Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение величины и стабильности коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами путем применения модификаторов трения: На примере электровоза ВЛ-80

Диссертация: Повышение величины и стабильности коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами путем применения модификаторов трения: На примере электровоза ВЛ-80
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Научно обоснован и разработан принцип подачи жидкого модификатора трения, воздействующего на поверхность взаимодействия колеса и рельса распылением сжатым воздухом. Рациональная геометрия сопла форсунки и воздушное экранирование стенок рабочего тела позволяют исключить катастрофический износ элементов привода при подачи абразивно-жидкостной смеси. Из анализа специальной технической и патентной… Читать ещё >

Повышение величины и стабильности коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами путем применения модификаторов трения: На примере электровоза ВЛ-80 (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Вопросы взаимодействия колеса и рельса при качении
    • 1. 2. Анализ факторов, определяющих процессы сцепления колеса с рельсом
    • 1. 3. Свойства поверхностных слоев загрязнений колес и рельсов
    • 1. 4. Анализ мероприятий, направленных на повышение эффективности тягового подвижного состава
    • 1. 5. Способы и устройства для обнаружения боксования локомотива
    • 1. 6. Цели и задачи исследования
  • 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ «ПУТЬ-ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ» МЕТОДОМ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
    • 2. 1. Динамическое подобие механических систем
    • 2. 2. Физическое моделирование колебаний подвижного состава
    • 2. 3. Физическое моделирование верхнего строения пути
    • 2. 4. Динамическое подобие узла трения «колесо-рельс»
    • 2. 5. Методика моделирования узла трения «колесо-рельс»
  • 3. РАЗРАБОТКА ЛЕТНЕГО И ЗИМНЕГО ВАРИАНТОВ МОДИФИКАТОРОВ ТРЕНИЯ КОЛЕС ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С РЕЛЬСАМИ
    • 3. 1. Основные цели разработки модификаторов трения
    • 3. 2. Анализ физико-химических свойств жидкого стекла
    • 3. 3. Вязкостно-температурные характеристики силикатных жидкостей
    • 3. 4. Разработка составов компонентов жидкого и твердого модификаторов трения
    • 3. 5. Разработка зимнего варианта жидкого модификатора трения
  • 4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ МОДИФИКАТОРОВ ТРЕНИЯ
    • 4. 1. Измерительно-вычислительный комплекс для проведения трибологических исследований
    • 4. 2. Исследование трибологических характеристик модификаторов трения
    • 4. 3. Физические методы исследования поверхности трения модификаторов трения
    • 4. 4. Рентгеноэлектронная и фотоэлектронная спектроскопия (РФЕС)
  • 5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ — ПУТЬ»
    • 5. 1. Математическая модель «Электровоз ВЛ-80 — ВСП»
    • 5. 2. Моделирование движения электровоза ВЛ80, расчетная схема и параметры
    • 5. 3. Расчетная схема механической части секции электровоза ВЛ
    • 5. 4. Кинематика расчетной схемы
    • 5. 5. Действующие силы
    • 5. 6. Результаты расчета модели
    • 5. 7. Пример сравнения расчетных и экспериментальных данных
  • 6. ИНЖЕНЕРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ МОДИФИКТОРОВ ТРЕНИЯ
    • 6. 1. Разработка приводов жидкого и твердого модификаторов трения
    • 6. 2. Эксплуатационные испытания модификаторов трения
    • 6. 3. Абразивно-жидкостная обработка контакта колеса с рельсом
    • 6. 4. Расчет экономической эффективности

В настоящее время на железнодорожном транспорте все большую актуальность приобретают рациональные методы эксплуатации, ремонта, обслуживания и модернизации подвижного состава, так как расходы на текущий ремонт тягового подвижного состава существенно превышают прирост парка в эксплуатации. Надо отметить ухудшающееся техническое состояние подвижного состава.

