Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы "путь - подвижной состав" : на примере магистрального электровоза ВЛ-80 Окулова Екатерина Станиславовна

Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы
<
Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Окулова Екатерина Станиславовна. Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы "путь - подвижной состав" : на примере магистрального электровоза ВЛ-80 : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.04, 05.22.07.- Ростов-на-Дону, 2006.- 254 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/566

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ служебных и эксплуатационных характеристик системы «путь-подвижной состав» и подсистемы «колесо-рельс» 8

1.1 Условия взаимодействия колеса с рельсом во фрикционной системе «путь-подвижной состав» 8

1.2 Факторы, оказывающие влияние на уровень коэффициента сцепления 15

1.3 Методы и способы улучшения условий взаимодействия колес локомотива с рельсами 26

1.4 Цель и постановка задач исследований 35

2 Физико-математическое моделирование системы «путь-подвижной состав» 37

2.1 Динамическое подобие механических систем 37

2.2 Динамическое подобие при физическом моделировании системы «путь - подвижной состав» 39

2.3 Динамическое подобие при моделировании пары сцепления «колесо - рельс» 47

2.4 Физическое моделирование системы «колесо - рельс» 61

3 Теоретические основы разработки систем прогнозирования явления срыва сцепления колеса локомотива с рельсом 72

3.1 Трибоспектральная идентификация триботехнических характеристик фрикционной системы «путь - подвижной состав» 72

3.2 Разработка теоретических основ прогнозирования явления срыва сцепления колес локомотива с рельсами 85

3.2.1 Анализ существующих методов контроля процессов трения в контакте колеса с рельсом 85

3.2.2 Обзор существующих методов теплового расчета и термодиагностики системы «колесо - рельс» 86

3.2.3 Математическая модель термотрибосистемы «колесо-рельс»... 98

3.2.4 Исследование динамики формирования фактической площади касания и термотрибодинамики в подсистеме «колесо - рельс».. 110

3.2.5 Методика прогнозирования явления срыва сцепления колес локомотива с рельсами 119

4 Разработка модификатора трения колес тягового подвижного состава с рельсами 129

4.1 Лабораторное оборудование 129

4.2 Применение методов математического планирования эксперимента для разработки состава модификатора трения 149

4.2.1 Оптимизация состава фрикционной композиции 149

4.3 Исследование зависимости рабочих параметров модификаторов трения от фрикционного состояния поверхности катания железнодорожных рельсов 163

4.4 Исследование механизма модификации поверхности трения в присутствии модификатора трения МТП 169

5 Конструктивное оформление и эксплуатационные испытания устройства подачи модификаторов трения 177

5.1 Оборудование локомотива ВЛ80 системой подачи МТ 177

5.2 Методика проведения и основные результаты эксплуатационных испытаний модификатора трения МТП 181

5.3 Технико-экономическая оценка технологии модифицирования тяговой поверхности колес локомотивов 184

Общие выводы 191

Библиографический список 196

Приложение 1 209

Введение к работе

Узел трения колесо-рельс является одним из основных узлов, определяющих надежность, безопасность и эффективность железнодорожного подвижного состава. При этом требования к показателям взаимодействия колес и рельсов в разных зонах контактирования противоречивы.

Фрикционный контакт колеса с рельсом является сложным динамически нагруженным узлом трения. Данный узел состоит из двух подузлов: фрикционного - контакт тяговой поверхности колеса с рельсом и антифрикционного - контакт гребня колеса с головкой рельса. При этом конструктивной границы между этими поверхностями трения не существует. Одним из главных направлений повышения эффективности эксплуатации железнодорожного транспорта является увеличение весовых норм и скоростей движения поездов. Рост этих показателей при любых погодных и климатических условиях обуславливает высокие требования к потенциальным сцепным качествам бандажей колёсных пар тягового подвижного состава и рельсов. В настоящее время, в большинстве случаев, для повышения коэффициента сцепления колеса с рельсом на железных дорогах нашей страны применяют кварцевый песок ввиду своей относительно невысокой стоимости. Процесс разрушения подаваемых частиц песка сопровождается интенсивными динамическими нагрузками в силовом приводе локомотива, появлением фрикционных автоколебаний, повышенным износом тяговых поверхностей колеса и рельса, на процесс дробления песка расходуется 2,5 - 3 % тяговой энергии локомотива. Использование песка в качестве активизатора сцепления приводит к загрязнению балластной призмы верхнего строения пути. В связи с этим в промышленно развитых странах ведутся активные научно-

5 исследовательские работы по созданию специальных модификаторов трения

(МТ), позволяющих исключить применение песка в качестве активизатора

сцепления. Данные работы ведутся для повышения величины и стабильности

коэффициента сцепления колеса локомотива с рельсом, увеличения прицепной

нагрузки, снижения тормозного пути, исключения запесочивания балластной

призмы, снижения интенсивности изнашивания тяговых поверхностей колеса и

рельса, и как следствие, уменьшение межремонтного цикла железнодорожного

пути.

