Введение к работе
Актуальность темы. Проблема интенсивного износа гребней колес подвижного состава и бокового износа рельсов является одной из самых острых на сети железных дорог и метрополитена нашей страны и за рубежом. Ее решение напрямую связано с развитием и внедрением ресурсосберегающих технологий, что характерно для направленности исследований в этой области во всем мире.
Задача уменьшения износа в системе колесо-рельс является частью общей проблемы взаимодействия подвижного состава и пути. Оптимизация указанного взаимодействия не только улучшает экологические и износные параметры в системе экипаж-путь, но и ведет к экономии энергетических затрат на тягу.
Цель работы разработка и научное обоснование применения колесных пар дифференциального вращения (КПДВ), с посадкой обода с зазором на центр колеса , для уменьшения проскальзывания в контакте с рельсом и снижения износа колес и рельсов.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
разработать конструкции колёсных пар с посадкой обода с зазором на колёсный центр;
создать математическую модель, описывающую извилистое движение КПДВ и изучить особенности движения таких колес;
- провести комплекс динамических испытаний для подтверждения воз
можности применения КПДВ на тяговом подвижном составе;
- оценить перспективы применения КПДВ и обосновать технико-
экономическую целесообразность их применения.
Метод и последовательность исследования. Для достижения указанной цели проведены конструкторские и научно-исследовательские проработки, общая схема выполнения которых предусматривает создание технического проекта и изготовление КПДВ, разработку математической модели в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений, которые решались методом численного интегрирования, проведение натурного эксперимента, разработку прогнозов и экономических оценок.
Научная новизна диссертации определяется тем, что п ней: разработан принципиально новый способ и конструкция колесной пары с применением посадки обода с зазором на центр колеса для снижения проскальзывания колес по рельсам и улучшения тягово-динамических параметров подвижного состава;
разработана математическая модель экипажа с КПДВ, учитывающая нелинейные зависимости сил крипа и влияние тягового момента и момента сопротивления движению сил крипа;
уточнены уравнения движения колесной пары с учетом продольной силы трения гребня о рельс и предложен способ расширения нелинейной теории Джонсона для получения падающей кривой сцепления.
Практическая ценность и реализация работы:
новая конструкция КПДВ уменьшает интенсивность износа системы колесо-рельс и улучшает тягово-динамнческие характеристик и рельсового экипажа;
созданы и испытаны на вагонах метрополитена два варианта посадки обода с зазором на центр на базе цельнокатанных и подрезиненных колес.
Апробация. Результаты проведенных исследовании докладывались на международных конференциях в Днепропетровске (1996 г.), в Москве (1996 г.), в С.-Петербурге (1997 г.), а также неоднократно рассматривались и получили одобрение на технических советах Завода по ремонту подвижного состава (ЗРЭПС), Московского метрополитена и др. организаций, докладывались на научных и научно-технических конференциях и семинарах МГУПС, ПГУПС. РГОТУПС, ДГУПС и др.
Публикации. По результатам исследований автором единолично и в соавторстве опубликовано 14 статей и др. материалов, в том числе получено 2 положительных решения на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав (с выводами по каждой главе), общих выводов по результатам рлбогм. списка литературы из 168 наименования, в том числе 107 инссіраннмх источников, и четырех приложении, в том числе сводки основных условных обозначений, используемых в работе. В тексте общим объемом 151 стр. содержится одна таблица и 41 иллюстрация.