Исследования условий наиболее полной реализации силы сцепления колёс подвижного состава с рельсами и мероприятий, обеспечивающих эти условия, имеют большую практическую ценность. От величины и стабильности значений коэффициента сцепления зависят важные технико-экономические показатели эффективности локомотивной тяги, такие как вес, скорость перевозимых грузов и др.

Одним из направлений в области повышения эффективности работы тягового подвижного состава является снижение потерь тяговой энергии связанных с нестабильностью значений коэффициента сцепления колес с рельсами.

Коэффициент сцепления остается одним из основных показателей функциональной эффективности локомотива как тягового транспортного средства. Повышенный расход энергии и интенсивный износ колес и рельсов являются наиболее острыми проблемами рельсового транспорта. Устойчивое сцепление колес локомотивов с рельсами не всегда реализуется, что требует большого расхода песка, как наиболее эффективного и широко распространенного способа повышения сцепления колесных пар с рельсами.

В связи с вышесказанным исследование фрикционных характеристик тяжелонагруженной системы «колесо-рельс» и разработка методов повышения величины и стабильности тягового усилия локомотивов представляются актуальными и перспективными. 6.

В данной диссертационной работе представлены результаты разработки конструктивных и технологических методов повышения коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами путем модификации поверхности трения (применение в зоне контакта третьего тела).

Разработаны составы твердого и жидкого (летний и зимний варианты) модификаторов трения. Получен патент РФ 7 С 10 М 169/04//(С 10 М 169/04, 125:02, 125:26, 125:28, 155:02, 159:04, 101:02), С 10 N 50:02 Рельсовый модификатор трения./ Шаповалов В. В., Щербак П. Н., Могилевский В. А., Лубягов A.M. и др. (Российская Федерация).- № 2 170 756 от 20.07.01. Заявка № 2 000 102 501, приоритет от 01.02.2000. 4с. Доказана эффективность разработанных методов повышения и стабилизации тяговых характеристик локомотивов. Впервые на базе данных динамического расчета уточненной модели механической системы «электровоз Вл-80 — путь» произведена корректировка рецептуры модификаторов трения с целью повышения среднего уровня величины коэффициента сцепления колес электровоза ВЛ-80 с рельсами и стабилизации силы тяги локомотива. Разработаны принципы тепловой диагностики и прогнозирования начала срыва сцепления (подана заявка на патент).

Научно обоснован и разработан принцип подачи жидкого модификатора трения, воздействующего на поверхность взаимодействия колеса и рельса распылением сжатым воздухом. Рациональная геометрия сопла форсунки и воздушное экранирование стенок рабочего тела позволяют исключить катастрофический износ элементов привода при подачи абразивно-жидкостной смеси.

Использование научно-технической продукции осуществляется на предприятиях Северо-Кавказской железной дороги (локомотивное депо станции Батайск). 7.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Из анализа специальной технической и патентной литературы следует, что коэффициент сцепления колес локомотива с рельсом является одним из основных показателей эффективной эксплуатации локомотива, а наиболее перспективным путем повышения коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами является модификация поверхностей трения.

2. На базе теории физического моделирования системы «Электровоз BJI80 -путь» получены критерии подобия, используемые для моделирования процесса взаимодействия колеса и рельса, проведены расчеты масштабных коэффициентов перехода от натуры к модели.

3. Разработаны и оптимизированы летний и зимние варианты оригинальных модификаторов трения, обеспечивающих взаимодействие фрикционных поверхностей с коэффициентом трения для твердого модификатора 0,3 -0,35, для жидкого — 0,4 — 0,46 при 5 — 20% относительном проскальзывании поверхностей пар трения.

4. В результате применения физико-химических исследований поверхностей трения раскрыт механизм образования модифицированных слоев силикатного происхождения на контактных поверхностях, что позволило объяснить природу действия модификатора и уточнить состав композиций.

