автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Обоснование и разработка рациональной конструкции диска тормоза пассажирского вагона

На правах рукописи

Титарёв Дмитрий Викторович

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ДИСКА ТОРМОЗА ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

05 22 07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ои-э

Брянск 2008

003167836

Работа выполнена на кафедре «Прикладная механика» Брянского государственного технического университета

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор, В И Сакало

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор П С Анисимов

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник А В Казаринов

Ведущая организация: ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения»

Защита состоится 14 мая 2008 года в /SfOQ на заседании диссертационного совета Д 218 005 01 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу 127994, г Москва, ул Образцова, д 15 f а^ г

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан 3 2008 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218 005 01 доктор технических наук, доцент

А В Саврухин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы диссертации На железных дорогах нашей страны преимущественное применение получил колодочный тормоз Область применения колодочного тормоза ограничивается максимальной энергией торможения 16 МДж и скоростью движения 140 км/ч

Дисковые тормоза на российских железных дорогах используются лишь на дизель-поездах типа ДР, электропоезде ЭР200 и скоростных поездах с вагонами Тверского вагоностроительного завода С повышением скоростей движения поездов возрастает актуальность проблемы совершенствования дискового тормоза Применяемый на наших пассажирских вагонах тормоз со стальным диском имеет недостаточную эксплуатационную надежность В эксплуатации наблюдается появление термоусталостных трещин на поверхности торможения Нагруженность элементов тормоза определяется распределением температур, возникающих в процессе торможения Необходимы уточнения в определении температурных полей Расчеты температурных полей, возникающих в материале колеса при колодочном торможении, основываются на аналитических подходах с применением упрощенных расчетных схем В качестве упрощенной расчетной схемы рассматривается полупространство Задача сводится к одномерной задаче распространения тепла вдоль прямой, перпендикулярной границе полупространства Такой подход не позволяет включить в расчетную схему геометрические формы колеса и тормозной колодки, а для дискового тормоза он вообще неприменим, из-за некорректности представления диска расчетной схемой полупространства

Мало работ, в которых температурные задачи для тормозов пассажирских вагонов решаются численньми методами В Брянском государственном техническом университете этому вопросу была посвящена работа Тищенко П А, выполненная с использованием метода конечных элементов

Требуется дальнейшее углубление и развитие методов обоснования рациональной конструкции дисков тормозов и прогнозирования их работоспособности, и поэтому сохраняется актуальность работ, направленных на решение задач исследования нестационарных температурных полей и напряжений в дисках, поскольку это напрямую связано с безопасностью движения

Целью диссертационной работы является обоснование рациональной конструкции диска тормоза пассажирского вагона, базирующееся на учете нестационарных температурных полей, возникающих в процессе торможения, а также результатах исследования на математических моделях влияния на температурные поля и напряжения в диске его конструктивных характеристик Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи

1 Разработка методики, алгоритмов и программ математического моделирования нестационарных температурных полей и напряжений в дисках тормозов пассажирских вагонов

2 Расчет стального диска пассажирского вагона для уточнения нестационарных температурных полей и напряжений

3 Анализ информации о зависимости физико-механических характеристик ма-1 териалов диска от температуры

4 Проведение экспериментальных исследований на физических моделях с целью уточнения значений коэффициента трения и коэффициента конвективного теплообмена диска с окружающей средой

5 Определение на основе анализа математических моделей влияния на работоспособность диска тормоза его конструктивного исполнения

а) конструкции и толщины диска,

б) тегшофизических свойств материала диска,

в) характера распределения давлений на поверхности торможения Методы исследования основаны на использовании метода конечных

элементов, метода конечных разностей, теории нестационарного поля, теории

моделирования и тестирования, технологии объектно-ориентированного программирования, технологии OpenGL

Научная новизна работы состоит в следующем

1 Разработана методика компьютерного моделирования нагруженности диска тормоза пассажирского вагона с учетом его конструктивного оформления от воздействия нестационарных температурных полей, возникающих при торможении

2 Установлено влияние на нестационарные температурные поля и напряжения в диске пассажирского вагона его конструктивного исполнения, физико-механических характеристик материала диска, законов распределения давлений на поверхностях торможения

3 Получены с использованием физических моделей зависимости коэффициентов трения от скорости движения и конвективного теплообмена от скорости воздушного потока, что существенно влияет на процессы торможения

Практическую ценность работы составляют

1 Разработанный пакет прикладных программ для компьютерного моделирования нагруженности диска тормоза пассажирского вагона с учетом ею конструктивных особенностей и нестационарных температурных полей

2 Результаты многовариантных расчетов температурных полей и напряжений в дисках, на основе которых обосновано рациональное конструктивное исполнение диска, его материала и необходимости разработки конструкции тормозного башмака, обеспечивающей распределение давлений, близкое к равномерному

3 Полученные значения коэффициентов трения и конвективного теплообмена диска с окружающей средой для условий, близких к эксплуатационным, что требуется для более точного моделирования процесса торможения

Положения, выносимые на защиту:

1 Методика компьютерного моделирования нагруженности диска тормоза пассажирского вагона с учетом нестационарных температурных полей, позволяющая обосновать рациональную конструкцию диска

2 Результаты исследования на математических моделях влияния параметров диска на температурные поля и напряжения, возникающие при торможении

3 Результаты исследования на физических моделях коэффициентов трения в контакте диска и тормозных накладок и теплообмена диска с окружающей средой

Внедрение Результаты выполненных исследований переданы Тверскому вагоностроительному заводу для использования при совершенствовании конструкции дискового тормоза скоростного вагона Разработанная методика моделирования и расчетные схемы дисков используется в учебном процессе Брянского государственного технического университета

Апробация работы и публикации Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих научных конференциях VIII Международном симпозиуме «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» (Москва, 2002), 57-й научной конференции профессорско-преподавательского состава в Брянском государственном техническом университете (Брянск, 2004), III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития вагоностроения» (Брянск, 2006).

По теме диссертации опубликовано девять печатных работ В перечень ведущих рецензируемых научных журналов, рекомендуемых ВАК для опубликования результатов диссертаций (по транспорту) входит работа, опубликованная в издании «Транспорт Урала»

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и двух приложений Работа изложена на 110 страницах формата А4 и включает 60 рисунков, 3 таблицы, список литературы из 102 наименований и приложения на 5 страницах Общий объем работы - 115 страниц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе приведена историко-географическая справка о тормозном оборудовании железнодорожного подвижного состава Рассмотрены используемые системы торможения и место дискового тормоза в них, конструктивное исполнение дисков и их материалы Описан опыт эксплуатации дисковых тормозов на железных дорогах мира и Российской Федерации Дан анализ методов расчета температурных полей при торможении

На железнодорожном подвижном составе применяется несколько видов систем торможения электрические (рекуперативные, реостатные, рекуператив-но-реостатные, электродинамические), пневматические, электропневматические, магниторельсовые, стояночные, схем торможения, а также их сочетаний В качестве тормозов используют колодочные и дисковые Наибольшее распространение на железнодорожном подвижном составе нашей страны получил колодочный тормоз Управление торможением производится пневматическим путем через воздушную магистраль Несмотря на ограничения, которые накладывает пневматический тормоз на длину поезда и скорость движения, он имеет важные достоинства высокую надежность в эксплуатации и малый объем работ по техническому обслуживанию между периодическими ремонтами

Колодочные тормоза широко применяются для транспорта, обращающегося со скоростями до 140 км/ч Ими оборудованы грузовые вагоны США, на поездах Лондонского метрополитена применяются только колодочные тормоза Колодочные тормоза дешевле дисковых, требуют меньше места для размеще-

