Введение к работе
Актуальность проблемы. В современных условиях эксплуатации существующего подвижного состава возникла проблема интенсивного подреза гребнеП бандажей колесных пар. вследствие чего увеличились расходы на ремонт и обслуживание локомотивов и пути.
Решение поставленной проблема связано с созданием принципиально новых конструкция экипажей.
Учитывая, что 25...00 % общей протяженности железных дорог на магистралях, а на промышленном.транспорте 60 ...70 % составляют кривые, исследование движения экипажей з этих условиях является актуальным.
Теоретическими исследованиями и практикой установлено, что 70 % причин повреждаемости бандажей происходит из-за несовершенства конструкций подвижного состава и около 30 % -но причинам, зависящим от состояния пути. В. связи с этим становится необходимой разработка нового методологического подхода к проектированию перспективных экипажей с цельп выбора их оптимальных параметров, обеспечивающих минимальное горизонтальное воздействие на путь, а следовательно, уменьшение подрезз гребней бандажей колесных пар.
Износ гребней бандажей зависит от многих факторов: профиля бандажа, конструкции экипажа выбора материала и др. Пути его снижения многогранны, физическая природа сложна, а с повышением скоростей движения и нагрузок на ось. интенсивность износа возрастает. Это ведет не только к снижении безопасности движения ( всползаняю колеса на рельс или провалу внутрь у,о.-е'л ). но и влияет на затраты, связанные с обточкоЯ { восстановлением ) бандажей и заменой рельсов в кривых. Кроно того, ввиду неравномерности и одностороннего подреза гребней СандажеЯ. производят внеплановые обточки колесных пар. Чтобы избежать этого. необходимо обеспечить равномерность
~ 2.-
распределения износа гребней по колесным парам, это значительно снизит затраты на обточку бандазей и обеспечит надежность локомотива в целом, что будет способствовать реализации Государственной программы повышению безопасности движения железнодорожного транспорта России на 1993 - 2000 год. Данная проблема актуальна как для МПС, так и в услозиях эксплуатации промышленного транспорта.
Цель работы. Разработка теоретических решений и конструктивных схем систем по снижению подреза гребней, ба'ндажэй колесных пар железнодорожных экипажей, включающих как пассивные, так и активные способы управления экипажем в кривых участках пути.
Исследуемые экипажи должны удовлетворять требованиям безопасности, надежности, ремонтопригодности, простоты эксплуатации и обеспечивать равномерный шшимальный подрез гребней колесных пар.
Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие'задачи: .
разработаны методикауправления экипажем и даны конст-. руктивные схемы сбалансирования колесных пар в горизонтальной плоскости при движении в кривых;
определены геометрические и динамические параметры. характеризующие условия движения экипажа в круговых кривых:
составлены математические модели вписывания экипажей по условиям проходимости кривых с учетом поперечных сил трения, возникающих между осью колесной пара и подшипниками;
созданы прикладные программы для ЭВМ, позволяющие проводить численный эксперимент для определения.параметров взаимодействия системы колесо-рельс с учетом силы трения оси колесной пары и подшипников в.горизонтальной плоскости;
предложена методика расчета фактора износа гребней баддакеи колесных пар;
- разработана кинематическая схема тележки с радиальной установкой колесных пар при движении в кривых для локомотива и определена оценка ее экономической эффективности.
Методика исследований. Выполнен анализ и сделано обобщение теоретических' и экспериментальных исследований существующих систем управления экипажем в кривых. Использован метод математического моделирований движения экипажа в кривой с.учетом поперечных сил трения оси колесной пары и подшипников.
Использован аналитический, метод для решения задачи оценки Фактора износа, выполнен численный эксперимент иа ЭВМ. Полученные результата обработаны с использованием теории вероятности и математической статистики, проведено сравнение с результатами экспериментальных данных.
Использован аналитический аппарат при расчете кинематической схемы тележки с радиальной установкой колесных пар в кривых для локомотива. выполнена оценка ее экономической эффективности по методике, разработанной на кафедре "Локомотивы и локомотивное хозяйство РГУПСа.
