Прогнозирование развития ползуна и оценка его влияния на динамику колеса

• Автор: Гарипов, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ПОЛЗУНА НА ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ КОЛЕСА ПРИ СКОРОСТЯХ, МЕНЬШИХ КРИТИЧЕСКОЙ
2.1. Дифференциальные уравнения движения колеса с ползуном
2.2. Определение скорости, при которой происходит отрыв колеса
от рельса (критическая скорость)
2.3. Прогнозирование развития площади контакта и высоты смятия поверхности катания колеса вследствие удара
2.3.1. Развитие площади контакта и высоты смятия поверхности катания колеса вследствие удара
2.3.2. Оценка влияния температуры на деформирование
2.3.3. Анализ результатов расчетов и выводы
2.3.4. Оценка достоверности полученных результатов
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ПОЛЗУНА. НА ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ КОЛЕСА ПРИ СКОРОСТЯХ, БОЛЬШИХ КРИТИЧЕСКОЙ
3.1. Исследование движения колеса после отрыва от рельса
3.2. Прогнозирование развития площади контакта и высоты смятия поверхности катания колеса вследствие удара
3.3. Анализ результатов расчетов и выводы
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОЛЗУНА НА ДИНАМИКУ КОЛЕСА
4.1. Динамика колеса при %<Р <2 {л-а)
4.2. Динамика колеса при скоростях, меньших критической
4.2.1. Динамика колеса при 2{л - а{) < Д < 2л
4.2.2. Динамика колеса при 2л-а1<Р< 2л
4.2.3. Исследование вертикальных колебаний кузова вагона

4.2.4. Определение момента инерции колеса со смещенным центром
масс
4.3. Динамика колеса при скоростях, больших критической
4.4. Влияние скорости движения вагона на величину контактной силы N в момент удара
4.5. Оценка вклада ползуна в разгрузку колеса
Глава 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТКИ
5.1. Дополнения к Правилам технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации в части движения колеса с ползуном
5.2. Экономическая эффективность дополнений к Правилам технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации в
части движения колеса с ползуном
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ

Надежность подвижного состава в эксплуатации определяется техническим состоянием основных узлов, таких, как буксы, колесные пары, автосцепки, тележки и др. В соответствии с требованиями Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации от 26.05.2000 № ЦРБ - 756 (ПТЭ), Инструкции по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар ЦВ/3429, Технологической инструкции по ремонту колесных пар ГОСТ 3.1105 - 84, Инструкции по техническому обслуживанию вагонов в эксплуатации ЦВ — ЦЛ -408, в отношении колесных пар предъявляются повышенные требования, в частности, к поверхности катания, от состояния которой зависит безопасность движения.
Наиболее распространенным дефектом на поверхности катания колеса является ползун, появляющийся в результате скольжения колесной пары, заклиненной тормозной колодкой. Как отмечено в [8], он относится к числу коротких неровностей, «у которых мгновенный центр вращения колеса мгновенно переходит из одного положения в другое, то есть имеет место ударное взаимодействие колеса и рельса». Возникновение на поверхности катания колеса ползуна способствует снижению безопасности движения. Доказательством тому служит тот факт, что при безотрывном движении колеса с ползуном по рельсу наблюдается многократное повторение удара плоскостью ползуна о рельс. Это приводит к росту длины площадки ползуна и увеличению ударной нагрузки на рельс. И если своевременно не снять такое колесо с эксплуатации, то возможен излом рельса или разрушение кругов катания колеса. При скоростях, больших критической (и, = 37-39 км/ч), удар происходит по задней кромке ползуна, а затем по задней кромке площадки, образованной вследствие предыдущего удара. Происходит «закатывание ползуна», а колесо приобретает овальную форму.
Другая опасность состоит в том, что ползун способствует дополнительной разгрузке колеса (вплоть до обезгрузки). Это может привести к тому, что при
Тогда хс = а3г. После подстановки хс в (2.12) найдем

= Ок + Св- ~фг — ткгаъ.
(2.15)
Угловая скорость в этом случае определяется из выражения (2.11).
Формулы (2.15) и (2.11) соответствуют случаю, когда учитываются и упругость рессорного подвешивания (с Ф 0), и вертикальная неровность пути (ц Ф ()).
Из уравнения (2.12) следует, что ускорение центра масс колеса уменьшает вертикальную реакцию рельса (разгружает колесо со стороны рельса). Этот факт способствует закатыванию колеса на рельс за счет силы трения в контакте гребня колеса и рельса, что с точки зрения безопасности движения является нежелательным. Поэтому очень важно оценить влияние на угловую скорость как упругости рессорного подвешивания, так и неровности пути, а также вклад каждого из этих факторов в развитие ползуна. Для решения этой задачи после подстановки в (2.11) и (2.15) условий сФО, /и = 0 и с — 0,/иф 0 после несложных преобразований получим соответственно
(2.16)
(2.17)
где ал = 60І +
4а{ - 0) 2~
11а, + 9а2
(рА и