автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение эффективности внешних тормозных систем подвижного состава

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИИ Ростовский-на-Дону Государственный университет путей сообщения

Р Г 8 ОЛ

На правах рукописи УДК: 629.4.077-592

УКРАИНЦЕВ МИХАИЛ ГЕННАДЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕШНИХ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Специальность 05.22.07. -Подвижной состав железных дорог и тяга поездов. 05.02.04. -Трение и износ в машинах.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 1997

Работа выполнена на кафедре "Путевые и строительные машины" Ростовского Государственного университета путей сообщения.

Научные руководители - Засл. деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, проф. Евдокимов Ю.А.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Балон Л.В. (РГУПС), доктор технических наук, профессор Колев Н.С. (ДГТУ),

Ведущее предприятие - СКЖД.

Защита состоится "30" июня 1997 г. в 1022 часов на заседании диссертационного Совета Д 114.08.01 при Ростовском-на-Дону Государственном университете путей сообщения по адресу: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Народного ополчения, 2, РГУПС в К,О, -3 а^.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского-на-Дону Государственного университета путей сообщения.

Отзыв в 2-х экз., заверенный гербовой печатью, просим выслать в диссертационный Совет по указанному адресу.

Автореферат разослан " МАЯ 1997г.

Ученый секретарь диссертационного Совета Кандидат технических наук, доцент

Лившиц М.Л.

ОБЩАЯ ХЛРЛетЕРИСТИКЛ РАБОТЫ

Аюуалыгосп» работа. В настоящее время на железнодорожном транспорте существует острая проблема, связанная с необходимостью повышения требований к организационно - техническим ■ мероприятиям, обеспечивающим безопасность движения поездов, маневровой работы и горочных технологий.

Решение згой проблемы связано с эффективностью внешних тормозных систем подвижного состаза, к которым относятся горочные и парковые замедлители, закрепители я заградители. .

В настоящее время создалась тупиковая ситуация, которая характеризуется дауия противоречивыми тенденциями. При существующих высокоэффективных управляющих системах торможения - несовершенство используемых конструкции замедлителей, которые являются основными исполнительными элементами, системы.;

Современные конструкции заградителей' и замедлителей относятся к сложным фракционпо - механнчёсккм системам, т^с. фактически составлены из узлов трепня. Проектирование современной триботехники без оптимизации параметров системы - нецелесообразно и экономически не эффективно, т.к. приводит к нестабильности ее работу. Среди известных методов поиска оппшалышх решений не существует универсального, который позволял бы решать любую задачу поиска оптимальной конструкции. Поэтому, в настоящее время, решение каждой задачи оптимального проектирования требует индивидуального подхода и связано с применением нескольких методов поиска.

Цель работы. Разработка комплексной методики поиска оптимальных характеристик системы типа "Замедлитель вагонов при горочных процессах". Разработка конструкции замедлителя вагонов, рабочие элементы которого смогут обеспечить эффективность работы тормозных позиций при использовании современных горочных технологий. Разработка и испытание опытной модели горочного замедлителя со стабильными фрикционными характеристиками тормозной системы.

Научная нопизна работы. Обоснован пыбор основных признаков, характеризующих известные системы закрепления и замедления ваго-

нос при горочных процессах, на оснопс г отопых методом системного акашза составлена классификация та;:и;; систем. Установлены харак-тсрикг конструктивно - функциональные игпгшг^п замедлителей с управляемым процессом торможения. Для юаструшсшой реализации заместителя г ¡¡кого типа разработана методика проектирования сложной механической системы, заключающейся в. последовательной, реализации системной математической ифизической моде.'г г предпо-гаемого'проекта.

В рамках решаемой задач» разработана комплексная методика физического моделирования узлов и агрегатов проектируемой конструкции. В результате использования методики создана конструкция фрнхциошюго заградителя - замедлителя ('патент КЬ 20-16567, получены 'положительные решения о^выдаче патента по заявкам Яг 9402423 Ш1,94-000587/11,94-02424 3/11) и определено оптимальное сочетание конструктивно - эксплуатационные параметров тормозной системы.

Пра!гшческая цешшгп». Изготовлена действующая модель .фрикционного замедлителя в масштабе 1:15, а также разработана методика стендовых испытаний и консгфукщщ испытательного стенда.

Проведены испытания мод$ицгАфршсцпоииого замедлителя - заградителя ч^целью проверки работоспособности се узлов и агрегатов. .

По результатам-испытаний дглы практические рекомендации по проектированию.рсллышГпсоиструкщш.

