Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований .8
1.1 Особенности взаимодействия колесной пары с рельсом в кривой пути .8
1.2 Виды износа трибоконтакта «колесо-рельс» 13
1.3 Смазочные материалы, используемые в трибоконтакте «колесо-рельс».21
1.4 Основные технологии смазывания трибоконтакта «колесо-рельс» 28
1.5 Цель и постановка задачи исследования .35
2 Физико-математическое моделирование системы «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными грс –железнодорожный путь» .37
2.1 Динамическое подобие механической системы «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными ГРС – железнодорожный путь».38
2.2 Динамические модели механической системы «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными ГРС - железнодорожный путь» .55
2.3 Физическое подобие механической системы «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными ГРС – железнодорожный путь» .57
2.4 Идентификация нагрузочно-скоростных режимов испытаний и расхода пластичного смазочного материала 64
2.5 Выводы 67
3 Методика выполнения экспериментальных исследований .68
3.1 Этапы исследований .68
3.2 Оборудование и инструмент71
3.3 Материалы и образцы .82
3.4 Планирование экспериментов 90
4 Состав и структура пласичного смазочного материала94
4.1 Разработка состава пластичного смазочного материала 96
4.2 Определение износостойкости оболочки смазочного блока116
4.3 Выводы 120
5 Промышленные испытания .121
Общие выводы 126
Библиографический список .131
Приложение 145
- Смазочные материалы, используемые в трибоконтакте «колесо-рельс»
- Динамическое подобие механической системы «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными ГРС – железнодорожный путь»
- Оборудование и инструмент
- Определение износостойкости оболочки смазочного блока
Введение к работе
Актуальность исследования. Одной из основных проблем
железнодорожного транспорта является обеспечение надежности всех элементов подвижного состава и пути. Наиболее напряженным узлом трения является пара «колесо-рельс», поскольку взаимодействие этих деталей одновременно происходит как по поверхностям катания, так и между гребнем колеса и боковой поверхностью рельса.
Основной причиной обточки колесных пар является износ гребней. В год обтачивается до одного миллиона колесных пар.
В настоящее время для снижения износа контакта «гребень колеса -рельс» согласно техническим требованиям ОАО «РЖД» на грузовых электровозах широко применяются лубрикаторы, использующие жидкие смазочные материалы (ЖСМ). Основной недостаток этих материалов – возможность попадание на поверхность катания, что снижает коэффициент сцепления.
Для устранения этого недостатка разработан пластичный смазочный
материал (ПСМ) РАПС и устройство для его использования (ТУ 3183-002-
01116006-04). Однако применение ПСМ ограничено температурами
(+7…+450С), вместо требуемого диапазона (-45 до +500С), что приводит к
повышенному износу детали сопряжения.
Учитывая, что стоимость обточки одной пары составляет около восьми тысяч рублей, не считая затрат на преждевременный выход из строя подвижной единицы, вопрос повышения долговечности колесной пары, путем создания ПСМ с требуемым температурным диапазоном использования является актуальным.
Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение долговечности гребней колес тягового подвижного состава, на основе создания ПСМ, обеспечивающих эффективность действия в эксплуатационном температурном диапазоне пары «колесо-рельс».
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:
-
Разработка физико-математической модели мобильной трибосистемы «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными гребнерельсосмазывателями (далее ГРС) – железнодорожный путь».
-
Разработка и апробация методики трибомониторинга, позволяющей провести комплекс исследований триботехнических и температурных характеристик в трибопаре «колесо – рельс».
-
Разработка ПСМ, обеспечивающего эффективность действия в эксплуатационном температурном диапазоне работы тягового подвижного состава.
-
Проведение испытаний базового и разработанного вариантов смазочного материала в условиях работы грузового электровоза, оснащенного бесприводными лубрикаторами в эксплуатационном температурном диапазоне.
Объект исследования: мобильная трибосистема «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными гребнерельсосмазывателями – железнодорожный путь».
Методика исследования: разработана физико-математическая модель
«грузовой электровоз, оснащенный бесприводными
гребнерельсосмазывателями – железнодорожный путь»; разработана методика трибомониторинга, позволяющая проводить комплекс исследований по определению триботехнических и температурных характеристик в системе «колесо – рельс»; применены методики симплекс – решетчатого планирования и планирования полного факторного эксперимента, на основе которых разработана новая рецептура ПСМ, обеспечивающая эффективность действия в исследуемом температурном диапазоне работы.
