На правах рукописи
Лубягов Александр Михайлович
ПОВЫШЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ И СТАБИЛЬНОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕС ЛОКОМОТИВА С РЕЛЬСАМИ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ МОДИФИКАТОРОВ ТРЕНИЯ
(на примере электровоза ВЛ-80)
Специальность: 05.02.04 – “Трение и износ в машинах”
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Ростов – на – Дону
2002
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовском государственном университете путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» (РГУПС), на кафедре «Путевые и строительные машины»
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Шаповалов Владимир Владимирович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кохановский Вадим Алексеевич, кандидат технических наук, доцент Зубков Евгений Николаевич
Ведущая организация: Новочеркасский электровозостроительный завод
Защита состоится: « 5 » декабря 2002 года в 15 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д218.010.02 Ростовского государственного университета путей сообщения (РГУПС) г. Ростов на Дону, Площадь им. Стрелкового полка народного ополчения, 2, РГУПС.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУПС.
Автореферат разослан « 5 » ноября 2002 года.
Ученый секретарь диссертационного совета д. т.н., профессор А.
Лубягов Александр Михайлович
ПОВЫШЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ И СТАБИЛЬНОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕС ЛОКОМОТИВА С РЕЛЬСАМИ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ МОДИФИКАТОРОВ ТРЕНИЯ
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Подписано к печати 04.11.2002 г. Формат 60х84/16
Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1.
Уч.-изд. Л. 1. Тираж 100. Заказ № 000
Ростовский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации.
Лицензия ЛР №65 – 54 от 01.01.2001 г.
Ризография РГУПС. Лицензия ПЛД №65 – 10 от 01.01.2001 г.
Адрес университета: 344038, г. Ростов – на – Дону, пл. им. Ростовского стрелкового полка народного ополчения, 2.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
Коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами остается одним из основных показателей функциональной эффективности локомотива как тягового транспортного средства. Повышенный расход энергии на тягу и интенсивный износ колес и рельсов являются наиболее острыми проблемами рельсового транспорта. Устойчивое сцепление колес локомотивов с рельсами не всегда реализуется, что требует большого расхода песка, как наиболее эффективного в настоящее время и широко распространенного способа повышения сцепления колесных пар с рельсами. В свою очередь использование песка приводит к интенсивному износу колес и рельсов, загрязнению верхнего строения пути и снижению общей надежности элементов подвижного состава.
Исследования условий наиболее полной реализации силы сцепления колёс подвижного состава с рельсами и мероприятий, обеспечивающих эти условия, имеют большую практическую ценность. От величины и стабильности значений коэффициента сцепления зависят важные технико-экономические показатели эффективности локомотивной тяги, а также надежности и долговечности ее элементов.
Исследования в области физико-химических и фрикционных свойств поверхностных слоев загрязнений бандажей колесных пар и рельсов остаются актуальными и необходимыми при изучении процессов, протекающих в контакте трибосистемы “колесо-рельс”.
Исследования фрикционных характеристик тяжело нагруженной системы “колесо-рельс” и разработка методов повышения величины и стабильности тягового усилия локомотивов представляются актуальными и перспективными.
Целью работы является разработка научно обоснованных конструктивных и технологических методов повышения коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами путем модификации поверхности трения (применение в зоне контакта третьего тела).
Научная новизна работы заключается в следующем:
· разработаны составы твердого и жидкого (летний и зимний варианты) активизаторов сцепления. Получен патент РФ 7 С 10 М 169/04//(С 10 М 169/04, 125:02, 125:26, 125:28, 155:02, 159:04, 101:02), С 10 N 50:02 Рельсовый модификатор трения./ В., Н., Могилевский В. А., М. и др. (Российская Федерация).- № 000 от 20.07.01. Заявка № 000, приоритет от 01.01.2001. 4с.;
· доказана эффективность разработанных методов повышения и стабилизации тяговых характеристик локомотивов;
· на базе данных динамического расчета уточненной модели механической системы “электровоз ВЛ-80 – путь” произведена корректировка рецептуры модификаторов трения с целью повышения среднего уровня величины коэффициента сцепления колес электровоза ВЛ-80 с рельсами и стабилизации силы тяги локомотива;
· разработаны методы тепловой диагностики и прогнозирования начала срыва сцепления (подана заявка на патент).