Реализация работы. Оснозными Ираггшчеркнми результатами работы является разработка фрикционного горочного замедлителя и противоползунного устройстпа. Предложенная конструкция замедлителя расеыатрипалась,на сшещаннн при главном инженере СКЖД а мае 1996 г, которое постановило выполнить работы по созданию макетного натурного образца с последующим его испытанием в эксплуатационных условиях. Предложенная конструкция противоползунного устройства успешно прошла комплексные эксплуатационные испытания на станции Ростов-Запздный в апреле 1997 года.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались иа совещании при главном инженере СКЖД в мае 1996 г., на заседании научно-технического совета Ростовского филиала научно-нсследоаательского и проектио-конструкторского и петиту-

та средств автоматизации на железнодорожном транспорте в январе 1997г., на созмесшом заседании кафедр "Путевые ¡1 строительные машины" н "Локомотивы и локомотивное хозяйство" РГУПС в феврале 1997г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, из них i патентна изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,семи глаз, выводов и содержит 198 страниц,: из них - 136 страниц машинописного текста, 37 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 111 наименовании.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Сведение посшгщсио обоснованию актуальности изучаемой проблемы, постановке зада1», мссч -дмглшя. Представлено краткое содержание глаз диссертации.

3 нервен глапа нрогедеи: гначиз существующих систем управления тормозным;: позициями на сортировочных горках; обзор существующих способов и конструкций при замедлении движения и закреплении вагонов и составов, методов проектирования сложных механических систе\: с фрикционными элементами с учетом современных концепции проектирования объектов триботехники. Дана методика оценки стабильности фрикционных систем и безопасности торможения.

Проблема автоматизации процесса торможения и остановки вагонов, автоматического регулирования скорости скатывания (АРС) их с горки весьма сложна в техническом отношении. Наиболее; широко известны три системы АРС, разработанные ЗНИИЖТ МПС, проект-но-изыскательским институтом Гипротранссигналсвязь и Ростовским государственным университетом путей сообщения. Этими системами оборудован ряд крупнейших сортировочных станций сети железных дорог СНГ. Исполнительными органам!! описанных систем являются '•.ежимные, клещевидные и клещевидно - весоаьге замедлители типа Т-50. КИП, КВ. а которых для гашения скоросш отцела использустсл сила трения, Еозникающая на фрикционных поверхностях балок я

б

торцевых поверхностей колес подвижного состава. При этом на коэффициент трения контактирующих поверхностей влияет до 20 переменных факторов, среди которых различные виды загрязни гелей, с результате чего коэффициент трения может меняться на порядок, что, & свою очередь, значительно снижает эффективность автоматизации горочных процессов, вынуждая переходить на ручное управление. Вследствие этого наблюдаются случаи соударения вагонов, что приводит к порче груза и повреждению подвижного состава.

Проблемой разработки оптимальных конструкций и способов закрепления вагонов и составов занимались и интенсивно занимаются как г. России,так и за рубежом. Однако, в настоящее время отсутствуют разработки замедлителей, которые могут хорошо адаптироваться к системе автоматизации горочных процессов и более эффективны, чем конструкции, использующие принцип "клещевидный захват".

Диализ методов оптимального проектирования, применяемых для разработки сложных механических систем, к который» относятся.:-! современные замедлители, показал, что в общем виде они вкшочают четыре основных этапа: первый - экспериментально-теоретическое определение параметров проекта; второй - разработка или выбор математической модели проекта; третий - оптимизация параметров проекта; четвертый - реализация проекта в виде конструкторско - технологической документации и опытного образца. При этом при выполнении этапов используются математические и физические модели, а также системный анализ. Кроме этого, при выборе методики проектирования необходимо учитывать такой фундаментальный.фактор как динамическое воздействие вагона. ■

В связи с изложенным, задачей работы ставится разработка более эффективной системы замедления вагонов. Выполнение поставленной задачи сводится к решению следующий основных вопросов:

1. Разработка комплексной методики пояска оптимальной конструкции системы типа "замедлитель вагонов при горочных процессах".

2. Разработка конструкции замедлителя вагонов, рабочие элементы которого смогут обеспечить эффективность работы тормозных позиций при реализации современных горочных технологий.

5. Разработка и испытание модели горочного замедлителя.

Бо второй главе приведены: анализ и классификация известных конструкции нагонных замедлителей н закрепителей; разработка кинематической схемы проектируемой системы.

По результатам анализа литературного материала представлена классификация известных конструкций замедлителей п обоснована возможность разработки универсального закрепителя - замедлителя.