Научная новизна:
1. Разработана физико-математическая модель системы «грузовой
электровоз, оснащенный бесприводными гребнерельсосмазывателями –
железнодорожный путь», позволяющая установить коэффициенты перехода от
натуры к модели исследуемой системы.
2. Разработан критерий подобия работоспособности ПСМ,
характеризующий эффективность действия смазочного материала, для
обеспечения идентичности процессов трения в контакте «гребень колеса –
боковая грань головки рельса».
3. Используя симплекс – решетчатые планы типа «состав – свойство» и
планирование полного факторного эксперимента разработаны рецептура ПСМ
и конструкция оболочки ПСМ, обеспечивающие повышенный ресурс
трибопары «гребень колеса – боковая грань головки рельса».
Практическая ценность.
1. Разработана и апробирована методика трибомониторинга,
позволяющая проводить комплекс исследований по определению
триботехнических и температурных характеристик компонентов ПСМ в
системе «гребень колеса – боковая поверхность головки рельса».
2. Разработана система видеоконтроля, включающая идентификационный
и регистрирующий блоки, и позволяющая исследовать процесс нанесения ПСМ
на поверхность гребней колес тягового подвижного состава.
3. В результате проведенных промышленных испытаний, базового и
разработанного вариантов конструкции ПСМ в условиях работы грузового
электровоза, оснащенного бесприводными лубрикаторами, снижен расход
разработанного ПСМ на 29,5% и повышен ресурс гребней колес на 28,4%.
Апробация работы. Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в журналах, включенных в Российский индекс научного цитирования (elibrary.ru): «Трение и смазка в машинах и механизмах» (Москва 2012г., 2013г.); «Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения» (Ростов-на-Дону 2008г., 2010г., 2012г.).
Основные результаты исследований прошли апробацию на
международных конференциях: «Механика и трибология транспортных
систем» (г. Ростов-на-Дону 2011 г.); всероссийских конференциях: «Транспорт-2004» (Ростов-на-Дону 2004 г.), «Транспорт-2005» (Ростов-на-Дону, 2005 г.), «Транспорт-2006» (Ростов-на-Дону 2006 г.), «Транспорт-2007» (Ростов-на-Дону, 2007 г.), «Транспорт-2008» (Ростов-на-Дону 2008 г.), «Транспорт-2009» (Ростов-на-Дону 2009 г.), «Транспорт-2010» (Ростов-на-Дону 2010. г.) и на областной выставке научно-технического творчества молодежи в разделе «Рационализаторы и конструкторы промышленности» (г. Ростов-на-Дону 2005 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 5 работ в изданиях, утвержденных ВАК, 1 патент на изобретение РФ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, 1 приложения и 151 использованного литературного источника. Текстовая часть содержит 145 страниц машинописного текста.
Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Майбе И.А., а также д.т.н., проф. Кохановскому В.А., д.т.н., проф. Шаповалову В.В., д.т.н., проф. Б.Б. Жмайлову, к.т.н., доц. А.Л. Озябкину за оказанную помощь при работе над диссертацией.
Смазочные материалы, используемые в трибоконтакте «колесо-рельс»
v Согласно исследованиям [113] современные смазочные материалы, вносимые в зону трибоконтакта «колесо-рельс», не только должны снижать износ, но и уменьшать сопротивление движению и трение между колесом и рельсом. Это способствует снижению расхода топлива на тягу поездов и шумового воздействия на окружающую среду, а также позволяет контролировать соотношение поперечных и вертикальных сил при вписывании экипажа в кривые в целях уменьшения риска схода колеса с рельса, тем самым, повышая эффективность эксплуатационной деятельности и безопасность движения.
Для обеспечения требуемой долговечности функционирования смазанного узла трения следует стремиться к тому, чтобы смазочный материал отвечал условиям работы сопряжения.
Одним из способов выбора смазочного материала является выбор типа смазочного материала по данным А.Р. Лансдауна [3, 26, 27, 84, 101].
Выбор типа смазочного материала по А.Р. Лансдауну Если тип смазочного материала жестко не предопределен условиями работы смазываемого узла трения или его конструкцией, то выбор типа смазочного материала, по данным А.Р. Лансдауна, ориентировочно может быть осуществлен исходя из соотношения между относительной скоростью перемещения трущихся тел и удельными нагрузками во фрикционном контакте (рис. 1.9).
