Совершенствование прогнозирования износа профилей колес грузовых вагонов

• Автор: Саидова, Алина Викторовна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Обзор и анализ исследований в области расчетных и экспериментальных методов определения износа профилей колес и рельсов

1.2. Классификация факторов, влияющих на износ профилей колес..

1.3. Постановка задач исследования

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ ВАГОНА.

2.1 Объект моделирования

2.2 Математическая модель движения вагона

2.3 Математическая модель износа колеса

2.4 Выводы
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗНОСА ПРОФИЛЕЙ КОЛЕС ГРУЗОВОГО ВАГОНА
3.1 Результаты обмера колес вагона
3.2 Оценка влияния неизвестных параметров пути на износ колес..
3.3 Выводы
4 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ В МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИЗНОСА КОЛЕСА
4.1 Выбор распределения коэффициента трения между колесом и рельсом на гребне и поверхности катания по результатам эксперимента
4.2 Выбор коэффициентов износа в модели Арчарда на основе многовариантных расчетов
4.2.1 Определение точки перехода от слабого износа к сильному
4.2.2 Построение диаграмм зависимости износа от коэффициента износа и коэффициента трения
4.3 Результаты моделирования износа колес и оценка сходимости с полученными в эксперименте
4.4 Выводы
5 ВЫБОР ЖЕСТКОСТИ СВЯЗИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ С БОКОВОЙ РАМОЙ ТЕЛЕЖКИ МОДЕЛИ 18-9889 НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ИЗНОСА КОЛЕС
5.1 Исследование влияния характеристик буксового узла и боковых скользунов тележки на износ колес
5.2 Выбор параметров связи колесной пары с боковой рамой в тележке модели 18-9
5.3 Вариант исполнения связи боковых рам с колесными парами .
5.3.1 Расчет прочности и жесткости скобы упругой
5.3.2 Исследование влияния натягов скобы упругой на ходовые качества
5.4 Выводы
6 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ СНИЖЕНИЯ ИЗНОСА КОЛЕС
6.1 Исходные данные и расчет доходов от экономии затрат
6.2 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Задача увеличения межремонтного пробега является одной из основных для разработчиков современных грузовых вагонов.
Детали подвешивания в тележках Barber S-2-R, Motion Control, 18-194-1 обеспечивают износостойкость при пробеге до 500 тыс. км, однако, вопрос необходимости обточки колес в течение этого периода из-за достижения предельных износов профилей не решен. Для повышения износостойкости применяют колеса с увеличенной твердостью обода до 320-360 НВ в сравнении с применявшейся ранее 248-285 НВ, математические модели прогноза износа которых отсутствуют.
В связи с этим поставленные в диссертации задачи совершенствования математической модели прогнозирования износа профилей колес, исследования влияния на износ параметров подвешивания трехэлементных тележек и оценки результирующего экономического эффекта являются актуальными.
Целью диссертационной работы является создание уточненной модели прогнозирования износа профилей колес и разработка на ее основе научнообоснованных технических решений в конструкции тележек грузовых вагонов, обеспечивающих снижение износа профилей колес.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
1. Модель движения грузового вагона на трехэлементных тележках, учитывающая индивидуальные параметры каждой колесной пары, скользуна, пятникового узла, фрикционных клиновых гасителей колебаний, нелинейного рессорного комплекта, дополнена моделью абразивного изнашивания профилей колес.
2. Для колес с твердостью обода 320-360 НВ в паре с рельсом Р 65 расчетно-экспериментальным методом впервые определены параметры модели изнашивания - коэффициент трения между колесом и рельсом, коэффициенты износа для слабой и сильной стадий, значение отношения мощности сил трения в пятне контакта к его площади, при котором происходит переход от слабой стадии изнашивания к сильной.

рисунке 2.2.4. Задание параметров элемента осуществляется в следующей последовательности:
- Со - жесткость поджимающей пружины;
- С| - жесткость на сдвиг;
- к - коэффициент трения до замыкания зазора А 0;
-б и — направления действия силы трения;
- п3 - направление действия силы прижатия;
- А 0 — зазор в направлении действия силы прижатия;
- Сг - жесткость поджимающей пружины после замыкания зазора А 0;
- к0 - коэффициент трения после замыкания зазора А 0;
- Ро- коэффициент вязкого зрения;
- А ] — зазор в направлении действия силы фения;
- Сз~ жесткость на сдвиг после замыкания зазора А 1.
Работа сил сухого трения при повороте тележки в плане описывалась двумя элементами №298, разнесенными на величину у0 от центра пятника. Особенностью элемента № 298 является задаваемая жесткость поджимающей элемент сухого фения пружины, С0, которая обеспечивает возвращающую силу при перевалке вагона на пятнике. Для обеспечения жесткости эквивалентной действию фавитационной возвращающей силы при перевалке, расстояние уо выбиралось по формуле
Рисунок 2.2.4 - Механическая схема элемента №