Разработка принципов управления состоянием фрикционного контакта трибологической системы "колесо тягового подвижного состава - рельс"

• Автор: Кульбикаян, Рубен Вагинакович
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 249 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОЛЕСА ЛОКОМОТИВА С РЕЛЬСОМ
1.1 Обзор существующих гипотез образования силы сцепления колеса локомотива с рельсом
1.2 Факторы, оказывающие влияние на уровень коэффициента сцепления
1.3 Анализ методов обнаружения срыва сцепления и мероприятий, направленных на повышение и стабилизацию коэффициента сцепления
Цель и задачи исследований
2 РАЗРАБОТКА МОДИФИКАТОРОВ ТРЕНИЯ КОЛЕС ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С РЕЛЬСАМИ
2.1 Теоретические предпосылки механизма модификации тяговых поверхностей трения
2.2 Методика физико-математического моделирования фрикционной пары "колесо-рельс"
2.3 Применение методов математического планирования эксперимента для разработки составов модификаторов трения
2.4 Лабораторное оборудование
2.5 Оценка трибологических характеристик модифиаторов трения СМТМ и СМТХ
Выводы
3 ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ КОНТАКТА “КОЛЕСО-РЕЛЬС” В ПРИСУТСТВИИ МОДИФИКАТОРОВ ТРЕНИЯ
3.1 Удаление линейного тренда
3.2 Расчет спектрально-статистических характеристик сигнала
3.2.1 Проверка процесса на стационарность
3.2.2 Расчет моментов распределения
3.2.3 Вычисление плотности спектра мощности (ПСМ)
диагностического сигнала
3.2.4 Вычисление взаимной корреляционной функции
3.2.5 Вычисление кросс-спектра
3.2.6 Оценка спектральных характеристик рядов, значительно
изменяющихся во времени
3.3 Анализ экспериментальных данных
Выводы
4 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ МТ
Основные выводы
Библиографический список
Приложение 1 Акт испытаний
Приложение 2 Оптимизация состава силикатного МТ содержащего
К2Сг207
Приложение 3 Оптимизация состава силикатного МТ содержащего

Приложение 4 Оптимизация состава силикатного МТ содержащего

ВВЕДЕНИЕ
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 обусловливает высокие требования к потенциальным сцепным качествам колёс.
Улучшение условий взаимодействия системы “колесо-рельс” достигается как на стадии проектирования локомотивов, так непосредственно и при их эксплуатации.
Сцепление колёс с рельсами во многом зависит от структурнореологических свойств поверхностных загрязнений. Образуемые на поверхности металлов окисные плёнки, а также отсорбированные плёнки смазки, газов и других веществ, содержащихся в окружающей среде, имеют малую толщину, однако, они очень прочно связаны с металлом и способны воспринимать, не разрушаясь, весьма большие нагрузки. Обладая различными физикомеханическими свойствами, поверхностные плёнки резко изменяют величину коэффициента трения. Таким образом, в реальных условиях контактирования бандажей колёсных пар с рельсами их взаимодействие определяется не столько структурой кристаллической решетки металлов, из которых они состоят, сколько свойствами поверхностных плёнок, неизбежно присутствующих в зоне контакта.
Несовершенство связи колеса с рельсом как фрикционной системы, доминирующее влияние климатических и погодных факторов, наличие поверхностных загрязнений в качестве одного из главных приоритетов предопределяют улучшение фрикционных свойств трибологической системы “колесо - рельс” на стадии эксплуатации.
В реальных условиях всепогодная эксплуатация работы железнодорожного транспорта достигнута исключительно за счёт применения кварцевого песка.
обусловленных физико-химическим состоянием взаимодействующих поверхностей колёс локомотива с рельсами..
Доминирующее влияние климатических и погодных факторов, наличие поверхностных загрязнений, вызывающих огромный разброс коэффициента сцепления [49,75] предопределяют в качестве одного из главных приоритетов - улучшение фрикционных свойств триболгической системы “колесо - рельс” непосредственно на стадии эксплуатации.
Увеличение молекулярной составляющей коэффициента сцепления осуществляется путем воздействия на физико-химическое состояние поверхностей колёс и рельсов.
Наибольшее распространение в этой связи получили следующие методы.
Механическая очистка рельсов [2,4,76]. Этот способ предусматривает механическое удаление с рабочей поверхности головок рельсов загрязнений с помощью специальных устройств, расположенных впереди движущегося экипажа. Обычно эти устройства выполнялись в виде установленных под некоторым углом к продольной оси рельса скребков или металлических щёток, позволяющих осуществлять прижатие их к поверхности рельсов непосредственно из кабины локомотива.
Эксплутационной проверкой работы устройств для механической очистки рельсов на отечественных и зарубежных дорогах обнаружена невысокая степень очистки, возможность их применения в ограниченном диапазоне скорости движения (не свыше 15 -20 км/ч) и малая надёжность в отношении безопасности движения поездов [3, 36]. Невысокая надёжность существующих устройств для механической очистки рельсов обуславливается сложностью динамического процесса взаимодействия пути и подвижного состава. Кроме того, применяемые ранее устройства механической очистки имеют свойства аккумулировать на себе