5. Используя математическую модель, с учетом изменения коэффициента трения по гармоническому закону получена зависимость амплитуды колебаний силы тяги локомотива от частоты изменения коэффициента сцепления колес с рельсами и наблюдается резкий скачок в пределах изменения частоты коэффициента сцепления 16−18 Гц.

6. В результате анализа конструктивных особенностей, модернизируемой трибосистемы «колесо — рельс», разработаны и реализованы.

193 оригинальные конструкции устройств и приводов для подачи жидкого и твердого модификаторов трения.

7. Итогом проведенного комплекса теоретических, экспериментальных лабораторных исследований, а также эксплуатационных испытаний с динамометрическим вагоном-лабораторией являются следующие результаты:

— применение модификаторов трения позволило на 38% повысить среднее значение токов на якоре тяговых двигателей, при которых происходит срыв сцепления;

— значение токов на якоре тяговых двигателей в момент срыва сцепления составляло 1д=1240 — 13 60А, в момент срыва сцепления на «сухих» рельсах 1д=920 — 940А;

— при 5−20 процентном проскальзывании износ уменьшается в 2−2,5 раза по сравнению с работой в условиях подачи песка.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.К., Дуккипати Р. В. Динамика подвижного состава // М. Транспорт, 1998,388 с.
  2. И.В. Молекулярно-механическая теория трения. Трение и износ в машинах. Труды второй Всесоюзной конференции по трению и износу в машинах, АН СССР, т. III, 1949.
  3. В.И. Предварительное смещение и жесткость механического контакта. М.: Наука, 1975, 60 с.
  4. Н.М. Применение теории Герца к подсчетам местных напряжений в точке соприкАСания колеса и рельса/ЛГруды по теории упругости и плАСтичности.-М.: Гостехиздат, 1957.-С.9.30.
  5. Carter F. On the stability of Running of Locomotives- Proceedinds of the Rayal Society Series A, vol.112. №A. 760.1926- vol.121, 1928.
  6. И.П., Лужнов Ю. М. Проблемы сцепления колес локомотива с рельсами,— М.: Машиностроение, 1985.-238 с.
  7. Н.М. Местные напряжения при сжатии упругих тел// Труды по теории упругости и плАСтичности.-М.:Гостехиздат, 1957.-с.31.145.
  8. Д.К. Теория процесса реализации сил сцепления при электрической тяге и способы повышения их использовния, — В сб.: Проблемы повышения эфективности работы транспорт. М. изд-во АН СССР. 1963.
  9. М.Ф., Коган, А .Я. Взаимодействие пути и подвижного состава. М.: Транспорт, 1986, 559 с.
  10. Hertz Н. Veber die beruhrung fester elastischer Korper und uber die Harte-Gesammelte Worke.- p.155−196.
  11. В.И. Предварительное смещение и жесткость механического контакта. М.: Наука, 1975, 60 с.
  12. И.Р. Дискретный контакт и его механические свойства. Изв. Томского политехнического института, 1970, т. 175.195
  13. В.Б. О природе низкочАСтотных автоколебаний при боксовании колес// Вестник ВНИИЖТ. № 7, 1986. с. 37.,.40.
  14. Ф. Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел М.: Машиностроение, 1968.15.. Ишлинский А. Ю. Линейные законы деформации не вполне упругих тел. Доклады АН СССР, т.26, № 1, 1940.
  15. Н.М., Рамишвили Г. Я. Новый метод определения сближения и контактного предварительного смещения твердых тел.- Сб. «Трение твердых тел». М., Наука, 1964.
  16. В.В., Кочергин А. В. Минимизация низкочАСтотных крутильных колебаний в тяговых приводах с опорно-осевым редуктором //Вестник ВНИИЖТ, № 7. 1985. с.23−26.
