автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Повышение надёжности работы гарнитуры стрелочного перевода для железнодорожных путей

На правах рукописи

Майоров Виктор Сергеевич

ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ РАБОТЫ ГАРНИТУРЫ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ

Специальность 05.02.02 Машиноведение, системы приводов и детали машин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ИЮЛ 2014 1ЧГШ-Щ-

Санкт-Петербург - 2014

005550532

005550532

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Войнов Кирилл Николаевич доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Механика и прочность», НИУ ИТМО Институт холода и биотехнологий

Дудкин Евгений Павлович, доктор технических наук, профессор, Петербургский государственный университет путей сообщения императора Александра I, профессор

Овелян Артём Апетнакович, кандидат технических наук, ОАО «Октябрьский электровагоноремонтный завод», технический директор

Санкт-Петербург-Витебское территориальное управление Октябрьской железной дороги -филиала ОАО «РЖД»

Защита диссертации состоится 23 октября 2014 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 212.010.03 на базе Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова по адресу: 190005, Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова и на сайте http://voenmeh.ru/science/dissertations.

Автореферат разослан 4 июля 2014 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.010.03, ,Л /

к.т.н., доцент / /^/у Петров Ю.В.

и

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

За всю историю существования железных дорог строение верхнего пути прошло долгую эволюцию. Менялись форма и материал рельсов и шпал, совершенствовались конструкции стрелочных переводов. Всё это связано с постоянно растущими скоростями движения железнодорожного транспорта и как следствие этого повышением требований к качеству проектирования и производства элементов верхнего строения пути, ведь от его состояния зависит безопасность движения поездов и комфорт пассажиров.

Ежегодно железнодорожное хозяйство несёт большие убытки, связанные с техническим обслуживанием, поддержанием в рабочем состоянии, ремонтом либо заменой вышедших из строя элементов верхнего строения пути. Кроме того, неправильное функционирование элементов верхнего строения пути ведёт к неверному распределению нагрузок, воспринимаемых ими от подвижного состава, что может привести к разрушению балластной призмы, восстановление которой требует больших капиталовложений и временных затрат. Поэтому на сегодняшний день задача разработки новых более надёжных и долговечных конструкций является актуальной. Это в полной мере относится, в частности, к конструкциям стрелочных переводов, как к одной из наиболее сложных механических систем верхнего строения пути.

Научная задача диссертации состоит в создании усовершенствованного стрелочного перевода, содержащего новый механизм замыкания, удовлетворяющий установленным критериям безопасности, прочности и надёжности, а также теоретическое обоснование существования такого механизма и создание метода его синтеза для обеспечения необходимых кинематических и динамических характеристик.

Цель диссертационной работы: на основании анализа технических проблем, связанных с механизмом переключения железнодорожного стрелочного перевода, разработать и исследовать усовершенствование перевода, с целью повышения надёжности его работы, включая его всепогодное использование и учитывая возможность попадания инородных предметов в зону примыкания остряков к рамным рельсам.

Решаемые задачи.

Для достижения указанной цели в диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

1. Изучение принципа действия стрелочных переводов, особенностей их проектирования, а также причин неплановых ремонтов.

2. Синтез новой конструкции гарнитуры электропривода стрелочного перевода повышенной надёжности.

3. Разработка методики расчёта элементов конструкции гарнитур электроприводов стрелочного перевода новой конструкции.

4. Разработка методики испытаний гарнитуры новой конструкции и создание лабораторного испытательного стенда.

5. Оценка экономической эффективности гарнитуры электропривода стрелочного перевода предлагаемой конструкции.

Научная новизна.

1. Предложен метод синтеза нового замыкающего механизма для гарнитуры стрелочного перевода, учитывающий специфические требования к его кинематическим и динамическим характеристикам.

2. Выявлены математические зависимости параметров работы нового типа замыкателя и построены соответствующие им графики.

3. Аналитически описаны динамические показатели работы замыкающего механизма стрелочного перевода и динамика взаимодействия механизма с элементами пути и подвижного состава.

4. Выполнено приближённое прогнозирование надёжности исследуемой системы.

