автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Повышение эффективности активизаторов сцепления путем улучшения их адгезионных характеристик

На правах рукописи

□03480200

Кикнчсв Шамиль Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКТИВИЗАТОРОВ СЦЕПЛЕНИЯ ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ ИХ АДГЕЗИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Специальность: 05.02.04 - Трение и износ в машинах

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ДЕК 2009

Росгов-на-Дону - 2009

003489200

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (РГУПС)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Шаповалов Владимир Владимирович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шульга Геннадий Иванович;

кандидат технических наук, доцент Кротов Владимир Николаевич.

Ведущая организация:

Донской государственный технический университет (ДГТУ) г. Ростов-на-Дону.

Защита состоится 25 декабря 2009 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 218.010.02 при Ростовском государственном университете путей сообщения (РГУПС) по адресу: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного ополчения, 2, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУПС.

Автореферат разослан 24 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертацис совета Д 218.010.02, д.т.н., профессор

И.М. Елманов

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Развитие железнодорожного транспорта предъявляет повышенные требования, в том числе по увеличению весовых норм и скоростей движения поездов, одним их условий реализации которого является стабилизация коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами на уровне 0,3.

Коэффициент сцепления (КС) в эксплуатации в зависимости от состояния фрикционной системы «колесо — рельс» изменяется от 0,1 до 0,5. Основным методом повышения КС, применяемым на железнодорожном транспорте, является использование кварцевого песка. Однако при его доступности и низкой стоимости имеется ряд негативных последствий от применения технологии пескоподачи: засорение балласта и, как следствие, ухудшение его дренажных свойств, потеря до 5 % тяговой мощности локомотива в первый момент подачи песка, его разрушение и повышенный износ от абразивного воздействия на колеса и рельсы.

Учитывая, что снижение коэффициента сцепления приводит к недоиспользованию установленной мощности подвижного состава, к срывам сцепления, боксованию и повышенному износу колес и рельсов, вопрос его стабилизации является актуальным.

Актуальность так же подтверждена программой развития железнодорожного транспорта, в которой указывается необходимость улучшения тяговых свойств локомотивов на 20-30 % без увеличения нагрузки на оси колесных пар, а также повышение величины коэффициента сцепления колес локомотивов с рельсами до 0,3 (Распоряжение президента ОАО «РЖД» В.И. Якунина № 964 от 31.08.2007 г. «Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г.»).

Цель работы. Создание активизатора сцепления, обеспечивающего в любых погодных условиях, стабильный коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами не менее 0,3.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. С использованием -существующей физико-математической модели фрикционной подсистемы «колесо - промежуточная фрикционная связь — рельс» разработать методику определения величины проскальзывания в трибосистеме «колесо - рельс» на стандартной машине трения.

2. Установить степень влияния вязкости жидкостей на способность удерживать абразивные частицы на поверхности железнодорожного колеса и предложить критерий подобия адгезионных связей третьего тела в контакте «колесо - рельс».

3. Оценить влияние воды на увеличение дефектов, вызванных коррозией, при использовании мелкодисперсного абразива.

4. Усовершенствовать конструкцию брикета активизатора сцепления, технологию его подачи и определить оптимальную рецептуру состава наполнителя.

5. Провести сравнительные лабораторные исследования триботехнических характеристик разработанного активизатора сцепления и кварцевого песка.

Научная новизна. В результате проведенных исследований в работе:

Экспериментально установлено, что использование жидкостей с низкой вязкостью для смачивания абразива обеспечивает высокую скорость образования адгезионных связей с поверхностью катания колеса.

Показано, что применение влажного абразива обеспечивает коэффициент сцепления на уровне не менее 0,3 при оптимальном содержании жидкости — 78—82 %, независимо от ее вязкости.

На основе существующей физико-математической модели фрикционной подсистемы «колесо — промежуточная фрикционная связь -рельс», разработана методика определения величины проскальзывания в трибосистеме «колесо — рельс» с использованием роликовой аналогии на стандартной машине трения, существенно упрощающая процедуру эксперимента. Разработан критерий подобия адгезионных связей третьего тела в контакте «колесо - рельс» с целью оптимизации триботехнических характеристик.

Экспериментально установлено, что наличие воды на поверхности трения увеличивает количество дефектов вызванных коррозионными процессами. Подача мелкодисперсного абразива в зону трения позволяет произвести шлифование мелких трещин и предотвратить их увеличение.

Практическая пеяпость работы.

- Разработана технология применения влажного абразива путем заполнения технологических полостей пористого брикета (патент РФ № 2293677) для стабилизации коэффициента сцепления на уровне не менее - 0,3.

- Определен оптимальный состав наполнителя брикета АСВ-0,3, обеспечивающий «шжение износа колес локомотива (не менее чем в 2 раза) и уменьшение расхода кварцевого песка (не менее чем в 50 раз).

- Предложена конструкция устройства для модернизации машин трения типа «Лмслер», обеспечивающая получение зависимости коэффициент трения-скорость проскальзывания, существенно упрощающая процедуру экспериментов.

Реализация результатов работы. Проведены испытания привода подачи АСВ-0,3 на участках главного пути Белореченская - Майкоп, показавшие работоспособность технологии в различных погодных условиях.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на:

- Третьей .международной научно-практической конференции «Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехатронике» (Новочеркасск, 2004); Международной научно-технической конференции «Проблемы трибоэлектрохимии» (Новочеркасск, 2006); V Интернет-конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2007» (Ростов-на-Дону, 2007); X юбилейном международном конгрессе молодых ученых, студентов и аспирантов «Перспектива-2007» (Приэльбрусье, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2008»

(Ростов-на-Дону, 2008); заседании кафедры «Транспортные машины и триботехника» РГУПС, (Ростов-на-Дону, 2008-2009); Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2009» (Ростов-на-Дону, 2009); Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса: образование, наука, производство», (Ростов-на-Дону, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе две работы в изданиях ВАК, 2 патента РФ и монография.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников из 153 наименований и приложений. Изложена на 150 страницах машинописного текста, включая 60 рисунков и 11 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, изложена цель и дана общая характеристика работы.

В первой главе диссертации проведен анализ основных работ по взаимодействия контакта «колесо - рельс», рассмотрена актуальность работы, поставлены цель и задачи исследования.

Теоретическому решению проблемы взаимодействия колеса и рельса посвящены работы следующих авторов: Г. Герца, Ф. Боудэна, Д. Тэйбора, Н.М. Беляева, Д. К. Минова, А.Ю. Ишлинского, Н.М. Михина, Н.Б. Дёмкина, Э.В. Рыжова, М.М. Саверина, Ф. Картера, X. Фромма, Лоренца, H.H. Меншутина, Д. Колкера, Фепяя, Б.С. Ковальского, Де Пате, П. Дависона, А.И. Середы, Н. А. Карпова и других учёных. Многочисленные работы Ю.М. Лужнова, C.B. Алёхина, Е.Я. Красковского, A.B. Барского, И.В. Исаева, В.В. Шаповалова и других ученых показали, что основные факторы, влияющие на величину и стабильность коэффициента сцепления, можно разделить на три группы: изменение сил вертикального взаимодействия колес и рельсов, геометрические характеристики взаимодействующих поверхностей колес и рельсов, состояние фрикционных поверхностей колес и рельсов. Если на первые два фактора можно влиять только на стадии проектирования, то последним можно управлять и на стадии эксплуатации. Повышения коэффициента сцепления на стадии эксплуатации можно добиться двумя способами: воздействием на молекулярную или механическую составляющую коэффициента сцепления. Так к первой группе относятся: механическая очистка рельсов, химическая очистка рельсов, очистка источниками высокой энергии, воздействия сильным электромагнитным полем. Данные способы позволяют повысить коэффициент сцепления от 10 до 50 %, однако из-за сложности и дороговизны они не нашли широкого применения. Во второй группе применяются абразивные частицы различного происхождения от песка до алмазной пыли. Так, применение кварцевого песка за счет его низкой цены и высокой распространенности на данный момент является основным способом повышения коэффициента сцепления. В данном направлении достаточно успешно развиваются компании

Portée Railway Maintenance Products и Kelsan Lubricants. Они разработали ряд модификаторов трения Centrac, которые выполнены в виде брикетов и наносятся ротапринтным способом. Их недостатком является сильный перенос модификатора на вагоны, что создает значительное сопротивление движению локомотива. Отечественные аналоги модификаторов трения разрабатываются на базе РГУПС. Работу в этой области ведут В.В. Шаповалов, П.Н. Щербак, И.А. Майба, В.А. Могилевский, А.М. Лубягов, Р.В. Кульбикаян, Е.С. Окулова. Их усилиями созданы жидкий и твердый модификаторы трения. Действие твердого модификатора трения основано на механической очистке, а жидкого -на химической обработке поверхности трения. Однако при всех своих преимуществах данные модификаторы имеют существенные недостатки: так, жидкий активизатор сцепления неустойчиво работает в зимнее время, а твердый не обеспечивает достаточно стабильного уровня коэффициента сцепления. 0,3.