ния оборудования, при работе колодочного тормоза очищается поверхность катания колеса, благодаря чему улучшаются условия сцепления колеса и рельса

Однако, область применения колодочных тормозов на железнодорожном подвижном составе ограничивается значениями наибольшей тормозной мощности, которая может быть реализована на одной оси, - 800 кВт, энергии торможения 16,2 МДж и скорости движения 140 км/ч Опыт эксплуатации электровозов серии S252, оснащенных тормозами с металлокерамическими тормозными колодками, показал, что при торможении со скорости 220 км/ч резко возрастают температурные напряжения в материале колеса - до 500 700 МПа, что приводит к его структурным изменениям, появлению сетки поверхностных трещин, которые со временем становятся очагами мелкого выкрашивания, влекущими за собой интенсивное изнашивание поверхности колеса

Всегда большое значение тормозной техники еще более резко возросло с увеличением скоростей движения и веса железнодорожного подвижного состава Это послужило толчком к созданию и использованию дисковых тормозов, к поиску новых материалов для тормозных дисков и накладок, оптимальных конструкций дискового тормоза, его сочетанию с магниторельсовыми и колодочными тормозами

Эффективность торможения оценивается по количеству выделяемой и поглощаемой энергии, измеряемой в Джоулях Если до 1990-х годов специалисты в области тормозной техники считали высшим достижением реализацию энергии торможения 11 МДж в расчете на один тормозной диск (поезда TGV-PSE первого поколения), в настоящее время достигнуты значения энергий выше 15 МДж (поезда TGV-А), близки к реализации системы, рассчитанные на 22 МДж, испытываются на стендах материалы на энергию торможения 28 МДж и разрабатываются новые на 40 МДж и более

На железнодорожном подвижном составе чаще всего используют варианты установки диска тормоза на колесе или оси колесной пары (рис 1) Диски могут изготовляться как сплошные, так и самовентилирующиеся, имеющие внутренний обдув В течение длительного времени они могут работать при высоких тепловых нагрузках В дополнение к дисковому тормозу может применяться колодочный для очистки поверхности катания и обеспечения лучшего сцепления колеса с рельсом

Для пар трения дисковых тормозов используются следующие материалы чугунные диски и композитные накладки при скоростях движения до 270 км/ч, стальные диски со спеченными керамическими накладками при скоростях движения 300 320 км/ч, алюминиевые диски и накладки из металлокерамики при скоростях движения свыше 300 км/ч, диски из термостойкого стального сплава или кованой стали и накладки из металлокерамического композита, диски из чугуна с шаровидным графитом Стальные диски в паре с металлокерамическими накладками могут работать при температурах 800 900°С, ограничение связано с возникновением высоких температурных напряжений Для алюминиевого диска температура не должна превышать 400°С

Температура, достигаемая в дисках и накладках, зависит от режима эксплуатации и торможения, конструктивного исполнения диска, материалов дис-

ков и накладок. Вследствие деформаций контактирующих поверхностей накладки и тормозного диска передача энергии не является однородной. В зонах перегрева (пятнах прижогов) температура и обусловленные ею напряжения в диске превышают допустимые. При максимальной расчетной температуре 600°С в зоне пятен прижога диска и накладки фактическая температура может достигать 800 - 1000°С. При эксплуатации электропоезда ЭР200 наблюдался выход дисков, отлитых из чугуна СЧ-21 -40, из строя по причинам образования

Рис.1. Конструктивное исполнение дисковых тормозов:

а - поддерживающей тележки поезда ¡СЕ 1 с четырьмя дисками на оси; б -эяеюропоезда железных дорог Дании с тормозными дисками на колесах; в - скоростного вагона Тверского вагоностроительного завода е двумя дисками на оси; г - на колесе электропоезда TGV Duplex.

сетки трещин фрикционной термической усталости в зоне среднего радиуса, сквозных радиальных трещин в щеке в области малого радиуса, кольцевых трещин в местах крепления тормозной щеки.

Алюминиевые тормозные диски впервые были внедрены в эксплуатацию в начале 1990-х годов. Их появление было обусловлено стремлением уменьшить неподрессоренные массы тележек подвижного состава. Однако, расширению применения алюминиевых дисков препятствовали требуемые значительные капитальные вложения и высокая цена самих дисков. Вместе с тем к середине 1990-х годов выявилось, что алюминиевые диски в комплекте с соответствующими накладками обладают существенно большей износостойкостью по сравнению с дисками из серого чугуна с шаровидным графитом благодаря включениям частиц керамики в алюминиевую матрицу. Таким образом, алюминиевые тормозные диски помимо меньшей массы оказались в расчете на весь срок службы и более экономичными, чем чугунные.

Определена цель и задачи диссертационной работы.

В работе установлено влияние конструкции диска, распределения давлений на поверхности торможения диска, физико-механических характеристик материала диска на его нагруженность с учетом нестационарных температурных полей, возникающих при экстренном торможении, обоснованы характеристики рациональной конструкции диска пассажирского вагона

Вторая глава посвящена методике расчета нестационарных температурных полей и напряжений в диске тормоза пассажирского вагона

Задача теории нестационарной теплопроводности является краевой задачей математической физики, которая сводится к решению дифференциального уравнения теплового баланса в области V, занятой телом, при соответствующих краевых условиях на границе 5

Уравнение теплопроводности в сплошной среде имеет вид

дх\ дх) ду

у ду) дг{ 1 дг) * и д( W

где Т- температура, К,

Хх, Ху, - коэффициенты теплопроводности в направлении осей анизотропии х, у, г, Вт/(м К), 0 - источник тепла внутри тела, который считается положительным, если

тепло подводится к телу, Вт/м3, Я - внутренний источник или сток теплоты, пропорциональный температуре, Вт/(м3 К), с - удельная теплоемкость материала, Дж/(кг К), р- плотность материала, кг/м3

Решение уравнения (1) должно удовлетворять краевым условиям Если на границе происходит конвективный теплообмен, который характеризуется величиной /г(Т-Т<я), или задан поток тепла ц. то граничные условия имеют вид

+ + А(Г":Ги)'+ <Г= 0> (2)

где к - коэффициент теплоотдачи на границе, Вт/(м2 К),

Т- температура на границе, 7*«, - температура окружающей среды, 4,1уп 4 - направляющие косинусы нормали к точке поверхности, ц - поток тепла на границе, который считается положительным, если тепло теряется телом, Вт/м2 При использовании метода конечных элементов (МКЭ) решение строится на множестве кусочно-непрерывных функций, определенных на конечных элементах (КЭ) Полевая функция для конечного элемента е применительно к температурному полю имеет вид

тг

где А^, - функции формы, г - число узлов в КЭ, {7} - вектор узловых температур

Основное уравнение нестационарной теплопроводности в форме МКЭ

[С]^ + [К]{Т}+{Р}=0 (4)

где {Т} - вектор температур, К, [С] - матрица теплоемкости, [К] - матрица теплопроводности, {¥} - вектор узловых сил, компоненты которых, обусловленные конечным элементом е, определяются зависимостями

И= ЫмГМ^/, н= |[в]тМв]^+

м=

{{•<=)} = ~ ¿V + ¿В - ¡ИТ^ёЗ,

у 4.