Практическая ценность.

1. Выполненные расчёты и успешно апробированное физическое моделирование новой конструкции гарнитуры с внешним замыкателем позволяют рекомендовать результаты исследований для эксплуатационной реализации.

2. Разработан стенд для испытаний гарнитуры, позволяющий не только использовать его в учебном процессе железнодорожных вузов и техникумов, но и в научных исследованиях для дальнейшего возможного совершенствования работы внешнего замыкателя в различных скоростных и температурных режимах.

3. Предложенный алгоритм расчёта и методика исследования являются необходимым инструментом для инженеров конструкторских бюро, отделов надёжности и технологов.

4. Внедрение разработанного механизма и модернизация конструкции эксплуатируемых стрелочных переводов являются экономически целесообразными. Срок окупаемости инвестиций составляет не более 5 лет.

5. Практически устранена возможность отказов в следовании железнодорожных составов с переходом их на боковой путь или с бокового пути из-за наличия снега, льда или посторонних предметов (щебня, хравия и т.д.). Проведён расчёт ожидаемой экономической эффективности разработки.

Основные результаты и научные положения, выносимые на защиту:

1. Новый механизм гарнитуры с внешним замыкателем для стрелки и метод его согласования с приводами различной конфигурации.

2. Метод синтеза нового замыкающего механизма для гарнитуры стрелочного перевода, учитывающий специфические требования к его кинематическим и динамическим характеристикам.

3. Математические зависимости параметров работы нового типа замыкателя, необходимые для проектирования конструкции, удовлетворяющей установленным требованиям.

4. Динамические показатели работы замыкающего механизма стрелочного перевода и динамика взаимодействия механизма с элементами пути и подвижного состава.

5. Прогнозирование надёжности исследуемой системы.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы представлены на международной конференции «Трибология и надежность № 12» (Санкт-Петербург, 2012), восьмой международной научно-практической конференции «Образование и наука XXI века» (София, Болгария, 2012), III международном научно-практическом семинаре студентов, аспирантов и молодых учёных «Системы автоматизированного проектирования на транспорте» (Санкт-Петербург, 2012), международной научно-методической конференции «Путь XXI века» (Санкт-Петербург, 2013), международной конференции «Трибология и надежность № 13» (Санкт-Петербург, 2013). Имеются акты внедрения результатов диссертационной работы ООО «МК-20СХ» и ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I».

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 7 научных статьях, из них 2 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Личный вклад автора. Представленные в диссертационной работе результаты получены лично соискателем, либо при его непосредственном участии.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, основной части, содержащей 4 главы, заключения, словаря терминов, списка литературы, приложений. Общий объём диссертации - 125 страниц. Работа содержит 73 иллюстрации и 5 таблиц. Список литературы включает 114 библиографических источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении сформулированы актуальность работы, научная цель, решаемые задачи, основные научные результаты и положения, выносимые на защиту, приведены сведения о научной новизне и практической ценности работы, внедрению и апробации

результатов работы, вкладе автора, описаны структура и объем работы.

В Главе 1 в результате анализа работы стрелочных переводов были изучены конструктивные особенности стрелочных переводов и их гарнитур разных производителей, особенности проектирования стрелочных переводов, выявлены основные причины отказов механизмов стрелочных переводов (рисунок 1) и рассмотрены возможные пути решения существующих проблем.

■ отказы, вызванные воздействием льда и снега Я отказы, вызванные примерзанием деталей О отказы, вызванные нарушением смазки ¡ отказы, вызванные попаданием песка

отказы, вызванные попаданием камней

■ отказы, вызванные попаданием посторонних предметов и умышленным повреждением оборудования

Рисунок 1 - Распределение отказов механизмов стрелочных переводов

Проведённый анализ показал, что в настоящее время актуальной является задача разработки новой конструкции гарнитур стрелочных переводов, обладающих более высокой надёжностью по сравнению с типовыми гарнитурами, с частичной модернизацией геометрической формы остряка и шейки рамного рельса.