  17. Д.К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей. М.: Транспорт, 1965.
  18. I. А., Tabor D. The friction of hard slider on Lubricated lubber, the importal of deformation losses.- Proc. Roy. Phys. Soc.-1958. V.71.22.. Lecornu L. Sur be frottement de glissement.- Comptes Rendus, 1905, v. 140.
  19. H.H. Исследование скольжения колесной пары электровоза при реализации силы тяги в эксплуатационных условиях. Труды ВНИИЖТ, вып. 188, 1960.
  20. А., Феппль Л. Сила и деформация. Т1 и 11. М ., ОНТИ, 1936.
  21. .С. Напряжения на площадке местного смятия при учете силы трения. «Известия АН СССР». Отделение технических наук, № 9, 1942.
  22. М.М. Контактная прочность материала. М. Машгиз, 1946.196
  23. Lorenz R. Schien und Rad. Z.V.D.V. 72, 1928.29.. Foppl L. Beanschpruchung von Schienc u. Rad. Forschung G.W. 1936.
  24. Н.П. О непрерывных тормозных системах // Известия С. Пб. технологического института. — С. — Петербург, 1978 г.
  25. Д.К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей. -М.: Транспорт, 1965 г.
  26. И.П. Случайные факторы и коэффициент сцепления. М.: Транспорт, 1970 г.
  27. Ю.М. Физические основы и закономерности сцепления колес локомотивов с рельсами. Дисс. докт. техн. наук. — М., 1978 г.
  28. А.Н. Экспериментальная оценка влияния конструкции экипажа на степень использования сцепного веса локомотива // Ежемесячный бюллетень МАЖК.-№ 4.-1969.
  29. А.С. Прогнозирование сцепных свойств электровозов с учетом особенностей районов эксплуатации / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, РГУПС, 1999.
  30. А.В. Повышение тяговых свойств эксплуатируемых локомотивов // Техника железных дорог. №№ 8−9.- 1946.
  31. М.Р., Сердинова И. Н. Экспериментальные исследования процессов боксования и юза электровозов // Вопросы повышения эффективности работы эксперимента.- Вып. 1.- М.: АН СССР, 1953.
  32. В.Н. Определение коэффициента использования сцепного веса электровозов в кривых учАСтках пути // Вопросы электрификации железных дорог на однофазном токе.-М.: АН СССР, 1957.
  33. A.M., Егорченко В. Ф. Тяга поездов.- М.: Трансжелдориздат, 1962.
  34. Ю.М., Попов В. А. Влияние скольжения на фрикционные характеристики колес и рельсов // Трибоника и антифрикционное материаловедение.- НовочеркАСск: Изд-во НПИ, 1980.197
  35. Г. Современное представление о сцеплении и его использовании7/ Железные дороги мира.- № 4.- 1974.
  36. Э.М. К вопросу о сцеплении колеса с рельсом // Тр. МИИТ,-Вып. 23.-Харьков, 1953.
  37. .Д. Влияние изменения осевой нагрузки и геометрии бандажа локомотива на коэффициент сцепления.- Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1977.
  38. С.С. Тягово-энергетические свойства магистральных тепловозов в условиях Крайнего Севера.- Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.- М., 1979.
  39. Г. В. Исследование режимов пуска грузового электровоза и экологических свойств фрикционного контакта колесо-рельс.-Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук,-М., 1957.
  40. АСинхронный тяговый привод электроподвижного состава / Н. А. Ротанов, В. М. Антюхин и др. // Труды МИИТ.- Вып. 678.- М., 1980
  41. Электрическая тяга / В. Е. Розенфельд, И. П. Исаев, Н. Н. Сидоров. М.: Трансжелдориздат, 1962 г.
