Введение к работе
Актуальность проблемы. Для существующего подвижного состава остро стоит проблема интенсивного износа гребней бандажей колесных пар локомотивов при движении в кривых, вследствие которого резко увеличиваются расходы на содержание и ремонт локомотивов и пути. Износ гребней колесных пар значительно сокращает срок службы колес до замены по предельной толщине бандажа. Анализ статистических данных показывает, что обточка бандажей колесных пар производится не столько по максимальной величине проката, сколько по минимальной толщине гребня. Обточка бандажей с изношенными гребнями приводит к значительному технологическому износу, который сокращает полный ресурс бандажей в среднем в 6 раз по сравнению с проектным. Интенсивность износа рельсов в кривых в 3-4 раза больше, чем в прямых участках пути.
Учитывая, что кривые участки на магистралях составляют 25-30% обшей протяженности железных дорог, а на промышленном транспорте 60-70% и то, что воздействие на путь в кривых больше, чем при той же скорости в прямых, вполне очевидна акту&тьность исследований, направленных на улучшение динамики экипажей в кривых.
При выполнении научно-исследовательских работ по улучшению горизонтальной динамики локомотивов в кривых необходимо определение параметров взаимодействия экипажа и пути в кривых и показателей, характеризующих износ гребней бандажей колесных пар. На современном этапе развития методов регистрации представляет сложность экспериментальное определение этих показателей. Однако они необходимы при проектировании подвижного- состава и его отдельных узлов,_ при модернизации существующего подвижного состава, для установления безопасных скоростей движения.
Отсюда следует необходимость разработки методов оценки и регистрации параметров, характеризующих износ гребней бандажей колесных пар локомотивов и рельсов в кривых для выработки рекомендаций по уменьшению износа.
Целъ работы. Разработка мероприятий, позволяющих определить износ гребней бандажей колесных пар локомотивов в кривой и выявить его причины. Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
исследован процесс взаимодействия экипажа и пути в кривых для установления критерия, позволяющего оценить подрез гребней бандажей колесных пар;
разработан экспериментально-теоретический метод определения фактора износа гребней бандажей колесных пар и параметров, характеризующих его, с учетом возможных вариантов взаимодействия;
предложен "экспресс-метод'- диагностики экипажной части локомотивов с точки зрения интенсивности износа гребней бандажей колесных пар;
разработаны технические решения системы регистрации геометрических и динамических параметров взаимодействия экипажа и пути в кривых;
на основе предложенной методики составлен пакет прикладных программ для ЭВМ. которые позволяют определить 28 параметров взаимодействия экипажа и пути в кривых.
Методика исследований. Выполнен анализ и сделано обобщение
теоретических и экспериментальных исследований существующих критериев
оценки износа гребней бандажей колесных пар локомотивов при движении а
кривых. Использована методика динамического вписывания локомотивов в
кривые и теория экспериментального исследования при разработке
экспериментально-теоретического метода определения параметров
взаимодействия экипажа и пути. Использованы принципы системотехники и теория программирования при создании микропроцессорной системы для проведения научно-исследовательских работ по изучению взаимодействия экипажа и пути в кривых. Расчет технико-экономической эффективности проведенных исследований выполнен на базе методики оценки технико-
экономической эффективности от улучшения горизонтальной динамики
локомотивов в кривых.
Научная новизна. Предложен метод оценки износа гребней бандажей колесных пар локомотивов в кривых с помощью сравнительной величины -фактора износа.
Предложен экспериментально-теоретический метод определения параметров взаимодействия экипажа и пути в кривых и выполнено его необходимое математическое обоснование.
Разработаны:
методы определения направляющих усилий, угла набегания колеса на рельс при движении локомотива в кривой и фактора износа гребней бандажей колесных пар в реальных условиях;
структурные блок-схемы устройств непрерывной регистрации
геометрических и динамических параметров взаимодействия экипажа и пути в кривых на базе элементов аналоговых вычислительных устройств;
комплексная комбинированная микропроцессорная система регистрации параметров, характеризующих износ гребней бандажей колесных пар локомотивов, к которой прилагаются технические и программные средства;
алгоритмы работы устройства регистрации параметров движения экипажа в кривой, расчета фактора износа гребней бандажей колесных пар и управления работой системы регистрации параметров, характеризующих подрез гребней бандажей колесных пар.
Предложен "экспресс-метод" диагностики состояния экипажной части локомотивов, позволяющий выявить неисправности в экипаже, влияющие на величину подрезов гребней бандажей колесных пар в кривых. '
Достоверность. Изложенные в диссертационной работе основные положения, выводы, критерии и рекомендации подтверждены экспериментальными исследованиями. Получена удовлетворительная сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Практическая ценность. Разработаны блок-схемы устройств непрерывной регистрации основных параметров, характеризующих износ гребней бандажей колесных пар локомотивов и боковой грани головок рельсов, а именно: - направляющего усилия,
угла набегания колеса на рельс,
кривизны пути,
зазора в колее,
фактора износа гребней бандажей колесных пар локомотивов.
Создан;; комплексная комбинированная микропроцессорная система регистрации параметров, характеризующих взаимодействие экипажа и пути в кривых.
Решена задача диагностики состояния экипажной части локомотивов с целью уменьшения подрезов гребней бандажей колесных пар.
Реализация работы. Разработанные методика и система регистрации параметров взаимодействия экипажа и путивкривых использована для оценки излоса гребней бандажей колесных пар локомотивов в научно-исследовательских работах, выполняемых РГУПС и Северо-Кавказской железной дорогой, по заданию Министерства путей сообщения, и внедрена в учебный процесс РГУПС, что подтверждено соответствующими актами внедрения и реализации.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на научных конференциях преподавателей и сотрудников РГУПС в 1994,1995, 1996 и 1997 гг, на юбилейной научно-технической конференции, посвященной 50-летию Победы, 130-летию МПС и 65-летию РГУПС в 1995 г, на международной научно-практической конференции в ОАО "ВЭлНИИ" в 1997 г, на совместном заседании кафедр 'Локомотивы и локомотивное хозяйство", "Электроподвижной состав" РГУПС в 1997г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературных источников и приложений. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, 141 литературный источник, б приложений на 56 страницах.