Разработанные в процессе проводимых исследований в работах Лубягова A.M., Могилевского В.А., Кульбикаяна Р.В. модификаторы трения не нашли широкого применения ввиду относительной сложности их нанесения на тяговую поверхность колеса локомотива, зависимости их эксплуатационных характеристик от окружающей температуры, отсутствия конструкции приводов подачи МТ и системы их автоматического управления. Поэтому одной из задач, решаемых в диссертации, является задача по созданию всесезонного модификатора трения с заданными триботехническими и экологическими параметрами.

Как известно, эффективность применения МТ находится в прямой зависимости от систем прогнозирования явления боксования, от достоверности прогноза и оперативности подачи МТ. В работе решается задача по созданию способа управления и прогнозирования выходных трибохарактеристик (величина и стабильность коэффициента сцепления) базирующаяся на методах амплитудно-фазово-частотного анализа процессов фрикционного взаимодействия колеса с рельсом, а также на основе физико-математического моделирования триботермодинамики фрикционной механической системы «колесо-рельс». В диссертации рассматривается подход к моделированию

эволюционных изменений трибосистемы с учетом не только текущего его состояния, но и его предыдущего состояния, то есть рассматривается и используется для прогнозирования предыстория развития три бо контакта.

Третьей задачей решаемой в диссертации является задача по созданию многозарядного привода подачи разработанных модификаторов трения, обеспечивающего постоянное оптимальное усилие прижатия брикетов МЇ к тяговой поверхности колеса локомотива.

И, наконец, четвертая задача заключается в проведении эксплуатационных испытаний по определению коэффициента сцепления системы «колесо-рельс» при введении в контакт модификатора трения.

Общая методика исследований.

Для достижения поставленных задач в работе используются методы трибоспектральной идентификации, физико-математического моделирования, амплитуды о-фазово-частотного анализа, математического планирования эксперимента.

Составление физико-математической модели базировалось на

использовании дифференциального уравнения Лагранжа II рода, теории

размерностей, физического моделирования фрикционного контакта, теории

автоматического регулирования и управления.

Для исследования влияния модификатора трения на формируемые в процессе трения поверхностные слои материалов бандажей колёс и рельсов использовался метод рентгеноэлектронной и фотоэлектронной спектроскопии.

Достоверность полученных результатов подтверждается достаточной сходимостью данных лабораторно-стендовых и эксплуатационных испытаний.

7 Автор выражает благодарность научным руководителям, а также к.т.н.,

доц. Могилєвскому В.А., к.т.н., доц. Озябкину А.Л. за оказанную помощь при

работе над диссертацией.

8 1 АНАЛИЗ СЛУЖЕБНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ «ПУТЬ-ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ»

И ПОДСИСТЕМЫ «КОЛЕСО-РЕЛЬС»

Методы и способы улучшения условий взаимодействия колес локомотива с рельсами

Мероприятия, направленные на увеличение потенциального коэффициента сцепления на стадии проектирования локомотива ведутся по трём основным направлениям: уменьшения уровня напряжения в контакте, улучшение физико-механических свойств рельсовой и колёсной стали, и совершенствование конструкции локомотива с целью исключения неблагоприятного воздействия на условия реализации сил сцепления.