Согласно техническим требованиям ОАО «РЖД» смазочные материалы для лубрикации зоны контакта колес и рельсов должны легко наноситься, не разбрызгиваться, не крошиться, не скалываться и удерживаться на боковой грани головки рельса (на гребне колесной пары локомотива), не гидролизоваться при:
- скоростях движения передвижного рельсосмазывателя (локомотива) от 3 км/ч до 140 км/ч;
- рабочем давлении в системе до 3 ГПа;
- нормированном расходе смазочного материала;
- температуре атмосферного воздуха от минус 45С до плюс 50С, в том числе в условиях 100% влажности. Для смазывания системы «колесо – рельс» применяют смазочные материалы, агрегатное состояние которых меняется от жидкого до твердого. При оценке лубрикационных свойств этих материалов надо учитывать значительное число факторов и, кроме того, влияние окружающей среды, способ нанесения, состояние поверхности рельсов и ряд других факторов.
Применяемые в настоящее время для смазывания системы «колесо-рельс» смазочные материалы по своему агрегатному состоянию делятся на жидкие (масла); пластичные (пластичные смазки); твердые (рис. 1.10).
Жидкие смазочные материалы представляют собой базовые масла, в которые добавляют присадки. Введение присадок обеспечивает специализацию и многофункциональность смазочных материалов.
Пластичные смазки занимают промежуточное положение между маслами и твердыми смазочными материалами. Они являются многокомпонентными коллоидными системами, содержащими дисперсионную среду – жидкую основу (масло) и дисперсную фазу – твердый загуститель (5...30 %). Под воздействием загустителя жидкое масло становится малоподвижным подобно твердому телу, не меняет под действием собственного веса своей формы, а течь начинает лишь под воздействием нагрузок, превышающих некоторый предел прочности. Пластичные смазки обычно содержат добавки (присадки и наполнители) для улучшения эксплуатационных свойств. Наряду с обычными маслами распространение получили полужидкие смазки (2...5 % загустителя).
Твердые смазочные материалы - нанесенные каким-либо методом на поверхность трения тонкие слои материала, обладающего значительно меньшим сопротивлением сдвигу, чем сопротивление сдвигу материала, из которого изготовлены трущиеся детали.
Согласно данным [1], с целью обеспечения нормативных показателей износа в зоне контакта «колесо-рельс» на сети железных дорог Российской Федерации применяются следующие типы смазочных материалов: - графитовый концентрат РС-6 «В» и РС-6 «Ву» по ТУ 2113-131 05015182-98 в передвижных рельсосмазывателях системы ВНИКТИ на базе локомотивов; - смазки Пума-МР по ТУ 0254-006-17368431-07 в передвижных вагонах рельсосмазывателях конструкции ВНИИЖТ, ВНИКТИ, по проекту 202.00.00.000 РЭ и типа ОЗПМ; - смазки КР-400 по ТУ 0254-213оп-01124323-2006 в передвижных рельсосмазывателях конструкции ВНИИЖТ, эксплуатируемых на Северо Кавказской железной дороге; - смазки МС-27 по ТУ 2113-004-70470322-2009 в передвижных рельсосмазывателях конструкции ВНИКТИ, эксплуатируемых на Восточно Сибирской железной дороге, в вагонах-рельсосмазывателях конструкции ВНИКТИ и ЗАО «Фирма Твема»; - смазки Пума-МЛ по ТУ 0254-005-17368431-07 и СПЛ по ТУ 32ЦТ2186 93 – в стационарных путевых лубрикаторах РС-05 и СПР-02; - смазки Пума-МГ по ТУ 0254-004-17368431-07, стержней РАПС-1, РАПС-2 по ТУ 0254-001-01116006-2006 соответственно в гребнесмазывателях типа АГС и ГРС; - смазки СР-КУМ по ТУ 0258-002-62768160-2011 в передвижных рельсосмазывателях на базе электровозов ВЛ60, в вагонах-рельсосмазывателях типа ВРСМ и конструкции ЗАО «Фирма Твема», эксплуатируемых Забайкальской дирекцией тяги и Забайкальской железной дорогой; - стержни СС-1 по ТУ 0254-064-0762060-2004 в бортовых гребнесмазывателях типа ТГСМ, установленных на локомотивы, эксплуатируемые Забайкальской дирекцией тяги. За рубежом компания Tranergy внедрила новую органическую экологически чистую жидкую смазку TORCL-40, пригодную для обработки головки и рабочей выкружки рельсов, а также гребней колес локомотивов. Она в настоящее время используется на нескольких сортировочных станциях в районе Мексиканского залива [132, 135].