Для разработки кинематической схемы использовался метод конструктивной эволюции, адаптированный к условиям решаемой задачи, а также системный анализ. Этапы конструктивной эволюции приведены в таблице ). Б результате получена кинематическая схема фрикционного замедлителя - закрепителя (рис. )).

.

а

■10

&

.5' /777/г7~:г77у /V У/777

9

Рис. I. Схема проектируемого фрикционного закрепителя-замедлителя: I - рама, 2 - рычажио - шарнирный механизм; 3 - корпус для ползунов; 4 - упор; 5 - фрикционные накладки; 6 - рельс или направляющая; 7, 8 - клинья; 9 - ползун; Ю - шарниры

В третьей главе дается; обоснование и выбор методики определения и оптимизации параметров проектируемой механической системы с фрикционными элементами; методика физического моделирования триёотехнических систем фрикционного закрепителя - замедлителя:

мегодика моделирования металлоконструкций фрикционного закрепителя - замедлителя.

Ни основании накопленного опыта по проектироианию трибо-техиическс.х систем на кафедре ПСМ 1ТУПС и исследования функ-

Тг.блица 1.

Конструктивная оптимизация параметров фрикционного замедлителя

Этапы проектирования Описание подсистем Недостатки Критерии разлития

« о П - с Е 2 Р И.а с е Е ч 1. Упор -рычажно-шарнир.чая система с гидроааортизато-ром 2. Рама-расгюло;;;сиа между рельс и связана с шдроамор-т! ¡затором 3. Тормозная система - тд-роамортиззтор Низкая надежность н сложная конструкция Малый ход упора Низкий иагрузочно-скоросгной диапазон Исключить гидроамортизатор Увеличение хода рамь: относительно рельс . Расширение на-грузочно скоростного диапазона

«'3 о а л . Н Е Й 5 Й Б йд8-8 8 1 £ 1. Упор -боковая укладка ри-чажко-шарнивной системы 2. Рама-дшгастся между рельс и связана с тормозной системой тросом 3. Тормозная система - ста- ' ционарный электродвигатель-генератор Невозможна укладка в рабочем режиме Гибкая связь усложняя работу в режиме торможения Усложняется управление н конструкция Продольная укладка Совмещение тормозного механизма с рамой Изменение физико-технического эффекта

в КЗ и£л к Ь « 3 езёё п 2 Р о в,«-> ке и Упор -боковая укладка ры-чажно-шарнирной системы 2. Рама-доюкегся между рельс » связана с тормозной системой тросом 3. Тормозная система - клиповый механизм поступательного действия стелами качения Невозможна укладка в рабочем режиме Гибкая связь усложняет работу в режиме торможения Низкая оперативность отключения Продольная укладка Совмещение тормозного механизма с рамой Совмещение тормозного механизма с рамой

§ 111 из 3<5 Н а - 3 5 <•> 2.2 ч "> в ° и 1. Упор »продольная укладка рычажио-шарннрноК системы по ходу вагона. 2. Рама- тормозная система совмещена с рамой. 3. Тормозная система • клинсзыЯ усилитель, обеспечивающий надежный контакт фрикционных накладок с шейкой рельса,

цкональио • структурных закономерностей современных методов оптимального проектирования разработана функциональная схема про-

ектироваиия сложной механической системы типа фрикционный 'замедлитель - захргшгггпь (рис. 2),

Предложенная функциональная схема предназначена для решения миогозарнаитных задач путем ногледс-иательной реачшпцшх математической и физической модглгй проекта.

Входом системь: является кинематическая схема ¡1 функциональная модой» проектируемой конструкции, а выходом - техническая документация и опытный натурный или модельный образец.

] Блох 1

Структурная модель }нехаи1пс^::ой системы

Система и

Маглнна

о н о К о

ш

с

1-й г-в

уро-

З-Й

у?о-

УГ»-

-5-й У?о-

Уз» л

] Конструкция ! фр^кал-зда

1-=з±=

¡Кокструкпжпах | гягма еогряжс-

! Трг.бзгопря- | 1 ясение_(

Т"

дстглк

Бгок /.

Г" Блок 3 *' Урсвнн прогкт!!-1"—| Снзтема поиска опти-

.! I.

[ Гс:л11.1зь*;!я проекта

ропзнпл

'••окымго проекта

Лргялг керарха-чегких сг.отно-'¿¡гииП проектных уедззнй 1

I

| Определение ! системы пспс-| мгшшх проеети-|рсз5.шя

X

3

Оггшмтг.иня г:а-| рй'.;егроа проекта 4

!Бксо;з огггямаль-Ь'сгз яроеетл

! Сбор глрнорноП 1_

I информации | !