Уменьшение уровня напряжения в контакте колеса с рельсом достигается следующими методами [23-25]: Увеличение радиуса колеса Изменение физико-механических свойств тел Изменение технологии изготовления колёсных пар Оптимизация профиля бандажа колеса локомотива Изменение нормальной нагрузки Физико-химические характеристики колёсной и рельсовой стали оказывают существенное влияние на их прочность, твёрдость, пластичность сопротивление износу и образованию усталостных дефектов. Твердость и трещи но стой кость стали, в первую очередь, определяют её сопротивление образованию и развитию трещин, отслоению металла, пластичным деформациям, износу [26-30], которые в свою очередь являются причиной ухудшения условий фрикционного взаимодействия колеса с рельсом. Совершенствование конструкции локомотива, с точки зрения повышения сцепных свойств, преследует цель исключить неблагоприятное воздействие динамических процессов в контакте на коэффициент сцепления колеса с рельсом. Решение этой проблемы достигается путём дифференцированного решения составляющих её частных задач: Выравнивание нагрузок по отдельным колёсным парам; Совершенствование связи между колёсными парами и тележкой; Выравнивание динамических колёсных нагрузок; Исключение посредством конструктивного совершенствования колёсных пар дополнительного кинематического проскальзывания колёс относительно рельсов; Снижение динамического крутящего момента; Совершенствование связи рамы тележки с рамой локомотива; Согласование тяговых характеристик двигателей отдельных колёсных пар локомотива; Совершенствование конструкции колёсной пары; Разработки специальных противоразгрузочных устройств, систем предупреждения боксования и других средств. Анализируя работы [31-41] с позиции молекулярно-механ и ческой теории, как наиболее полно в настоящее время описывающей закономерности процессов трения и изнашивания в контакте твёрдых тел, необходимо отметить, что проведение этих работ позволяет повышать коэффициент сцепления колёс с рельсами до значений, обусловленных физико-химическим состоянием материалов взаимодействующих поверхностей колёс локомотива с рельсами. Доминирующее влияние климатических и погодных факторов, наличие поверхностных загрязнений, вызывающих огромный разброс коэффициента сцепления [20] предопределяют в качестве одного из главных приоритетов -улучшение фрикционных свойств трибологической системы «колесо -рельс» непосредственно на стадии эксплуатации. Применяемый в настоящее время для этих целей песок помимо повышения коэффициента сцепления имеет ряд негативных эффектов, связанных с резким увеличением интенсивности изнашивания колес и рельсов, повышения динамических нагрузок, особенно в первый период боксования, что резко ограничивает загруженность локомотива по сцеплению, кроме того происходит запесочивание балластной призмы, что требует дополнительных затрат на очистительные работы. В результате загрязнения балластной призмы ухудшаются дренирующие свойства пути и характеристики балласта по отводу влаги. Сложность точной подачи необходимого количества песка в зону фрикционного контакта приводит к попаданию песка на боковую поверхность рельса, а с него на гребень колеса, что ведет к сильному возрастанию интенсивности износа гребней бандажей колёсных пар локомотива и боковой поверхности рельса.

Опыт применения песка в целях повышения сцепления колес с рельсами позволил установить, что известные конструкции песочных форсунок, применяемых в песочных системах локомотивов, практически не позволяют реализовать разработанные рекомендации. Обзор конструкций песочных форсунок, выполненный із работах [42-46], показывает, что абсолютное распространение получил метод захвата и подачи песка в контакт колеса с рельсом сжатым воздухом. При завышенной подаче песка в контакт значительная его часть остаётся на рельсах после прохождения колёс локомотива. Это является причиной примерно 12-20%-го увеличения сопротивления движению [47].

Опыт эксплуатации систем подачи песка указывает на их серьёзные недостатки. Прежде всего, это - низкая стабильность подачи песка, плохая настраиваемость на необходимую производительность, отказы в работе при повышенной влажности и низких температурах [45].

Многолетний опыт эксплуатации песочных систем тепловозов позволил выявить их серьезные недостатки. Это низкая стабильность, отказы в работе при повышенной влажности и низких температурах.

Динамическое подобие при физическом моделировании системы «путь - подвижной состав»