Компания MPL Technology поставляет железным дорогам США, Канады, Бразилии и Мексики с особо тяжелыми режимами эксплуатации твердые смазочные материалы, изготавливаемые в виде стержней, содержащие такие противозадирные и противоизносные присадки, как дисульфид молибдена и графит. Их применение приводит к снижению трения и износа за счет нанесения материала стержней на гребни колес локомотива и последующего его переноса на внутренние грани головки рельсов. В результате на поверхности как рельсов, так и колес образуется прочная пленка смазочного материала.
В кооперации с компанией Environmenral Lubricants Manufactoring (ELM), занимающейся выпуском экологически чистых смазок, Portec Rail внедрила всесезонный смазочный материал SoyTrak для лубрикации рельсов в кривых, что может почти полностью исключить смену смазки в течение года в районах, где температура рельсов может колебаться в диапазоне от -18 до +60 C. Смазка SoyTrak изготавливается из соевого масла Biotechbased и имеет патентованную формулу, разработанную ELM совместно с железными дорогами первого класса и компанией Portec Rai [142].
Современные смазочные материалы, выпускаемые компаниями
Kelsan/Protec, Superior Graphite и Friction Managment в течение длительного времени сохраняют свою консистенцию, стабильны по составу и безопасны для окружающей среды. Такие вещества не только снижают уровень шума, но и предохраняют контактирующие поверхности колес и рельсов от повреждений, сокращая тем самым расходы по техническому содержанию пути.
Динамическое подобие механической системы «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными ГРС – железнодорожный путь»
Динамически нагруженная упругая система «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными ГРС – железнодорожный путь» состоит из двух упругих механических подсистем (грузовой электровоз, оснащенный бесприводными ГРС и железнодорожный путь). Взаимодействие между ними осуществляется через существенно нелинейные подсистемы контактов «смазочный блок – колесо» и «колесо – смазочный материал блока - рельс». Во время эксплуатации геометрические правильные формы колеса и рельса приобретают отклонения, неровности различных размеров. При движении по неровностям колеса грузового электровоза, оснащенного бесприводными ГРС (далее электровоз) совершают сложные пространственные перемещения, которые вызывают колебания рессорного блока и от него передаются на кузов. Во время движения кузов совершает различные колебания:
- возвратно-поступательные: подпрыгивание, относ, подергивание;
- вращательные колебания: боковая качка, галопирование, виляние. При прохождении электровоза путь, под ним тоже вовлекается в колебательный процесс.
Причины появления неровностей на рельсах верхнего строения пути:
- отклонение от проектного положения рельсовых плетей по профилю и плану;
- отклонение размеров колесных пар от номинальных;
- волнообразный износ головки рельса: длинные неровности длинной более 0,25м и короткие – менее 0,25м;
- динамические неровности на поверхности катания колес: отклонение от круглого очертания поверхности катания, ползуны и т.п.;
- неравноупругость пути из-за загрязнения балластной призмы, качества подбивки шпал, типом скрепления и т.п.
Динамика электровоза во время движения подразделяется на следующие виды:
- горизонтальную – перемещения в горизонтальной плоскости;
- вертикальную – перемещения в вертикальной плоскости вдоль оси пути;
- поперечную – перемещения в вертикальной плоскости перпендикулярной оси пути;
- продольную – перемещения вдоль оси пути.
Железнодорожный путь под воздействием колебаний электровоза также вовлекается в колебательный процесс. Вследствие этого при движении электровоза 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.
Известно, что спектральный состав собственных частот колебаний механической системы электровоза охватывает основную часть диапазона собственных частот колебаний верхнего строения пути [10].
Механическая система представляется в виде эквивалентной расчетной схемы (рис. 2.1, 2.2). Условием динамической эквивалентности исходной и приведенной системы является равенство величин кинетической и потенциальной энергий до и после приведения. Система масс расчетной эквивалентной схемы механической системы имеет число степеней свободы, равное выбранному числу масс реального объекта, и е движение описывается тем же количеством уравнений. Это дает возможность решить задачу моделирования основных динамических характеристик на основе метода анализа дифференциальных уравнений движения расчетной эквивалентной схемы.
Механическую систему «грузовой электровоз, оснащенный бесприводными ГРС – железнодорожный путь» можно представить как единую механическую систему со многими степенями свободы, состоящую из кузова, тележек, бесприводных ГРС, колесных пар, железнодорожного пути, а также связей между этими элементами. [44, 45, 122,123].