Вторая глава посвящена физическому моделированию системы «подвижной состав - верхнее строение пути». Построение физической модели осуществлялось с учетом накопленного опыта моделирования процессов трения и изнашивания, разработок Веникова В.А., Едокимова Ю.А., Брауна Э.Д., Чичинадзе А.В. и других.

В основе методики физического моделирования лежит метод «анализа размерностей с ограничениями». На основе уточнений, предложенных Шаповаловым В.В. и Щербаком П.Н., узел трения «колесо - рельс» предлагается моделировать как подсистему системы «подвижной состав -верхнее строение пуш», но с учётом существующей между ними взаимосвязи. В качестве условия для моделирования данной взаимосвязи принимается равенство частот собственных колебаний подсистем натуры и модели системы «подвижной состав - верхнее строение пути».

Рисунок 1 - Модернизация испытательной установки СМЦ-2: а - глухая жесткая муфта; б — сменная упругая пластина (для варьирования жесткости

связи)

Для моделирования жесткости привода локомотива и измерения его тяговой характеристики была модернизирована стандартная машина трения

(2)

СМЦ-2 (рис. 1). Для этого жесткая муфта промежуточного вала (рис.1, а) была заменена на упругую (рис. 1, б). За счет разности в диаметрах ролики за один оборот проходят разный путь. Это приводит к деформации сменной пластины упругой муфты. Пластина будет деформироваться до тех пор, пока крутящий момент сопротивления пластины МГ1Л не превысит момент трения в зоне контакта Мтр.

В момент превышения > М-ф происходит возврат пластины (пружины) в исходное положение. Далее процесс повторяется.

Угол закручивания пружины в процессе испытаний равен угяу проскальзывания верхнего образца:

А МШР /14

Аф = —г1, (1)

ыр

где Мтр — момент трения в момент времени At выбранный произвольно (рис. 2, а), Нм;

Н м

Сф — угловая жесткость пластины,-;

об

Тоща угловую скорость проскальзывания можно найти по формуле:

Дф

дГ'

Скорость скольжения равна

(3)

<V»

где Шрасч - угловая скорость нижнего образца об/мин.

Для проведения эксперимента согласно теории физического моделирования были изготовлены образцы из колесной и рельсовой стали диаметрами 39,5 и 39,9 мм. Твердость верхнего ролика, моделирующего колесо 290 НВ, нижнего - рельс 320 НВ.

Испытания проводились при максимальном контактном давлении по Герцу - 0,8 ГТТа и частоте вращения нижнего ролика 300 мин"1.

Угловая жесткость сменной пластины, определенная экспериментально,

гг. ..

во всех испытаниях составляла 115± 3%.

об

Запись момента трения в функции угловой скорости нижнего образца осуществлялась с помощью ЭВМ с использованием программного комплекса «Zet Lab многоканальный самописец» (рис. 2, а). Результаты обработки полученных данных с помощью графоаналитического метода в виде зависимости момента трения от относительной скорости скольжения приведены на рис. 2, б.

Особый интерес представляет определение величины скольжения при переходе в режим срыва сцепления - величина критической скорости скольжения.

Анализ полученных зависимостей показал, что величина критического скольжения для сухого контакта в момент срыва сцепления во всех испытаниях составила 0,8±0,2 %, что вполне согласуется с работами других ученых.

МтрЛм 8

7,8

7,4

Мтр,Ня

7ЖТ

7,41|

|СГ

0,4

0,8

1,2

1,6

" \ 5 зо % проскальзывания

а; б)

Рисунок 2 - Зависимость момента трения от проскальзывания: а) показания самописца б) зависимость момента трения от проскальзывания

Третья глава посвящена теоретическому обоснованию механизма удержания частиц абразива силами адгезионного взаимодействия.

Известно, что влажный абразив лучше удерживается на поверхности различных материалов. Повышение адгезионной силы между частицами смоченных абразива и поверхностью железнодорожного колеса очевидно связано со значительным увеличением площади соприкосновения (рис. 3). Для определения свойств жидкостей, обеспечивающих лучшую удерживающую способность, были исследованы жидкости с различными вязкостями. Жидкости с высокой вязкостью растекаются по поверхности колеса медленно и не успевают смачивать его поверхность, напротив, жидкости с низкой вязкостью быстро увеличивают площадь соприкосновения.

линия контакта с колесам

линия контакта с колесам

Рисунок 3 - Сухая частица абразива (а) и смоченная жидкостью (б)

Для определения влияния вязкости связующей жидкости и ее концентрации на коэффициент сцепления были проведены лабораторные исследования на стандартной машине трения 2070 СМТ-1. На установке моделировалась пара трения «колесо - рельс» (контактное давление — 0,8 ГПа, угловая скорость роликов 300 мин1 с 5 % проскальзыванием) при диаметре образцов 40 мм. Ролики были обработаны масляным загрязнителем, что

моделирует наиболее тяжелые условия эксплуатации.

Смоченный жидкостью абразив помещался в полости пористого брикета, обеспечивающего механическую очистку и равномерное распределение наполнителя на поверхности ролика, моделирующего колесо. Для образования смеси использовались частицы абразива и жидкости, имеющие различную вязкость (табл. 1).

Таблица 1 Вязкость жидкостей при температуре 25°С, сантипуаз

Растворитель 646 0,310

Спирт 96 % 0,547

Вода 0,894

Полимер ТО 5627 С 0,362-10'

Глицерин 0,95-103

Эксперименты проводились по 3 раза при содержаний абразива в жидкости 0; 12,5; 25; 37,5; 50; 62,5; 75; 78; 82 и 88 %. Песок применялся нетарированный, соответствующий реальному составу, применяемому в пескоструйных системах на сети железных дорог. Температура окружающей среды в лаборатории составляла 25±3 °С. Усредненные результаты измерений (рис. 4) показали, что при 50...60 % содержании абразива в жидкости повышение коэффициента сцепления незначительно.

0,35

2 0.15

0,1-

0,05 ■

-глицерин -веда -Р0 5627С -спирт 36% растворитель 646

- - - - коэффициент сцепления три псвачи песка непосредственно в зону юшаиа информация для справки

10

20

30 40 50 60 У« содержание песка в жидкости

70

30

90

Рисунок 4 — Зависимость коэффициента сцепления от содержания песка

в жидкости

Затем наблюдалось более резкое увеличение коэффициента сцепления с максимумом при 78...82 % содержании абразива. При дальнейшем увеличении концентрации абразива происходит резкий спад коэффициента сцепления до значений, эквивалентных значениям пористого брикета без наполнителя.

Последнее объясняется тем, что по условиям эксперимента абразив не мог попасть в зону контакта и КС обеспечивался только благодаря механической очистке. Полученные значение КС при отсутствии абразива обеспечивались за счет переноса разрушившихся частиц самого брикета.

Проведенные эксперименты подтвердили выдвинутую гипотезу о том, что вязкость жидкости непосредственно влияет на скорость образования адгезионных связей. Значение коэффициента сцепления для различных жидкостей, образующих дисперсную систему с песком, прямо сопоставимо с их вязкостью. Эксперимент показал, что наибольший коэффициент сцепления наблюдается у растворителя 646 и спирта 96 %, имеющих минимальные значения вязкости. Этим жидкостям необходимо минимальное время на образование адгезионной связи. Наихудший результат у полимера РО 5627С и глицерина, при этом на концентрациях до 75 % большее значение коэффициента сцепления наблюдалось у глицерина, имеющего большую вязкость, после 75% полимер с песком значительно увеличили коэффициент сцепления.

Для оценки влияния размера абразива на коэффициент сцепления в качестве смачивающей жидкости была выбрана самая распространенная - вода. Эксперимент проводился при тех же параметрах скорости и нагрузки.

Песок был отсортирован по б фракциям различных размеров. Смесь воды и абразива подавалась ротапринтно, но не в брикете, а в чистом виде, чтобы исключить влияние размеров частиц пористого брикета.

Абразив подавался в процентном соотношении 60 % к воде. Результаты эксперимента показали (рис. 5), что разные величины фракций песка в диапазоне 0,07-0,6 мм несущественно влияют на коэффициент сцепления.