Поскольку предлагаемая конструкция гарнитуры является новой, необходимо её всестороннее исследование, включающее в себя определение рациональной конструкции и создание её математической модели, выполнение прочностных, статических и динамических расчётов, определение эксплуатационных характеристик гарнитур новой конструкции, а также экспериментальную проверку данных полученных в ходе исследования с оценкой надёжности и экономической целесообразностью внедрения.

В Главе 2 была поставлена задача синтеза нового механизма внешнего замыкателя для стрелки на основе проведённого патентного поиска и обзора научно-технической литературы с учётом совместимости нового механизма с эксплуатируемым на железной дороге оборудованием. Конструкции новых механизмов разных типов были синтезированы с использованием наименьшего количества звеньев и наиболее простых кинематических пар при условии обеспечения свойств механизма известных из «Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации». Были, в частности, рассмотрены механизмы внешних замыкателей клинового, винтового, червячного и кулачкового типов. Клиновой механизм замыкателя обладает более низкой надёжностью по сравнению со стандартным кляммерным, поскольку принцип его

работы основан только на свойстве самоторможения, т.е. не обеспечивая надёжного замыкания, данный механизм может заклинивать перевод, причём не только в крайних положениях, что недопустимо. Кроме того, для использования данного механизма стрелочный привод необходимо расположить вдоль пути, либо использовать дополнительный передаточный механизм, что также снижает надёжность конструкции. Винтовой механизм также не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к внешнему замыкателю, ввиду большого времени перевода и невозможности обеспечения перевода стрелки в ручном режиме. Червячный механизм может обеспечивать более быстрый перевод стрелки в отличие от винтового, но в его конструкции применяются дорогостоящие детали из цветных металлов, что может привести к актам вандализма. Стоит отметить, что он достаточно трудоёмок в изготовлении.

Кулачковый механизм внешнего замыкателя (рисунок 2), который был в дальнейшем детально разработан и представлен в данной диссертации, представляет собой наилучший вариант из предложенных, поскольку обеспечивает быстрый перевод остряков с их надёжным замыканием и фиксацией, возможность установки устройства ручного перевода, а также совместим с эксплуатируемыми приводами. Кроме того, данный механизм не обладает существенными недостатками эксплуатируемых типовых механизмов, например, широко распространённого на сети российских железных дорог кляммерного замыкателя ввиду своей конструкции. В частности, он компактнее и удобнее для обслуживания, а также защищён от вредных факторов, часто вызывающих отказы оборудования. На рисунке 3 показана структурная схема нового внешнего замыкателя для стрелки.

1 - тяга рабочая; 2 - ведущая планка; 3 - упор; 4 - направляющая; 5 - тяга межостряковая; 6 - рама замыкающая; 7 - кронштейн для крепления к острякам

ЛУ ЛУ я/ \я и 11 1! <У

Рисунок 3 - Структурная схема устройства стрелочного внешнего замыкателя: 1 - ведущая планка; 2 - основания; 3 - зажимы для крепления к рельсам; 4 - упор; 4.1 - опорная планка; 4.2 - фигурная накладка; 4.3 - регулировочная шайба; 5 - замыкающая рама; 5.1 - горизонтальная верхняя пластина; 5.2 - палец; 5.3 - горизонтальная нижняя пластина; 5.4 - вертикальные стержни; 6 - крепёжные детали; 7 - элементы электрической изоляции

Фаза Т

Фаза 2

Рисунок 4 - Схема фаз работы стрелочного внешнего замыкателя: 1 - планка ведущая; 4 - упор; 4.1- планка опорная; 4.2 - накладка фигурная;

4.3 — шайба регулировочная; 5 - рама замыкающая; 5.4 - стержни вертикальные

Работа внешнего замыкателя и взаимодействие составных частей показаны на рисунке 4. В исходном положении (фаза 1) левый остряк прижат и замкнут, а правый остряк отжат и через замыкающую раму зафиксирован внутренним замыкателем привода. Крайние положения ведущей планки обусловлены блокировкой в приводе. Конструкция данного механизма разработана автором под руководством доктора

технических наук, профессора Войнова КН. На разработку получен патент на полезную модель №124239 от 10.05.2012 г.