п

0.':р':,"слг:!1:г параметра оггтнми-

ЗЕЦИИ_

[ Функциональная модель

а

п

[Математическая модель

I

Методы

| о:п1!мизацн11 г~1

п

Физически модель

' дипа-

J мнческэго еоз-I действия

1Л

скнпчсск&я до*'

кументация

Рис 2 Функциональная схема проект псвання меланической систе-^;-«па фрикщ:о:1ШчП закрепитель - замедлитель)

При разработке физической кфдеяи тормозной системы исходили из того, что если динамические процессы в "оригинале" и "модели" должны быть подобными, то,отношения всех характеризующих их величин выражаются с помощью масштабов подобая, т. е.

т,/ты=Си; Х^Х^С^/^С,; Ж(/Ж¥=Сж; <2{/аи=Се, где п1ц, Жн ,1ц, Оц ,Хц соответственно масса, контактная жесткость, температура тренцл натуры перемещения, а гпи , Жм , , ¡2,., ,Хм - модели. Из основных положений тёэрт подобия и моделирования кзвеетно, что уравнения дшскепш механической системы для натуры и иоцслп тождествеины н для одкоиассной механической систем ы; ;меют вид:

- сг,х„ (1),

Жн

Заменяя члены урашген'ня (I) иыражепиями ти-С-л1тм; Хц-С^Ущ;

; Жц-Сж Ж^; 0й*Сд0& поучаем

' £и1л1 ; (зу

сдс} ом сй ол1

ТэздестЬеинрсть "уравнений (¡).и (2) приводит к рапснст/зу индикаторов подобия единице: СЛ,СД/С'Й С;г- СжО,/Сс -1. Для обеспечения данного условия ко2:отанта подобия Сд должна быть равна С/, тогда С)х~Со/С,--С1, но С,.,~С,:-, таким образом С^-С,. Из индикатора подобия С>;С1/СсС?[¡осле подстановки полученных значений для Сл/ и Ск имеем С* -1, т.е. С,-/. Таким образом, непременным условием обсслслсаш: подобия динамических характеристик модели н реальной механической системы является равенство единице константы времени. На основе изложенных принципов составлена система к он стан V подобия, описывающих проектируемую механическую систему.

Е четвертой главе приведена процедура проектирования механизма усиления тормозной системы фрикционного закрепителя • замедлителя, включающая: шбер переменных проектирования, описывающих рабочие элементы; анализ иерархических соотношений проектных

условий и исключение функционально неэффективных; определение, переменных проектирования по результатам модельных испытаний.

На первом этапе, по литературным данным, составлялась функциональная модель процесса трения элементов тормозной системы. Потом но схеме блока 2 (рис. 2) выполняется анализ иерархических соотношений проектных условий,и. по результатам ранжирования, составляется функциональная модель,включающая параметры, оказывающие определяющее влияние на коэффициент трения /в элементах тормозной системы (рис. 3).

где И,..,. - скорость рабочих элементов; а - рабочий угол наклона клинового усилителя; ^ »Л,,,- материал и шероховатость сопряженных поверхностей рабочих элементов 1-4; состав смазки в

элементах 1-2; В- интенсивность динамического воздействия.

На этапе, оптимизации выполнялось теоретическое и экспериментальное исследование основных параметров проекта. На теоретическом уровне накладывались ограничения на переменные проектирования полученной модели. Так, для переменных описывающих конструктивно - эксплуатационные. параметры, они накладывались по результатам исследований принципа действия . тормозной системы (рис. 3).

Принцип действия тормозной системы определяется

Рис. 3. Расчетная схема тормозной сисгемы

неравенством сил трения

Р , клиновых элементов 1,2 механизма усиления и силы трения Р„Р14 тормозной на к падки 3 по неподвижной направляющей 4.

Неравенство (5) с учетом нормальных нагрузок N и 'коэффициентов трения -/ будет иметь вид;

л(б)

Определим горизонтальную силу через нормальную нагрузку и тригонометрические функции угла а

F=N, sin а ; F=N¡ tg а , (7) приравняв левые части; после преобразовании получим: N,

(S)

cos а

По аналогии с выражением (8) определим соотношение скоростей V¡.2 элементов 1,2 отно-

сительно скорости зпементов 3-4.