0,35

<0,125 0,125-0,17 0,17-0,26 0,26-0,37 0,37-0,6 >0,6 брикет масло А1203

Рисунок 5 - Влияние материала и размера частиц на коэффициент сцепления

Фракция размером более 0,6 мм не оказала воздействия на увеличение коэффициента сцепления, так как ее значение сопоставимо со значением движения по масляному загрязнению, что можно объяснить большой массой

частиц и недостаточностью сил молекулярного взаимодеиствия сопротивляться силе центростремительного ускорения.

Известно, что для повышения коэффициента сцепления помимо песка применяется также и оксид алюминия, имеющий большую твердость. Результаты нашего эксперимента подтвердили это, показав, что АЬОз дает значительный коэффициент сцепления, его фракция <0,125. Для сравнения приведено значение коэффициента сцепления фракций брикета, смешанных с водой в той же концентрации.

Учитывая перспективы развития скоростного движения, было решено проверить при какой максимальной скорости локомотива будут удерживаться частицы абразива, а также определить адгезионную составляющую различных жидкостей.

Из условия равновесия частицы была выведена аналитическая формула:

1

~С-К-п

(4)

где С — коэффициент, характеризующий удерживающие свойства жидкости;

С = -

где

ух-р

¿»■соьсс '

(5)

п - частота оборотов колеса, мин"' Я — радиус колеса, м; г - средний радиус частиц абразива, м; р -плотность абразива, кг/ м3;

8 - коэффициент поверхностного натяжения, Дж/ м2; а - угол смачивания, град.

В связи с отсутствием данных по коэффициенту поверхностного натяжения для наших материалов величина коэффициента С была определена экспериментально.

Исследования проводились на установке, состоящей из двигателя, приводившего во вращение стальной диск диаметром 170 мм, изготовленный из колесной стали, до скорости в 7000 об/мин. Скорость варьировалась и замерялась энкодером, данные с которого поступали в компьютер.

Таблица 2. Скорость отрыва частиц абразива при различных жидкостях

Скорость отрыва частиц, об/мин

Жидкости/размер фракции, мм Вода Глицерин Спирт Растворитель Полимер ГО 5627 С

Более 0,6 700-800 700-800 700-800 600-650 800-900

0,37-0,6 1300-1450 1200-1350 2100-2300 1400-1500 1100-1300

0,26-0,37 1700-1900 1700-1900 3800-4200 2000-2200 1500-1700

0,17-0,26 2700-3000 2400-2700 5000-5500 4000-4400 2100-2400

0,125-0,17 3800-4200 3300-3600 6500-7000 4500-5000 2800-3100

Менее 0,125 >7000 6000-6500 >7000 >7000 5500-6000

В ходе эксперимента смесь абразива различных фракций в оптимальном соотношении 78-82 % наносилась на поверхность диска, после чего он раскручивался до некоторой скорости. После остановки диска с помощью микроскопа определялось наличие абразива на поверхности. Скорость, на которой данная фракция не удерживалась, записывалась в таблицу 2.

Эксперимент показал, что наилучшую удерживающую способность имеют фракции минимального размера, что легко объясняется с позиции классической физики (рис. 6). Для большинства жидкостей на фракции менее 0,125 отрыва не произошло.

Наилучшие результаты по удерживанию частиц среди жидкостей показал спирт, что противоречит результатам предыдущих экспериментов, где наибольший коэффициент трения давал растворитель. Однако это объясняется тем, что помимо адгезионного воздействия на поверхность металла удерживающая способность зависит и от сил когезии самой жидкости, т.е. разрыв происходит не на границе раздела фаз, а внутри самой жидкости.

Учитывая, что для обеспечения требуемого коэффициента сцепления в качестве связующего может быть использована вода, проведено исследование влияния воды на состояние поверхности трения.

Для проведения ускоренных испытаний исследовалось чистое скольжение на установке возвратно-поступательного трения (УВГТГ). Исследовалась пара трения, состоящая из образцов стали 45, выполненных в форме пластины 30 х 50 х 5, с твердостью НВ = 230. Образцы испытывались

при давлении 6 МПа в течение 45 и 90 минут при относительной скорости скольжения 1 м/с и ходе 15 мм. В качестве контртела использовался стальной Т-образный образец с рабочей поверхностью в форме прямоугольника шириной 10 мм и длиной 14 мм. Температура замерялась в 2-х мм от зоны трения с помощью точечной термопары и достигала значений порядка 100°С. Результаты исследований показали, что сетка мелких трещин образуется рядом с дорожкой трения на расстоянии 1-3 мм от нее, а сетка длинных трещин - на расстоянии 3-15 мм от дорожки трения, где температура ниже, чем в зоне трения, а следовательно, меньше скорость испарения воды с поверхности, т.е. больше время взаимодействия воды с поверхностью стального образца.

Сама же дорожка трения представляет собой выглаженную поверхность с дефектами в виде ямок, углублений и кратеров, являющимися концентраторами напряжений (рис. 7, а). Трещины небольших размеров образуются также и на поверхности трения, но они систематически удаляются в процессе трения микровыступами сопряженной поверхности, т.е. счищаются, и не достигают больших размеров. В результате рост длинных трещин, способных привести к разрушению поверхности металла, начинается в некоторой области, окружающей дорожку трения.

а) б)

Рисунок 7 - Поверхность трения, подверженная коррозии: а --без воздействия абразива, х 100; б - с воздействием мелкодисперсного абразива, х 100 Дополнительная подача в зону контакта, кроме дистиллированной воды, мелкодисперсного абразива вызвала своеобразное шлифование поверхности и привела к уменьшению размеров ямок и углублений на поверхности трения (рис. 7, б). Это подтверждает возможность применения мелкодисперсного абразива в составе активизатора сцепления для дефектов, вызванных коррозионными процессами, в контакте «колесо - рельс».

В четвертой главе определен оптимальный состав активизатора сцепления и усовершенствована конструкция привода подачи брикета. Определение оптимального состава компонентов жидкого наполнителя проводилось на основании данных, полученных в 3-й главе с использованием методики математического планирования эксперимента.

В качестве функции отклика у, значения которой зависят от состава наполнителя, принят коэффициент сцепления. В качестве экспериментального

плана был использован композиционный ортогональный план второго порядка для двух факторов.

В ходе эксперимента были определены кодовые значения коэффициентов регрессии:

у = 0.29 + 0.04 • X! + 0.03 • х2 + 0,01 ■ х} • х2 - 0.03 ■ х? - 0.02 • > ^

где х1'х2- исследуемые факторы, представляющие процентное содержание кварцевого песка (С), оксида алюминия (А1) в спирте (в кодовом виде).

Уравнение регрессии в натуральных переменных: у = -0,221 + 0,00578■ С + 0.00409■ А1 + 0,0000972- С • А1 - 0.0000609- С2 - 0.0013- А/2. (7)

Оптимальное процентное содержание компонентов для исследуемых образцов: содержание песка — 60 %, оксида алюминия -18%, остальные 22 % -спирт 96 %, размер фракций песка и оксида алюминия на основании третьей главы выбирается равным менее 0,125 мм. При оптимальном содержании компонентов наполнителя коэффициент сцепления составляет 0,32±0,02.

Для нанесения жидкого компонента модификатора трения выбрана матрица, изготовленная из пористого материала, легко поддающегося разрушению, в котором выполнены технологические выемки для жидкого наполнителя. Частицы грязи легко переносятся на поверхность брикета, который за счет малого сопротивления сдвигу легко разрушается и выносит загрязнение из зоны контакта, после чего начинает действие жидкая фаза, то есть частицы абразива за счет сил адгезии переносятся в зону контакта, принцип действия брикета представлен на рисунке 8.

Проведение сравнительных износных испытаний при использовании в качестве активизаторов сцепления кварцевого песка и АСВ-0,3 осуществлялось методом роликовой аналогии на машине трения СМТ-1 при давлении 0,81 ГГГа и частоте вращения 300 мин"1.

Брикет подавался ротапринтно, песок из бункера подавался в зону контакта благодаря компрессору в течение 1 часа, количество подаваемых материалов определялось уровнем коэффициента трения не менее 0,3. В момент падения коэффициента сцепления 1шже этой величины осуществлялась подача материала.

Перед экспериментом и после ролики промывались в ацетоне и взвешивались на аналитических весах. Каждый эксперимент проводился по 3 раза.

Эксперимент показал, что применение брикета АСВ-0,3 позволяет снизить величину износа более чем в 2 раза. Возможно примепение брикетов активизатора сцепления для изменения силы трения только на одной из нитей тележки локомотива, что позволит снизить износ гребней колес за счет управляемого вписывания локомотива в кривую. Для определения эффективности различных составов наполнителя на величину проскальзования колес локомотивов на модернизированной машине СМЦ-2 было проведено экспериментальное исследование по методике главы 2 (рис. 9).

