Влияние рельсовых стыков на контактно-усталостную прочность колёс железнодорожного подвижного состава

• Автор: Евтух, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО КОЛЕСА И РЕЛЬСА.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С

ПОДВИЖНЫМ СОСТАВОМ

1.1 Основные конструктивные элементы верхнего строения

железнодорожного пути

1.2. Конструкция стыка и особенности взаимодействия

колеса и рельса в зоне стыка

1.3. Работы, посвященные исследованию задач контакта

колеса и рельса

1.4. Работы, посвященные анализу влияния конструктивных и механических особенностей железнодорожного пути на
взаимодействие экипажа и пути
1.5. Экспериментальные исследования процесса прохождения
колеса через стык
1.6. Выводы к главе
1.7. Постановка задачи
1.8. Допущения
ГЛАВА 2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
В СИСТЕМЕ «КОЛЕСО-ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ»
2.1. Лабораторная установка для исследования процесса колебаний, вызванных динамическим воздействием в системе «колесо-путь»
2.2. Компьютерная модель лабораторной установки
2.3. Идентификация параметров гашения колебаний в системе «колесо-железнодорожный путь»
2.4. Определение жесткости комплекта резиновых прокладок
между рельсом и шпалой
2.5. Выводы к главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕКАТЫВАНИЯ
КОЛЕСА ЧЕРЕЗ СТЫК
3.1. Компьютерное моделирование процесса перекатывания
колеса через стык
3.2. Компьютерное моделирование движения вагона в зоне
стыка с просадкой балласта
3.3. Результаты моделирования движения полувагона на участке, прилегающем к рельсовому стыку
3.4. Выводы к главе
ГЛАВА 4. КОНТАКТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ В КОЛЕСЕ
ПРИ ПЕРЕКАТЫВАНИИ ЧЕРЕЗ РЕЛЬСОВЫЙ СТЫК
4.1 Напряженное состояние колеса и рельса в случае контакта
на достаточном удалении от рельсового стыка
4.2. Контакт при расположении колеса на кромке рельса
4.3. Выводы к главе
ГЛАВА 5 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РЕЛЬСОВЫХ СТЫКОВ
НА НАКОПЛЕНИЕ КОНТАКТНО-УСТАЛОСТНЫХ
ПОВРЕЖДЕНИЙ В КОЛЕСАХ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
5.1. Статистические данные о величинах зазоров в рельсовых стыках
5.2.Оценка силы ударного взаимодействия колеса и стыковой неровности
5.3. Оценка долговечности колеса из условий движения вагона
по рельсовому пути без учёта влияния стыка
5.4. Влияние рельсовых стыков на интенсивность накопления контактно-усталостных повреждений в колёсах
5.5. Выводы к главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Планируемый рост провозной и пропускной способности железных дорог в соответствии со «Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной распоряжением Правительства РФ от 17 июня 2008 года № 877-р*, предъявляет повышенные требования к обеспечению надежной работы узлов экипажной части, в особенности к элементам колесной пары. В прогнозировании долговечности колес задача накопления контактноусталостных повреждений играет важную роль.
При наезде колеса вагона на рельсовые крестовины, стрелочные переводы, рельсовые стыки возникают дополнительные динамические силы, воздействующие на путь и элементы подвижного состава. К тому же, в этих случаях условия контакта колеса и рельса неблагоприятны. Этими факторами обусловлены высокие контактные давления на поверхностях колеса и рельса, способствующие более интенсивному накоплению контактно-усталостных повреждений в их материалах. В работе уделено внимание влиянию рельсовых стыков на накопление повреждений.
Переход на бесстыковой путь уменьшает количество стыков, однако обойтись без рельсовых стыков не удается из-за влияния температуры окружающей среды на удлинение рельсов. Так, на территории России сезонный перепад температуры достигает 100°С. Кроме того, на российских железных дорогах доля звеньевого пути составляет около 60% от всей протяженности, поэтому определение ресурса колеса с учетом современного состояния науки требует учета влияния стыкового соединения. Процесс качения колеса по гладкому рельсу исследовался многократно, в тоже время процесс перехода колеса через рельсовый стык исследовался значительно меньше. Данная работа посвящена исследованиям, связанным с выяснением особенностей работы колеса при движении вагона в зоне рельсового стыка.
" URL: l]lln:/Avvw.mintnins.ni/documenls/dclail.nliD?BLEMENT ID=13

нуто при /9=14-104 Н-с/м. Осциллограмма приведена на рисунке 2.56. Из решения характеристического уравнения (2.3) получена частота свободных колебаний £=15,99 рад/с. Как и в эксперименте, до перехода в положение равновесия система совершила 14 полных колебаний.
У, мм
Рис. 2.5. Осциллограмма колебаний грузов: а -в эксперименте; б - при теоретическом решении
С использованием разработанной установки получено значение коэффициента жесткости балластного слоя 5,25-106 Н/м. Давление на балласт передавалось через прямоугольную пластину эффективной площадью 0,024 м2. Учитывая, что здесь рассматривается вертикальная жесткость, связывающая приложенную к половине шпалы силу и осадку балласта, она должна быть пропорциональна площади огшрания на балластные слой. Эффективная площадь опирання шпалы составляет 0,3 м2. Тогда жесткость балластного слоя, обусловленная опиранием на него половины шпалы, составляет 65,6-106 Н/м. В работе [13] для этой величины приводится значение 50-106 Н/м. В работе [36] приводится значение коэффициента затухания 6-Ю4 Н-с/м.
Завышенные значения коэффициентов жесткости и гашения балластного слоя, полученные в результате экспериментальных исследований на лабораторной