V. - Vi"t cos а

V

3-4

30

20

(9)

1 £

W

и ''Л

л /J •/А

Á VA У/

//// ///

е VI r if

Y

1

J

5

!0

Целевая функция, сформулированные ограничения, переменны? проектирования н математическая модель приведены а таблице 2, строка 1, графы 1- 4. График изменения силы трения г> зависимости от типа пар треиил и угла наклона ,сопряженных поверхностей показан на рис. 4.

Для сопряжения поверхностей исследовалось влияние материалов пар трения и шероховатости сопряженных поверхностей т величину спя тргкия, возникающих на контактах. В результате определена группа сочетаний материалов н уролепь шероло-

25

15 20 Уш наклона расочих nsSepxHocfne/jccspai

Püc. 4. Изменение силы треимя в зависимости от rusia пары трения н угла наклона сопряженных поверхностей: 1 - Ст. 45-ПТФЭ; 2 - Ст. 45 - капрок; 3 • Ст. 4S-CT.45; 4 - Ст. 45-БрАЖ9-4; 5 - Ст. 45-ПТФЭ со смазхой; б - Ст. 45-БрАЖ9-4 со смазкой; 7 - Ст. 45-капрои со смазкой; ií - Ст. ~5-Ст.45 со сма^ксй; 3 • Ст. 45 - гвранит

оатоег.ч (см. табл. 2, строка 2, графы 1-4), обеспечивающих реализацию неравенства (5)

На основании анхчиза существующих представлений о механизме влияния с?.:азочных сред в мсгаллополямермых парах трения установлено, что для исследуемой пары (ст. 45 -ПТФЭ) целесообразно использовать смазки, включающие нефтянное масло (¿гс ), этиловый

спирт (цС/) н глицернн (^с',)- Результаты исследования иризедешл в

табл. 2., строка 3, графы 1-4.

При исследовании влияния интенсивности динамического воздействия на работу тормозной системы рассматривалась величина и ста-

Таблнца2

пя Персмешше проектирования Исследуемые параметры Млтсмет-нческая модель

Исскедугчие Постоянные

1. '/ 7 -соча -166-174Н (модель) цМ! г -(Оп45-С:п4Ь, Ст45- ЗрЛЖ9-4,Ст45-ПГФЭ, Ст45-45-.чг.рт:ит ПОИ); 5"<и<.20\ =Н20А; D~0.il,,=0.2мх«. Г-ЬХ+с

/=4>[2г(а, 5мы )■ Zi-Cl>nst р,мг(Ои45, СтаяъХГВ, БрЛЖ-9-4. Стае П12, Чугун С4_ц); \'~0.2м/с, «=/0". 5к,-ПТФЭ. Ми,; -''■'И 0=йг У-ЬХ+г

3. 0.03Х,*0.08Х: +0Ш5Х,Х2,

А. 7.< -сот± N,.4-0-7(3017, ЫЦ--2-20КГЦ. Шмк, Км14 -Сю45- З-паронигнЦО}'.

бнльяоеп» коэффициента трения (см. табл. 2, строка 4. графы 1-4), Изменение сил трения в зависимости от ¡вменения нагрузки а услошизх выбранного диапазона вчбропоздейстг.ий приведена на рне.З»

По результатам исследования, можно заключить, что путем комплексного подбора значении переменных проектирования удалось по-

Сште нсризльнас N, Н

Рис. 5. Влияние величины нормальной нагрузки па изменение силы трении в условиях и,чтс:;снзксго динамического гшгружкниг: 1 - пара трения сталь -ПТФЭ; 2 - парз трения от ль - Парапет

лучить условия. обеспечивающие фуккциэпнрозанцс тормозной с«ь стемы проектируемого фракционного закрепителя - замедлителя. Ре-комевдуе.мьге значения переменных. проектирования лфцзедены в табл. 3

В пятой главе прсдстаплсно исследование взаимосвязи динамически- характеристик с параметрами жеспсости механический системы и методики оптимизации параметров тормозной системы.. Исследования проведены на физически подобной модели с использованием ¿иконой

Таблица 3

•2, •т <•3

м,. пН У, и/с .а, рад «и,:, Ци» мкм ■К,- ■ккм с с, г КГ!,'

ж до 6-9 10 Ст.45--ПТФЭ Сталь парзнит. 0.20.12 0 <!<;. •0.4 ■ Этил, спирт 1-8% Глицерин 19-22% И20Л до 100% 2-20

физического моделирования.