Рисунок 9 - Величина проскальзывания для различных состояний фрикционного контакта

Эксперимент показал, что активизатор сцепления АСВ-0,3 обеспечивает высокий коэффициент трения и значительно меньшую величину проскальзывания, чем сухой контакт.

Также были разработаны многозарядные приводы подачи брикетов активизатора сцепления, обеспечивающие плечи оборота локомотива без перезарядки порядка 3000 км. Эксплуатационные испытания привода подачи АСВ-0,3 проводились на участках главного пути Белореченская - Майкоп и показали работоспособность технологии при любых погодных условиях.

Основные выводы но работе

1. На основе существующей физико-математической модели фрикционной подсистемы «колесо - промежуточная фрикционная связь — рельс» разработана методика определения величины проскальзывания в трибосистеме «колесо -рельс» с использованием роликовой аналогии на стандартной машине трения, существенно упрощающая процедуру эксперимента. Разработан критерий подобия адгезионных связей третьего тела в контакте колесо-рельс с целью оптимизации триботехнических характеристик.

2. Получена эмпирическая зависимость предельной скорости вращения колеса, при которой адгезионные связи жидкости удерживают абразив на его поверхности. Установлено, что жидкости с меньшей вязкостью быстрее образуют адгезионные связи.

3. Установлено, что максимум коэффициента сцепления смоченного абразива достигается при его концентрации 78-82 % независимо от состава жидкости.

4. Показано, что наличие воды на поверхностях трения вызывает появление дефектов, связанных с коррозионными процесами. Подача мелкодисперсного абразива осуществляет эффект шлифования и позволяет снизить количество дефектов на поверхности трения.

5. Определен оптимальный состав наполнителя всесезонного активизатора сцепления: содержание песка - 60 %, оксида алюминия - 18% (при размере фракций абразива менее 0,125 мм), остальные 22 % - спирт, обеспечивающий коэффициент сцепления 0,32±0,02.

6. Проведены сравнительные лабораторные износные испытания кварцевого песка и брикета активизатора сцепления, показавшие, что применение активизатора сцепления позволяет сократить значение абразивного износа более чем в 2 раза и снизить расход песка в 50 раз.

7. Разработан метод, позволяющий одновременно производить очистку поверхности катания колеса и подачу активизатора сцепления. Апробирована промышленная конструкция подачи брикетов активизатора сцепления на локомотивах серии ВЛ-80.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Вершинина, Н.В. Влияние воды на процессы трения сталей / Н.В. Вершинина, Ш.В. Кикичев // Вестник РГУПС. - 2006. - № 3 - С. 16-27.

2. Могилевский, В.А. Исследование процессов формирования силикатных пленок на стальных фрикционных поверхностях с использованием методов сканирующей зондовой микроскопии / В.А. Могилевский, М.Б. Шуб, Е.С. Окулова, Ш.В. Кикичев // Материалы Международной научно-практической конференции Проблемы трибоэлсктрохимии. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006.

3. Могилевский, В.А. Необходимость использования новых материалов для регулирования трения в трибосистеме «колесо тягового подвижного состава - рельс» / В.А. Могилевский, М.Б. Шуб, Е.С. Окулова, Ш.В. Кикичев // Материалы V Интернет-конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении», г. Брянск, 2006 г. http://science-bsea.narod.ru /2006/mashin_2006/mogilevsky_neob.htm

4. Шаповалов, В.В. Модификаторы трения: монография / В.В. Шаповалов, В.А. Могилевский, A.M. Лубягов, Ш.В. Кикичев. — Ростов н/Д: РГУПС, 2006.-236 с.

5. Могилевский, В.А. Измерение проскальзования колеса локомотива на стандартной машине трения / В.А. Могилевский, Ш.В. Кикичев // Труды всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2007». - Ростов н/Д: РГУПС, 2007. - С. 124-125.

6. Снижение бокового воздействия на путь набегающих колесных пар за счет перераспределения сил крипа трения / В.Б. Воробьев, A.M. Лубягов, В.А. Могилевский, Ш.В. Кикичев, Е.С. Окулова, П.В. Харламов, М.Б. Шуб // Труды всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2007». - Ростов п/Д: РГУПС, 2007. - С. 118.

7. Кнкнчев, Ш.В. Перспективы использования комплексной механохимической обработки на железнодорожном транспорте / Ш.В. Кикичев // Материалы международного конгресса студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива-2007». Т. 2. - Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2007. - С. 46-47.

8. Бойко, М.В. Механизм модификации тяговой поверхности локомотивов силикатами трения / М.В. Бойко, Ш.В. Кикичев, В.А. Могилевский // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2007». - Ростов н/Д: РГУПС, 2007. - С. 116-117.

9. Бойко, М.В. О механизме трения тяговой поверхности колес локомотивов модифицированных силикатами / М.В. Бойко, Ш.В. Кикичев, В.А. Могилевский // Сборник трудов международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы триболоши» Москва Издательство «Машиностроение» 2007 г.

10. Кикичев, Ш.В. Использование комплексной механомеханической обработки на железнодорожном транспорте / Ш.В. Кикичев // Сборник работ

лауреатов конкурса молодых ученых имени академика И.И. Воровича «Фундаментальные и прикладные проблемы современной техники». - Ростов н/Д: Изд-во Северо-Кавказского научного центра высшей школы Южного федерального университета, 2007. - С. 29-34.

И. Патент на изобретете № 2293677. РФ. Модификатор трения и система управления приводом его подачи / Шаповалов В.В., Заковоротный В.Л., Кикичев Ш.В. и др.

12. Патент на изобретение №2343450. РФ. Способ испытаний узлов трения / Шаповалов В.В., Челохьян A.B., Кикичев Ш.В. и др.

13. Кикичев, Ш.В. О некоторых свойствах модификаторов трения / Ш.В. Кикичев, В.А. Могияевский И Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2008». — Ростов н/Д: РГУПС, 2008. -Ч. 1.-С. 274.

14. Саямова, Т.Л. Повышение величины и стабильности тягового усилия локомотивов / Т.Л. Саямова, Ш.В. Кикичев, Э.Э. Фейзов // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2008»., Ростов н/Д: РГУПС, 2008. - Ч. 1. - С. 287-288.

15. Кикичев, Ш.В. Определение величины критического скольжения при моделировании взаимодействия колеса локомотива ВЛ-80 с рельсом в условиях «сухого контакта» / Ш.В. Кикичев, В.А. Могилевский, М.Б. Шуб // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2009». - Ростов н/Д: РГУПС, 2009. - Ч. 1. - С. 358-360.

16. Вавенкова, В.А. Расчетные зависимости для определения проскальзывания при моделировании взаимодействия колес тягового подвижного состава с рельсами / В.А. Вавенкова, Ш.В. Кикичев, Р.В. Кульбикаян, В.А. Могилевский // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2009». - Ростов н/Д: РГУПС, 2009. - Ч. 1. - С. 343.

17. Маптуров, Д.С. Технология модифицирования тягового подивжного контакта колес локомотива с рельсами / Д.С. Маптуров, Ш.В. Кикичев, К.И. Щепановский // Сборник научных трудов молодых ученых, аспирантов и докторантов «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта». - Ростов н/Д: РГУПС, 2009. - С. 125-129.

18. Шаповалов, В.В. Совершенствование методики испытают пар трения качения с проскальзыванием на машинах трения типа «Амслер» / В.В. Шаповалов, Ш.В. Кикичев, В.А. Могилевский // «Трение и смазка в машинах и механизмах». — М.: Изд-во «Машиностроение», 2009. - С. 3-7.

19. Кикичев, Ш.В. Влияние вязкости жидкостей на фрикционное состояние контакта «колесо — рельс» / Ш.В. Кикичев // Труды Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса: образование, наука, производство». - Ростов н/Д: РГУПС, 2009. - С. 125-129.

Кикпчев Шамиль Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКТИВИЗАТОРОВ СЦЕПЛЕНИЯ ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ ИХ АДГЕЗИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Специальность: 05.02.04 - Трение и износ в машинах

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 23. Ы. 2009 г. Формат бумаги 60x84/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100. Заказ №

Ростовский государственный университет путей сообщения. Ризография РГУПС.

Адрес университета: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка

Народного Ополчения, 2.

Введение.

1 Анализ процесса взаимодействия колеса локомотива с рельсом.

1.1 Обзор существующих гипотез образования силы сцепления колеса локомотива с рельсом.

