Снижение износа в паре колесо-рельс путем использования новых смазочных композиций

• Автор: Воротилкин, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 149 с.

1. ИЗНОС В ПАРЕ КОЛЕСО-РЕЛЬС

1.1. Основные причины износа в паре колесо-рельс

1.2. Пути и методы снижения износа в паре колесо-рельс

1.3. Смазка холодом

1.4. Цель и задачи исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

В ПАРЕ КОЛЕСО-РЕЛЬС

2.1. Анализ схем динамического взаимодействия в паре колесо рельс

2.2. Математическая модель взаимодействия в паре колесо-рельс

при движении в прямом участке

2.3. Математическая модель взаимодействия в паре колесо-рельс

при движении в кривой
2.4. Анализ разработанных математических моделей
Выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ
СМАЗОЧНОЙ КОМПОЗИЦИИ
3.1. Выбор компонент для смазочной композиции
3.2. Методика экспериментальных исследований
3.3. Результаты испытания смазочной композиции
3.4. Статистическая обработка результатов
экспериментальных исследований
Выводы по главе

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Опытно-промышленные испытания
4.2. Технология приготовления смазочных материалов
4.3. Возможные пути модернизации рельсосмазывателей
для нанесения новых смазочных композиций
4.4. Расчет мощности теплонагревательных эелементов
4.5. Определение экономического эффекта внедрения мер
по снижению износа гребней колес
4.6. Экологические проблемы использования новых
смазочных композиций для лубрикации рельсов
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Разработка ресурсосберегающих технологий является актуальной задачей для любой отрасли, включая и железнодорожный транспорт, для которого важнейшей задачей является снижение износа боковых граней рельсов в кривых участках пути и гребней колес подвижного состава. Анализ данной проблемы показывает, что увеличение износа связано с заменой локомотивной тяги, увеличением нормативного веса поездов и т.д. [2]. Износ рельсов и колес в 3...6 раз превышает предусмотренную норму [70]. В начале 80-х годов срок службы бандажей колесных пар локомотивов составлял 6...7 лет, в 90-ые годы он сократился до 2...3 лет. Из-за бокового износа выход рельсов из строя за последние 10 лет увеличился более чем в 3 раза.
Износ в зоне контакта «боковая поверхность рельса - гребень колеса» является сложным процессом [120], который определяется не только чисто механическими взаимодействиями, но и зависит от большого числа факторов, включающих климатические условия, особенности рельефа, формы соприкасающихся поверхностей, скорость движения, вес поезда и многие другие.
Одним из эффективных путей снижения износа в паре колесо-рельс является увеличение степеней свободы тележки по отношению к кузовной части подвижного состава, который может быть решен путем модернизации люлеч-ного подвеса кузова экипажа (на одно из возможных технических решений получен патент, приведенный в списке публикаций). В тоже время, реализация данного направления в настоящее время сопряжена с большими капитальными вложениями, в связи с чем использование смазки на данный момент является наиболее приоритетным направлением, несмотря на ее меньшую эффективность по сравнению с увеличением степеней свободы тележки.
Гамма смазочных материалов, используемых для этих целей, характери-

сипативной функции Ф через обобщенные координаты.
Кинетическая энергия Т представляется в виде суммы кинетических энергий кузова Тк, тележек Ту и колесных пар 7},.
Т-Т1+±ТГ1+±±Т,, (2.3)
М 1
Ъ = у(ч +Я + ч)+-у'(’) +~-ч1 +~в;, (2.4)
Ъ <2-5>
-2 -2 ) , ,2 , 2 , ^7г р2
Ту ~ — ху + У у + 2гу — (Рд + + ~ 7/ (2.6)
Если считать движение колесных пар без проскальзывания, то
К КГ
¥;/=- (2-7)
где К скорость движения локомотива, / - время.
Потенциальная энергия механической системы представится суммой энергий упругих элементов в подвешивании локомотива и потенциальной
энергии в системе «локомотив-путь»: П = Пл+ Пог + Пр + Пб + Пп,
где Ял - потенциальная энергия люлечного подвешивания; Пог - потенциальная энергия ограничителей хода тележки; Пр - потенциальная энергия системы рессорного подвешивания тележки; П6 - потенциальная энергия упругих элементов буксовых узлов; Пп - потенциальная энергия упругого пути.
Найдем выражения этих энергий через прогибы соответствующих упругих элементов

ЫДлДКд> (2.8)
у=1*=1 о
2 2 ^ог}п
П°г=а (2-9)
2=1 п=1 о
С достаточной степенью точности можно принять, что система рессор-