Для решения задачи оптимизации механизма самоусшгення с использованием взаимосвязи динамических свойств фрикционного кои-

такта с параметрами механической системы, но резулы.-тям экспериментальных исследований построен-график, связывающий эксплуатационные параметры с-ягсстессгиымн характеристиками (рис. 51

Анализ результатов исследования показал, что степень влияния1 •параметров механической системы нг, коэффициент трепня зйачтгггль-ио выше, чем вшшше ¡ir, процессы трсяия параметров PK Это откры-

;;1 ■" . J■ - v; ■■ а- *-■ $ fnsítpvo*. уцияиц •.-. ™

. Рис. б, Зависимость силы ipemta Ьх илгруяэвмиего ycr?o(î«ta йри'зврьиро» aaiuw« параметра суммарно^ 'их^ткоаи.'.

г

вр.ет широкие возмо-«кнос?а.дач уяртллетдut проуеслами на фрикционном контакте.

Огаиипр.ыюй состояниифракционного ¡coutokw, обсспгчизшопко максимум стабильности коэфф'ицнеита трепля/ определяется равно-веской шероховатость», т. к. дяя каждого равис>вериого ¿ocrrómnwxar рактереп свой трнбоспекгр.-Согласно методике, разработанной Шаповаловым В. ß., бьищ выбранм оптимальны*.сочетания тркботехни? ' чеаснх характеристик для пары трения Ст. 45 --параниг марки ЯОН: величине коэффициента трения /„„-0.3S при величин;*. пик-фактора ■/=¡.15 -1.27; интенсивность тнашиврнна /у~3.531: lírt мг/км; шероховатость Дх~5.33 мкм, характеризующая работу в зон? стационарного

трения, что соответствует стабильному значению характерной частоты Спектральной плотности вибросигнала в диапазоне 2850-3100 Гц.

На рис. У изображены трибоепектраиьные и триботехкические характеристики механизма усиления до корректировки по характерно!!

мЫГ/ц

0.г 0,4 0,6 08 Р,ПРа---

РгР.гкя* С^ /¡со %,п сд^зпогц

РгОЛМРо СрЦОО %г, -*—*-. Я=0,4 МРо С 7,'С0%ъ — и Ра с;> ПОО %Н

-*—*- до оптимизации ■'' ■*■■ г<оСие оптимизации

Рис. 7. Трибоспектральная оггп'кнзгциг параметру;: тсркозкей систгмк

частоте спектра <аот„ соотеосткующЕй каксимольноВ стабильности коэффициента трепня. Расхождение тр:;5стсхнпчес:<;;х харсктсркстих с их оптимальными значениями находились б предгяа:-: 4 -2С %,

В шестой главе приведены пенина физически подобных моделях н оценка конструктивно - эксплуатационных параметров тор-

мозных позиций,.оборудованных балочными и фрикционными замедлителями, выполнена оценка уровня адаптации фрикционного замедлителя к системе путь - подвижней состав.

Для выполнения модельных испытаний была разработана и изготовлена действующая модель в масштабе 1:15, параметры которой определялись в соответствии с физическими моделями, описанными в третьей главе. Испытания показали, что рпечегна - экспериментальные данные, полученные в результате оптимизации', и характеристики, установленные па стендовых испытаниях, расходятся не более чем на 10%.

Разработана методика расчета мощности тормозных позиций, оборудованных фрикционными замедлителями.

Методика адаптирована х типовой методике расчета балочных, замедлителей, что позволяет выполнять сравнительную оценку конструктивно - эксплуатационных параметров балочных и фрикционных замедлителей (табл. -1).

Уровень адаптации к подсистеме путь оценивался по условиям, при которых исключается срын отцепа. Теоретические и эксперимент тальные исследовании; показали, что з процессе торможения горочным

Таблица'4.

Конструктивно - эксплуатационные параметры

Показатели мв-з КИП-5 Т-50 113ПГ-5 РЮ-2 ФЗЗЗ

Масса без ргльсоп а щпал.т 33 34.8 7.0.6 23 6.5 до 4

Длина, м по тормонгым балкам по ходопой рамс 7.5 ! 1.475 12.475 12.475 7.9 до б

Расчетная погашаемая энергетическая высота,м ] 1.3 0.65 2 0.9 2.53

Время, с затормаживания оттормажнозиия I 0,7 0.8 1,2 0,7 ! 0,7 0.6 0.7 0.6 0.5-0.4 0.5

Допустимая скорость входа I 7 вагона, м/с | 7 6 а 7 до!0

замедлителем для исключения срыва огне л а масса?! 65 т.. имеющего скорость б м/с,коэффициент трения на рабочих поверхностях тормоз-

пых элементов должен находиться е пределах /= 0,2-0,3. При этом в условиях, эксплуатации балочных замедлителей коэффициент трения на контакте тормозная балка - колесо составляет/=0,11-0,16, а фрикционного/^,26-0,29.