1.2 Факторы, оказывающие влияние на уровень коэффициента сцепления.

1.3 Анализ методов обнаружения срыва сцепления и мероприятий, направленных на повышение и стабилизацию коэффициента сцепления.

1.4 Цель и постановка задач исследований.

2 Моделирование фрикционной пары «колесо-рельс».

2.1 Определение расчетных параметров масштабного коэффициента перехода.

2.2 Разработка физической модели.

2.2.1 Используемое лабораторное оборудование.

2.2.2 Модернизация машины СМТ-1 для определения величины проскальзывания в зависимости от состояния фрикционного контакта.

3 Формирование гипотезы механизма повышения сцепления.

3.1 Определение влияния вязкости связующей жидкости на коэффициент сцепления.

3.2 Влияние материала и размера частиц на коэффициент сцепления.

3.3 Влияние воды на процессы при трении сталей.

4. Разработка брикета активизатора сцепления всесезонного АСВ

0,3. Эксплуатационные испытания.

4.1 Определение оптимального состава наполнителя брикета активизатора сцепления.

4.1.1 Выбор плана эксперимента и составление матрицы 98 планирования.

4.1.2 Составление математической модели эксперимента и проверка ее адекватности.

4.1.3 Определение оптимального состава наполнителя активизатора сцепления.

4.2.Конструктивная разработка брикета активизатора сцепления и определение его трибопараметров.

4.3 Конструктивное оформление и эксплуатационные испытания устройств подачи активизатора сцепления.

4.3.1 Оборудование локомотива BJI80 системой подачи АСВ-0,3.

4.3.2 Методика проведения и основные результаты эксплуатационных испытаний активизатора сцепления АСВ-0,3.

Актуальность темы

Развитие экономики ставит перед железнодорожным транспортом повышенные требования, в том числе по увеличению весовых норм и скоростей движения поездов, одним из условий реализации которого является стабилизация коэффициента сцепления (КС) колес локомотива с рельсами на уровне не менее 0,3.

В настоящее время коэффициент сцепления в зависимости от состояния фрикционной системы колесо-рельс изменяется от 0,1 до 0,5. Основным методом повышения КС, применяемым на железнодорожном транспорте, является использование кварцевого песка. Однако при его доступности и низкой стоимости, имеется ряд негативных последствий от применения технологии пескоподачи: засорение балласта и как следствие ухудшение его дренажных свойств, потеря до 5% тяговой мощности локомотива в первый момент подачи песка и его разрушения и повышенный износ от абразивного воздействия на колеса и рельсы.

Учитывая, что снижение коэффициента сцепления приводит к недоиспользованию установленной мощности подвижного состава, к срывам сцепления, боксованию и повышенному износу колес и рельсов, вопрос его стабилизации является актуальным.

Работа выполнялась в соответствии с программой развития железнодорожного транспорта, в которой указывается необходимость улучшения тяговых свойств локомотивов на 20-30% без увеличения нагрузки на оси колесных пар, а так же повышение величины коэффициента сцепления колес локомотивов с рельсами до 0,3 без применения песка. Распоряжение президента ОАО «РЖД» В.И. Якунина № 964 от 31.08.2007 г. «Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г.».

Цель работы. Создание активизатора сцепления, обеспечивающего в любых погодных условиях, стабильный коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами не менее 0,3.

Научная новизна. В результате проведенных исследований в работе:

Экспериментально установлено, что использование жидкостей с низкой вязкостью для смачивания абразива обеспечивает высокую скорость образования адгезионных связей с поверхностью катания колеса.

Показано, что применение влажного абразива обеспечивает коэффициент сцепления на уровне не менее 0,3 при оптимальном содержании жидкости — 78-82 %, независимо от ее вязкости.

На основе существующей физико-математической модели фрикционной подсистемы «колесо - промежуточная фрикционная связь — рельс», разработана методика определения величины проскальзывания в трибосистеме «колесо - рельс» с использованием роликовой аналогии на стандартной машине трения, существенно упрощающая процедуру эксперимента. Разработан критерий подобия адгезионных связей третьего тела в контакте «колесо — рельс» с целью оптимизации триботехнических характеристик.

Экспериментально установлено, что наличие воды на поверхности трения увеличивает количество дефектов вызванных коррозионными процессами. Подача мелкодисперсного абразива в зону трения позволяет произвести шлифование мелких трещин и предотвратить их увеличение.

Практическая ценность работы.

Разработана технология применения влажного абразива путем заполнения технологических полостей пористого брикета (патент РФ № 2293677) для стабилизации коэффициента сцепления на уровне не менее — 0,3.

Определен оптимальный состав наполнителя брикета АСВ-0,3, обеспечивающий снижение износа колес локомотива (не менее чем в 2 раза) и уменьшение расхода кварцевого песка (не менее чем в 50 раз).

Предложена конструкция устройства для модернизации машин трения типа «Амслер», обеспечивающая получение зависимости коэффициент трения-скорость проскальзывания, существенно упрощающая процедуру экспериментов.

Реализация результатов работы. Проведены испытания привода подачи АСВ-0,3 на участках главного пути Белореченская - Майкоп показавшие работоспособность технологии.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на:

Третьей международной научно-практической конференции «Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехатронике» (Новочеркасск, 2004); Международной научно-технической конференции «Проблемы трибоэлектрохимии» (Новочеркасск, 2006); V интернет-конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2007» (Ростов-на-Дону, 2007 г); X юбилейном международном конгрессе молодых ученых, студентов и аспирантов «Перспектива-2007» (Приэльбрусье, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2008» (Ростов-на-Дону, 2008 г); Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2009» (Ростов-на-Дону, 2009 г); Заседании кафедры "Транспортные машины и триботехника" РГУПС, (Ростов-на-Дону, 2009г.).

Объём работы

Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников из 153 наименований и приложений. Изложена на 150 страницах машинописного текста, включая 60 рисунков и 11 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Шаповалову В:В., а также к.т.н. Могилевскому В.А., к.т.н. Бойко М.В., к.ф.-м.н. Дуденко А.И. за помощь при проведении теоретических и экспериментальных исследований.

Выводы:

1. Получена эмпирическая зависимость предельной скорости вращения колеса, при которой адгезионные связи жидкости удерживают абразив на его поверхности. Установлено, что жидкости с меньшей вязкостью быстрее образуют адгезионные связи.

2. Установлено, что максимум коэффициента сцепления смоченного абразива достигается при его концентрации 78-82 % независимо от состава жидкости.

3. Показано, что наличие воды на поверхностях трения вызывает появление дефектов, связанных с коррозионными процесами. Подача мелкодисперсного абразива осуществляет эффект шлифования и позволяет снизить количество дефектов на поверхности трения.

4. Разработка брикета активизатора сцепления всесезонного АСВ-0,3« Эксплуатационные испытания

4.1 Определение оптимального состава наполнителя брикета активизатора сцепления

Для определения оптимального состава брикета активизатора сцепления был проведен ряд экспериментов. Эксперименты проводились на стандартной машине СМТ-1. На установке, согласно второй главе, моделировалась пара трения колесо-рельс на двух роликах выполненных из стали Ст. 65Г, диаметром 40мм. Образцы испытывались при давлении а = 0,81 ГПа и скорости 300 об/мин. Каждый эксперимент проводился по три раза. Концентрация оксида алюминия ограничена из экономических соображений.

Заключение и общие выводы

• На основе существующей физико-математической модели фрикционной подсистемы «колесо - промежуточная фрикционная связь - рельс» разработана методика определения величины проскальзывания в трибосистеме «колесо —рельс» с использованием роликовой аналогии на стандартной машине трения, существенно упрощающая процедуру эксперимента. Разработан критерий подобия адгезионных связей третьего тела в контакте колесо-рельс с целью оптимизации триботехнических характеристик.

• Получена эмпирическая зависимость предельной скорости вращения колеса, при которой адгезионные связи жидкости удерживают абразив на его поверхности. Установлено, что жидкости с меньшей вязкостью быстрее образуют адгезионные связи.

• Установлено, что максимум коэффициента сцепления смоченного абразива достигается при его концентрации 78-82 % независимо от состава жидкости.

• Показано, что наличие воды на поверхностях трения вызывает появление дефектов, связанных с коррозионными процесами. Подача мелкодисперсного абразива осуществляет эффект шлифования и позволяет снизить количество дефектов на поверхности трения.

• Определен оптимальный состав наполнителя всесезонного активизатора сцепления: содержание песка - 60 %, оксида алюминия - 18% (при размере фракций абразива менее 0,125 мм), остальные 22 % — спирт, обеспечивающий коэффициент сцепления 0,32±0,02.

