Влияние динамических процессов в системе колесо-рельс на образование волнообразных неровностей на поверхности катания рельсов

• Автор: Алижан Алмас
• Шифр специальности: 05.22.07, 05.22.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И ПУТИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ВОЛНООБРАЗНЫМ НЕРОВНОСТЯМ РЕЛЬСОВ

11 Виды неровностей и их характеристики

1.2 Анализ негативных последствий взаимодействия подвижного

состава и пути с волнообразным износом

рельсов

1-3 Гипотезы причин образования волнообразных неровностей

рельсов
1-4 Цель и задачи исследования
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ХАРАКТЕРИСТИК ВОЛНОБРАЗНЫХ НЕРОВНОСТЕЙ НА ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ РЕЛЬСОВ
2.1 Выбор способа измерений волнообразных неровностей
2.2 Методика статистической обработки экспериментальных
данных о волнообразных неровностях на поверхности катания головки рельсов
2.3 Результаты экспериментальных исследований на пути
3 МЕТОДИКА ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЛИЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ КОЛЕСО-РЕЛЬС НА ОБРАЗОВАНИЕ ВОЛНООБРАЗНЫХ НЕРОВНОСТЕЙ
3.1 Выбор расчетной схемы и разработка механикоматематической модели
3.2 Модальный анализ механико-математической модели
3.3 Сравнение результатов расчета механико-математической
модели при задании полигармонического возмущения с результатами эксперимента

3.4 Методика расчёта напряжённо-деформированного состояния в
зоне контакта колеса с рельсом
4 ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ХОДОВЫЕ ЧАСТИ - ПУТЬ» НА ОБРАЗОВАНИЕ ВОЛНООБРАЗНЫХ НЕРОВНОСТЕЙ НА ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ РЕЛЬСОВ
4.1 Определение собственных частот и форм колебаний динамической системы «ходовые части - путь»
4.2 Определение функциональной связи параметров волнообразных неровностей с динамическими свойствами системы «ходовые части - путь» и скоростью движения
4.3 Факторы, способствующие образованию волнообразных неровностей на поверхности катания рельсов
4.4 Мероприятия, исключающие или сдерживающие образование волнообразных неровностей на поверхности катания рельсов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Моды колебаний слабо прижатого к подкладкам рельса
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Моды колебаний нормально прижатого к подкладкам рельса
ВВЕДЕНИЕ
В процессе эксплуатации железнодорожного пути на поверхности катания головки рельсов образуются различные дефекты. Основным и давно известным дефектом поверхности катания головки рельсов является волнообразный износ. Волнообразный износ наносит большой экономический ущерб железнодорожному транспорту. При движении по рельсам с волнообразным износом увеличивается динамическое взаимодействие подвижного состава и пути и, как следствие, вибрация ходовых частей, элементов верхнего и нижнего строения пути. Это негативно влияет на надежность механической части подвижного состава и техническое состояние пути в целом. Опыт эксплуатации показывает, что волнообразный износ сокращает на 25% срок службы рельсов и время между подбивкой шпал при текущем содержании, а также повреждает рельсовые скрепления. Волнообразному износу могут сопутствовать дефекты контактноусталостного происхождения, приводящие к излому рельсов, что создаёт угрозу безопасности движения поездов. Кроме этого, повышается расход энергии на тягу поездов и шум вблизи железнодорожных магистралей, а также снижается уровень комфорта пассажирских перевозок. Особую актуальность названные негативные аспекты приобретают для скоростного и высокоскоростного подвижного состава.
Вопросам общей теории взаимодействия подвижного состава и пути посвящены труды многих отечественных и зарубежных специалистов. Большой вклад в эту область науки внесли Бирюков И.В., Богданов В.М., Вериго М.Ф., Иванов В.Н., Коган А.Я., Кудрявцев H.H., Лазарян В.А., Медель В.Б., Ромен Ю.С., Тибилов Т.А., Черкашин Ю.М., Шахунянц Г.М., Яковлев В.Ф., зарубежные учёные Калкер И., Кильб E., Кофман И., Креттек О., Жоли Р. и другие.
Проблемой, связанной с образованием волнообразного износа на поверхности катания рельсов, занимались зарубежные и отечественные
Деформированный в соответствии с имеющимися неровностями на поверхности катания головки рельса отражённый лазерный луч, принимается оптическим датчиком продольного профиля, связанного с цифровой телевизионной камерой, формирующей изображение. Камера производит ряд «моментальных снимков» продольного профиля каждый раз на длине около 400 мм с частотой, исключающей влияние колебаний измерительной системы на подвижном составе.
В результате измерений регистрируются, визуализируются и храняться в памяти ПЭВМ амплитудные значения длин волн в следующих диапазонах:
- рифли и короткие волны: 30 < к< 300 мм;
- средние волны: 300< Х< 1000 мм;
- длинные волны: 1000 <к< 3000 мм.
Измерительная система „profile chek” разработана специально для скоростного вагона-путеизмерителя и контрольных проездов со скоростями до 200 км/ч.
Несмотря на перспективность рассмотренного способа измерения, основным недостатком оптических систем с использованием лазерных триангуляционных измерителей остается нарушение их нормального функционирования в загрязненной среде (наличие в подкузовном пространстве пыли и грязи, атмосферных осадков в виде снега и т.п.). На точность измерений оказывает влияние также состояние поверхности катания головки рельсов. Кроме того, следует отметить высокую стоимость изготовления и расходы на эксплуатацию подобных измерительных систем.
Измерения вихревыми токами основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем рельсе. Этот бесконтактный вид измерений принципиально молсет быть использован для регистрации продольного профиля поверхности катания головки рельсов при устранении некоторых существенных недостатков (нелинейность выходного сигнала в зависимости от расстояния до измеряемого объекта,