В реальных эксплуатационных условиях рельсы и колеса имеют неровности. При движении по неровностям колеса совершают сложные пространственные перемещения, вызывая колебания рессор и находящегося на них кузова, который начинает совершать возвратно-поступательные (подпрыгивание, подергивание, относ) и вращательные колебания (виляние, боковая качка, галопирование). Железнодорожный путь под воздействием колебаний подвижного состава (ПС) также вовлекается в колебательный процесс. Вследствие этого при движении локомотива возникают разные по своим параметрам колебания железнодорожного пути, неподрессоренных масс и надрессорного строения, а между ними - динамические силы взаимодействия (вертикальные, горизонтальные поперечные и продольные), подчиняющиеся вероятностным закономерностям. Появление неровностей на пути обусловлено следующими причинами; Несоответствие фактического положення рельсовых нитей (пути) в плане и профиле проектному; Несоответствие фактических размеров колесных пар номинальным размерам; Волнообразного износа головки рельса, появляющегося в процессе эксплуатации (длинные неровности более 0,25м и короткие - менее 0,25 м, так называемые «рифли»), а динамические неровности на поверхности катания колес (искажения круглого очертания поверхности катания), могут быть изолированными (местными) и непрерывными по кругу катания; Неравноупругостыо пути по длине, являющейся следствием различных факторов: загрязненностью балластного слоя и состояния шпал, расстояния между шпалами, качества подбивки шпал, и изношенности пути, различного состояния грунтов земляного полотна, их несущей способности; Недостатками текущего содержания пути; Конструктивными особенностями пути и подвижного состава (наличие кривых и прямых участков, возвышения наружного рельса в кривых, механических стыков, стрелок, крестовин, коничности колес и др.). Динамику локомотива ВЛ-80 при движении по неровностям пути можно разделить на: . 1. Вертикальную - исследование сил и перемещений, происходящих в вертикальной плоскости вдоль оси пути. 2. Горизонтальную - перемещение машины в горизонтальной плоскости (вписывание в кривые) и синусоидальное движение на прямых участках. 3. Поперечную - движение экипажа в вертикальной плоскости перпендикулярно оси пути. 4. Продольную - действие сил и перемещений при движении машины вдоль пути. Как показывает практика в реальности выделение и исследование одного из видов динамики некорректно, так как все они связаны между собой и чисто одной какой-то динамики не существует. Однако и связать воедино все виды динамики при движении подвижного состава задача не столько трудная, сколько неосуществимая в своей реализации. Можно с уверенность сказать, что при движении по прямой на величину силы тяги наибольшее влияние оказывает вертикальная, продольная, а также горизонтальная динамика, тогда как при движении в кривом участке пути - горизонтальная, поперечная и в меньшей степени вертикальная. Обоснование этому может служить такое понятие как устойчивость движения, характеризующееся постоянством параметров, определяющих динамическое поведение ПС- Постоянство параметров определяется неизменным запасом энергии колебания, причем энергия эта складывается из запаса кинетической и потенциальной энергии реализуемой в данных условиях движения. Для решения проблемы повышения тяговых характеристик локомотива ВЛ-80 необходимо подробно исследовать процессы сцепления, протекающие на контакте колеса с рельсом, проанализировать пути решения данной проблемы, выбрать наиболее рациональные и эффективные. Как указано в разделе 1 на стадии эксплуатации таким решением могут быть: ? механо-химическая обработка бандажей и рельсов; ? управление процессами сцепления путем применения модификаторов трения. Колебания механической части машины и колебания верхнего строения пути взаимосвязаны и реализуются как со стороны тягового привода, так и со стороны пути с его случайными неровностями. Колебательные процессы влияют на среднее значение коэффициента сцепления, а так же могут существенно увеличить его разброс, что приближает пару сцепления «колесо-рельс» к области предельно-минимальных значений коэффициента сцепления и тем самым увеличивают вероятность срыва сцепления.

Известно, что спектральный состав собственных частот колебаний механической системы локомотива охватывает основную часть диапазона собственных частот колебаний верхнего строения пути. Это обуславливает не только их взаимное влияние, но и их влияние на динамические процессы сцепления. Таким образом, динамические качества тягового привода ПС можно надежно прогнозировать, лишь рассматривая динамические процессы в единой системе «железнодорожный подвижной состав - верхнее строение пути» и, соответственно, исследование их физических моделей должно проходить на испытательных комплексах адекватно отражающих динамику всей исследуемой системы.

Обзор существующих методов теплового расчета и термодиагностики системы «колесо - рельс»

Для того, что бы система (13) была асимптотически устойчива, необходимо, чтобы все собственные числа матрицы A + BL по модулю были меньше единицы [74]. По определению, собственными числами X матрицы А + BL являются корни характеристического уравнения det(AE - [А + Bl\). Для установления положительной определенности симметричной матрицы Г можно воспользоваться критерием Сильвестра: Д; 0 для / = l,w, где Д/-миноры /-го порядка матрицы Г (блоки 18.. .23).