~Х о о"

о я о О О А V- объем конечного элемента, [М] - функции формы конечного элемента, [В]- матрица градиентов,

для изотропной теплопроводности коэффициенты теплопроводности имеют одинаковые значения ЯЛ=Яу=Аг—Я

При математическом моделировании нестационарного температурного поля вводится линейный конечный элемент по времени и задача решается методом конечных разностей При использовании правой конечно-разностной схемы первою порядка уравнение нестационарной теплопроводности имеет вид

¿[с}+[кЗ{т}„=^[с]{т}п_1+{Р,Ь

(5)

где {Т}„_ь {Т}„ - векторы узловых температур на (п-1 )-м и и-м шагах по времени, {Р,} - вектор узловых сил на п -м шаге, Дт- интервал времени между (и- 1)-м и п-м шагами

Разработанная методика реализована в пакете прикладных программ Heat Достоверность результатов решения нестационарных температурных задач с использованием разработанного пакета программ проверена путем рассмотрения задач, имеющих аналитическое решение Решена задача о распределении температур в полупространстве, к поверхности которого подводится тепловой поток Результаты расчетов приведены на рис 2 в виде графиков распределения температур по нормали к поверхности подвода тепла для разных моментов времени т

..........

т=90 с I

т=10 сЧ г=Ч> с 1

\ ib

Рис 2 Результаты решения тестового примера

Сплошными линиями представлены результаты аналитического решения, а маркерами - с использованием пакета Heat

Для определения температурных напряжений вычисляются эквивалентные узловые силы, которые прикладываются в узлах конечно-элементной сетки, и решается задача определения деформированного состояния методом конечных элементов

Третья глава посвящена исследованию на моделях нагруженности диска тормоза пассажирского вагона с учетом нестационарных температурных полей Рассмотрен базовый вариант стального диска, выполненного из стали 20X13 (рис За) Диск установлен на ступице 1, напрессованной на ось колесной пары, и фиксируется относительно нее с помощью вставленных в отверстия в диске и ступице пружинных втулок 2 Торможение осуществляется за счет прижатия к двум торцевым поверхностям диска башмаков с тормозными колодками, показанных на рис 36 Тормозной башмак сварен из пластины 4, ре-

Рис 3 Узлы тормоза со стальным диском

а - установка диска на оси колесной пары, 6 - тормозной башмак с колодкой, 1 - ступица, 2 - втулка, 3 - боте, 4 - пластина, 5 - ребро жесткости, 6 - проушина, 7 - валик, 8 - пластина, 9 - тормозная накладна, ила нажатия на тормозной башмак

бер жесткости 5 и проушин 6 Усилие нажатия на башмак передается через валик 7, проходящий сквозь отверстия проушин Тормозная колодка состоит из пластины 8, к которой приклепаны тормозные накладки 9 Башмак и тормозная колодка связаны с помощью соединения типа ласточкиного хвоста

В расчетах принималось усилие нажатия на тормозной башмак равное 21 кН Распределение контактных давлений между поверхностями накладок и диска получено с использованием конечно-элементной расчетной схемы, полностью моделирующей все силовые элементы башмака и части диска, ограниченной средней плоскостью диска и по контору повторяющей очертания тормозной колодки

При исследовании нестационарных температурных полей в диске использована конечно-элементная схема в виде сегмента, выделенного осевыми плоскостями с углом между ними 90° и средней плоскостью диска (рис 4а) Для стального диска могла бы быть применена осесимметричная расчетная схема Необходимость использования трехмерной расчетной схемы связана с тем, что

пакет прикладных программ разрабатывался также для расчета самовентилирующегося диска, выполненного в виде двух щек и связей между ними. Тем не менее, для температурной задачи вводились осесимметричные краевые усло-

170 150 210 230 250 270 290 г, мм

Рис.4. Нестационарные температурные поля и напряжения, возникающие в стальном диске при экстренном торможении:

а- конечно-элементная расчетная схема диска; б - распределение средних давлений на поверхностях контакта тормозной колодки и диска; в - распределения температур в точках поверхности торможения вдоль радиуса диска; г - распределения эквивалентных напряжений в точках поверхности торможения вдоль радиуса диска.

вия, предполагающие, что тепловой поток подводится к поверхности трения непрерывно в окружном направлении диска.

Для определения интенсивности теплового потока получено распределение средних давлений вдоль радиуса диска (рис. 46). Они усреднены на длине дуг окружностей части диска, попадающей под тормозную колодку. При вычислении интенсивности теплового потока средние давления приводились к длинам соответствующих окружностей, умножением на коэффициент 84/360, где 84° - центральный угол сегмента, охватываемого тормозной колодкой.

Нестационарная температурная задача решалась методом конечных элементов с использованием правой конечно-разностной схемы. Исследованы нестационарные температурные поля, возникающие при экстренном торможении. Время торможения принималось равным 91 с, начальная скорость движения поезда - 200 км/ч, коэффициент трения в контакте тормозных накладок и диска - 0,4. Особое внимание было уделено введению в расчеты зависимостей физико-механических характеристик от температуры. Использованы зависимости, аппроксимирующие следующие величины:

модуль упругости материала диска (Па)

Е(Т) = -6,04 -104Г2 - 4,77 ■ 107 Т + 2,19 ■ 1011, коэффициент теплоемкости (Дж/(кгК))

Ср (Т) = 10"3 Т1 - 3,71 ■ 10-2 Г + 472,86, где Т- температура в °С.

(6) (7)

Коэффициент теплопроводности принимался равным 26 Вт/(м К), коэффициент температурного расширения - 1,01 10'5 1/К Исследована зависимость коэффициента конвективного теплообмена от скорости обтекания диска воздухом на моделях Она оказалась близкой к эмпирической

ак =16,74(1 + 1,ЗЗл/Г), (8)

рекомендуемой для колодочного торможения В зависимость (8) скорость поезда подставляется в м/с, коэффициент конвективного теплообмена получается в Вт/(м2 К) Расчет температурного поля проводился с шагом 5 с

Распределение температур на поверхности торможения вдоль радиуса диска для некоторых моментов времени процесса торможения представлено на рис 4в Наибольшая температура 334°С достигается на 50-й с торможения в точке, расположенной на радиусе 240 мм Исследовано также распределение градиентов температур по толщине диска для слоя материала, расположенного на радиусе 240 мм от оси диска Самые высокие градиенты возникают у поверхности торможения на 5-й с

Для определения температурных напряжений в диске вычислялись эквивалентные узловые силы с использованием значений температур, полученных в узлах конечно-элементной схемы Эти силы прикладывались к узлам, и решалась краевая задача методом конечных элементов С использованием вычисленных компонентов напряжений определялись эквивалентные напряжения по четвертой теории прочности а^ Распределение эквивалентных напряжений вдоль радиуса на поверхности торможения диска для некоторых моментов времени торможения представлены на рис 4г. Наибольшие эквивалентные напряжения 747 МПа получены на 30-й с торможения

Радиальные и окружные напряжения ах и ау в слое материала, прилегающем к поверхности торможения, практически на всем процессе торможения остаются сжимающими за исключением периферийной части диска, где напряжения (Ту становятся растягивающими Однако они достигают больших значений -ах = -450 МПа, ау = -793 МПа При возможном пластическом деформировании материала остаточные деформации будут отрицательными При остывании диска в нем могут возникать растягивающие напряжения, способствующие возникновению и распространению термоусталостных трещин

Четвертая глава посвящена исследованиям на математических моделях влияния на нагруженность диска тормоза пассажирского вагона его конструкции и толщины, теплофизических свойств материала, характера распределения давлений на поверхности торможения, с использованием результатов которых обоснована рациональная конструкция диска Влияние толщины стального диска

Толщина диска в базовом варианте составляла 40 мм С целью изучения влияния массы диска на температурные поля и напряжения рассмотрены еще две расчетные модели, которые отличались от базового варианта лишь толщиной диска По первому варианту толщина диска принималась равной 45 мм, а по второму - 35 мм

Для расчетов использовалась та же конечно-элементная модель диска,

которая от базового варианта отличалась только размерами элементов по его толщине. Расчеты выполнены при тех же краевых условиях.

