Снижение нагруженности ходовых частей локомотивов и пути

• Автор: Коссов, Валерий Семенович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Коломна
• Количество страниц: 339 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И ПУТИ, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ ЛОКОМОТИВОВ И ЛУБРИКАЦИИ РЕЛЬСОВ

1.1. Анализ исследований взаимодействия железнодорожного подвижного состава и пути.

1.2. Движение железнодорожных экипажей в кривых участках пути

1.3. Анализ исследований по оценке влияния геометрии профилей колес и рельсов на взаимодействие подвижного состава и пути.

1.4. Оценка влияния силы тяги на взаимодействие колес локомотивов и пути

1.5. Анализ исследований влияния трибологического состояния рельсов на энергетику взаимодействия колес железнодорожных экипажей и пути.

1.6. Анализ тенденций технических решений ходовых частей

локомотивов.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ТЕПЛОВОЗОВ
2.1. Расчетные схемы экипажей и выбор обобщенных
координат.
2.2. Методика формирования уравнений движения экипажа
в кривых
2.3. Уравнения колебаний надрессорного строения экипажа
2.4. Уравнения колебаний колесномоторного блока с тяговым приводом
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1. Основные положения программного комплекса .
3.1.1. Формирование модели рельсового экипажа
3.1.2. Алгоритм синтеза уравнений движения.
3.1.3. Показатели оценки динамических качеств и износа гребней колес локомотива
3.2. Алгоритмы геометрического расчета контакта колесорельс.
3.3. Расчет сил контакта колесо рельс
3.4. Моделирование макрогеометрии кривых участков пути и геометрических неровностей рельсов.
3.5. Моделирование профилей колес и рельсов
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. ДИНАМИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ЛОКОМОТИВА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
4.1. Результаты компьютерного моделирования
пространственных колебаний экипажа 6осного тепловоза
4.2. Исследование динамических качеств экипажа с радиальной установкой колесных пар
4.3. Математическое планирование эксперимента и факторный анализ нагруженности ходовых частей тепловоза
4.4. Сопротивление движению экипажа с различным трибологическим состоянием рельсов и профилей колес
4.5. Движение в кривых с учетом упругого скольжения колес .
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. ДИНАМИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ЭКИПАЖА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ СИСТЕМЫ КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ РЕЛЬСЫ
5.1. Влияние степени износа рельсов и профиля колес.
5.2. Влияние отступлений по содержанию ходовых частей
5.2.1. Перекосное положение колесной пары.
5.2.2. Разные диаметры колес одной колесной пары
5.2.3. Влияние момента сопротивления повороту тележек.
5.2.4. Влияние продольной жесткости связи колесных пар
с рамой тележки
5.3. Влияние трибологического состояния рельсов
5.3.1. Экипаж с коническим профилем колес.
5.3.2. Экипаж с криволинейным профилем колес
5.4. Решение контактной задачи системы колесорельс
Выводы по главе 5
ГЛАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ И СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ЭКИПАЖЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ СИСТЕМЫ КОЛЕСНЫЕ ПАРЫРЕЛЬСЫ.
6.1. Методика экспериментальных исследований
взаимодействия локомотивов и пути
6.2. Исследование динамических качеств экипажаэталона
6.3. Воздействие тепловоза на путь при различных трибологических состояниях поверхностей рельсов.
6.4. Динамические качества и результаты эксплуатационных испытаний тепловоза с механизмом радиальной установки колесных пар
6.5. Сопротивление движению локомотивов и вагонов при различных трибологических состояниях поверхностей рельсов.
Выводы по главе 6.
ГЛАВА 7. СОЗДАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛУБРИКАЦИИ РЕЛЬСОВ
7.1. Выбор концепции лубрикации рельсов и разработка рельсовых покрытий
7.2. Методика и результаты полигонных испытаний на стойкость рельсовых покрытий
7.3. Технические решения модульных рельсосмазывателей и их
внедрение.
Выводы по главе 7.
ГЛАВА 8. ВНЕДРЕНИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ
РЕШЕНИЙ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В математическом описании движения колесной пары учтена возможность задания новых и изношенных профилей колес с учетом забега и сил трения между гребнем и рельсом. Наряду с традиционным критерием ФУпа, где Ун направляющая сила, а угол набегания 9, может использоваться другой показатель мощность сил трения на гребне. С помощью комплекса ДИОНИС изучается такое сложное явление, как вкатывание реборды колеса на рельс и прогнозируется возможность схода вагонов с рельсов. В данной работе учет особенностей геометрии контакта при моделировании пространственного взаимодействия экипажа и пути производится поточечным заданием профилей колеса и рельса с применением процедур сглаживания с помощью сплайнов глава 3. Анализ исследований по оценке влияния профилей колес и рельсов на взаимодействие подвижного состава и пути позволяет отметить следующее. Изменяющаяся в процессе эксплуатации геометрия профилей колес и рельсов оказывает решающее влияние на взаимодействие экипажа и пути изменяется направление сил, осуществляется переход к одноточечному контакту, меняется положение точки забега при взаимодействии гребня и рельса. Для исследования динамических процессов взаимодействия изношенных колес и рельсов нужны принципиально новые математические модели и алгоритмы, учитывающие геометрию контактирующих поверхностей. Отработка таких алгоритмов и методик исследований является одной из целей данной работы. Решается также норматьная и тангенциальная контактные задачи колес с рельсами. При этом определяются основные параметры контактирующих поверхностей произвольного профиля размеры полуосей контактной площадки, максимальное давление 1. В большинстве теоретических и экспериментальных исследований динамики локомотивов рассматривается взаимодействие экипажа и пути в режиме установившегося движения без тяги на выбеге. Подтверждением тому могут служить динамические испытания электровозов на СевероКавказской железной дороге, выполненные в х годах отделением комплексных испытаний ВНИИЖТа под руководством д. В.Н. Шестакова. В последние годы в нашей стране и за рубежом появился ряд теоретических и экспериментальных работ в области динамики движения локомотивов в режиме тяги , 4. К сожалению, в первой работе не акцентируется внимание на сравнении динамических показателей и износа гребней колес локомотива при движении на выбеге и в тяговом режиме. В работе 4 проведен анализ сил в контакте колес с рельсами для четырехосного скоростного электровоза. Отмечается, что действие тяги увеличивает силы поперечного воздействия экипажа на путь и углы набегания передних колесных пар в кривой. В работах 5, 5 рассматривается движение электровозов в режиме тяги главным образом с точки зрения электромеханических процессов в тяговом приводе и действия динамических сил в тяговых устройствах. Таким образом, до настоящего времени нет четкого и однозначного представления о влиянии силы тяги на динамику взаимодействия экипажной части локомотивов и пути. Этот вопрос становится более актуальным в свете решения проблемы снижения износа колес локомотива. В работе при изучении горизонтальной динамики шестиосного тепловоза в кривых участках пути отмечается, что рост тягового момента на колесах, имеющих одноточечный контакт, вызывает увеличение износа, так как действие момента увеличивает продольный крип. Насколько нам известно, влияние силы тяги на износ гребней колес до сих пор теоретически не оценивалось. Учитывая возможности математической модели пространственных колебаний локомотива, а также методики компьютерного моделирования, реализованной программным комплексом , в данной работе рассмотрена динамика движения шестиосного тепловоза. Программный комплекс позволяет исследовать движение локомотива в прямых и кривых участках пути в режиме выбега и тяги. Силовое взаимодействие системы колесо рельс определяется многими факторами, важнейшие из которых динамические, зависящие от конструкции, технического состояния подвижного состава и пути и условий их взаимодействия, а также трибологические давление на контактах, проскальзывание, состояние поверхности, температурный режим.