Заключительные команды 25...32 осуществляют графическую интерпретацию полученных результатов. Команда bode выполняет построение амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик линеаризованной модели; zplane - график нулей и полюсов модели; nyquist - график частотного годографа Найквиста; step - график единичной переходной функции Хэвисайда; impulse - график импульсной функции Дирака. Блок 30 выполняет построение взаимной когерентности двух сигналов функции передачи; 31 -построение вещественной частотной характеристики и 32 - мнимой частотной характеристики.

Как показал анализ работ, проведенный в разделе 1, посвященных исследованию процессов трения и изнашивания фрикционной системы «колесо - рельс» одним из ведущих факторов, влияющих на величину и стабильность коэффициента сцепления является величина объемной температуры и особенно ее максимальное значение. В работе [ ] с применением методов физического моделирования выполнены комплексные исследования функциональной зависимости объемной температуры на поверхности образцов, моделирующих систему «колесо локомотива - рельс». На основании вышеназванных исследований тепловое состояние системы было выбрано в качестве основного информационного канала для контроля величины коэффициента сцепления, а также для прогнозирования явления срыва сцепления.

В связи с высокой степенью корреляции изменения величины скорости скольжения с объемной (поверхностной) температурой, а также учитывая возможность применения высокоточных и малоинерционных стандартных тепловизоров последнего поколения данный метод мог бы стать базовым, если бы не следующий его недостаток: время перехода из устойчивого состояния фрикционной системы «колесо - рельс», когда реализуется максимально-возможный уровень сцепления (зона б рис. 3 ) колеса локомотива с рельсом в режим боксования измеряется долями секунды. Время же изменения объемной (поверхностной) температуры колеса локомотива, учитывая величину его теплоемкости на порядок превышает величину временного интервала перехода из зоны «а» в зону «б» (рис. 3. ). То есть ограничение на применение метода тепловой диагностики процессов реализации сцепления колеса с рельсом накладывает не инерционность приборов, а теплоемкость объектов контроля.

Тем не менее, тепловой метод контроля процессов трения в системе «колесо -рельс» может быть дополнительным информационным каналом, повышающим достоверность прогноза явления срыва сцепления. Кроме этого, вопросы, связанные с методами контроля объемной температуры и ее градиента, идентичности в приповерхностных и поверхностных слоях и модельном фрикционном контакте являются определяющими при решении задач реализации максимальных уровней коэффициента сцепления, при решении вопросов формирования банка информационных данных для любого вида диагностики, формирования свойств трибослоя, формирования вторичных структур при модифицировании поверхностей трения.

Как известно, входные параметры, в частности величина коэффициента сцепления находится в прямой зависимости от сближения поверхностей и соответственно от динамики формирования фактической площади контакта. Изменение входных параметров (давление, скорость относительного скольжения, температура и т.д.) может привести к изменению фактической площади касания (ФГОС) в 1000 раз. При этом входные параметры могут изменяться всего в 1,5-2 раза. Введение в контакт третьего тела (смазки) и варьирование его физико-механическими характеристиками также приводит к резкому изменению ФПК от ФПК, соответствующей «сухому» трению ( S K) к ФПК, соответствующей граничному трению (SJnK) и до ФПК, соответствующей жидкостному трению (S J. При этом коэффициент, характеризующий динамику контактирования, а соответственно и динамику силового контакта изменяется от Ідо со. Тепло генерируется при трении в результате деформирования материалов, участвующих в образовании и разрушении фрикционных связей. Работа фрикционной системы «путь- подвижной состав» в процессе реализации сцепления колес локомотива с рельсами происходит при высоких скоростях, статических и динамических нагрузках. Часть механической энергии, затрачиваемой при этом, превращается в тепло. Рассеивание энергии идет по следующим каналам: основной - на генерирование теплоты, а также на накопление энергии деформации, образование точечных дефектов, дислокаций, на излучение в виде фононов (акустических волн, звука), фотонов (триболюминесценции), электронов (экзоэлектронной эмиссии) и др. Нагрев приводит к изменению физико-механических свойств фрикционных пар и, следовательно, сказывается на стабильности рабочих характеристик узла трения. Температура и градиент температуры ускоряют все химические процессы, уменьшают толщину разделяющего слоя смазки, приводят к десорбции и деструкции защитных смазочных слоев и пленок, снижают механическую прочность материалов, вызывают внутренние напряжения, коробление, усиливают деформационные, адгезионные процессы, изменяют структурные, фазовые состояния. Таким образом, именно температурное поле в зоне контакта оказывает решающее воздействие на характер процессов трения и изнашивания.