  42. И.П., Лужнов Ю. М. Проблемы сцепления колес локомотива с рельсами. -М: Машиностроение, 1985 г. -238с.
  43. С.И. Условия скольжения на рельсе // Известия АН СССР.-ОТН.- № 8.- 1957.
  44. С.И. Фрикционные свойства железнодорожных рельсов.- М.: Наука, 1967.
  45. С.И. Причины появления ледяной пленки на рельсах и возможные меры борьбы с ней // Железнодорожный транспорт, — № 2.1956.198
  46. Методика и аналитические исследования состава поверхностных загрязнений / Ю. М. Лужнов, Р. Г. Черепашенец, Р. В. Сальман // Тр. МИИТ.- Вып. 445.- М., 1973.
  47. Зависимость сцепления электровозов от коэффициента трения на поверхности рельсов / Р. Г. Черепашенец, Ю. М. Лужнов, М. А. Шевандин // Вестник ВНИИЖТ. № 6. — 1978 г.
  48. И.П., Лужнов Ю. М. Проблемы сцепления колес локомотива с рельсами. М.: Машиностроение, 1985 г. — 238с.
  49. И.П. К проблеме сцепления колес локомотива с рельсами. В сб.: Физико-химическая механика сцепления. Труды МИИТа, вып. 445. М., 1973, С. 3.12.
  50. С.В. Контактная прочность и сопротивление качению. М., Машиностроение, 1969.
  51. М.А. Как работает путь под поездами. М., Транспорт. 1983.
  52. Г. Современные представления о сцеплении и его использовании (пер. с нем)-«Железные дороги мира», 1974, «№ 4 .67.. Лазарян В. А. Динамика вагонов. М., Транспорт, 1964.
  53. И.И. Динамика локомотивов. М., Трансжелдориздат, 1962.
  54. А.П. Динамика тяговых приводов магистральных локомотивов. -М.: Машиностроение, 1991.-192 с.
  55. Пути создания локомотива с улучшенным использованием сцепления.: Бюллетень международной Ассоциации ж- д. конгрессов,» № 7, 1966.
  56. В.Л., Коловский М. З. Кочура А.Е. Динамика управляемы машинных агрегатов. М.: Наука. 1984. 352 с.199
  57. В. А. Оптимизация параметров ходовых чАСтей железнодорожного подвижного состава
  58. В.В., Кочергин А.В. Минимизация низкочАСтотных крутильных колебаний в тяговых
  59. С.И. Фрикционные свойства железнодорожных рельсов. М. Наука, 1967−112 с.
  60. Х.И. Механизм сцепления.- Железные дороги мира, № 9−1972, с.27−39
  61. М.Е., Ламарин К. А., Янсон О. М. Исследование характеристик трения намагниченных ферромагнитных пар / Труды СЗПИ-№ 11.-1970.
  62. А. Экспериментальные исследования электромагнитного устройства для увеличения сцепной силы тяги рудничного электровоза / Изв. Вузов.- Горный журнал, № 3−1963.
  63. В.В., Ильин Г. А., Афонин Г. С. Тяга поездов.- М.: Транспорт, 1987.264 с.
  64. Ю.М. Физические основы и закономерности сцепления колес локомотива с рельсами. Диссертация на соискание учений степени доктора технических наук, М.-1978 355 с.
  65. Ю.М., Попов В. А., Студентова В. Ф. Потери энергии и их роль при реализации сцепления колес с рельсами / Трение, износ и смазочные материалы / Труды докл. Межд. Научно-техн. конф., Ташкент, 22−26 мая, 1985.-М., 1985-Т1, — с.1383−1387.
  66. B.C. Повышение величины и стабильности тягового усилия локомотивов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Ростов/Дону, 1998
  67. Патент Франции № 2 067 759, кл. В 60 L, 1971 г.
  68. Авторское свидетельство СССР // Способ устранения избыточного скольжения осей автономного локомотива и устройство для его осуществления. № 2 452 148, кл. В 60 L 3/10, 1980 г.200
  69. Авторское свидетельство СССР № 187 078, кл. В 60 L 3/10, 1963 г.
  70. Авторское свидетельство СССР // Устройство для обнаружения боксования колесных пар локомотива. № 506 525, кл. В 60 L 3/10, 1974 г., (прототип).