Температурное поле характеризуется теми же особенностями, которые отмечены для базового варианта. Наибольшая температура достигается на 50-й с торможения. Для первого варианта она несколько ниже, чем для базового, и составляет 314°С, а для второго варианта она выше чем для базового, и достигает значения 360°С. Как и для базового варианта самые высокие градиенты температуры наблюдаются на 5-й с. У поверхности торможения на радиусе 240 мм они достигают 22 К/мм. Наибольшие эквивалентные напряжения возникают на 30-й с. В узле, расположенном на радиусе 230 мм, они составляют 774 МПа для первого варианта, и 722 МПа для второго.

Толщина, диска неоднозначно влияет на возникающие в процессе торможения температуры и напряжения. В диске толщиной 45 мм температуры несколько ниже, чем для других вариантов, однако возникают более высокие температурные напряжения из-за более неравномерного распределения температур. А в диске толщиной 35 мм температуры выше, чем для других вариантов, несмотря на это, в нем возникают более низкие температурные напряжения.

Температурные поля и напряжения в чугунном диске

Выполнено моделирование температурных полей и напряжений в чугунном диске, расчетная схема которого представлена на рис. 5а. Диск состоит из

170 190 210 230 250 270 290 г,

Рис. 5. Нестационарные температурные поля и напряжения, возникающие в чугунном само-вентнлирущемся диске:

а - конечно-элементная расчетная схема диска;

распределения в течках поверхности торможения вдоль радиуса диска: б - температур: в - эквивалентных напряжений

двух щек с радиусами наружной и внутренней поверхностей 310 и 175 мм соответственно Щека имеет толщину 20 мм, между двух щек расположены ребра, образующие вентиляционные каналы для улучшения условий отвода тепла

Распределение средних контактных давлений на поверхности торможения диска принято таким, как оно получено в работе Тшценко П А (Нестационарные температурные поля в элементах дискового тормоза скоростного вагона с учетом нестабильности теплового контакта дис канд техн наук) Моделирование процесса торможения выполнено без учета дополнительного отвода тепла, вызванного принудительной вентиляцией диска, обеспечиваемой ребрами В расчете предполагается, что все поверхности диска обтекаются потоком воздуха, скорость которого равна скорости поезда

Принимались следующие значения физико-механических характеристик материала диска плотность />=7300 кг/мЗ, коэффициент теплопроводности А = 46 Вт/(м К), коэффициент теплоемкости ср =525 Дж/(кг К), коэффициент трения - 0,4 Для определения коэффициента конвективного теплообмена использовалась эмпирическая зависимость (8)

Графики распределения температур на поверхности торможения вдоль радиуса диска для разных моментов торможения приведены на рис 56 Максимальные температуры наблюдаются в узле, лежащем на радиусе 210 мм В этом месте средние давления достигают своего максимума, а на тыльной стороне щеки располагается край ребра Максимальная температура на 50-й с достигает 194,6°С Такой же уровень температур получен при стендовых испытаниях тормозного оборудования фирмы «Knorr-Bremse», диск которого имеет аналогичное исполнение, проведенных Тверским институтом вагоностроения В отдаче тепла в окружающую среду активное участие принимают ребра диска Температура тыльной поверхности щеки резко возрастает на начальном этапе торможения от 10 до 96°С на 5~й и 30-й с торможения соответственно, а к концу торможения достигает 156°С и становится близкой к температуре поверхности торможения Температура по высоте ребра меняется значительно На 5-й с торможения его температура равна температуре окружающей среды На 30-й меняется от 62°С у поверхности щеки до 15°С на середине ребра, а к концу торможения температуры достигают 131 и 88°С соответственно

Графики распределения эквивалентных напряжений в точках поверхности торможения в зависимости от радиуса приведены на рис 5в Наибольшие напряжения возникают в точках, расположенных на радиусе 195 мм На 30-й с торможения максимальные напряжения достигают значения 400 МПа Окружные напряжения <ту в области щеки у малого радиуса являются растягивающими и не превышают 100 МПа Радиальные напряжения ах являются растягивающими у тыльной поверхности щеки Они достигают значений 137 МПа на 30-й и 50-й с торможения в точках, расположенных на радиусах 260 и 270 мм

Результаты расчета чугунного диска показывают, что большая площадь теплоотдающей поверхности положительно сказывается на уровне температур и напряжений В области щеки, прилегающей к малому радиусу, наблюдаются растягивающие окружные напряжения, достигающие 100 МПа При испытани-

ях дискового тормоза электропоезда ЭР200 в этой области обнаружены сквозные радиальные трещины

Температурные поля и напряжения в алюминиевом диске

Одним из перспективных направлений в совершенствовании дисковых тормозов является применение дисков из алюминиевого сплава Они были использованы на немецких железных дорогах для скоростей движения выше 300 км/ч В работе рассмотрен вариант диска, выполненного из алюминиевого сплава, имеющий такое же конструктивное исполнение, как и чугунный диск В расчетах использовалась такая же конечно-элементная расчетная схема с теми же краевыми условиями, что и для чугунного диска Для алюминиевого сплава принимались следующие физико-механические характеристики плотность р =2748 кг/мЗ, теплопроводность X = 206 Вт/(м К), теплоемкость ср =880 Дж/(кг К) Распределение давлений взято такое же, как и для чугунного диска, коэффициент трения принят равным 0,4 Моделировался процесс экстренного торможения со скорости 200 км/ч, время торможения принималось равным 91 с

Графики распределения температур на поверхности торможения вдоль радиуса диска для разных моментов торможения приведены на рис 6а На 5-й с температуры распределены весьма неравномерно как по толщине, так и

N

-S сек -30 сек

- 50 сек

- 70 сек -90 сек

б)

170 190 210 230 250 270 290 г,мм ' 170 220 270 г,мм

Рис б Распределения в точках поверхности торможения вдоль радиуса алюминиевого самовентилирующегося диска

а - температур, б - эквивалентных напряжений

вдоль радиуса На поверхности торможения максимальная температура достигает 78,7°С По всему объему диск прогревается лучше, чем чугунный В области, прилегающей к малому радиусу, температура достигает 47°С, а на периферийной части диска 23,6°С. На 30-й с диск хорошо прогревается по всему объему Самые высокие температуры в диске достигаются на 50-й, 70-й с Градиенты температур по толщине диска малы Алюминиевый диск прогревается быстрее чугунного На тыльной поверхности щеки температуры на 5-й, 30-й и 50-й с торможения достигают 29, 124 и 157°С, тогда как для чугунного диска они составляют 10, 96 и 137°С соответственно К концу торможения в алюминиевом диске температура полностью выравнивается по толщине щеки В чугунном диске сохраняется разность температур 195°С на поверхности торможения, 156°С на тыльной стороне

Графики распределения эквивалентных напряжений в точках поверхности торможения в зависимости от радиуса приведены на рис 66 Наибольшие напряжения наблюдаются на радиусе 190 мм Они достигают значений