Оборудование и инструмент
В настоящее время отсутствует стандартизованный способ экспериментальных испытаний, воспроизводящих в достаточной мере поведение смазочных материалов в условиях работы колеса и рельса в широком диапазоне температур в эксплуатации. В связи с чем поиск методов оценки и определение свойств колесных и рельсовых смазок является весьма актуальной задачей [29, 35, 60, 62].
Реализация экспериментальных исследований осуществлялась в лабораторном комплексе кафедры «Транспортные машины и триботехника» ФГБОУ ВПО РГУПС.
Для выбора компонентов ПСМ (оболочки и смазочного материала) использовался:
- токарный станок с металлической стойкой и трубкой с целью изучения износа оболочки ПСМ;
- шкаф сушильный с электронной системой регулирования температуры, с целью определения предельного содержания компонентов ПСМ (рис 3.2).
Описание разработки методики выбора компонентов ПСМ (оболочки и смазочного материала) представлены в следующих литературных источниках [28, 59, 61, 96].
Экспериментальные испытания осуществлялись с использованием универсального измерительно-вычислительного комплекса предназначенного для проведения трибологических исследований. В состав комплекса входят:
стационарная машина трения 2070 СМТ-1 (поз. 1);
инфракрасный стационарный термометр КЕЛЬВИН ИКС 4-20/5(поз 3);
автоматизированная система регистрации и обработки опытных данных (поз. 8, 9). Процесс проведения экспериментальных исследований представлен на рисунке 3.3. Машина трения 2070 СМТ-1 поз. 1 позволяет варьировать упруго-диссипативные характеристики механической системы (изменением жесткости С\ и величины диссипации Д трансмиссии грузового электровоза; изменением жесткости С2 и величины диссипации Д рессорного подвешивания грузового электровоза) и упруго-диссипативные свойства фрикционного контакта (изменением передаточного числа iЕ и воздействием вибрации на механическую часть установки). Величина проскальзывания в контакте двух роликов регулируется изменением передаточного отношения is путем замены шестернок в каретке. Регистрируются следующие характеристики: величина нормальной нагрузки P ; величина реактивного момента сопротивления, действующего на оси ротора двигателя; скорость вращения образцов.
Для определения износа оболочки устройства ПСМ на машину трения 1 устанавливалась принципиально новая схема «смазочный блок - ролик» 6. Для определения расхода и ресурса ПСМ на машину трения 1 устанавливалась ранее используемая схема «ролик - ролик» 7.
Результаты исследований выводились на мониторе компьютера 2 при помощи автоматизированной системы регистрации и обработки опытных данных 8. Данная система регистрации и обработки опытных данных 8 состоит из ПЭВМ типа IBM/PC, многоканальных усилителей вибродатчиков с каналами синхронизации, усилителя сигнала датчиков машины трения СМТ-1, тензоусилителя, платы цифровой обработки сигналов с 9-ти канальным АЦП, соединительных кабелей, источника питания, пакета специализированного программного обеспечения.
Для контроля возможности проявления программной ошибки, запись момента, возникающего на валу машины трения, производилась с помощью стандартного самописца, входящего в комплект 2070 СМТ-1.
Дополнительно осуществлялся постоянный тепловой контроль поверхностей роликов при помощи бесконтактного термометра КЕЛЬВИН ИКС 4-20/5 3 [100, 150]. Данный термометр монтируется на корпус машины трения при помощи штатного крепления 10.
В ходе исследований, термометр преобразует энергию ИК-излучения 5, излучаемую поверхностью объекта, в электрический сигнал. Эта информация преобразуется в температурные данные. Для настройки режима работы прибор снабжен дополнительным цифровым интерфейсом 9, обеспечивающим связь с COM-портом ПК 2. Цифровой интерфейс 9 может использоваться потребителем и в процессе эксплуатации прибора при условии согласования схемы подключения с производителем.
Номинал резистора R должен гарантировать напряжение между выводами CL+ и CL- при токе 20мА не более 12-15 Вольт (рис. 3.4).
Определение износостойкости оболочки смазочного блока
Смазочный материал заключен в полиэтиленовую трубку, которая обеспечивает целостность смазочного блока и возможность его подачи к трибоконтакту. В этих условиях стенки трубки контактируют с гребнем колеса точно так же как и смазочный материал внутри. При этом нормальное выполнение смазочной функции блоком в целом выполняется равенством износостойкости трубки расходу смазочного материала внутри ее, обеспечивающего снижение интенсивности изнашивания гребней колес и коэффициента его трения о боковую поверхность головки рельса.