  71. Авторское свидетельство СССР // Устройство для защиты тепловоза от боксования. № 2 943 283, кл. В 60 L 3/10, 1982 г.
  72. Авторское свидетельство СССР № 2 630 079/24−11, кл. В 60 L 3/10, 1978 г., (прототип).
  73. Авторское свидетельство СССР // Устройство защиты локомотива от боксования и юза. -№ 2 426 256, кл. В 60 L 3/10, 1981 г.
  74. Авторское свидетельство СССР № 527 312, кл. В 60 L 3/10, 1977 г.
  75. Авторское свидетельство СССР // Устройство для защиты от боксования колесных пар локомотива. № 2 729 257, кл. В 60 L 3/10, 1980 г.
  76. Авторское свидетельство СССР № 493 994, кл. В 60 L 3/10, 11.05.1972 г., (прототип).
  77. Авторское свидетельство СССР // Устройство для обнаружения буксования и юза локомотива. № 2 364 080, кл. В 60 L 3/10, 1977 г.
  78. Авторское свидетельство СССР № 319 507, кл. В 60 1 3/18, 27.01.1969 г.
  79. Авторское свидетельство СССР // Устройство для обнаружения боксования тепловоза. -№ 2 509 913, кл. В 60 L 3/10, 1980 г.
  80. Авторское свидетельство СССР № 187 078, кл. В 60 L 3/10, 1963 г.
  81. Авторское свидетельство СССР // Устройство для защиты от скольжения колесных пар электроподвижного состава постоянного тока. № 2 647 624, кл. В 60 L 3/10, 1980 г.
  82. Авторское свидетельство СССР № 506 526, кл. В 60 L 3/10, 1974 г.
  83. Авторское свидетельство СССР // Устройство для обнаружения буксования локомотива. № 2 367 463, кл. В 60 L 3/10, 1977 г.108.
  84. Авторское свидетельство СССР № 202 200, кл. 20 1, 1, 25.01.1964 г.201
  85. Авторское свидетельство СССР // Устройство для обнаружения скольжения колесной пары транспортного средства. № 427 879, кл. В 60 Т 8/32, 1972 г.
  86. Авторское свидетельство СССР // Устройство обнаружения боксования и юза колес транспортного средства. № 810 535, кл. В 60 L 3/10, 1978 г.
  87. Авторское свидетельство СССР // Устройство обнаружения боксования и к колес транспортного средства с электрической передачей. № 552 016, кл. В 6С 3/10, 1977 г.1. Жидкое стекло
  88. П.Н., Матвеев М. А. РАСтворимое стекло. М., 1956
  89. И.П., Зубков Е. Н. Жидкое стекло как основа для смазочных материалов. Ростов-на-Дону, монография РГУПС, 1992, 82 с.
  90. Ю.А., Головоченко И. П., Кулаков В. А. Исследование влияния температуры окружающей среды на вязкостные свойства некоторых смазочных силикатных композиций // Изв. СКНЦ ВШ. Технические науки. 1998. № 12.
  91. И.П. Повышение надежности и долговечности горного оборудования путем использования силикатной рабочей жидкости // Тр. РИИЖТа. Ростов-на-Дону, 1981. Вып. 158. с. 32−34.
  92. А.А., Сиренко Г. А., Щеголев В. А. Жидкое стекло как смазочный материал для подшипников качения и зубчатых передач // Сб. тр. НИИ. НовочеркАСск, 1969. Т. 215. с. 24−49.
  93. А.А., Сиренко Г. А., Карнопольцев Н. Н. Механизм смазочного действия жидкого стекла при трении стали // Сб. тр. НИИ. НовочеркАСск, 1969. Т. 215. с. 110−121.
  94. В.В. Подбор и применение плАСтичных смазок. М., 1969. 376 с.
  95. СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯi1. Скорости кузова и тележекi1. VitX11. VitX2 VitX91. FzuM1. Тележка-1.436j -1.438−1.44−1.442i •I -1.444−1.4461. N -1.448−1.45−1.4521 -1.454−1.456−1.4581. DecZ90 5 1 «i. 5 $ 2 .—i— 5 3 3
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!