100 МПа на 30-й с торможения На поверхности торможения радиальные напряжения ах являются сжимающими Их значения не превышают 40 МПа У тыльной стороны щеки возникают растягивающие радиальные напряжения На радиусе 270 мм они достигают значения 39 МПа Окружные напряжения являются сжимающими в области диска, прилегающей к меньшему радиусу, и составляют 85,6 МПа на радиусе 215 мм Периферийная часть диска находится под действием растягивающих напряжений в окружном направлении На радиусе 310 мм они достигают значения 64,2 МПа Максимальные эквивалентные напряжения в ребре на 30-й с торможения не превосходят 36 МПа

Алюминиевый диск прогревается быстрее и более равномерно, чем чугунный К концу торможения температура по всему объему щеки практически выравнивается В алюминиевом диске возникают напряжения в 3,4 раза меньше чем в чугунном Высокое значение коэффициента теплопроводности материала диска способствует быстрому прогреванию объемов материала, удаленных от поверхности торможения, более равномерному распределению температур по объему, снижению градиентов температур по толщине диска и, в конечном счете, снижению нагруженности диска

Равномерное распределение контактных давлений Одним из направлений совершенствования дисковых тормозов является выработка конструктивных решений, позволяющих обеспечить равномерное распределение давлений по поверхности диска Исследовано распределение нестационарных температурных полей и напряжений в стальном диске толщиной 40 мм при равномерном распределении давлений по всей поверхности контакта колодки и диска В расчетах средние давления, равномерно распределенные по окружностям диска, принимались равными 0,07524 МПа Все физико-механические характеристики материалов взяты теми же что и в расчетах базового варианта стального диска Использована та же конечно-элементная расчетная схема с ее краевыми условиями

Распределения температур на поверхности торможения вдоль радиуса диска приведены на рис 7а При равномерном давлении наибольшая температура на поверхности торможения возникает на 70-й с В точке, лежащей на ра-

о£МПа

Рис. 7 Распределения в точках поверхности торможения вдоль радиуса стального диска при равномерном распределении контакт ных давлений

а - температур, б - эквивалентных напряжений

диусе 250 мм, она достигает 189°С На участке, расположенном между радиусами 220 мм и 280 мм, она меняется незначительно, оставаясь несколько выше 180°С К концу торможения температуры точек, расположенных на поверхно-

ста торможения и средней плоскости диска, близки по значениям, т е он прогревается равномерно по всей толщине Следует отметить низкие градиенты температур Наибольшие градиенты возникают на 5-й с у поверхности торможения, однако они в 2,2 раза меньше чем для базового варианта диска

Графики изменения эквивалентных напряжений вдоль радиуса диска представлены на рис 76 Наибольшие напряжения возникают на 30-й с торможения На участке от радиуса 220 мм до 275 мм они несколько выше 300 МПа, достигая на радиусе 260 мм 312 МПа Дня базового варианта наибольшие напряжения составляли 747 МПа, т е при равномерном распределении давления эквивалентные напряжения в 2,4 раза ниже, чем в базовом варианте Радиальные напряжения на поверхности торможения являются сжимающими На 10-й с на поверхности торможения они достигают 260 МПа Окружные напряжения являются преимущественно сжимающими В средней части поверхности торможения на 30-й с они достигают 326 МПа, однако на части диска, прилегающей к малому радиусу, наблюдаются растягивающие окружные напряжения На 70-й с они достигают 255 МПа

Наиболее сильное влияние на уровни температур и напряжений, возникающих в диске тормоза в процессе торможения, оказывает распределение контактных давлений по поверхности торможения диска Равномерное распределение давлений позволяет значительно снизить уровень температуры, как на поверхности, так и по всему объему диска Максимальный градиент температуры по толщине диска снижается в 2,2 раза

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований, выполненных с использованием лабораторной установки В лабораторной установке использована модель диска в виде кольца с наружным диаметром 160 мм и внутренним 110 мм, изготовленного из стали 20X13 Тормозные башмаки снабжены накладками из фрикционного материала ФМК-11, выполненного в виде сегментов с площадью поверхности торможения 6,08 см2

Установка спроектирована таким образом, чтобы обеспечить режим торможения, характеризуемый параметрами, близкими к эксплуатационным Обороты электродвигателя, приводящего во вращение модель диска, менялись в диапазоне от 2000 до 5000 об/мин, что обеспечивало скорость скольжения в контакте диска и тормозных накладок 14,6 36,6 м/с Средняя скорость скольжения для натурного узла составляет 28 м/с при скорости движения поезда 200 км/ч Усилие нажатия на башмак обеспечивало среднее давление между поверхностями торможения 0,4 МПа такое же, как и для тормоза скоростного вагона Проведенные эксперименты показали, что при торможении в течение 120 с удается достичь температуры диска порядка 300°С, характерной для дискового железнодорожного тормоза

Исследована зависимость коэффициента трения от скорости скольжения Результаты исследований представлены на рис (8) Они аппроксимированы квадратичной зависимостью (9)

/ = 0,431-0,019Г+6,657*10~4Г2 (9)

Определение коэффициента конвективного хеплообмена диска с окружающей средой выполнено следующим образом Диску задавалась определенная скорость вращения, затем он подтормаживался путем прижатия колодок до тех пор, пока его температура достигала 300°С Затем диск растормаживался, вращался с заданной скоростью Строился график изменения температуры диска от времени С использованием 1рафика определялся коэффициент конвективного теплообмена Результаты экспериментальных исследований приведены на рис 9 Они ап проксимированы зависимостью (10) ак = 16,74 (1 +1 5VF) Вт/(м2 К) (10)

0 5 iD 15 2« V

Рис 8 Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения

Она близка к эмпирической зависимости (8), рекомендуемой для колодочного торможения

V, м/с

Рис 10 Зависимость коэффициента конвективного теплообмена от скорости воздушного потока 1 - эксперимент, 2 - эмпирическая зависимость (8)

Проанализированы результаты стендовых испытаний дискового тормоза «Кпогг-Вгегше» с целью сопоставления с результатами компьютерного моделирования нестационарного температурного поля

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Разработаны алгоритмы и программы определения нагруженности диска тормоза пассажирского вагона с учетом нестационарных температурных полей и напряжений

2 Обоснованы следующие характеристики рациональной конструкции диска самовентилирующийся диск, материал диска с высоким значением коэффициента теплопроводности, распределение давлений между накладками и поверхностью торможения диска близкое к равномерному с использованием

результатов анализа нестационарных температурных полей и напряжений в дисках различных исполнений

3 Определена предпочтительная толщина диска тормоза скоростного вагона -40 мм на основе исследования влияния толщины стального диска пассажирского вагона на его нагруженность с учетом нестационарных температурных полей Вьмвлено неоднозначное влияние толщины диска на уровень возникающих в процессе торможения температур и напряжений

4 Проведены расчеты и анализ влияния конструктивного исполнения диска на его нагруженность Выявлено, что оребрение диска весьма активно участвует в процессе теплопередачи Установлено, что алюминиевый диск прогревается быстрее и более равномерно, чем чугунный, к концу торможения температура по всему объему щеки практически выравнивается, оребрение алюминиевого диска работает более эффективно, чем чугунного, в алюминиевом диске возникают напряжения в 3,4 раза меньше чем в чугунном, высокое значение коэффициента теплопроводности материала диска способствует быстрому прогреванию объемов материалов, удаленных от поверхности торможения, более равномерному распределению температур по объему, снижению градиентов температур по толщине диска и, в конечном счете, снижению его нагруженности

5 Исследовано влияние распределения контактных давлений на нагруженность диска Установлено, что наиболее сильное влияние на уровни температур и напряжений, возникающих в диске тормоза в процессе торможения, оказывают распределение контактных давлений по поверхности торможения диска Наиболее благоприятным является равномерное распределение давлений