Практическая ценность работы заключается в разработке методов и рекомендаций по повышению сцепных качеств локомотивов путем воздействия на зону фрикционного контакта модификаторами трения. Разработаны приводы подачи твердого и жидкого вариантов модификаторов трения. Научно обоснован и разработан принцип подачи жидкого активизатора сцепления, воздействующего на поверхность взаимодействия колеса и рельса, распылением сжатым воздухом. Рациональная геометрия сопла форсунки и воздушное экранирование стенок рабочего тела позволяют уменьшить износ элементов привода при подачи абразивно-жидкостной смеси.
Реализация работы. Использование научно-технической продукции осуществляется на предприятиях Северо-Кавказской железной дороги (локомотивное депо станции Батайск).
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и одобрены на 3-й научно-практической конференции “Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте”, М., МИИТ, 2000; на заседаниях кафедры “Путевые и строительные машины”, РГУПС, 1998-2001 г.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 10 научных работ. Список указанных работ приведен в конце автореферата.
Объем и содержание. Диссертация состоит из 6 глав, изложенных на 198 страницах, содержит 25 таблиц, 66 рисунков, библиографию в количестве 112 наименований, общих выводов и приложений.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Введение отражает актуальность темы, практическую ценность и направление выбранных исследований.
В первой главе проведен анализ состояния исследуемого вопроса, поставлены цели и задачи исследования.
Рассмотрены вопросы взаимодействия колеса и рельса при качении, проведен анализ факторов, определяющих процессы сцепления колеса с рельсом, рассмотрены мероприятия, направленные на повышение тяговых характеристик подвижного состава, а также способы и устройства для обнаружения боксования локомотива.
Изучению процессов сцепления на контакте трибосистемы “колесо-рельс” посвящен ряд широко известных работ М. М. Герца, Ж. Д. Желева, М. А. Спицина, Н. М. Михина, С. М. Андриевского, Н. Н. Беляева, И. П. Исаева, Н. Н. Меньшутина, Б. С. Ковальского, Н. П. Петрова, Ю. М. Лужнова, А. И. Кармазина, А. Ю. Ишлинского, Н. Б. Демкина, А. Н. Долганова, Е. Я. Красковского, Н. И. Глаголева, Э. М. Френкеля и др. Большой интерес представляют работы зарубежных исследователей: Ф. Боудена, Д. Тейбора, А. Фепля, Д. Колкера, Р. Лоренца, Д. Мура, Ф. Нувиона, А. Тросса, А. Коллинза и др.
Исследования в области физико-химических и фрикционных свойств поверхностных слоев загрязнений бандажей колесных пар и рельсов остаются актуальными и необходимыми при изучении процессов, протекающих в контакте трибосистемы “колесо-рельс”. Практика эксплуатации железных дорог, исследования Ю. М. Лужнова, С. И. Косикова, Р. Г. Черепашенца и других отечественных ученых показывают, что сцепление колес с рельсами во многом определяется свойствами их поверхностных слоев. Анализ рассмотренных работ показывает, что одним из наиболее существенных факторов, определяющих процессы трения-сцепления, являются физико-химические и фрикционные свойства тонких слоев загрязнений поверхностей трения.
Коэффициент сцепления остается одним из основных показателей функциональной эффективности локомотива как тягового транспортного средства. Повышенный расход энергии и интенсивный износ колес и рельсов являются наиболее острыми проблемами рельсового транспорта.
Анализ исследуемого вопроса показал актуальность разработок новых технологий, стабилизирующих коэффициент сцепления локомотива с рельсами и повышающих тяговые характеристики локомотивов. Кроме того, одним из главных направлений повышения эффективности железнодорожного транспорта является исследование процессов срыва сцепления и разработка устройств раннего обнаружения боксования колесных пар локомотива.