После разработки структурной схемы нового механизма были определены предварительные геометрические параметры звеньев механизма путём анализа действующих на механизм внешних нагрузок со стороны привода. Далее был произведён метрический синтез механизма замыкателя, в ходе которого были определены размеры звеньев следующим образом: если г - радиус стержня рамы а / - полная длина коромысла, то Ауп = 2г - ширина выступа упора, Ик = 2Иуп - ширина выступа фигурной планки (кулачка), (3-, = агс5т(4г/0 - максимальный угол поворота замыкающей рамы, /к < (/ - 2г) - длина фигурного выступа ведущей планки; размер упора определяется по известному перемещению остряков.

Затем был проведён динамический синтез, необходимый для согласования ускорений стрелочного электропривода с ускорениями звеньев механизма внешнего замыкателя и предотвращения заклинивания механизма. Задача динамического синтеза в данном случае отличается от классического варианта задачи, поскольку задан закон движения ведущего звена, а не ведомого. В силу специфики эксплуатации данного механизма жёстких требований к закону движения ведомого звена не предъявляется. Задача динамического синтеза в данном случае служит для нахождения требуемого профиля кулачка, обеспечивающего надёжную работу механизма без заклинивания. Расчёт теоретического профиля кулачка для разных вариантов законов изменения угла поворота замыкающей рамы с помощью математической модели, составленной согласно расчётной схеме, показанной на рисунке 5, с помощью средств МАТЬАВ.

В - точка касания ведомого звена с теоретическим профилем кулачка; С - центр вращения коромысла; I - длина коромысла; а - линейное перемещение кулачка; (3 - угол поворота коромысла; п-п - нормаль к теоретическому профилю в точке касания; V— абсолютная линейная скорость ведомого звена в точке 5; Кг - относительная линейная скорость ведомого звена в точке скорость кулачка в точке В; X - угол давления

t, с

Рисунок 6 - График углового перемещения коромысла P(t)

30

го 10 о -ю -20 -30

20 40 60 £ х, мм

Рисунок 8 - Теоретический профиль кулачка

Рисунок 7 - График линейного перемещения кулачка o(t)

Рисунок 9 - График изменения угла давления при движении механизма для соответствующих профилей На рисунках 6-9 приведены результаты расчёта в профилей кулачка в математической модели для трёх разных вариантов законов изменения угла поворота замыкающей рамы. На рисунке 9, помимо соответствующих полученным теоретическим профилям графиков изменения угла давления >.(t), штриховой линией отмечен критический угол давления Хтш. Координаты профиля вычислялись из угла (х = а + l(cospo — cos[¡) i у = I ■ sinfS

давления вычислялся как Л = arcta (—

\cosP

что наилучшими динамическими характеристиками обладает механизм с профилем №1, обеспечивающий необходимую скорость переключения без заклинивания.

После получения наилучшего профиля кулачка была проведена проверка работоспособности механизма с использованием программных продуктов SolidWorks Motion для исследования движения механизма и SolidWorks Simulation для

поворота как

где I - половина длины коромысла. Угол

+

tgp^, где х = др/да. Из рисунков видно,

исследования работы звеньев механизма под действием нагрузок от стрелочного привода.

Также кроме нового механизма гарнитуры с внешним замыкателем в данной главе было описано устройство для удаления снега, льда и камней из пространства между остряком и рамным рельсом. Данное решение для удаления инородных предметов заключается в создании в шейке рамного рельса окон прямоугольной формы, не влияющих на эксплуатационные характеристики рельса при условии его модернизации (например, при применении накладок для усиления сечения), и применении специальных накладок на остряке, входящих в данные отверстия при переводе стрелки. Конструкция модифицированного рельса была рассчитана методом конечных элементов. Расчёт показал, что максимальные напряжения при такой модификации рельса будут сосредоточены в шейке рельса и составят 154 МПа, а максимальное абсолютное смещение головки рельса не будет превышать 0,4 мм, что свидетельствует о возможности применения данного решения.

