Разработка и применение композиционных материалов в тяжелонагруженных опорных трибосопряжениях железнодорожного подвижного состава

• Автор: Досов, Леонид Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследований

1.1 Обзор теоретических подходов к созданию высокопрочных композиционных материалов для тяжелонагруженных узлов трения
1.2 Анализ условий эксплуатации тяжелонагруженных трибо-сопряжений (на примере сопряжения пятник-подпятник)
1.2.1 Зависимость углов поворота тележек от радиуса кривой и радиального смещения элементов опоры вагона

1.2.2 Динамическая реакции экипажа на путь в кривых

1.3 Обзор существующих композиционных материалов для тяжелонагруженных узлов трения подвижного состава
Глава 2 Исследование износа тяжелонагруженных трибосопряжений и движения подвижного состава в сложном плане пути
2.1 Исследование износа и его характера в тяжелонагруженных трибосопряжениях подвижного состава

2.2 Исследование зависимости углов поворота тележек от радиуса

кривой и радиального смещения элементов опоры вагона

2.3 Определение динамической реакции экипажа на путь в кривых

2.4 Трение в узле пятник-подпятникк грузового вагона
Выводы по главе

Глава 3 Теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния полимерной матрицы и расчет температурного поля металлополимерного диска
3.1 Расчет напряженно-деформированного состояния модели при
сдвиге композита
3.2 Расчет температурного поля фрикционного металлополимерного кольцевого диска
3.2.1 Постановка задачи
3.2.2 Математическая модель
3.2.3 Расчетная схема
3.2.4 Результаты численного исследования
Выводы по главе
Глава 4 Трибологические исследования факторов, влияющих на износостойкость тяжелонагруженных трибосопряжений
4.1 Метод оценки триботехнических свойств материалов
4.2 Физико-математическое моделирование взаимодействия узла трения
И' пятник-подпятник

4.2.1 Расчет масштабных коэффициентов перехода от объекта пятник-подпятник к модели «параллелепипед — пластина»
4.3 Приборы и материалы
4.3.1 Машина трения возвратно-поступательного движения
4.3.2 Машина трения СМТ
4.3.3 Машина трения ИИ-5
4.4 Материалы трущихся пар. Приготовление образцов
4.5 Результаты трибологических испытаний материалов
4.5.1 Анализ поверхностей трения
4.5.2 Качественный элементный анализ материалов по рентгеновским флуоресцентным спектрам
4.6 Влияние различных факторов на интенсивность изнашивания композиционных материалов
Выводы по главе
Глава 5 Стендовые испытания материалов и деталей пятникового узла грузовых вагонов
5.1 О постановке испытаний на трение и износ
5.2 Испытательный стенд
5.3 Методика проведения стендовых испытаний
5.4 Результаты стендовых испытаний полимерных прокладок
Выводы по главе
Основные выводы по работе
Литература
Приложение №1
Приложение №2
Приложение №3
Приложение №4
Развитие науки и техники в последние десятилетия показало, что надежные и долговечные машины, оборудование, приборы могут быть созданы только при совместном решении теоретических и прикладных задач трения, износа и смазки, т.е. задач трибологии и триботехники.
Наиболее распространенной причиной (85%-90%) выхода деталей и узлов современных машин из строя является их износ. Недостаточный ресурс машин и механизмов приводит к огромным непроизводительным затратам материалов, энергии и рабочей силы, в том числе и на железнодорожном транспорте, который является энергоемкой, материалоемкой и трудоемкой системой. Основная доля всех отказов железнодорожной техники вызвана процессами трения и изнашивания в тяжелонагруженных трибосистемах. Таким образом, прогресс на транспорте связан с проблемой повышения износостойкости узлов трения, в решении которой важную роль играет создание новых полимерных композитов и смазочных материалов с заданными свойствами. Однако диапазон использования этих материалов сравнительно невелик и не отвечает требованиям производства. Одна из причин - отсутствие научно обоснованных методов определения фрикционных и адгезионных характеристик металлополимерных трибосопряжений, максимально учитывающих специфические свойства полимерных композитов, прежде всего их способность накапливать электрические заряды, генерировать активные продукты деструкции и образовывать в узле трения самосмазывающие пленки.
Проблема повышения износостойкости особенно остро ощущается в металлополимерных сопряжениях. Это обусловлено температурой, физикомеханическими, физико-химическими процессами в сопряжениях, которые еще до конца не выяснены. При решении этих вопросов значительное место занимает разработка мероприятий по повышению износостойкости тяжелонагруженных узлов трения.
Современной тенденцией машиностроения является управление процессами получения структур и свойств материалов, которые адаптированы к условиям эксплуатации конструкций машин. Для этого используются разнообразУглы, град. 6,000 т
5,000
Рис. 10 - Зависимость углов поворота тележек и углов набеганий
от радиуса кривой 1 — угол поворота передней тележки; 2 — угол поворота задней тележки;
3 — угол набегания колеса на рельс первой колесной пары;
4 - угол набегания колеса на рельс второй колесной пары
2.3 Определение динамической реакции экипажа на путь в кривых
Предлагается методика расчета динамических характеристик движения вагона в кривых со следующими допущениями:
- статические нагрузки на оба колеса колесной пары равны между
собой;
- колеса цилиндрические;
- все силы лежат в плоскости головок рельсов;
- рельс и колесные пары абсолютно жесткие;
- коэффициент трения между колесом и рельсом имеет постоянную величину;
- кривая уложена без искажений;
- рельсы недеформирующиеся;
- центробежная сила действует в плоскости головок рельсов и направлена перпендикулярно к продольной оси симметрии вагона;
- сжимающая и растягивающая силы отсутствуют.