6 Разработана и изготовлена лабораторная установка, позволяющая исследовать зависимость коэффициента трения и коэффициента конвективного теплообмена в условиях, характерных для натурного объекта Получена экспериментальная зависимость коэффициента трения от скорости скольжения для пары тел стальной диск и накладка из металлокерамики ФМК11 Получена экспериментальная зависимость коэффициента конвективного теплообмена от скорости воздушного потока, обтекающего диск

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Титарев Д В , Сакало В И Нестационарные температурные поля и напряжения в дисках тормозов железнодорожного подвижного состава // Транспорт Урала -2007 -№4(15) -С 70-75

2 Титарев Д В , Сакало В И Нестационарные температурные поля и напряжения в дисках тормозов скоростных вагонов // Тяжелое машиностроение -2007 - №8 - С 29-33

3 Титарев Д В , Сакало В И Сравнительный анализ нестационарных температурных полей и напряжений в дисках железнодорожных тормозов // Трение и смазка в машинах и механизмах -2007 -№7 -С 91-97

\

20

4 Титарев ДВ Нестационарные температурные поля и напряжения в дисках тормозов скоростных вагонов // Системы управления и информационные технологии -2007 -№12(27) - С 286-290

5 Титарев ДВ Моделирование нестационарных температурных полей и напряжений в дисках железнодорожных тормозов // Информационные технологии моделирования и управления -2007 -№3(37) - С 331-338

6 Титарев Д В , Сакало В И Методика расчета нестационарного температурного поля в деталях дискового тормоза скоростного вагона // Вестник БГТУ -Брянск БГТУ,2004 -№2 - С 58-64

7 Титарев Д В , Сакало В И, Удалов С Е Нестационарные температурные поля и температурные напряжения в диске тормоза скоростного вагона / Материалы III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития вагоностроения» - Брянск БГТУ, 2006 -С 96-100

В Титарев Д В , Сакало В И Экспериментальное исследование интенсивности изнашивания поверхности диска на модели дискового тормоза / Материалы 57-й научной конференции профессорско-преподавательского состава в 2ч / подред СП Сазонова - Брянск БГТУ,2005 -4 1 -С 48-50

9 Неклюдова Г А, Титарев Д В , Тищенко П А Расчет нестационарных температурных полей в деталях дискового тормоза / Материалы VIII Международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» -Москва Графос, 2002 -С 35-37

Титарев Дмитрий Викторович

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ДИСКА ТОРМОЗА ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

05 22 07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Подписано в печать 3 апреля 2008 г

Формат бумаги 60x90 1/16 Объем 1,16 п л Заказ №43^.Тираж 80 экз Типография МИИТа, г Москва, ул Образцова, д 15

1. Обзор публикаций, посвященных применению дискового тормоза на железнодорожном транспорте. Постановка задачи. Допущения.

1.1. Историко-географическая справка.

1.2. Используемые системы торможения и место дискового тормоза в них

1.3. Конструктивное исполнение дисков. Материалы дисков.

1.4. Опыт эксплуатации дисковых тормозов.

1.5. Методы расчета температурных полей при торможении.

1.6. Выводы к главе 1.

1.7. Постановка цели и задач исследования.

1.8. Допущения.

2. Методика расчета нестационарного температурного поля в деталях дискового тормоза.

2.1. Основные уравнения теплопроводности.

2.2. Решение нестационарной температурной задачи методом конечных" элементов.

2.3. Применение метода конечных разностей для решения дифференциального уравнения нестационарной теплопроводности.

2.4. Методика расчета напряженно-деформируемого состояния деталей дискового тормоза, вызванного температурным полем.

2.5. Пакет прикладнывх программ Heat. Тестовые испытания.

2.6. Выводы к главе 2.

3. Нестационарные температурные поля и напряжения в диске тормоза скоростного вагона.

3.1. Устройство дискового тормоза скоростного вагона.

3.2. Расчетные схемы элементов дискового тормоза для решения контактных задач.

3.3. Физико-механические характеристики материала диска.

3.4. Нестационарное температурное поле в диске тормоза.

3.5. Температурные напряжения в диске.

3.6. Выводы к главе 3.

4. Влияние конструктивного исполнения диска и характеристик материала. Обоснование рациональной конструкции диска.

4.1. Влияние массы диска.

4.2. Нагруженность чугунного диска.

4.3. Нагруженность диска, выполненного из алюминиевого сплава.

4.4. Влияние характера распределения давлений между колодкой и диском.

4.5. Выводы к главе 4.

5. Экспериментальные исследования дискового тормоза.

5.1. Лабораторная установка для исследования коэффициентов трения и конвективного теплообмена на модели.

5.2. Исследование нестационарного температурного поля в модели диска при постоянной скорости скольжения.

5.3. Определение коэффициента трения в контакте накладки и диска.

5.4. Определение коэффициента конвективного теплообмена поверхности диска и окружающей среды.

5.5. Моделирование процесса торможения на натурном образце дискового тормоза.

5.6. Выводы к главе 5.

Основные результаты и выводы

В ходе выполненных исследований получены следующие результаты:

1. Разработаны алгоритмы и программы определения воздействий на диск тормоза пассажирского вагона нестационарных температурных полей и напряжений.

2. Обоснованы следующие характеристики рациональной конструкции диска — самовентилирующийся диск, материал диска с высоким значением коэффициента теплопроводности, распределение давлений между накладками и поверхностью торможения диска близкое к равномерному, с использованием результатов анализа нестационарных температурных полей и напряжений в дисках различных исполнений.

3. Определена предпочтительная толщина диска тормоза скоростного вагона - 40 мм на основе исследования влияния толщины стального диска пассажирского вагона на его нагруженность с учетом нестационарных температурных полей. Выявлено неоднозначное влияние толщины диска на уровень возникающих в процессе торможения температур и напряжений.

4. Проведены расчеты и анализ влияния конструктивного исполнения диска на его нагруженность. Выявлено, что оребрение диска весьма активно участвует в процессе теплопередачи. Установлено, что алюминиевый диск прогревается быстрее и более равномерно, чем чугунный, к концу торможения температура по всему объему щеки практически выравнивается. Оребрение алюминиевого диска работает более эффективно, чем чугунного. В алюминиевом диске возникают напряжения в 3,4 раза меньше чем в чугунном. Высокое значение коэффициента теплопроводности материала диска способствует быстрому прогреванию объемов материалов, удаленных от поверхности торможения, более равномерному распространению температур по объему, снижению градиентов температур по толщине диска и, в конечном счете, снижению температурных напряжений. Самовентелирующийся диск обеспечивает лучшее распределение температурных полей и напряжений, чем сплошной.

5. Исследовано влияние распределения контактных давлений на на-груженность диска. Установлено, что наиболее сильное влияние на уровни температур и напряжений, возникающих в диске тормоза в процессе торможения, оказывают распределение контактных давлений по поверхности торможения диска. Наиболее благоприятным является равномерное распределение давлений. Одним из перспективных направлений в совершенствовании дискового тормоза является разработка конструкции тормозного башмака, обеспечивающее распределение давлений на поверхности торможения, близкое к равномерному.

6. Разработана и изготовлена лабораторная установка, позволяющая исследовать зависимость коэффициента трения и коэффициента конвективного теплообмена в условиях, характерных для натурного объекта. Получена экспериментальная зависимость коэффициента трения от скорости скольжения для пары тел: стальной диск и накладка из металлокерамики ФМК11. Получена экспериментальная зависимость коэффициента конвективного теплообмена от скорости воздушного потока, обтекающего диск. Она дает значение коэффициента, близкое к определяемому с использованием эмпирической зависимости, рекомендованной в работе [23].