Вторая глава посвящена физическому моделированию системы. Для проведения намеченных исследований получена физическая модель системы “Электровоз ВЛ-80 – верхнее строение пути” на основе разработанной В. В. Шаповаловым методики комплексного моделирования.
Физическое моделирование механической системы включает в себя моделирование ВСП по дифференциальным уравнениям изгиба рельса, моделирование подвижного состава по дифференциальным уравнениям колебаний кузова на рессорах с вязкостными демпферами. Узел трения предлагается моделировать как самостоятельную подсистему с учетом взаимосвязи с динамической системой “электровоз – верхнее строение пути”. В основе методики физического моделирования лежит метод “анализа размерностей”. Получены критерии подобия, используемые для моделирования процесса взаимодействия колеса и рельса, и представлены результаты расчета масштабных коэффициентов перехода от натуры к модели.
В качестве условий для моделирования принимается равенство частот собственных колебаний натуры и модели. Для динамического подобия обеспечивается равенство констант масс и жесткости системы при проведении модельного эксперимента в реальном масштабе времени. С целью обеспечения аналогичных видов изнашивания в работе принят основной критерий равенства контактных давлений.
В третьей главе поставлены основные цели разработки модификаторов трения, дан анализ вязкостно-температурных и физико-химических свойств силикатных жидкостей, обоснован механизм повышения коэффициента сцепления, разработаны жидкий и твердый модификаторы трения, а также зимний вариант жидкого модификатора трения.
Основная цель разработки модификатора трения заключается в повышении уровня и стабильности величины коэффициента сцепления колёс локомотива с рельсами при минимальном увеличении интенсивности износа. Важной характеристикой активизатора трения является его способность быстро и эффективно нейтрализовывать слои поверхностных загрязнений в локальной зоне контакта колеса с рельсом.
Анализируя физико-химические свойства щелочных сред можно предположить, что использование их в качестве основы для смазочных материалов может дать ряд преимуществ перед существующими модификаторами трения.
Механизм повышения коэффициента сцепления основан на следующих факторах:
- комплексная механическая и химическая очистка поверхности качения бандажей колёсных пар, состоящая из механической чистки абразивом и нейтрализации загрязнений щелочной средой;
- повышение механической составляющей коэффициента сцепления, обусловленно присутствием абразива в зоне фрикционного контакта;
- протекание в зоне фрикционного контакта процессов физической и химической адсорбции молекул щелочи;
- образование на поверхности металла пленок вторичных структур, способствующих снижению интенсивности износа.
На основании анализа данных научной литературы и применения метода экспертных оценок приняты следующие абразивные компоненты, оказывающие наибольшее влияние на повышение коэффициента сцепления исследуемой пары – песок, карбид кремния, корунд. Для оценки степени влияния каждого фактора на величину коэффициента трения использовались методы математического планирования эксперимента. Анализ полученного уравнения регрессии показал, что все три абразивных порошка способствуют повышению коэффициента трения, а наибольшее влияние на повышение коэффициента сцепления в щелочной среде оказывает кварцевый песок.
На основе анализа физико-химических свойств жидкого стекла и вязкостно-температурных характеристик силикатных жидкостей разработаны составы 2-х зимних вариантов модификаторов трения. В качестве добавок в состав компонентов жидкого модификатора предлагается использовать глицерин и метиловый спирт. Разработана программа планирования эксперимента на языке программирования – Visual Basic 6.0. Получены оптимальные составы.
В четвертой главе представлены результаты лабораторных испытаний твердого жидкого и зимнего вариантов модификаторов трения.
Лабораторные испытания осуществлялись с использованием универсального измерительно-вычислительного комплекса, предназначенного для проведения трибологических исследований. Данный комплекс оборудован автоматизированной системой регистрации и обработки опытных данных. В состав комплекса входят: стационарная машина трения 2070 СМТ-1 и установка ИИ 5018, катковый стенд, автоматизированная система регистрации и обработки опытных данных.
