кг-м2

14. Момент инерции надрессорного строения тележки относительно оси X J XT 3200 кг-м2

1 2 3 4 5

15. Момент инерции тягового двигателя относительно оси колесной пары 1600 КГ'М2

16. Момент инерции колесной пары относительно оси X •^хкп 2480 кгм2

17. Передаточное отношение зубчатой передачи м 4,19 —

18. База тележки 2 а 3,0 м

19. Расстояние между кругами катания колес 25 1,6 м

20. Расстояние между точками крепления пружин в буксовом подвешивании 2 Ъх 2,2 м

21. Расстояние между точками крепления пружин в центральном подвешивании 2Ьг 2,2 м

22. Расстояние от оси колесной пары до центра масс двигателя ц 0,578 м

23. Расстояние от центра масс двигателя до точки подвески двигателя 0,582 м

24. Расстояние от точки подвески двигателя до оси тележки «21 0,34 м

25. Угловые жесткости: вал якоря (левая сторона) вал якоря (правая сторона) ось колесной пары С\ с2 Сз 1,488-106 1,796-10б 1,21-107 Н-м/рад Н-м/рад Н-м/рад

26. Коэффициенты демпфирования: вал якоря (левая сторона) вал якоря (правая сторона) ось колесной пары Р\ Рг А 1,19 1,32 2,3 Н-м-с/рад Н-м-с/рад Н-м-с/рад

27. Моменты инерции: якоря шестерни колесной пары и большого зубчатого колеса Л Рш $кп"^«^озк 72 0,6 237,5 кг-м2 кг-м2 кг-м2