Уровень адаптации к подвижному составу определялся по величине продольной силы, возникающей при контакте автосцепки вагона с упором замедлителя. В соответствии с требованиями норм расчета по условии) прочности вагона максимально допустимое продольное усилие не должно превышать 2,5-3 МН. По результатам рас-

четно - экспериментального исследования для стцепа массой 85 т., имеющего скорость 8-9 м/с, продольна« сила при контакте с упором фрикционного замедлителя не будет превышать 2,7 - 3 МН,

В седьмой главе представлена конструкция и результаты эксплуатационных испытаний протхшоползунного устройства (тормозной балки) для немеханнзнроианных сортировочных горок.

На основании исследований, выполненных в четвертом и шестом разделах, разработано противоползунное устройство (рис. 8), предназначенное для предотвращения неравномерного износа (ползуна) в подбаш.чачеш'ых колесных парах. Принцип действия основан на не-

Рис. 8 Рабочая схема протквояолэунного устройства. 1 - колесная пара, 2 - рельс, 3 - накладка, 4 - нагружающее устройство, 5 - нажимная балка, С - тормозной башмак.

равенстве сил трения в парах колесо - башмак и колесо - рельс за счет

увеличения нормальной силы давлением силовой системы тормозной балки на бандаж :сопеса.

К-^ЛК^М^г^У, , (10)

где коэффициент треияя в парах сталь - сталь; /V/-нормальная сила з подбаишачешюй парс.

В процессе движения :с~ом неподбашмаченнсе колесо попадает в рабочий зазор к и под действием сжшрдощей силы М на бандаже проворачивается, меняя поверхность трети;:.

Предотвращение образования ползунов позволяет экономить только на ремонте одной колгсаоЛ .пиры более- 26000 рублей в ценах 5996 года.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В настоящее время.на жвпззноддрояшем транспорте существует острая проблема, связанная с необходимостао покншення требований . к организационно - техническим мероприятиям, обеспечивающим безопасность дптаешщ поездоз, горочных Тмкоиогнй а маневровой работа. Важное места прн этом -огаодатся яовышешя»:Эффект5П»посги внешних тормозных састш содзаетопусоетева, ■

2. Анализ отечественный а зарубежных ието-пшерв ггохазая, чтоэ настоящее время при атша-пяадфЧорофгах. процессов создалась .тупиковая .егпуащи, которая ;м£ахт«рюуёгсН-доу^ вротпюоречдзы-ш-тенденциями. Первая отражает создп'пгзгзьгсокбгфФ^кишных систем'уярааяеяия, вторая - иесойзршгисТЕО существующих замедлителей, которые являются осковйьгмиисподгн^тальиьшн элеменгамк этих систем.

3. Анализ современных конструкций замедлителей показал, что они относятся х сложным мехашзчесхям. системам с фрикционными звеньями, которые представляют триботахнические системы.

В современных условия?. создашь триботехники без оптимизации параметров нецелесообразно и экономически неэффективно. Однако среди известных методов поиска оптимального решения не существует универсального, поэтому для решения каждой задачи оптимального проектирования требуется индивидуальный подход, связанный с использованием нескольких методов поиска.

4. Для выполнения {¡оставленной задачи - разработки более современной конструкции замедлителя, были решены следующие вопросы:

4. 1. По результатам анализа известных конструкций вагонных закрепителей и замедлителей выделены их основные конструктивно -технологические особенности и эксплуатационные признаки, на основе которых составлена их классификация.

4.2. Ка основе классификации, методом системного анализа определены основные конструктивно - функциональные признаки, которыми может обладать замедлитель с управляемым процессом торможения.

4.3. По результатам анализа современных методов оптимального проектирования и г соответствии с задачей исследования, для реализации горочных технологий разработана комплексная методика проектирования механических систем с фрикционными элементами.

4.4. Разработаны методики физического моделирования узлов и агрегатов проектируемого замедлителя.

4.5. В результате использования разработанных методик и моделей найдены оптимальные параметры тормозной системы проектируемого фрикционного замедлителя - заградителя.

4.6. С использованием метода трибоспгктральной оптимизации определен уровень влияния жесткостных характеристик элементов тормозной.системы замедлителя на процессы, протекающие на фрикционном контакте, и определен оптимальный режим трения.