Рис. 1. Изменение коэффициента трения во времени в зависимости от наличия третьего тела в зоне фрикционного контакта (проскальзывание 10%)
Рис. 2. Изменение интенсивности изнашивания в зависимости от скорости проскальзывания при различных состояниях фрикционного контакта при длительных испытаниях
На рис. 1 представлены результаты изменения коэффициента трения при модификации поверхности контакта модельных роликов. Изменение интенсивности изнашивания от скорости проскальзывания при различных состояниях фрикционного контакта представлено на рис. 2.
Результаты экспериментальных исследований следующие:
- модификаторы трения обеспечивают взаимодействие фрикционных поверхностей с коэффициентом трения не ниже 0,3 – 0,35. При наличии повышенного проскальзывания, характерного для режимов боксования, коэффициент трения возрастает до значений 0,4 – 0,45 (для жидкого модификатора);
- модификаторы нейтрализуют действие поверхностных загрязнений;
- в момент подачи модификаторов трения в зону контакта не наблюдается резких скачков коэффициента сцепления, как в момент подачи песка в зону контакта;
- при проскальзывании 5 – 20 % весовой износ уменьшается в 2 – 2,5 раза по сравнению с работой образцов при подаче в зону контакта песка;
- снижение интенсивности износа обусловлено формированием на поверхности трения вторичных структур щелочной природы;
- при предлагаемом способе модификации поверхности не создаются дополнительные адгезионные связи в контакте колеса с рельсом и, соответственно, дополнительное сопротивление качению колёс прицепного подвижного состава.
Применены физические методы исследования поверхности трения и тонких пленок на их поверхности. Сравнивая относительные интенсивности рентгеновских линий примесных фаз, сделан вывод, что на поверхности образцов появляется пленка, состав и толщина которой зависят от типа материала, применяемого в качестве активизатора сцепления. При использовании песка пленка носит окисный характер. При использовании жидкого модификатора трения пленка на поверхности образца носит щелочной характер, её толщина приблизительно в три раза больше, чем у пленки, образуемой в результате применения песка.
Для исследования химической связи были получены рентгеноэлектронные спектры с поверхностей образцов. Анализ рентгеноэлектронных линий свидетельствует о наличии не менее двух соединений кремния.
Пятая глава посвящена математическому моделированию системы “Электровоз ВЛ-80 – верхнее строение пути”. В разделе представлена модель движения электровоза ВЛ-80, расчетная схема и параметры (геометрические размеры, углы, массо-инерционные характеристики, характеристики связей и др.). Произведена адаптация математической модели, разработанной А. А. Зарифьяном. В модель введены функции коэффициента трения, изменяющегося по гармоническому закону, приближенно полученные в результате лабораторных испытаний модификаторов трения:
где 
– коэффициент трения, – среднее значение коэффициента трения, – амплитуда колебаний коэффициента трения, – частота изменения коэффициента трения по времени (Гц), – время.
Расчетная схема механической части секции электровоза ВЛ-80 принята в виде системы взаимосвязанных твердых тел (рис. 3). Число тел в расчетной схеме равно N=15: кузов, две рамы тележек, четыре корпуса двигателей, четыре якоря, четыре колесные пары. Ориентированный граф расчетной схемы механической части секции электровоза ВЛ-80 с тяговым приводом I-го класса представлен на рис.3.
Рис. 3. Ориентированный граф расчетной схемы механической части секции электровоза ВЛ-80 (тяговый привод I-го класса).
Обозначения: S0 - абсолютный базис, S1 - кузов, S2 ,S9 - рамы тележек, S3 , S6 , S10 , S13 - корпуса двигателей, S4 , S7 , S11 , S14 - якоря, S5 , S8,S12 ,S15 - колесные пары, u1,...,u29- соединения тел
На рис. 4 – 9 представлены некоторые результаты динамического расчета. Представлены графики вертикальной реакции пути, координат тел в расчетной схеме электровоза, продольных усилий между электровозом и составом, сил тяги колесных пар при подачи в зону контакта песка и модификатора трения, сил поперечного крипа, усилий в зубчатой передачи, усилий в подвеске редуктора и т. д.
Применение модификаторов трения позволяет стабилизировать значения силы тяги локомотива.
