Влияние жесткости характеристик тяговых двигателей локомотивов на потери энергии в зоне контакта колеса с рельсом

• Автор: Шиляков, Андрей Петрович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 181 с. : ил

Введение

1. Механизм сцепления колеса с рельсом и его основные энергетические показатели

1.1. Обзор основных направлений в исследованиях взаимодействия колеса с рельсом.

1.2. Физическая сущность процесса трения.

1.3. Особенности условий взаимодействия колеса и рельса гг

1.4. Образование силы сцепления

1.5. Характеристика сцепления

1.6. Энергетический критерий оценки износа материалов колеса и рельса.

2. Коэффициент полезного действия фрикционного механизма сцепления колеса с рельсом

2.1. Коэффициент полезного действияЫеханизма сцепления колеса с рельсом и его значение для энергетики локомотива
2.2. Определение коэффициента полезного действия механизма сцепления в режимах тяги и торможения
2.3. Энергетически рациональные варианты взаимодействия колеса с рельсом
2.4. Выводы
3. Вопросы реализации тяговых и тормозных усилий у локомотивов
с асинхронным тяговым приводом
3.1. Условие устойчивости привода по сцеплению.
3.2. Выполнение условий устойчивости по сцеплению при реализации тяговых и тормозных усилий у локомотивов с асинхронным приводом.
3.3. Автоколебания в тяговом приводе, вызванные силой сцепления.
3.4. Реализация тяговых усилий при периодических изменениях
давления колеса на рельс у локомотивов с коллекторным и
асинхронным тяговым приводом
3.5. Выводы
4. Дополнительные потери энергии в зоне контакта колеса с рельсом при колебаниях давления колеса па рельс у локомотивов с коллекторным и асинхронным тяговым приводом.
4.1. Процессы развития прекращения боксования. Гистерезис боксования и влияние на него жесткости тяговойхарактеристики.
4.2. Дополнительные потери энергии в зоне контакта колеса с рельсом, вызванные колебаниями давления оси колесной пары на рельс
4.3. Коэффициент полезного действия фрикционного механизма сцепления колеса с рельсом при колебаниях давления оси колесной нары на рельс.
4.4. Сравнение потерь энергии от гистерезиса боксования у электровозов с коллекторным и асинхронным тяговым приводом
4.5. Выводы
5. Экономическая оценка снижения потерь энергии в зоне контакта колеса с рельсом при использовании электровозов с асинхронным тяговым приводом.
5.1. Экономические предпосылки использования асинхронного тягового привода на электрическом подвижном составе
5.2. Расчет экономического эффекта от снижения потерь энергии в зоне контакта колеса с рельсом при использовании электровозов с асинхронным тяговым приводом.
Заключение.
Список использованных источников


Однако и по сегодняшний день установлены не все его закономерности. Вызывает трудность и отсутствие достоверных методик количественного определения и учета условий взаимодействия при аналитических решениях задач, связанных с трением. Применительно к контактирующей паре движущее тормозящее колесо рельс применим подход, согласно которому на плоской поверхности сцепление можно уподобить трению скольжения . В ходе эволюции представлений на природу трения выдвигались различные теории, объясняющие сущность процесса взаимодействия между двумя соприкасающимися твердыми телами при их относительном перемещении. К их числу можно отнести деформационную , энергетическую и молекулярную теории. Однако наибольшее распространение получила теория о двойственной молекулярномеханической адгезионнодеформационной природе силы трения. Эта теория была обоснована в конце х годов прошлого века И. В ее основу легло представление о том, что сила трения возникает в результате совместного действия сил деформации и сил межмолекулярных связей, одновременно имеющих место при контакте поверхностей тел. Технологически невозможно достичь идеально гладких контактирующих поверхностей, поэтому эти поверхности всегда будут иметь неровности. Под действием силы нормального давления и при относительном перемещении поверхностей происходит смятие наиболее выступающих из них, причем при невысоких сжимающих усилиях имеет место преобладание упругой деформации материалов, в то время как при увеличении этих усилий начинает преобладать пластическая деформация. Одновременно будет происходить внедрение материала с большей твердостью индентор в материал, имеющий меньшую твердость контртело. Нельзя не отметить ту роль, которую играет поверхностный слой контактирующих материалов. В среде этого слоя и происходит создание сил трения. Данный слой, получивший название третьего тела, характеризуется очень сложной микро и макроструктурой. Поверхность металла всегда покрыта пленкой окислов. Эти окислы образуются в результате химических реакций атомов, расположенных на поверхности металла с элементами окружающей среды. Образование этой пленки способствует ослаблению межмолекулярных связей между атомами внутри кристаллической решетки поверхностного слоя . В реальных условиях на поверхностях материалов помимо окислов всегда имеются пленки неметаллического происхождения. Эти связи зависят от степени сближения материалов, поэтому с ростом сжимающих усилий происходит увеличение их числа, в то время как при снятии усилий эти связи разрушаются. При относительном перемещении контактирующих поверхностей создание силы трения характеризуется непрерывным динамическим процессом меняющихся связей 3. Разрушение неровностей на поверхностях сопровождается образованием новых межмолекулярных связей и последующим их разрушением. На процесс трения оказывают влияние множество факторов. К ним можно отнести механические свойства контактирующих материалов, величину сжимающего усилия, характер контакта, температура в зоне контакта, наличие между контактирующими поверхностями инородных тел смазка, влага, песок, время существования неподвижного контакта между поверхностями и т. Недостаточно изучены вопросы влияния на трение вынужденных и собственных колебаний контактирующих поверхностей . В зависимости от изменения перечисленных факторов сила трения между взаимодействующими телами может увеличиваться или уменьшаться. Доли деформационной и молекулярной составляющих силы трения также зависят от множества факторов. Однако, не смотря на всю сложность и разносторонность вопроса при разложении силы трения на создающие ее составляющие можно выделить один общий аспект. В случае движущего колеса имеет место одновременное производство и потребление движения. Другими словами, в этом случае образующуюся силу трения можно разделить на полезную, посредством которой реализуется движение колеса и на тормозящую, поскольку само колесо испытывает сопротивление своему движению. У тормозящего же колеса эти составляющие силы трения сонаправленны и суммированы.