Методика определения объемных температурных полей и их градиентов трибосопряжения "колесо - тормозная колодка"

• Автор: Барзданис, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 151 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Моделирование физическое
1.2. Моделирование математическое
1.3. Машина трения ИМ-58 и скоростной инерционный стан для модельных испытаний фрикционных пар
1.4. Выводы
2. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ КОЛЕСА
ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЯ
"КОЛЕСО - ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА"
2.1. Критерии подобия для моделирования объемных температурных полей цилиндрического тела в трибосистеме "колесо - тормозная колодка"
2.2. Выводы
3. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИБОРЫ И МЕТОД ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ КОЛЕСА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЯ
"КОЛЕСО - ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА"
3.1. Лабораторный комплекс
3.2. Определение коэффициента трения в трибосопряжении
«колесо - тормозная колодка»
3.3. План эксперимента
3.4 Стенд для моделирования тепловых полей трибосопряжения
«колесо - тормозная колодка»
3.5. Портативная тепловизионная камера и ЭВМ
3.6. Методика исследования
3.6.1. Общие положения
3.6.2. Объект и цель испытаний
3.6.3. Определяемые показатели и объем испытаний
3.6.4. Метрологическое обеспечение
3.6.5. Условия и порядок проведения испытаний
3.7. Выводы
4. Построение градуировочной характеристики комплекса для моделирования температурных
полей колесных трибосопряжений
4.1. Градуировочная характеристика комплекса для моделирования
температурных полей колесных трибосопряжений
4.2 Характер тепловой структуры модели колеса с неравномерным износом поверхности катания в трибосопряжения "колесо - тормозная колодка"
4.3. Измерение температуры поверхностного слоя трибопары
«колесо - тормозная колодка» на модернизированном стенде
4.4. Система образование градиентов температуры в модели «колесо - тормозная колодка» при повторно-кратковременном
режиме торможения
4.5 Выводы
5. Обработка, анализ и оценка результатов испытаний
5.1. Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных исследований процесса формирования объемного температурного поля модели колеса в бездефектном трибосопряжений
"колесо - тормозная колодка"
5.2. Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных исследований процесса формирования объемного температурного поля модели колеса в трибосопряжений "колесо с неравномерным износом поверхности катания - тормозная колодка"
5.3. Выводы
6. Экономическая эффективность метода
прогнозирования температурных полей фрикционных систем
6.1. Выводы
Заключение
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Необходимость снижения эксплуатационных расходов в условиях конкуренции на рынке транспортных услуг выдвигает требования по организации системы технического обслуживания и ремонта подвижного состава, исходя из фактического состояния его работающих узлов.
Для определения фактического состояния работающих элементов подвижного состава требуется постоянный мониторинг его технического состояния, особенно за узлами, ответственными за безопасность движения поездов. Одним, из таких элементов подвижного состава является трибосопряжение "колесо -тормозная колодка". Получение информации о техническом состоянии трибо-сопряжения "колесо - тормозная колодка" - необходимое условие организации его обслуживания и ремонта по фактическому состоянию.
В основе работы современных интегрированных систем дистанционного мониторинга технического состояния подвижного состава лежит информация о температурном поле и его градиентах, получаемых в виде инфракрасного излучения его работающих элементов. Отметим, что одним из основных элементов, отвечающих за безопасность движения поездов, является трибосопряжение "колесо - тормозная колодка".
Экспериментальные исследования температурных структур колесных пар, образованных действием тормозной системы в грузовом поезде выявили их сложный характер, особенностью которого является наличие высоких градиентов температуры по радиальной и угловой координате. В этом случае при нагреве торможением, в колесе возникают высокие временные и остаточные напряжения с компонентами растягивающих напряжений, близкими к пределу текучести материала, что может приводить к разрушению в зонах концентрации напряжений. При длительном торможении напряжения носят ярко выраженный изгибный характер, с концентрацией в зонах радиуса перехода от обода к диску и от обода к ступице колеса. Особенно опасен этот режим для колеса с тонким ободом (25 мм),

ских характеристик материалов, маятниковая машина трения не может быть использована при физическом моделировании трибосопряжения «колесо — тормозная колодка» в исследовании температурных полей колес с дефектами на круге катания. Неравномерный прокат, ползуны, эксцентриситет при работе машины трения приводят к циклическим перемещениям маятника, искажающим условия нагружения, а, следовательно, и исследуемое температурное поле образца.
Таким образом, при разработке методики проведения опытов была выявлена необходимость проведения двух самостоятельных экспериментов: 1) определение значения коэффициента трения для конкретного сочетания материалов колеса и тормозной колодки; 2) моделирование тепловых полей реального трибосопряжения «колесо - тормозная колодка» на специализированном стенде.
3.2 Определение коэффициента трения в трибосопряжения «колесо - тормозная колодка»
Для отработки методики эксперимента и точного определения коэффициента трения в трибосопряжении были проведены триботехнические испытания материалов пары трения на изготовленной специально для этих целей маятниковой машине трения ММТ-250. Машина трения ММТ-250 представляет собой приспособление к токарно-винторезному станку16К30Ф305. Кинематическая схема машины представлена на рис. 3.1 а. Машина трения ММТ-250 имеет об-разцедержатель образца - колеса, который закрепляется на свободном конце шпинделя станка и получает от него вращение. Образец 1, имитирующий колесо, закрепляется на образцедержателе болтами. Образец 2, имитирующий тормозную колодку, устанавливается в образцедержателе 3, на штангу которого устанавливаются грузы 4 устройства нагружения.