• Проведены сравнительные лабораторные износные испытания кварцевого песка и брикета активизатора сцепления, показавшие, что применение активизатора сцепления позволяет сократить значение абразивного износа более чем в 2 раза и снизить расход песка в 50 раз.

• Разработан метод, позволяющий одновременно производить очистку поверхности катания колеса и подачу активизатора сцепления: Апробирована промышленная конструкция подачи брикетов активизатора сцепления на локомотивах серии ВЛ-80.

1. Силин, A.A. Трение и его роль в развитии техники / А.А Силин. — М.: Наука, 1976.

2. Барский, М.Р. Экспериментальные исследования процессов боксования и юза электровозов / М.Р. Барский, И.Н. Сердинова // Проблемы повышения эффективности работы транспорта. — М.: Изд-во АН СССР, 1953.

3. Исаев, И.П. К проблеме сцепления колес локомотива с рельсами / И.П. Исаев // Физико-химическая механика сцепления: Тр. МИИТа. М., 1973. -Вып. 445.-С.З- 12.

4. Исаев, И.П. Случайные факторы и коэффициенты сцепления / И.П. Исаев. -М.: Транспорт, 1970. 184с.

5. Каменев, H.H. Эффективное использование песка для тяги поездов / H.H. Каменев // Тр. ЦНИИ МПС. М.: Транспорт, 1968. - Вып. 336. - 86 с.

6. Крагельскнй, И.В. Молекулярно-механическая теория трения. Трение и износ в машинах / И.В. Крагельский // Тр. II Всесоюзной конференции по трению и износу в машинах. М.: АН СССР, 1949. - Т. III.

7. Боуден, Ф. Трение и смазка твердых тел / Ф. Боуден, Д. Тейбор. — М.: Машиностроение, 1968.

8. Ишлинскнй, А.Ю. Линейные законы деформации не вполне упругих тел / А.Ю. Ишлинский // Докл. АН СССР. Т. 26. - № 1. - 1940.

9. Мнхнн, Н.М. Внешнее трение твердых тел / Н.М. Михин. — М.: Наука, 1977.-222 с.

10. Михин, Н.М. Новый метод определения сближения и контактного предварительного смещения твердых тел / Н.М. Михин, Г.Я. Рамишвили // Трение твердых тел. — М.: Наука, 1964.

11. Беляев, А.И. Динамические свойства тяговых приводов тепловозов и возможности их улучшения: автореф. дис. д-ра техн. наук. / А.И. Беляев. — М., 1979.-43 с.

12. Беляев, Н.М. Местные напряжения при сжатии упругих тел / Н.М. Беляев // Тр. по теории упругости и пластичности. М.: Гостехиздат, 1957. — С. 31-145.

13. Беляев, Н.М. Применение теории Герца к подсчетам местных напряжений в точке соприкасания колеса и рельса / Н.М. Беляев // Тр. по теории упругости и пластичности. — М.: Гостехиздат, 1957. — С. 9 — 30.

14. Минов, Д.К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей / Д.К. Минов. — М.: Транспорт, 1965. — 267 с.

15. Минов, Д.К. Роль скольжения колес при реализации тягового усилия и структура коэффициента сцепления при электрической тяге / Д.К. Минов. — М.: Изд-во АН СССР (ОТН). 1947. - № 4.

16. Минов, Д.К. Теория процесса реализации сил сцепления при электрической тяге и способы повышения их использования / Д.К. Минов // Проблемы повышения эффективности работы транспорта. М.: Изд-во АН СССР, 1963.

17. Саверин, М.М. Контактная прочность материала / М.М. Саверин. М. Машгиз, 1946.

18. Carter, F. On the stability of Running of Locomotives / F. Carter // Proceedinds of the Rayai Society. Series A. 1926. Vol.l 12. № A. 760.1926; 1928. Vol.121.

19. Fromm, H. Zulassige Belastung von Reibungsgefrieben mit zilindrischen oder Kogeligen Rädern / H. Fromm // Z.V.D.V. 1929. Bd. 73. - № 27, 29.

20. Lorenz, R. Schien und Rad / Lorenz R. // Z.V.D.V. 1928. Bd. 72.

21. Меншутин, H.H. Зависимость между силой сцепления и скоростью скольжения колёсной пары локомотива / H.H. Меншутин // Вестник ВНИИЖТ. -I960.-№7.-С. 12-14.

22. Foppl, L. Beaschpruchung von Schienc Rad / L. Foppl // Forschung G.W. —1936.

23. Феппль, А. Сила и деформация / А. Феппль, JI. Феппль. М.: ОНТИ, 1936.-Т. 1.

24. Ковальский, Б.С. Напряжения на площадке местного смятия при учете силы трения / Б.С. Ковальский // Изв. АН СССР (ОТН). 1942. - № 9.

25. Розенфельд, В.Е. Теория электрической тяги / В.Е. Розенфельд, И.П. Исаев, Н.Н. Сидоров. — М.: Транспорт, 1983. 328 с.

26. Митрофанов, Б.П. Влияние формы и размеров соприкасающихся тел на величину сближения и площадь фактического контакта / Б.П. Митрофанов // Теория трения и износа. — М.: Наука, 1965. — С. 112 — 115.

27. Развитие локомотивной тяги / под ред. И.А. Фуфлянского и А.Н. Бевзенко. М.: Транспорт, 1982. - 276 с.

28. Лужнов, Ю.М. Физические основы и закономерности сцепления колес локомотива с рельсами: дис. д-ра. техн. наук / Ю.М. Лужнов. — М., 1981.

29. Heinrich, G. Rollreibung mit axialem Schub / G.Heinrich, KDesoyer И Ingenieur-Archiv. 1967. - B. 36. - № 1, - S. 48 - 72.

30. Jonson, K.L. The effect of a tangential force upon the rolling motion of an elasnic sphere upon plane / K.L. Jonson // Journal of applied mechanices. — 1958. — V. 25.-P. 339-346.

31. Kalker, J.J. On the rolling Contact of two Plastic Bodies in the Presence of Dry Friction: Ph. D. Dissertation. Delft University of Technology / J.J. Kalker // Delft, Netherlands, 1967.

32. Kalker, J.J. Transient Rolling Phenomena / J.J.Kalker // ASLE Trans. 1971.-V. 14,-№3.

33. De Pater, A.D. On The reciprocal pressure between two bodies / A.D. De Pater // Proceedings of a Simposium on rolling contact phenomena / ed. J.B. Bidwell. Amsterdam: Elsevier, 1962. - P. 29 - 75.

34. Dawson, P.H. Contact Fatigue in soft steel with random loading / P.H. Dawson // Mechanical Engineering Science. 1967. — Vol. 9. - № 1.

35. Середа, А.И. Поперечное воздействие подвижного состава на рельсы в кривых: дис. канд. техн. наук / А.И.Середа. М., 1943.

36. Карпов, H.A. Исследование природы физического коэффициента сцепления и механических релаксационных колебаний колеса: дис. канд. техн. наук / H.A. Карпов. М., 1953.

37. Исаев, И.П. Проблемы сцепления колес локомотива с рельсами / И.П. Исаев, Ю.М. Лужнов. М.: Машиностроение, 1985. - 238 с.

38. Харпрехт, В. Эксплуатационные испытания электровозов Е120 / A.JI. Лисицын, A.C. Потапов // Железные дороги мира. 1984. - № 7. - С. 6 - 13.

39. Справочник по триботехнике: в 3 т. / под общ. ред. М. Хебды, A.B. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1992. - Т. 3. Триботехникаантифрикционных, фрикционных и сцепных устройств. Методы и средства триботехнических испытаний. — 730 с.

40. Кондратенко, A.C. Прогнозирование сцепных свойств электровозов с учетом особенностей районов эксплуатации: дис. канд. техн. наук / A.C. Кондратенко — Ростов н/Д, 1999.

41. Кондратенко, С.А. Прогнозирование сцепных свойств электровозов с учётом особенностей районов эксплуатации: автореф. дис. канд. техн. наук / С.А. Кондратенко. Ростов н/Д, 1999. - 20 с.

42. Проблемы тяговых испытаний моторно-рельсового подвижного состава: тр. РИИЖТа. 1972. - Вып. 91. - 115 с.

43. Алехин, C.B. К вопросу об исследовании трения качения в условиях реализации касательной нагрузки и износа трущихся деталей / C.B. Алехин, Е.Я. Красковский // Тр. ЛИИЖТа. М.: Трансжелдориздат, 1957. - Вып. 154.