1. Автотормоза скоростных и тяжеловесных поездов / под ред. Гребеню-ка П.Т. -М.: Транспорт, 1979. -152 с.

2. Александров М.П., Лысяков А.Г., Федосеев В.Н., Новожилов М.В. Тормозные устройства: Справочник М.: Машиностроение, 1985. - 312 с.

3. Алукер И.Г., Гинзбург А.Г., Чичинадзе A.B. Расчет трения износа в тормозах и муфтах с помощью системы уравнений тепловой динамики трения / Теория и практика расчетов деталей машин на износ. М.: Наука, 1982. С. 85-89.

4. Асадченко, В. Р. Расчет пневматических тормозов железнодорожного подвижного состава./В.Р. Асадченко. -М.: Маршрут. 2004. - 120 с.

5. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1975. - 631 с.

6. Богданович, П. Н. Оценка триботехнических характеристик композиционных материалов для тормозных колодок при малых скоростях скольжения / П. Н. Богданович, Э. И. Галай // Вестник ВНИИЖТ, №2, 2005. с. 21-24. .

7. Браун Э.Д. Научные основы оценки трения и изнашивания фрикционных устройств на базе моделирования эксплуатационных условий: Автореф. дисс. докт. техн. наук: 05.02.04. М.: 1982. 40 с.

8. Браун Э.Д. Фрикционные устройства // Трение, изнашивание и смазка, Т II М.: Машиностроение, 1979 - С. 230-256.

9. Браун, Э. Д. Моделирование трения и изнашивания в машинах/ Э.Д. Браун, Ю.А. Евдокимов, A.B. Чичинадзе. М.: Машиностроение. — 1982. — 191 с.

10. Буше H.A. Трение, износ и усталость в машинах: Транспортная техника. — М.: Транспорт, 1987. 223 с.

11. Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Л.А. Шадур, И.И. Челноков, Л.Н. Никольский, E.H. Никольский, В.Н. Котуранов и др.; под ред. Л.А. Шадура. М.: Транспорт, 1980. 439 с.

12. Вуколов JI.А. Сравнительные характеристики железнодорожных колодок различных поставщиков/ Л.А. Вуколов, В.А. Жаров // Вестник ВНИИЖТ, №2, 2005.-С. 16-20.

13. Вуколов Л.А., Успенский В.К. Управление колодочными и дисковыми тормозами с колодками и накладками из композиционного материала. — М.: ВИЛО МПС, 1963. 22 с.

14. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1975. -872 с.

15. Горячева И.Г. Механика фрикционного воздействия. М.: Наука, 2001. — 478 с.

16. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984. — 428 с.

17. Германчук Ф.К. Долговечность и эффективность тормозных устройств. М.: Машиностроение, 1973. -176 с.

18. Гинзбург А.Г., Чичинадзе A.B. К расчету износа при торможении с применением системы уравнений тепловой динамики трения // Трение и износ фрикционных материалов. -М.: Наука, 1977. С. 26-29.

19. Джонсон К.Л. Механика контактного взаимодействия М.: Мир, 1989. -503 с.

20. Задачи нестационарного трения в машинах, приборах и аппаратах / под ред. A.B. Чичинадзе. М.: Наука, 1978. - 247 с.

21. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. -350 с.

22. Иноземцев В.Г. Эксплуатационные испытания электропоезда ЭР200 / В.Г. Иноземцев, Л.В. Гуткин, A.A. Львов // Железнодорожный транспорт, 1978,N11.-С. 56-59.

23. Иноземцев В.Г., Гребенюк П.Т. Нормы и методы расчетов автотормозов. — М.: Транспорт, 1971. 68 с.

24. Иноземцев, В. Г. Автоматические тормоза / В. Г. Иноземцев, В. М. Казари-нов, В. Ф. Ясенцев. М.: Транспорт. - 1981. - 464 с.

25. Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог. -М.: Транспорт, 1988. 159 с.

26. Исследование высокоскоростного поезда ЭР200 / под ред. В.Г. Иноземцева. -М.: Транспорт, 1985. 87 с.

27. Казаринов В.М., Иноземцев В.Г., Ясенцев В.Ф., Теоретические основы проектирования и эксплуатации автотормозов. М.: Транспорт, 1968. — 400 с.

28. Казаринов А. В., Погребинский М. Г., Крылов В. В., Бесценная О. В., Испытания тормозной системы электропоезда ЭР200/2 // Вестник ВНИИЖТ, №2, 1996.-С. 41-45.

29. Кеглин Б.Г., Киницкая А.П. Эксплуатационная нагруженность тормозов грузового вагона // Вестник ВНИИЖТ. 1978. - №4. - С. 30-32.

30. Киселев С. Н. Температурные поля, деформации и напряжения в цельнока-танных вагонных колесах при различных режимах торможения / С.Н. Киселев, В.Г. Иноземцев, С.Ю. Петров, A.C. Киселев // Вестник ВНИИЖТ, №7. 1994. - С. 13-17.

31. Ковальский Б.С. Напряжения на участке местного сжатия при учете сил трения // Известия АН СССР, 1942.

32. Конструирование и расчет вагонов / В.В. Лукин, JI.A. Шадур, В.Н. Коту-ран, A.A. Хохлов, П.С. Анисимов; под ред. В.В. Лукина. М.: УМК МПС России, 2000. 731 с.

33. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. — Киев: Техника, 1970. -394 с.

34. Крагельский И.В. и др. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. — 526 с.

35. Крагельский И.В. Трение и износ. — М.: Машиностроение, 1968. 480с.

36. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин. Справочник М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

37. Крылов, В. И. Автоматические тормоза подвижного состава/ В. И. Крылов,

38. B. В. Крылов. М.: Транспорт. - 1983. - 360 с.

39. Куркин A.C., Павлович A.A. Алгоритм расчета нестационарных температурных полей в массивных деталях // Известия Вузов. 1987. - №2. —1. C. 102-106.

40. Литовченко Е.П. Термонапряженное состояние вагонных колес симметричного профиля при различных режимах торможения // Труды ВНИИЖТ. 1970. Вып. 425. С. 187-205.

41. Литовченко Е.П., Артамонов В.М. Влияние тепловых режимов торможения на напряженное состояние цельнокатаных вагонных колес // Вестник ВНИИЖТ. 1979. №8. - С. 35-38.

42. Лыков A.B. Тепломассообмен: (Справочник). 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1978. 480 с.

43. Малютин М.В., Ким С.Х., Коржов Е.А. О влиянии коэффициента взаимного перекрытия на фрикционные свойства пар трения в многодисковых тормозах // Решение задач тепловой динамики и моделирование трения и износа. М.: Наука, 1980. С. 134-139.

44. Металлокерамические тормозные колодки на мощных локомотивах // Железные дороги мира. №5. - 2003. - С 48-54.

45. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977. -344 с.

46. Михин Н.М. Внешнее трение твердых тел. М.: Наука, 1977. - 221 с.

47. Налев, И. А. Опыт разработки и производства железнодорожных композиционных тормозных колодок в ОАО «ФРИТЕКС» / И. А. Налев, Д. А. Дружков, Н. А. Страхов // Вестник ВНИИЖТ, №4, 2002. С 48-51.