В результате работы получена зависимость амплитуды колебаний силы тяги локомотива ВЛ-80 от частоты изменения коэффициента сцепления колес с рельсами. Наибольшая нестабильность и резкий скачок амплитуды силы тяги наблюдается в пределах изменения частоты
коэффициента сцепления 16–18 Гц (рис. 10). На основе анализа динамического расчета можно сделать вывод о возникающем в механической системе привода локомотива явлении резонанса.
Рис. 10. Зависимость относительной амплитуды колебаний силы тяги локомотива от частоты изменения коэффициента трения во времени
Впервые на базе данных динамического расчета механической системы “электровоз ВЛ-80 – путь” произведена корректировка рецептуры модификаторов трения. С целью повышения среднего уровня величины коэффициента сцепления колес электровоза ВЛ-80 с рельсами и стабилизации силы тяги локомотива, были подобраны такие варианты модификаторов трения, которые не создавали амплитуд и частот колебаний коэффициента сцепления, приводящих к резонансу с механической системой.
В шестой главе рассмотрены вопросы разработки различных систем подачи жидкого и твердого модификаторов трения. Описывается методика проведения эксплуатационных испытаний системы подачи твердого, жидкого модификаторов трения и анализируются результаты натурного эксперимента.
Фрикционный брикет (твердый модификатор трения), предназначенный для повышения коэффициента трения металлических поверхностей, наносится на поверхность катания колёс локомотива с помощью специального устройства. Устройство подачи модификатора трения состоит из пневмопривода одностороннего действия с поступательным движением выходного звена, металлического кожуха, в полости которого размещаются брикеты модификаторов и крепёжных элементов. Система подачи твердого модификатора состоит из 16 устройств (на поверхность катания каждого колеса), манометра, редукционного клапана, фильтра-влагоотделителя, пневмораспределителя и механизма подачи.
Разработано принципиально новое устройство подачи жидкого модификатора трения, подана заявка на патент. Устройство состоит из емкости и 16 форсунок, из которых жидкий модификатор под давлением подаётся в контакт колёс локомотива с рельсами.
В настоящее время разработан новый экспериментальный вариант устройства подачи жидкого модификатора. Научно обоснован и разработан привод подачи жидкого модификатора трения, воздействующего на поверхность взаимодействия колеса и рельса распылением сжатым воздухом. Система привода имеет воздуховоды 2, 6, расположенные в корпусе 7 между зонами выхода рабочей смеси и зоной подачи рабочей смеси, при этом данный воздуховод подключен к системе повышенного давления (рис. 11). Взаимные столкновения абразивных частиц вследствие высокой скорости и турбулентности движения вызывают некоторое рассеяние и отклонение в пути абразивных частиц. Рациональная геометрия сопла 3 и воздушное экранирование стенок (область А и Б, см. рис.12) позволяют исключить катастрофический износ элементов привода при подачи абразивно-жидкостной смеси.
Процесс абразивно-жидкостной обработки заключается в направлении струи абразивной суспензии в контакт колеса с рельсом. Струя подвергается воздействию потока сжатого воздуха, который значительно увеличивает скорость истечения суспензии. В результате такого способа подачи модификаторов трения происходит высококачественная чистка поверхностей взаимодействия.
Разработаны принципы тепловой диагностики и прогнозирования начала срыва сцепления колеса с рельсом. Принцип обнаружения срыва сцепления заключается в следующем: при качении колеса по рельсу в реальных условиях реализуется нормальное проскальзывание, которое составляет 0 – 2,5 %, при этом температура поверхности контакта колеса равна t1±Dt. При изменении условий сцепления в контакте колесо-рельс (наличие загрязнителей, воды и прочих внешних факторов) проскальзывание возрастает, что является причиной увеличения температуры тяговой поверхности колеса. При дальнейшем увеличении крутящего момента колеса, когда проскальзывание достигает величин 10 – 12 %, начинается срыв сцепления, при этом температура поверхности колеса равна t2±Dt. В зависимости от времени года, температуры окружающей среды, влажности воздуха, погодных условий, температуры t1±Dt и t2±Dt будут разными. Влияние данных факторов учитывается в программном обеспечении компьютера путем получения соответствующей информации от датчиков и установленных режимов. Анализ этих величин дает расчетное значение коэффициента сцепления и температуру поверхности катания колеса. При движении поезда на поверхности контакта колеса реализуется соответствующая данным условиям температура, сопоставление которой с расчетной, при проскальзывании 10 – 12 %, дает разницу температур. Сравнение расчетной и фактической разницы температур позволяет судить о величине проскальзывания.