44. Бычковский, A.B. Новый метод экспериментального исследования сцепления между рельсами и одиночными осями электровозов и тепловозов / A.B. Бычковский // Вестник ВНИИЖТа. 1958. - № 2.

45. Бабичков, А.М. Тяга поездов / A.M. Бабичков. М.: Транспорт, 1971. - 280 с.

46. Гойхман, JI.B. Прогнозирование сцепления колеса с рельсом / J1.B. Гойхман, A.A. Дронов // Анализ динамических процессов в транспортных системах: тр. Академии коммунального хозяйства. М., 1984. - С. 12-23.

47. Казаринов, В.М. Коэффициенты сцепления колесных пар с рельсами при торможении / В.М. Казаринов, JI.A. Вуколов // Исследование автотормозной техники на железных дорогах СССР: тр. ВНИИЖТа. М.: Транспорт, 1961. - Вып. 212. - С. 5 - 28.

48. Указания к тяговым расчетам моторно-рельсового транспорта. — М.: Траспорт, 1976.— 71 с.

49. Косиков, С.И. Фрикционные свойства железнодорожных рельсов / С.И. Косиков М.: Наука, 1967. - 112 с.

50. Некрасов, O.A. Режимы работы магистральных электровозов / O.A. Некрасов, A.JI. Лисицын, JI.A. Мугинштейн, В.И. Рахманинов М.: Транспорт, 1983.-231 с.

51. Евдокимов, Ю.А. Триботехника на железнодорожном транспорте / Ю.А. Евдокимов, H.A. Буше, С.М. Захаров, В.И. Колесников, Ю.М. Лужнов, В.В Шаповалов. -М.: Транспорт, 1990.

52. Физико-химическая механика сцепления: тр. МИИТа. М., 1973. — Вып. 445. - 186 с.

53. Осенин, Ю.И. Прогнозирование и управление фрикционными свойствами трибологической системы «колесо — рельс»: автореф. дис. д-ра техн. наук / Ю.И. Осенин. Луганск, 1994. — 26 с.

54. Вериго, М.Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава / М.Ф. Вериго, А.Я. Коган. — М.: Транспорт, 1986. 558 с.

55. Максак, В.И. Предварительное смещение и жесткость механического контакта / В.И. Максак. — М.: Наука, 1975. — 60 с.

56. Дерягин, Б.В. О зависимости коэффициента трения от нагрузки и шероховатости / Б.В. Дерягин, И.В. Каргельский // Трение и износ в машинах. — М. Л.: Изд-во АН СССР, 1947.

57. Марта, Х.А. Сцепление колёс локомотива с рельсами / Х.А. Марта, К.Д. Мелз // Конструирование и технология машиностроения. М.: Мир, 1969. — № 3.

58. Осенин, Ю.И. Повышение коэффициента сцепления колёс локомотива с рельсами в условиях высоких контактных давлений: дис. канд. техн. наук / Ю.И. Осенин. — Ворошиловград, 1988. — 225 с.

59. Машкович, О.Н. Программа оптимизации взаимодействия колеса с рельсом / О.Н. Машкович // Железнодорожный транспорт за рубежом. Сер. IV (Путь и путевое хозяйство). — 1998. — Вып. 5, 6. — С. 8 — 11.

60. Андриевский, С.М. Боковой износ рельсов в кривых / С.М. Андриевский // Тр. ВНИИЖТа. М.: Трансжелдориздат, 1961. - Вып. 207. -128 с.

61. Андриевский, С.М. Сход колеса с рельсов // Исследования в области динамики и прочности локомотивов / С.М. Андриевский, В.А. Крылов // Науч. тр. ВНИИЖТа. 1961. - Вып. 207. - 128 с.

62. Голубеико, A.JI. Улучшение тяговых свойств тепловозов совершенствованием механических узлов экипажа, влияющих на сцепление колёс с рельсами: дис. д-ра техн. наук./ A.JI. Голубенко. М., 1987. — 357 с.

63. Модификаторы трения: монография/ В.В. Шаповалов, В.А. Могилевский, A.M. Лубягов, Ш.В. Кикичев; РГУПС.- Ростов-н/Д: 2006. -236с.

64. Коротенко M.JI. Исследование устойчивости движения рельсовых экипажей и определение их рациональных параметров: дис. д-ра техн. наук / M.JI. Коротенко. — Днепропетровск, 1974. — 292 с.

65. Куценко, С.М. Динамика неустановившегося движения локомотивов в кривых / С.М. Куценко, А.Э. Руссо, Э.П. Елбаев. Харьков: Вища школа, 1975.-132 с.

66. Лужнов, Ю.М. Физикохимия сцепления / Ю.М. Лужнов // Науч. тр. III конгресса «Евротриб 81». - Варшава, 1981. - Вып. 1. - С. 315 - 325.

67. Лужнов, Ю.М. Потери энергии и их роль при реализации сцепления колёс с рельсами / Ю.М Лужнов, В.А. Попов, В.Ф. Студентова // Трение, износ и смазочные материалы: тез. докл. межд. науч.-техн. конф. — 22 — 26 мая 1985, Ташкент.-Т. 1-С. 1383- 1387.

68. Медель, В.Б. Взаимодействие электровоза и пути / В.Б. Медель. М.: Трансжелдориздат, 1956. - 336 с.

69. Тибилов, Т.А. Автоколебания в тяговом приводе электровоза при боксовании / Т.А. Тибилов, Г.С. Фроянц // Науч. тр. РИИЖТа. Ростов н/Д, 1973.-Вып. 94.-С. 38-53.

70. Barwell, F. Einige ergebnisse über Reibung und Verschieb unter besonderer Bezugnahme auf die Reibzahl zwischen Rad und Schiene / F. Barwell // Glassers Annalen.-1957.-Hf. 2.

71. Комбалов, B.C. Оценка триботехнических свойств контактирующих поверхностей / B.C. Комбалов. — М.: Наука, 1983. 136 с.

72. Крагельскнн, И.В. О влиянии природы твердых тел на внешнее трение и о соотношении между адгезионной и объемной составляющими / И.В. Крагельский, Н.М. Михин // Теория трения и износа. М.: Наука, 1965. - С. 30 -34.

73. Черепашенец, Р.Г. Зависимость силы сцепления от фрикционного состояния контакта колёс электровозов с рельсами / Р.Г. Черепашенец. — М., 1978. -149 с.

74. Нувиньон М. Новое в коэффициенте сцепления электровозов / М. Нувиньон, М. Бернар // Бюл. техн.-экон. информ. МПС. 1961. - № 7.

75. High-Driver Rail Adhesion Without Sand // Ry Loc.&Cars. 1956. - vol. 126.1.

76. Andwers, H.I. The Adhesion of Electrical Locomotives / H.I. Andwers // The Procedings of the Institution of Electrical Engineers. 1955. - Vol. 102, - Р/ A, 6.

77. Garin, R.V. Improving Rail Adhesion For Disel Locomotives / R.V. Garin // Paper American Society of Machanical Engneers. № 57. - A-268.

78. Aydelott, J.C. Brake Applications Limit Wheel Slip / J.C. Aydelott // Ry Loc.&Car. № 3.-1961. -vol. 135.

79. Wheel Ship in Diesel Electric Locomotives // Diesel Ry Traction. № 350.-1961.-Vol. 15.

80. Золотых, А.И. Физические основы электроискровой обработки металлов / А.И. Золотых. — М.} 1953.

81. Лазаренко, Б.Р. Электроискровая обработка металлов / Б.Р. Лазаренко, Н И. Лазаренко. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1950.

82. Волков, А. Экспериментальные исследования электромагнитного устройства для увеличения сцепной силы тяги рудничного электровоза / А. Волков // Изв. вузов (Горный журнал). 1963. - № 3.

83. Евсеева, М.Е. Исследования характеристик трения намагниченных ферромагнитных пар / М.Е. Евсеева, К.А. Ламаркин, О.М. Янсон // Тр. СЗПИ. -1970. -№11.

84. Пойлов, Л.К. Оценка надёжности электромагнитных увеличителей сцепления / Л.К. Пойлов, Л.И. Сапрыкин // Тр. ЛИИЖТа. Вып. 370.

85. Доббс, Д. Плазменная горелка применима при низких скоростях движения / Д. Доббс // Железнодорожный журнал. 1969. - № 7.

86. Plasma torch kills for Adhesion areas // Mod Railways. 1970. - №265.

87. Исследование применения плазменных горелок для повышения сцепления // БЭИ МСЖД. 1973.

88. Лубягов, A.M. Повышение величены и стабильности коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами путем применения модификаторов трения (на примере электровоза ВЛ 80): дис. канд. техн. наук / A.M. Лубягов. -Ростов-н/Д: РГУПС, 2002.