Научная новизна. Предложена новая обобщённая методика оценки износа бандажей колесных пар при . движении экипажа в кривых, включающая основные составляющие - величины направляющих усилий и углов набегания колеса на рельс.
Получены теоретические зависимости:для направляющих усилий и углов набегания в функции углов поворота тележек относительно кузова локомотива, рамных усилий, поперечных составляющих сил трения колес о рельсы и конструктивных размеров локомотива.
Разработаны структурные блок-схемы устройств с использованием операционных усилителей для определения и 'регистрации кривизны пути и зазора в кривой, углов набегания, направляющих усилий и Фактора износа.
Предложена математическая модель и алгоритм расчета на ЗЗИ движения экипажа в кривой с учетом трения оси колесной пары к подшипников в горизонтальной плоскости.
Составлены математическое описание и расчетные схемы экипажа с поперечным сбалансированней колесных пар.
Дано математическое описание и кинематическая схема нового механизма радиальной установки колесных пар в кривых для локомотивов.
Достоверность. Достоверность полученных выводов и предложений определяется достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований снижения подрезов гребней бандажей колесных пар при доверительной вероятности, равной 0.98.
Результаты расчета системы радиальной установки колесных пар в кривых, сравнивались с экспериментальными данными, известными из отечественных и зарубежных источников, и показали их достаточную сходимость. .
Практическая ценность. Разработана система радиальной установки колесных' пар для локомотива с колесной формулой 3,- зй, позволяющая снизить подрез, гребней бандажей на 35-40%.
Предложены системы механического и гидравлического сбалансирования колесных пар в" кривых, обеспечивающие равномерный подрез гребней По крайним колесным парам. -
Разработаны устройства для определения кривизны круговых кривых и зазоров в колее. . необходимые не только при оценке динамических качеств экипажей, но и при контроле правильности разбивки кривых для службы пути.
Созданы устройства для непрерывной регистрации направляющих усилий, углов.набеганий, фактора износа (получено авторское свидетельство на изобретение /10/ ).
Настоящая система радиальной установки колесных пар
дополкила классификационную таблицу для экипажей с радиальной установкой.
Реализация работ». Предложенная методика определения параметров управляемых экипажей и тележки с радиальной установкой колесных пар в кривых используется на: ПО ЛУГАНСКТЕПЛО-' ВОЗ, Лэдиновском тепловозостроительном заводе.
Данные программное и математическое обеспечение используются при исследовании динамического вписывания экипажей в кривые участки пути, а также при выполнении дипломных проектов студентами университета для решения задач по уменьшению.износа гребней бандажей колесных пар экипажей.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались, обсуждались и получили . положительную оценку на научно-технических конференциях РИЖГа { г: Ростов-на-Дону. 18 апреля 1988 г., 17 апреля 1989 г.. 19 октября 198Э г.): 11-й сетевой научно-технической конференции ."Повышение эффективности устройств железнодорожного транспорта" ( г. Ростов-на-Дону, РИШГГ, 19ЭО г. ); III Всесоюзной научно-технической конференций "Проблемы развития локсмотивостроенля" ( г. -Ворошиловград. ВМИ; ПО Ворошиловградтепловоз. 1990 г. ); VII Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране" ( г. Новочеркасск. БЭлНИИ. НПО "НЭВЗ", 1991 г. ): межвузовской с международным участием научно-практической конференции "За технический прогресс на железных дорогах " { г. Самара. СамИИТ, 1993 г. ).* научных семинарах кафедры "Локомотивы и локомотивное хозяйство" (г. Рос-тов-ка-Дону, РГУПС. J 987-1993 гг. ): совместных заседаниях кафедр "Электроподвижисй состав", "Локомотивы и локомотивное хозяйство" ( г. Ростов-на-Дону, РИИКТ. 1990 г. ).
Публикации. До материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ. .Получено 1 авторское свидетельство и 1 патент на изобретение, изданы два методических 5'казания
Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературных источников и приложения. Работа содержит. 2-к рисунока, S. таблицы,список используемых источников из 2М? наименований, приложений на 8 страницах.