Исследование зависимости рабочих параметров модификаторов трения от фрикционного состояния поверхности катания железнодорожных рельсов

Организация и проведение тяговых испытаний такого рода требуют значительных затрат времени и средств. Рационально проведение предварительных лабораторных испытаний с целью подбора составляющих компонентов модификатора и оптимизации его состава.

Одной из наиболее распространенных установок для проведения трибологических испытаний моделирующих качение с проскальзыванием являются стационарные машины трения МИ, МИ-Ш, СМТ-1. Однако использование роликовой аналогии при проведении экспериментов на одной из этих машин имеет некоторое ограничение, заключающееся в том, что проскальзывание одного ролика относительно другого не изменяется в течение всего эксперимента независимо от состояния фрикционного контакта. Оно определяется разницей диаметров роликов либо шестерней привода ремённой передачи. В реальных условиях скорость относительного проскальзывания колёс постоянно изменяется. Данное ограничение требует проведения достаточно большого количества опытов для построения кривой зависимости коэффициента сцепления от скорости проскальзывания и вносит определенную погрешность.

Для решения данной задачи в Ростовском государственном университете путей сообщения была разработана следующая схема (рис. 4.9) модернизации машины трения СМТ-1 [142] для проведения модельных испытаний взаимодействия колёса локомотива с рельсом с целью определения коэффициента сцепления в зависимости от состояния фрикционного контакта. Данная схема может быть также использована для моделирования фрикционных автоколебаний возникающих в процессе взаимодействия колёс локомотива с рельсами.

Модернизация СМТ-1 заключается в использовании специально разработанной многодисковой фрикционной муфты. Муфта состоит из фторопластовой втулки 7 с натягом посаженной на неподвижный вал 1. На которую с гарантированным зазором, обеспечивающим возможность относительного вращения, посажена шлицевая втулка 6. На шлицевой втулке 6 посредствам шлицевого соединения закреплены диски 8. На валу неподвижно установлена корзина 15, в которой размещены фрикционные диски 9, имеющие шлицевую связь с корзиной. В корпусе пружины расположен шток, на который одета прижимная пружина. Усилие прижатия дисков регулируется регулировочными гайками 10.

Ролик 4 способен проворачиваться относительно бронзовой втулки 16, с натягом посаженной на неподвижный вал 1. Вращение ролика возможно только при условии того, что вращающий момент Мсц создаваемый силой трения приложенной в точке взаимодействия роликов будет больше момента Мм возникающего в муфте. Мсц в свою очередь зависит от диаметра ролика, который остаётся неизменным и силы трения являющейся результатом взаимодействия роликов. McirFcK d где Fc„ - сила трения возникающая в результате взаимодействия роликов; d -диаметр одного из роликов при условии, что они равны. Fcu=Nf где N - нормальная нагрузка, f - ничто иное, как коэффициент сцепления являющийся показателем состояния фрикционного контакта. Использование упругих поводков 5 обладающих определённой жесткостью посредством, которых вращение от фракционной муфты передаётся ролику 4, позволяет совершать ролику колебания с малыми амплитудами во фронтальной плоскости. Последнее может быть использовано для изучения процесса фрикционных автоколебаний.

Момент возникающий в муфте подбирается таким образом, чтобь: с учётом коэффициентов подобия он был равен моменту создаваемому силой сцепления колеса локомотива с рельсом с учётом масштабных коэффициентов переход от натуры к модели .

Данная модернизация машины трения СМТ-1 позволяет моделировать взаимодействие колеса локомотива с рельсом. Используя данную схему можно подробней изучать процессы происходящие при трогании и движении подвижного состава с массой близкой к критической, явления фрикционных автоколебаний, влияние состояния фрикционного контакта на коэффициент сцепления. Экспериментальное изучение этого явления имеет огромную важность, так как в настоящий момент ещё не удалось составить достаточно точного математического описания этого процесса из-за большого числа факторов носящих случайный характер, которые оказывают огромное влияние на характер взаимодействия колеса с рельсом.

Похожие диссертации на Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы "путь - подвижной состав" : на примере магистрального электровоза ВЛ-80