48. Неклюдова, Г.А. Напряженно-деформированное состояние бандажных колес подвижного состава с дисковыми и спицевыми центрами / Диссертация на соискание ученой степени канд. тех. наук. Брянск. БИТМ. 1990 — 191 с.

49. Неклюдова Г.А. Влияние условий торможения на распределение температурных полей и напряжений в бандажных колесах локомотивов // Динамика и прочность транспортных машин. Брянск, 1994. — С. 46-55.

50. Неклюдова Г.А., Тищенко П.А., Сакало В.И. Решение нестационарной температурной задачи для деталей дискового тормоза скоростного вагона // Современные проблемы механики и прикладной математики, Воронеж, 2002.-С. 33-38.

51. Никольская Э.Н. Метод расчета термических напряжений в колесах подвижного состава// Труды ВНИТИ. Коломна. — 1971. Вып. 36. С. 101-108.

52. Новацкий В. Теория упругости. М.: Мир, 1975. - 872 с.

53. Новиков С.П. Напряженно-деформированное состояние в области контакта массивных деталей и оболочек: Дис. канд. тех. наук. Брянск: БГТУ, 2002. -197 с.

54. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981.-304 с.

55. Оптимальное использование фрикционных материалов в узлах трения машин / под ред. Чичинадзе A.B. М.: Наука, 1973 - 139 с.

56. Пархомов В.Т. Устройство и эксплуатация тормозов: учеб. для техн. школ. М.: Транспорт, 1994. - 208 с.

57. Перспективы развития автоматических тормозов железнодорожного подвижного состава / под ред. Ясенцева В.Ф. М.: Транспорт, 1983. - 112 с.

58. Першин В. К. Моделирование тепловых режимов при фрикционном взаимодействии колеса и тормозной колодки / В. К. Першин, Л. А. Фишбейн // Транспорт Урала. №1(4). - 2005.

59. Петров H.H. Исследование тормозных дисков: Автореф. дисс. канд. техн. наук: 05.05.03. Л.: 1974. - 16 с.

60. Польцер Г., Майсснер Ф. Основы трения и изнашивания. — М.: Машиностроение, 1984.-263 с.

61. Попов В.М. Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений. М.: Энергия, 1971. - 213 с.

62. Потенциал и пределы возможностей колодочного тормоза // Железные дороги мира. №4. - 2004. - С. 35-45.

63. Правила тяговых расчетов для поездной работы.- М.: Транспорт. -1985. -287 с.

64. Развитие теории контактных задач в СССР. М.: Наука. 1976. - 492 с.

65. Раков В.А. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза. 1976-1985. — М: Транспорт: 1990. 236 с.

66. Расчет и проектирование пневматической и механической частей тормозов вагонов / П.С. Анисимов, В.А. Юдин, А.Н. Шамаков, С.Н. Коржин; под ред. П.С. Анисимова. -М.: Маршрут,2005. 248с.

67. Сакало В.И., Тищенко П.А., Шевченко К.В., Юхневский A.A. Распределение контактных давлений по поверхности тормозного диска скоростного вагона при экстренных торможениях // Динамика и прочность транспортных машин. Брянск, 2000. - С. 125-136.

68. Сегерлинд JL Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. -392 с.

69. Серенсен C.B., Когаев В.П.,Шнейдерович В.М. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность. Руководство и справочное пособие. Изд. 3-е, перераб. и доп. / под ред. C.B. Серенсена. М.: Машиностроение, 1975.-488 с.

70. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. Киев: Наук. думка, 1979. 169 с.

71. Совершенствование тормозных систем // Железные дороги мира. №11. -2001.-С. 40-44.

72. Современные тормозные системы // Железные дороги мира. №4. - 2003. -С. 40-44.

73. Справочник по триботехнике / под ред. М. Хебды и A.B. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1989. — 400 с.

74. Справочник по электроподвижному составу, тепловозам и дизельпоездам / под ред. А.И. Тищенко. М.: Транспорт, 1976. 432 с.

75. Старченко, В. Н. Фрикционные материалы на базе углерод-углеродных и углерод-асбестовых волокон для тормозных устройств / В. Н. Старченко, В. А. Турин, В. П. Быкадоров, Е. Н. Шапран // Железные дороги мира. -№2.-2006.-С. 38-42.

76. Тимошенко С.П., Гудьер Д. Теория упругости. М.: Наука, 1975. - 575 с.

77. Титарёв Д.В., Сакало В.И. Нестационарные температурные поля и напряжения в дисках тормозов железнодорожного подвижного состава // Транспорт Урала, 2007, N4(15). С. 74-79.

78. Титарёв Д.В., Сакало В.И. Методика расчета нестационарного температурного поля в деталях дискового тормоза скоростного вагона // Вестник

79. Брянского государственного технического университета, №2, 2004. — С. 58-64.

80. Титарёв Д.В., Сакало В.И. Нестационарные температурные поля и напряжения в дисках тормозов скоростных вагонов // Тяжелое машиностроение, 2007, N8.-С. 29-33.

81. Тищенко, П.А. Нестационарные температурные поля в элементах дискового тормоза скоростного вагона с учетом нестабильности теплового контакта: дис. канд. техн. наук/ П.А. Тищенко. Брянск, 2003. - 175 с.

82. Тищенко П.А., Сакало В.И. Алгоритм решения трехмерных контактных задач // Динамика и прочность транспортных машин. Брянск, 1998. С. 156-160.

83. Тищенко П.А., Сакало В.И. Расчет нестационарного температурного поля диска дискового тормоза при условии контакта по номинально плоским поверхностям // Динамика и прочность транспортных машин. Брянск, 1998. С. 33-37.

84. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник/ В. И. Крылов, В. В. Крылов, В. Н. Ефремов, П. Т. Демушкин. М.: Транспорт. - 1989. - 487 с.

85. Тормозные диски из керамики // Железные дороги мира. №9. - 2000. — С. 5.

86. Турков А.И., Федосеев Ю.П. Влияние конструкции тормозных накладок на фрикционные характеристики дискового тормоза железнодорожного вагона // Вестник машиностроения. 1978. №4. - С. 32-34.

87. Тяговые расчеты: Справочник / П.Т. Гребенюк, А.Н. Долганов, А.И. Скворцова; под ред. П.Т. Гребенюка. М: Транспорт, 1987. 272 с.

88. Фадеев Д.К., Фадеева В.Н. Вычислительные методы линейной алгебры. M.JL: Физматгиз, 1963. 734 с.

89. Фридман В.М., Чернина B.C. Решение задачи о контакте упругих тел итерационным методом. МТТ, АН СССР. - №1. - 1976. - С. 116-117.

90. Фрикционные материалы для тормозов // Железные дороги мира. №7. — 2003.-С. 43-47.

91. Чиркин, В. С. Теплопроводность промышленных материалов. М.: Маш-гиз, 1962.-247 с.

92. Чичинадзе А.В. Расчет и исследование внешнего трения при торможении. -М.: Наука, 1967.-231 с.

93. Шабров Н.Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. Д.: Машиностроение, 1983. — 214 с.

94. Штаерман И .Я. Контактная задача теории упругости. — М.Л.: Гостехиздат, 1949.-270 с.

95. Wilson E.L., Bathe K.J., Peterson F.E. Finite element analysis of linear and nonlinear heat transfer. -Nucl. Eng. Des., 1974, v.29, №1, P. 149-167.

96. Jonson M.R., Welch R.E., Yeng K.S. Analysis of Thermal Stress and Residual Stress Changes in Railroad Wheels Caused by Severe Drag Braking. Jornal og Engineering for Industry (ASME), 1977. vol. 99, series B, №1. - P. 18-23.