В предыдущем разделе определена область симплекса, соответствующая зоне рационального соотношения компонентов состава смазочного материала. Используя эти данные, необходимо управляя износостойкостью полиэтиленовой оболочки смазочного материала, добиться такой ее износостойкости, которая не снижала эффективность действия смазочного материала. Управлять износостойкостью можно вводя в состав полиэтилена более жесткий наполнитель, например минеральный наполнитель в разном процентном соотношении к полимеру и варьируя толщиной стенки полиэтиленовой трубки. Исходя из изложенного, были выбраны диапазоны варьирования упомянутых факторов для полнофакторного экспериментального плана 22. Следует отметить, что температура окружающей воздушной среды в процессе экспериментов поддерживалась равной 500С. План эксперимента и условия его реализации приведены в методическом разделе (глава 3 раздел 3.4). Поскольку степень нелинейности искомой модели априори неизвестна, ее построение велось после линеаризации регрессионных коэффициентов логорифмированием. Обработка результатов эксперимента позволила получить кодовую модель износостойкости полиэтиленовой оболочки смазочного блока в следующем виде: у=1,14-0,0755х1-0,1999х2, (4.8) где хi - содержание меловой добавки; х2 - кодовое обозначение толщины оболочки. Анализ полученного выражения показывает, что в исследованном диапазоне варьирования переменных факторов наибольшее значение на выход оказывает толщина стенок трубчатого каркаса из полиэтилена. Совместное воздействие исследуемых факторов на величину интенсивности изнашивания трубки статистически незначимо. Используя формулы перехода и потенциирования, запишем полученную модель в натуральных переменных: I = 9,433Cr0317N-0 664 (4.9) где С - процентное содержание наполнителя, %; N - толщина стенки каркаса, мм. График полученной зависимости представлен на рисунке 4.12. Модель 4.9 адекватна и обеспечивает погрешность расчетов не превышающую 2%. Анализ модели износа полиэтиленового каркаса смазочного блока (4.10) и графика на рисунке 4.12 позволил установить, что наиболее интенсивное изменение износостойкости полиэтиленовой трубки происходит при минимальном количестве мелового наполнителя. С ростом его количества величина износостойкости повышается незначительно. Количественная оценка этого фактора доказывается сравнением градиентов износа по оси процента наполнителя. Следовательно, рациональной величиной содержания минерального наполнителя (мела) в полиэтилене считаем 5%. Более простое управление износостойкостью полиэтиленового трубчатого каркаса при содержании 5% наполнителя может быть осуществлено подбором толщины стенки оболочки.
Сформируем смазочный блок исходя из равной износостойкости его оболочки и смазочного материала. Причем последний должен обеспечивать достаточную смазку трибоконтакта «гребень колеса - рельс».
Модель износа оболочки смазочного блока при содержании минерального наполнителя (мела) в полиэтилене 5% имеет вид: Управляем износом оболочки смазочного блока при помощи ее толщины N при содержании минерального наполнителя (мела) в полиэтилене 5%. Результаты представлены в таблице 4.13.
Таблица 4.13 Результаты износа оболочки смазочного блока при содержании минерального наполнителя (мела) в полиэтилене 5%. Совместив результаты износа оболочки смазочного блока при содержании минерального наполнителя (мела) в полиэтилене 5% (раздел 4.2, таблица 4.13) и результаты минимального расхода смазочного материала при минимальной интенсивности изнашивания гребней колес по компромиссному взаимоисключающему показателю (раздел 4.1, рис.4.11), получим необходимую сбалансированную толщину конструкции оболочки смазочного блока равную 1,2 мм.
1. На основании симплекс-решетчатых, полнофакторных экспериментальных планов и комплекса критериев установлен рациональный состав трехкомпонентного смазочного материала (пеностекла 11%, стеариновой кислоты 32%, битума 57%) и конструктивные параметры его оболочки (толщина оболочки ПВД 1,2 мм, содержание меловой добавки в оболочке 5%), обеспечивающий равномерный расход блока в целом.
2. В ходе экспериментальных исследований установлены основные триботехнические закономерности работы модернизированной конструкции смазочного блока с новым составом компонентов и его параметры (расход смазочного материала 288 г/1000 км, интенсивность изнашивание гребней колес 0,371 мм/10000 км, коэффициент трения 0,13).
3. Лабораторные исследования предлагаемого смазочного материала позволили установить основные закономерности, технологию применения и допустимые колебания его состава.
