Введение к работе
Актуальность. В отраслевой программе развития железнодорожного транспорта на 1396 - 2000 г. отмечена необходимость'применения технических и технологических решения, сбоспочивающих ресурсосбережение, а также методов и мер по защите окрукмчзй среды от шумового ооздойствия подоижисго состава. Решение поставленных задач может бить выполняло в комплексе» с мерами, обчспечиаак'дики оптимальные режими вождения поездов при движении с максимальными прицепными и осевыми нагрузками. В этих условиях особу» актуальность приобретает иосьиюнио коэффициента сцепления колеса с рельсом,являющегося одним из показателей функциональной эффективности тлгового транспорта. Возможность реализовать продольные значения сипи тяги из условий сцоппонил закпючаотся а увеличении как величины, так и стабильности коэффициента сцепления колоса о рельсом.
Механическая система "подвижной состав (ПС) - верхнее строение пути (ВСП)" представляется структурно достаточно сложной о саязи с широким спектром динамических нагрузок, поэтому расчет, исследование, оптимизация коэффициента саоплончя фрикционной пары "колесо - репье" необходимо производить с учетом взаимосвязи динамических процессов, протекающих иа поверхности фрикционного контакта и о механической системе "ПС - ОСП". Так как данная коканическап система является нелинейной исследование и оптимизация значений коэффициента сцепления на натурных объектах представляют собой сложную и в некоторых случаях практически нерешаемую задачу, что делает перспективным применение модельного эксперимента.
!|пяь работы. Воздействовать на сцепные качостпп колес ПС возможно как на базе совершенствования конструкции тягового ПС , так и путем создания наиболее благоприятных условий реализации коэффициента сцепления с учетом ссобенностей взаимодействия ЛС и ПСП. В связи с этим цель исследований - получение оценки изменения величины и стабильности коэффициента сцепления в функции изменения параметров жесткости и демпфирования ВСП.
Научная новизна. На база положений теории подобия и моделирования, методов математической статистики и оптимизации нелинейных систем были поставлены и решены следующие задачи:
- разработана методика физического моделирования системы "ПС -ПСП", что позволило на физической модели изучить и провести анализ изменения величины и стабильности коэффициента сцепления о функции влияния жесткосгных и демпфирующих характеристик предлагаемой шпалы-демл-фера;
методом Руиге-Кутта определены рациональные упругио и демпфирующие свойства деревянных шпал на балластном основании по критерию минимума коэффициента динамики;
доказана целесообразность применения в конструкции шпалы-демп-фвра мастики на осново жидкого каучука о качество клея и амортизатора колебаний, которому соответствуют наиболее стабильные значения козф-фициоита сцепления лары трения "колесо-рельс";
экспериментально определена связь между конструкцией шпалы-демпфера, свойствами клеевого материала и механическими характеристиками шпалы-демпфера;
получены математические зависимости коэффициента сцепления колеса с рельсом в функции жесткостных и демпфирующих показателен пути.
Практическая ценность работы. На основании проведенных исследований разработаны и внедрены конструктивно- технологические мероприятия позволяющие на 3 - 5 % увеличить величину гарантированного среднего значения коэффициента сцепления ПС с рельсами. Установлено, что,варьируя жесткостные и демпфирующие характеристики ВСП, можно в широких пределах изменять условия формирования сил сцепления колеса с рельсом. Данные возможности реализованы в разработанной конструкции составной деревянной шпалы-демпфера.
Конструкция предусматривает использование пиломатериалов и их отходов при изготовлении шпал-демпферов, что позволит уменьшить расход делсаой древесины.
Эффективное демпфирование динамических колебаний (снижение коэффициента динамики колеса на 40 - 45. рельса на В - 10) позволило по-пысит)э на 35 -50 'Л стабильность расчетного среднего значения коаффи-циента сцепления при реализации силы тяги и определении массы поезда.
Использование предлагаемой технологии восстановления старогодных деревянных шпал и стабилизационной обработки разъемных соединений рельсовых скреплений железобетонных и деревянных шпал обеспечивает стабильность боковой и вертикальной жесткости БСП и эффективное демпфирование динамических сил при взаимодействии ПС п ВСП. Проведенные мероприятия позволили на протяжении 1 года наблюдений стабилизировать в.1,5 -1,7 раз жесткость пути, что.положительно сказывается на повышении стабильности коэффициента сцепления,, увеличении срока службы элементов привода и рессорного подвешивания ПС. а также элементов ОСП при сокращении расходов на их текущее обслужиоание.
Реализация результатов работы. Изготовлены опытные партии новых ипал-демпферов и восстановленных по разработанной технологии деревлн-
пых старогодных unan. Эксплуатационные испытания показали надежность их работы в условиях ударно-усталостного нагружения.
Научно-технический совет СКЖД рекомендовал при дальнейшей работе по теме изготовить партию шпал-демпферов и цельных деревянных шпал, упрочненных по разработанной технологии с применением клеевой мастики, и уложить опытный участок пути протяженностью 1 км.
Проведена стабилизационная обработка разъемных соединений железобетонных и деревянных шпал разработанной мастикой на основе жидкого каучука. Эффект от ее внедрения заключается в полном обеспечении требований "Технических указаний по укладке и содержании босстыкового чути" и повышении безопасности движения.
Апробация работы.. Основные результаты исследований были доложены на следующих научно-техничоских конференциях и научно-тохнических советах: НТС СКжд от 10.06.9G г.,"Расширенная коллегия и совещание главных инженеров железных дорог МПС РФ' от 7 июля 1996 г., 2-я Международная конференция "Состояние и перспективы развития электроподвижного состава", Нооочеркасск,1997 г., Межвузовская научно-методическая конференция "Актуальные проблемы и перспективы разлития железнодорожного транспорта", Москва, РГОТУПС, 1997 г., научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состаоа РГУ ПС (Ростов-на-Дону, 1035,
1D90, 1997 Г.Г.)
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 5 научных работ, получено 2 положительных решения о выдаче патента РФ список указанных работ приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти гляч, выводов и содержит /92 страниц, из них і<$0 страниц машинописного текста, 21 рисунок, 21 таблица, список литературы из 76 наименований и приложения на Об страницах.