Эксплуатационные испытания твердого модификатора трения проводились на участках главного пути Батайск – Лихая и Батайск – Новочеркасск, с использованием двух схем испытательного поезда:
1. В голове испытательного состава был расположен электровоз ВЛ-80к, оборудованный 16 конструкциями систем подачи активизатора сцепления. В сцепе с ним находился динамометрический вагон локомотивной службы СКЖД № 000, оборудованный измерительным комплексом для тягово-энергетических испытаний. В хвосте опытного поезда был установлен вспомогательный электровоз ВЛ-80с с системой электрического торможения для создания дополнительной нагрузки на головной электровоз.
2. Вторая схема испытательного поезда состояла из электровоза ВЛ-80к, оборудованного приводами подачи модификатора трения, вагона-лаборатории, вспомогательного электровоза с системой электрического торможения ВЛ-80с и грузового состава.
На прямом участке пути тяговый электровоз ВЛ-80 разгонял состав испытательного поезда до скорости 60 км/ч. По команде машиниста-инструктора машинист электровоза ВЛ-80с включал реостатное торможение и доводил тяговый электровоз ВЛ-80 № 000 до срыва сцепления. Для получения сравнительных данных реализованы следующие варианты испытаний:
· на «сухих» рельсах;
· с применением песка;
· с применением твердого модификатора трения.
За критерий качества состояния пары трения сцепления «колесо - рельс» принята величина значения тягового тока Iд, при котором происходили срыв сцепления и начало момента боксования. Момент срыва сцепления фиксировался специальными отметчиками пробоксовок. Повторность каждого из вариантов испытаний составляла не менее трёх раз на разных участках пути.
Результаты исследований и анализ данных, полученных при проведении предварительных эксплуатационных испытаний, позволили сделать следующие выводы: применение модификаторов трения позволило на 38% повысить среднее значение токов на якоре тяговых двигателей, при которых происходит срыв сцепления, по сравнению с испытаниями при доведении срыва сцепления на «сухих» рельсах. Значение токов на якоре тяговых двигателей в момент срыва сцепления составляло Iд=1240 - 1360А, в момент срыва сцепления на «сухих» рельсах Iд=920 - 940А.
Последние эксплуатационные испытания модификатора трения проводились на участках главного пути Батайск – Лихая 19.02.02 г. с использованием следующей схемы испытательного поезда: ВЛ-80 К № 000, вагон-лаборатория № 000 (ТАЛ), грузовой поезд весом 5600 т. В процессе испытаний регистрировались следующие параметры (рис. 14, 15): напряжение контактной сети, токи тяговых электродвигателей, температура перегрева тяговых электродвигателей, показания АЛСН, давление в тормозной магистрали, срабатывание реле боксования, включение модификатора трения, тяговое усилие в автосцепке, скорость движения. В настоящее время планируются эксплуатационные испытания летнего и зимнего вариантов жидких модификаторов трения.
Применение разработанной технологии параллельно с традиционным применением песка в качестве модификатора трения позволит увеличить в 2 – 3 раза плечи оборота локомотивов и довести их до нескольких тысяч километров без отцепки локомотива от поезда для экипировки песком.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Проведен количественный анализ факторов, влияющих на величину коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами, дана полная классификация факторов, влияющих на коэффициент сцепления.
2. Рассмотрены способы и устройства для обнаружения раннего боксования локомотива.
3. На основе анализа состояния вопроса поставлены цели и задачи исследования.
4. Разработана физическая модель динамической системы “железнодорожный путь – электровоз ВЛ-80”.