89. Лужнов, Ю.М Сцепление колёс с рельсами (природа и закономерности) / Ю.М. Лужнов. М.,: Интекст, 2003. — 144 с.

90. Лужнов, Ю.М. Фрикционные свойства колёс транспортных средств / Ю.М. Лужнов // Деп. ЦНИИЭИуголь № 5428 от 18.06.93.

91. Деев, В.В. Тяга поездов / В.В. Деев, Г.А. Ильин, Г.С. Афонин. М.: Транспорт, 1987. — 264 с.

92. Каменев, H.H. Некоторые усовершенствования песочной системы локомотивов / H.H. Каменев // Электрическая и тепловозная тяга. 1966. — № 12.

93. Регулирование трения в контакте «колесо рельс» // Железные дороги мира. - 1998. -№ 3. - С. 45 - 47.

94. Смазывание рельсов на железных дорогах Северной Америки // Железные дороги мира. 1997. — № 8. — С. 65 - 66.

95. Машкович, О.Н. Оптимизация процесса взаимодействия колеса с рельсом за счёт трения / О.Н. Машкович // Железнодорожный транспорт за рубежом. Сер. IV., - 1998. - Вып. 5, 6. - С. 4 - 8.

96. А. с. № 2452148, кл. В 60 Ь 3/10, 1980 СССР. Способ устранения избыточного скольжения осей автономного локомотива и устройство для его осуществления.

97. А. с. № 187078, кл. В 60 Ь 3/10, 1963 СССР.

98. А. с. № 506525, кл. В 60 Ь 3/10, 1974 (прототип) СССР. Устройство для обнаружения боксования колесных пар локомотива.

99. А. с. № 2943283, кл. В 60 Ь 3/10, 1982 СССР. Устройство для защиты тепловоза от боксования.

100. А. с. № 2630079/24-11, кл. В 60 Ь 3/10, 1978 (прототип) СССР.

101. А. с. № 2426256, кл. В 60 Ь 3/10, 1981 СССР. Устройство защиты локомотива от боксования и юза.

102. А. с. № 527312, кл. В 60 Ъ 3/10, 1977 СССР.

103. А. с. № 2729257, кл. В 60 Ь 3/10, 1980 СССР. Устройство для защиты от боксования колесных пар локомотива.

104. А. с. № 493994, кл. В 60 Ь 3/10, 11.05.1972 (прототип) СССР.

105. А. с. № 2364080, кл. В 60 Ь 3/10, 1977 СССР. Устройство для обнаружения буксования и юза локомотива.

106. А. с. № 319507, кл. В 60 1 3/18, 27.01.1969 СССР.

107. А. с. № 2509913, кл. В 60 Ъ 3/10, 1980 СССР. Устройство для обнаружения боксования тепловоза.

108. А. с. № 187078, кл. В 60 Ь 3/10, 1963 СССР.

109. А. с. № 2647624, кл. В 60 Ь 3/10, 1980 СССР. Устройство для защиты от скольжения колесных пар электроподвижного состава постоянного тока.

110. А. с. № 506526, кл. В 60 Ь 3/10, 1974 СССР.

111. А. с. № 2367463, кл. В 60 L 3/10, 1977 СССР. Устройство для обнаружения буксования локомотива.

112. Engel et al, В. Elektrische Bahnen. 1998. - N 6. - S. 201 - 209.

113. А. с. № 202200, кл. 20 1, 1, 25.01.1964 СССР.

114. А. с. № 427879, кл. В 60 Т 8/32, 1972 СССР. Устройство для обнаружения скольжения колесной пары транспортного средства.

115. А. с. № 810535, кл. В 60 L 3/10, 1978 СССР. Устройство обнаружения боксования и юза колес транспортного средства.

116. А. с. № 552016, кл. В 60 L 3/10, 1977 СССР. Устройство обнаружения боксования и юза колес транспортного средства с электрической передачей.

117. Коропец, П.А. Критерий качества оценки тяговых свойств системы «колесо локомотива — рельс» / П.А. Коропец // Вестник РГУПС. 2002. — № 2. -С. 31-36.

118. Справочник по триботехнике: в 3 т. Т. 1: Теоретические основы / под ред. М. Хебды, A.B. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1989. — 400 с.

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

120. Демкин, Н.Б. Физические основы трения и износа машин / Н.Б. Демкин. — Калинин: Изд-во Калининского государственного университета, 1981.

121. Демкин, Н.Б. Моделирование фрикционного контакта и его свойства / Н.Б. Демкин // Трение, износ, смазка. 1999 .-Т. 1. № 3. - С. 30.

122. Демкин, Н.Б. Фактическая площадь касания твердых тел / Н.Б. Демкин. М.: Изд-во АН СССР, 1962.

123. Крагельский, И. В. О скачках при трении / И.В. Крагельский, А.Ю. Ишлинский // Журнал технической физики. — 1944. — T. XIV. Вып. 4-5. — С. 276 -283.

124. Крагельский, И. В. Коэффициенты трения / И.В. Крагельский, И.Э. Виноградова. -М.: Машгиз, 1955. 188 с.

125. Венцель, С. В. Применение смазочных материалов в двигателях внутреннего сгорания / C.B. Венцель. М.: Химия. - 1979.

126. Браун, Э.Д. Расчет масштабного фактора при оценке трения и изнашивания. Износостойкость / Э.Д. Браун. -М.: Наука. 1975.

127. Шаповалов, В.В. Комплексное моделирование динамически нагруженных узлов трения машин / В.В. Шаповалов // Трение и износ. 1985. — № 3. - С. 451 -457.

128. Щербак, П.Н. Моделирование динамически нагруженных узлов трения строительных машин / П.Н. Щербак // Надежность строительных машин и оборудования промышленности строительных материалов: Межвуз. сб. науч.трудов. Ростов н/Д, РИСИ.

129. Патент на изобретение №2343450. РФ. Способ испытаний узлов трения/Шаповалов В .В., Челохьян A.B., Кикичев Ш.В.

130. Физический энциклопедический словарь. — М.: Сов. Энциклопедия. — i960.-T. 1.-С. 19.

131. Зимон, А.Д. Адгезия жидкости и смачивание / А.Д. Зимон. — М.: Химия. 1974. - 7 с.

132. Берлин, A.A. Основы адгезии полимеров / A.A. Берлин, А. А., В.Е. Басин. -М.: Химия. 1974.

133. Справочник по сопротивлению материалов/ под ред. Г.С. Писаренко. 2-е изд. Киев : Наук, думка, 1988. 736 с.

134. Электровоз ВЛ80к : Руководство по эксплуатации. М.: Транспорт, 1970.-448 с.

135. Вершинина, Н.В. Влияние воды на процессы трения сталей/ Н.В. Вершинина, Ш.В. Кикичев // «Вестник РГУПС» — Ростов н/Д, Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2006. №3 - С. 16-27.

136. Кикичев, Ш.В. Способы возникновения биографического водорода/Ш.В. Кикичев, Е.В. Курбатский // Сборник тезисов докладов 63-ой студенческой научно-практической конференции — Ростов н/Д, Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2004. — С. 40.

137. Гаркунов, Д.Н. Научные открытия в триботехнике. Эффект безызносности. Водородное изнашивание металлов / Д.Н. Гаркунов: — М.: МСХА, 2004. 348 с.

138. Поляков, A.A. Исследования водородного износа / A.A. Поляков,

139. Ю.С. Симаков. М.: Наука, 1977. - 84 с.

140. Ахназарова, C.JI. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: Учеб. Пособие. 2-е изд. / C.JI. Ахназарова, В.В. Кафаров. М.: Высш. шк. - 1985. - 327 с.

141. Адлер, Ю.П Планирование и анализ эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Н.В. Грановский. М.: Наука.-1976.-279 с.

142. Химмельблау, Д. Анализ процессов статистическими методами / Д. Химмельблау. -М.: Мир. 1973.

143. Кикичев Ш.В., О некоторых свойствах модификаторов трения/

144. Ш.В. Кикичев, В.А. Могилевский // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2008», РГУПС, Ростов н/Д, 2008г. Часть 1 С. 274

145. Саямова Т.Л., Повышение величины и стабильности тягового усилия локомотивов/Т.JI. Саямова, Ш.В. Кикичев, Э.Э. Фейзов// Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2008», РГУПС, Ростов н/Д, 2008г. Часть 1 С. 287-288.

146. Патент на изобретение № 2293677. РФ. Модификатор трения и система управления приводом его подачи /Шаповалов В.В., Заковоротный В.Л., Кикичев Ш.В. и др.