Прогнозирование боксования колесных пар локомотива по характеристикам динамических процессов в системе "экипаж - тяговый привод - путь"

• Автор: Коропец, Петр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние проблемы и задачи исследования

1.1. Обзор исследований в области сцепления колеса с рельсом

1.2. Аналитический обзор систем и методов обнаружения боксования

1.3. Обзор работ по динамике тягового привода локомотива.

1.4. Выводы по главе 1.

2. Квазистационарные режимы работы тягового привода

2.1. Общие закономерности создания силы тяги при возмущенном движении.

2.2. Структура и параметры математической модели тягового привода

2.3. Методика исследования режимов тяги, выбега и торможения

2.4. Результаты расчетов, их анализ и выводы по главе 2
3. Режимы реализации максимальной силы тяги
3.1. Критерий оценки устойчивости максимального тягового момента, реализуемого колесной парой
3.2. Динамические характеристики привода в режиме перехода от тяги
к боксованию
3.3. Формирование информативных признаков предельного по сцеплению динамического режима
3.4. Выводы по главе 3.
4. Устройство обнаружения предельных по сцеплению режимов работы тягового привода
4.1. Описание и принцип действия устройства.
4.2. Цель, методы и средства экспериментальных исследований.
4.3. Результаты испытаний и их анализ.
4.4. Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


С помощью данного метода исследовалось влияние различных факторов (режимов пуска и торможения, колебаний нагрузок осей и крутящего момента электродвигателя и др. Следует, однако, заметить, что данная теория, обладая изящной математической логикой, совершенно не отражает действительных физических процессов при реализации сцепления. Математическое ожидание процесса сцепления в идеальных условиях (при отсутствии динамических нагрузок в контакте) служит пределом возможностей реализации сцепления локомотивом //. Современные исследования, основаны на молекулярно-механической теории трения, показывают, что сцепление колес с рельсами обусловлено преодолением механического зацепления и молекулярного притяжения между соприкасающимися поверхностями. Вследствие волнистости и шероховатости поверхностей касание двух твердых тел всегда дискретно, т. Так как при заданном нормальном давлении касательная сила ограничивается пределом прочности материала, то ее величина в первом приближении определяет коэффициент сцепления. При движении колеса по рельсу происходит постоянная смена элементарных точек контакта, число которых, размеры и суммарная площадь зависят от множества факторов и по существу в каждой новой точке рельса являются величинами случайными. Наличие на головке рельса неравномерно распределенных загрязняющих веществ (тонких слоев окиси с добавлением различных количеств смазки, минеральных частиц, влаги и др. Таким образом, по мнению А. И. Беляева коэффициент сцепления является случайной функцией пройденного пути. В современном представлении /, 5 и др. Уск (или ее относительной величины - иск = —-) - рис. Рис. Формирование силы сцепления происходит в результате одновременного молекулярного и механического взаимодействия контактирующих поверхностей /,5/. На участке 0 - 1 происходит процесс упругой деформации и упругого макроскольжения. Область сцепления занимает значительную часть пятна контакта. Скольжение при качении обусловлено постоянно обновляющимся контактом сжатых касательной силой участков набегающей поверхности колеса с растянутыми участками поверхности рельса. Чем выше касательная сила, тем больше скорость относительного скольжения, т. Рс > 0,5/]. С возрастанием касательной силы на участке 1 - 2 в зоне контакта увеличивается область проскальзывания и возникает упруго-пластическое оттеснение металла. Темп роста относительного скольжения опережает темп увеличения относительной силы сдвига. Возрастает трение скольжения, и процесс сцепления перемежается (чередуется) с кратковременной пробоксовкой колес. На участке 2-3 упругая деформация переходит в деформацию пластического сдвига, и относительная скорость скольжения значительно возрастает без существенного изменения касательной силы. С поверхностей рельсов и бандажей сдираются окисные и адсорбционные пленки. В результате этого возрастают межмолекулярные взаимодействия колес с рельсами. Поэтому относительная сила тяги удерживается на высоком уровне. Режимы тяги, соответствующие участкам 1 - 2 и 2 - 3, происходят с высокими скоростями скольжения и незначительном увеличении силы сцепления, что приводит к повышенному износу колес и рельсов. В работе // показано, что в таких режимах при увеличении силы тяги на % потери мощности на трение-скольжение возрастают в раз. Если принять во внимание линейное соотношение между объемом изношенного металла и затраченной на износ энергией, то в 6 раз возрастет износ рельсов и в 6 раз - износ колес. На участке 3-4 напряжение в контакте превышает предел текучести, скорость скольжения растет, и продолжительность контакта сокращается, начинается боксование. Если начало этого процесса своевременно не обнаружено и не приняты меры по восстановлению устойчивого сцепления, то развивается разносное боксование - вращение колесной пары с высокими скоростями и динамическими нагрузками, которые могут привести к повреждению тягового привода. В режимах глубоких пробоксовок возможно возникновение кругового огня на коллекторе тягового электродвигателя (ТЭД), а износ колес и рельсов в несколько раз превышает износ, соответствующий режимам реализации максимальной силы тяги /7/.