5. Разработаны летний и зимние варианты модификаторов трения, обеспечивающие взаимодействие фрикционных поверхностей с коэффициентом трения 0,3 – 0,35, для жидкого модификатора трения – 0,4 – 0,46; при относительном проскальзывании поверхностей пар трения (5 – 20 %) весовой износ уменьшается в 2 – 2,5 раза (в сравнении с песком).
6. Выполнена конструктивная и модельная оптимизация привода подачи жидкого и твердого модификаторов для электровоза ВЛ-80.
7. На базе методов натурного эксперимента и физического моделирования произведена корректировка математической модели системы “путь – электровоз ВЛ-80”.
8. Впервые на базе данных динамического расчета механической системы “путь – электровоз ВЛ-80” произведена корректировка рецептуры модификаторов трения. С целью повышения среднего уровня величины коэффициента сцепления колес электровоза ВЛ-80 с рельсами и стабилизации силы тяги локомотива, были подобраны такие варианты модификаторов, которые не создавали амплитуд и частот колебаний коэффициента сцепления, приводящих к возникновению фрикционных автоколебаний.
9. Проведены лабораторные испытания модификаторов трения.
10. Проведены исследования для подтверждения механизма снижения изнашивания с использованием современных методов исследования поверхностей трения и тонких пленок.
11. Проведены эксплуатационные испытания модификаторов трения и произведено экономическое обоснование целесообразности применения модификаторов на железнодорожном транспорте.
12. Разработаны принципы тепловой диагностики и прогнозирования начала срыва сцепления колес локомотива с рельсами.
13. На базе выполненных теоретических и экспериментальных работ получена принципиально новая схема бортового прибора прогнозирования начала боксования, в котором реализованы принципы тепловой диагностики управления фрикционным контактом путем введения в него третьего тела с оптимальными параметрами, учитывающим параметры окружающей среды и собственных характеристик локомотива.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ
ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:
1. М., А., Н., Л. Стабилизация процесса трения в зоне контакта “колесо-рельс” / Вестник РГУПС. – Ростов н/Д, 1999. – №1. С. 27-31.
2. Н., С., М., В. Применение активизаторов сцепления в системе колесо-рельс / Тр. 3-й науч.-практич. конф. “Ресурсосберегающие технологии на ж.-д. транспорте”. – М.: МИИТ, 2000. – С. 43-46.
3. В., Г., А., М. Механизм действия активизаторов трения. Т.7, июнь 2001г.// Трение, износ, смазка (электр. Ресурс).
4. Патент РФ 7 С 10 М 169/04//(С 10 М 169/04, 125:02, 125:26, 125:28, 155:02, 159:04, 101:02), С 10 N 50:02 Рельсовый модификатор трения./ В., Н., А., М. и др. (Российская Федерация).- № 000 от 20.07.01. Заявка № 000, приоритет от 01.01.2001. 4С.
5. А., М., В. Повышение эксплуатационной надежности путевых, строительных, погрузочно-разгрузочных машин и фрикционных систем / Юбил. межвуз. сб. науч. тр. – Ростов н/Д: РГУПС, 2000. – с. 47.
6. М., Л., П. Технико-экономическая оценка эффективности проведения работ по рельсосмазыванию / Вестник РГУПС. – Ростов н/Д, 2000. – №2. – С.18-23;
7. А., И., М. Применение методики физического моделирования для диагностики фрикционных систем Повышение надёжности и эффективности узлов трения машин и механизмов: Межвузовский сб. трудов под ред. д. т.н., проф. В. РГУПС, 2001. – С.47-49.
8. А., М., Л., Г. Эффективность смазки рельсов / Путь и путевое хозяйство. – № 6. – 2001. – с. 33.
9. Т., А., В., М. Снижение уровня засоряемости балластной призмы / Тр. 1-й науч.-практ. конф. – Калуга, 25-26 октября 2001 г. – С. 200-207.
10. М. Повышение эффективности тягового подвижного состава / Науч.-техн. ж. – “ВЕСТНИК РГУПС”.– №2. – 2002. – С. 21-24.
Основные порталы (построено редакторами)