5. По результатам оптимизации параметров систем фрикционного замедлителя - заградителя, с учетомкомплексных моделей, выполненных для этих систем, разработана методика стендовых испытании и конструкция испытательною стенда.

6. Проведены испытания модели фрикционного замедлителя - заградителя с целью проверки работоспособности его узлов и агрегатов а уточнения эксплуатационных параметров. Испытания показали,'что разность между па счет: го - экспериментальными данными и данными стендовых испытании находятся в пределе 10%, что говорит о достаточно высокой сходимости результатов.

7. Расчет мощности тормозных позиций, оборудованных балочными н фрикционными замедлителям», показал, что эффектиг.ность

фрикционных замедлителей п 1,5-2 раза выше, а себестоимость, только от снижения металлоемкости, в пять раз ниже.

8. По результатам зксперимепталыю-теоретнчсскнх исследований установлено, что уровень адаптации фрлидиошгого замедлителя к системе путь - подвижной состав по динамическим-и триботехннчсским параметра« находится в допустимых пределах.

9. Разработано и onpoGonatiö' протйвоползушюе. устройство для немсхаинчсских сортировочныхторо;;. Экономический' эффект только по ремонту составляет болеЬ-'ЗбООО.-рублей на-одну колесную пару в цепах 1996 года.

Автор пыражает глубокую прдзнательпоегь длиьдгроф. Шаповалову! В.В. за помощь, оказй1Н1угр;прп.разр'аб0тео четпергои, пятой и седьмой глав, а. такие д/r«,"прсф, *1ернЬвуДН, за-помощь, оказанную при разработка шестой главы.

Основное] содержаний да'гссе^гщшг onyumucpntnio"'в следующих работах:

КДемьяцов A.A., Укрпппцсв- М;Р./:Оглймщг«рг:г'параметров ходового' устройства /Щошшёйие на-дсгмошЧ'й -долговечноелг' путевых ii --<^ощспьш4х; -й&йив: - Ростов н/Д: РГУПС/1595, -С..9Й-99.

2. Демьянов A.A., Укрягащев М:Г.^Копалез Е,А; Применение методой унификации для люшшенш! надежности узлов трения //Повышение надежности и долговечности путевых и строительных машин: Ростов и/Д: РГУПС, 1995, -с'93-96,

3. Демьянов A.A., Украинцев М.Г. Анализ методов оптимального проектирования с позиций триботехники//Проблемы надежности машин: Ростов н/Д:РГУПС, 1995,-сЛ 11-114.

.4. Евдокимов Ю.А., Манба И.А., Кротов В.Н., Комиссарова C.B., Украинцев M Г. Проблемы износа и методы повышения долговечности железнодорожной техники// Актуальные проблемы железнодорожного транспорта, Ростов с/Д: РГУГ1С, 1995, с 3-5.

5. Евдокимов Ю.А. Демьянов A.A., Украинцев М,Г. Использование современных методов моделирования для снижения эксплуатационных расходов на железнодорожном трэнспорте//Актуалы1ые проблемы железнодорожного транспорта, Ростов н/Д, РГУПС, 1995, с.23-28.

6. Украинцев М.Г. Физическое модекиросанпс фрикционных систем //Повышгггпе иадекиост н долговсвдост пугезых и; строительных машин: Ростов н/Д: РГУПС, 1995, -с.49-52.

7. Украшщев М.Г. Фракционные замедзгателн - заградители. //Повышение надежности и долговечности иутевых и строительных машин: Ростов и/Д: РГУПС, {995,-с.! JO-i!3.

8. Украинцев М.Г. Анализ эксялуатацнонно-з;сопоыической эффективности систем управления тормозными позициями на сортировочных горках/^ Грузовая и коммерческая работа в условиях ръшоч-

. нон экономики: Сб.кауч:тр.-РГУПС. Ростов н/Д, 1995, -с.125-128.

9. Шаповалов A.B., Луценйо Б.П.. Украинцев М.Г., Бондаренко И.Я. Исследования фрикционных механических систем, совершающих колебательное движение в поле сил тяготения// Известия Высших учебных заведении Сев.Кав. регион, 1994, N»1-2. с.44-49.

10. Шаповалов В.В,, Ёрошецко А.И., Демьянов А А., Украинцев М.Г. Анализ коиструкттшно-э.ксплуатацкопных характеристик систем управления тормозными позициями ш сортировочных гор-ках//А1стуальнне проблемы железцодорадсисго тршижорта, Ростов н/Д: РГУПС, 5995, 0^-13.