В Главе 3 произведено исследование замыкателя новой конструкции в динамическом режиме работы стрелочного перевода. Работа стрелочных переводов характеризуется четырьмя режимами: активным (режимом перевода стрелки; данный режим был подробно рассмотрен в главе 2), статическим (режимом ожидания), динамическим, а так же режимом взреза стрелки.

В динамическом режиме работы стрелочного перевода привод должен обеспечивать прижатие замкнутого остряка с заданным усилием и непрерывный контроль его положения в условиях прохождения подвижного состава по стрелке. Данный режим характеризуется восприятием гарнитурой и электроприводом динамических воздействий со стороны колесных пар — вибраций, усилий, ударов, упругих деформаций и пр.

Механизм замыкателя предназначен для удержания прижатого остряка в рабочем положении несмотря на действие отжимающей силы, при этом ввиду ряда факторов эта сила не является статической и носит ударный характер. Для определения величины нагрузки целесообразно воспользоваться методами математического моделирования.

На основании данных статистики было сделано предположение о том, что наиболее опасной составляющей полной нагрузки является поперечная сила. Отжимающая сила, для противодействия которой и применяются механизмы замыкателей, пропорционально связана с данной нагрузкой, поэтому для продолжения исследования необходимо определить её величину.

Для определения величины ударной нагрузки, действующей со стороны колеса на остряк, проведём компьютерный эксперимент. Составим динамическую модель жёсткой тележки (рисунок 10), въезжающей на стрелочный перевод с маркой

крестовины 1/11 на боковой путь в пошёрстном направлении с максимально допустимой скоростью 40 км/ч, с помощью модуля анализа движения SolidWorks Motion. Интерпретация данных моделирования позволит проверить гипотезу о распределении составляющих нагрузки для обоих взаимодействующих с остряком колёс и получить их численные значения.

Рисунок 10 - Общий вид модели.

Выражение для вычисления поперечной силы можно получить, разрешив относительно искомой величины уравнение суммы моментов всех сил действующих на тележку относительно её шкворня:

Ми + Мтр + Мр = 0, (1)

где Ми - момент инерционных сил (Н-м), возникающих при вращении тележки вокруг шкворня, Мтр - момент сил, вызванный трением между бандажами колёс тележки и рельсами, Мр - момент от реакции рельса относительно шкворня тележки. Раскрыв физический смысл слагаемых (1), получим:

-^+3^а-сау(О = 0, (2)

где /0 - полярный момент инерции тележки относительно шкворня (кг-м2), а - половина размера базы тележки (м), - величина горизонтального отжатия остряка (м), р - коэффициент трения колеса по рельсу, £) - нагрузка от колеса на рельс (Н), с - боковая жёсткость пути (Н/м), < - время от начала накатывания колеса на перо остряка (с).

Решив уравнение (2) относительно К6 = су(£), получим формулу для расчёта поперечной силы:

Уа =---, где к = (3)

Формула (3) может быть использована только для определения максимальной боковой силы. В частности, при расчёте описанного случая аналитическим методом максимум Уб составляет 46 кН, что доказывает адекватность динамической компьютерной модели.

В результате выполнения компьютерного эксперимента получим массивы

значений нормальной и поперечной составляющих силы, действующей со стороны гребня колеса на рабочую грань криволинейного остряка при движении тележки на боковой путь. Соответствующие зависимости показаны на рисунке 11.

Время. е Время, с

Рисунок 11 - Результаты эксперимента

Анализ результатов показал, что наибольшие значения нормальной и боковой нагрузки возникают одновременно. Таким образом, для определения отжимающей силы и исследования работоспособности механизма замыкателя под действием этой силы исследуем напряжённо-деформированное состояние стрелочного перевода в данный момент времени с помощью инструмента прочностного анализа методом конечных элементов SotidWorks Simulation. Для этого приложим в месте контакта первого набегающего колеса соответствующие максимальные значения обеих составляющих нагрузки.

