Введение к работе
Актуальность работы
В настоящее время ведется разработка нового поколения стрелочных переводов для российских железных дорог, важным назначением которых является использование их для интенсивных условий эксплуатации и линий скоростного движения.
Наиболее сложным узлом стрелочного перевода является зона крестовины. В зоне крестовин с неподвижными элементами основным элементом, обеспечивающим безопасность движения поездов, является контррельс, который предотвращает набегание колес на острие сердечника и их попадание в желоб неправильного направления движения.
Применение спецпрофиля СП-850 позволило создать контррельсовые узлы, позволяющие регулировать основные размеры крестовинных узлов колеи, желобов и размеров безопасности в процессе эксплуатации, значительно упростить замену рельсов крестовины.
В то же время сама конструкция спецпрофиля СП-850 разрабатывалась в основном из геометрических соображений. В результате в эксплуатации проявились его недостатки - избыточная жесткость узла и повышенный износ самого контррельса. Для ликвидации этих недостатков были выполнены подробные исследования работы контррельсов изложенные в настоящей диссертации.
Цель работы
Цель настоящей диссертационной работы заключается в том, чтобы, опираясь на современные подходы, разработать и практически реализовать метод получения эффективных и экономичных технических решений по совершенствованию контррельсовых узлов стрелочных переводов, позволяющий достигнуть результата при минимальных затратах на его реализацию. При этом полученное решение должно сохранять генеральные технологические схемы изготовления элементов стрелочных переводов. Весь
эффект должен достигаться за счет повышения инженерного уровня
технических решений. Разработанный контррельсовый спецпрофиль должен способствовать улучшению качества стрелочных переводов, снижению затрат материалов на их изготовление и расходов в эксплуатации.
Научная новизна работы
В работе предложен метод оптимизации контррельса для стрелочных переводов с использованием конечно-элементной модели, адекватность которой проверена экспериментальным путем по результатам динамико-прочностных испытаний.
При этом выполнена оценка показателей эксплуатационной надежности контррельсов, выявлены новые виды дефектов контррельсов и изучены причины их появления, получены аналитические зависимости статистики отказов контррельсов от наработки; проведены сравнительные динамико-прочностные испытания контррельсовых узлов под воздействием поездов, в результате которых получено распределение напряжений в различных сечениях контррельсов; разработана модель для исследования напряженно-деформированного состояния контррельса на основе метода конечных элементов; поставлена и решена задача оптимизации контррельсового спецпрофиля для контррельсов, не связанных с ходовым рельсом.
По результатам проделанной работы, получен оптимизированный контррельсовый спецпрофиль для дальнейшего конструирования стрелочных переводов нового поколения.
Практическая ценность работы
Полученный по результатам работы оптимизированный контррельсовый спецпрофиль дает возможность увеличить срок службы контррельсов за счет уменьшения их жесткости, уменьшить расход металла на его изготовление на 22% и уменьшить затраты на содержание стрелочных переводов.
Разработанная на основе метода конечных элементов модель позволяет производить моделирование новых конструкций контррельсов и оптимизацию существующих.
На разработанный контррельсовый спецпрофиль получен патент на полезную модель.
По результатам проведенных исследований внесены изменения и дополнения в «Классификатор дефектов и повреждений элементов стрелочных переводов», что позволяет своевременно применять необходимые мероприятия по обеспечению безопасности движения по стрелочным переводам.
Апробация работы
Материалы, составляющие диссертационную работу, одобрены специалистами на научно-технических совещаниях лаборатории «Стрелочное хозяйство», отделения «Путь и путевое хозяйство» ОАО «ВНИИЖТ» и кафедры «Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог» РОАТ МИИТ, на заседании некоммерческого партнерства «Рельсовая комиссия», на конференциях с международным участием: «Внедрение современных конструкций и технологий в путевое хозяйство» (РОАТ МИИТ), «Безопасность Движения поездов» (МИИТ) «Конструкции железнодорожных путей и вопросы технического обслуживания высокоскоростных магистралей» (ПГУПС) и «Развитие железнодорожного транспорта в условиях реформ» (ОАО «ВНИИЖТ»). В настоящее время оптимизированный контррельсовый спецпрофиль изготовлен. Получен патент на полезную модель № 108760 «Уголок контррельсовый».
Достоверность научных положений и результатов подтверждается сравнением результатов исследований с данными испытаний в пути. Данные, полученные при математическом моделировании, имеют качественную и количественную сходимость с экспериментальными данными, полученными во время сравнительных динамико-прочностных испытаний.
Результаты, выносимые на защиту
На защиту выносится метод оптимизации контррельсовых
спецпрофилей с помощью математического моделиравания и
оптимизированный с его помощью контррельсовый спецпрофиль «Уголок контррельсовый».
Публикации
По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, из них три статьи - в изданиях Перечня, определенного ВАК России, и получен патент на полезную модель.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников и приложения. Работа изложена на 140 страницах печатного текста, имеет 10 таблицы, 43 страниц рисунков, 15 страниц приложений. Список литературы содержит 107 наименований, из них 33 на иностранных языках.