Проведём эксперимент в два этапа. На первом этапе исследуем прогиб остряка в динамическом режиме работы стрелочного перевода под действием нагрузки от проходящего подвижного состава для определения величины и направления силы, непосредственно действующей на механизм замыкателя. На втором этапе произведём расчёт механизма замыкателя в нагруженном состоянии.

На основании анализа полученных в результате расчёта эпюр (рисунок 12, 13) можно сделать вывод о том, что механизм внешнего замыкателя предлагаемой конструкции сохраняет свои эксплуатационные свойства в динамическом режиме работы стрелочного перевода и пригоден доя установки на современных стрелочных переводах. При этом запас прочности равен 2,5.

Рисунок 12 - Исследование отгиба остряка под действием нагрузки от проходящего подвижного состава; результирующая сила отгиба 36248 Н

2** П7 Ш»

Рисунок 13

224 Ж Ж& 203 а»

тэбймед

игтт® гъгття ш

тштя £>! 186860,6 40 т 2Я2&

!

_______ ! 00

Пред»» тучиеж 6Ж 422 йШ.Й

Расчёт механизма замыкателя в нагруженном состоянии

В Главе 4 были проведены стендовые испытания механизма замыкателя нового типа на изготовленной масштабной физической модели (рисунок 14, 15). Была оценена его работа и проанализирован процесс развития износа замыкающей рамы, периодически входящей в контакт с поверхностью планки. Для прогнозировании износа рамы замыкателя была создана математическая модель, использующая аппарат

регрессионного анализа с определением доверительного интервала. В ходе эксперимента было определено, что износ рамы в месте контакта с планкой не превысит 2 мм через 20 лет эксплуатации. На основании этого можно сделать вывод о целесообразности внедрения механизма новой конструкции на эксплуатируемых и вновь проектируемых стрелочных переводах.

Рисунок 14 - Детальная компьютерная Рисунок 15 - Масштабная физическая

модель гарнитры модель гарнитуры

Также была проведена оценка экономической эффективности внедрения усовершенствованной гарнитуры стрелочного электропривода при создании гибкого производственного модуля для изготовления деталей новой гарнитуры. По результатам расчёта срок окупаемости данного проекта составит 7 лет. Полученные результаты подтвердили целесообразность применения механизма предлагаемой конструкции.

В приложении к диссертации приведено прогнозирование повышения надёжности работы гарнитуры стрелочного перевода при применении новой конструкции внешнего замыкателя. Поскольку предлагаемая конструкция гарнитуры с внешним замыкателем является новой, статистические методы определения показателей надёжности оказываются неприменимыми в связи с отсутствием массовой эксплуатации. Однако, данные статистики отказов модернизируемой конструкции (стандартной гарнитуры с кляммерным внешним замыкателем), приведённые в главе 1, и их анализ позволяют выявить основные внешние и внутренние факторы, приводящие к отказу механической системы, а так же их вероятностные характеристики.

Для оценки повышения надёжности гарнитуры стрелочного перевода при модернизации механизма внешнего замыкателя был использован относительный

"гМ

показатель расчетного повышения надежности системы Л = где - надежность

стандартной конструкции, У2(() - надёжность предлагаемой конструкции.

При анализе было сделано допущение, что надёжность системы изменяется по экспоненциальному закону, при этом интенсивность внезапных отказов неизменна. Данное допущение справедливо при определении надёжности только с учётом внезапных отказов при номинальном режиме работы системы.

Таким образом, надёжность стрелочного перевода может быть найдена как

VCO = к ■ PCO,

где К = Кк- КР- Кэ- поправочный коэффициент;

К1К - конструкционный коэффициент,

К1Р - коэффициент ремонтной сложности системы,

К1Э - эксплуатационный коэффициент;

Pj(t) = e~Álr' ■ ■ e~Ä1«e -вероятность безотказной работы системы;

Л1г - интенсивность отказов гарнитуры привода;

А1э — интенсивность отказов элементов пути;

А1к - интенсивность отказов крепёжных элементов;

/-условный срок оценки надёжности.

После определения надёжностей для стандартной и предлагаемой конструкции гарнитуры стрелочного перевода было найдено расчётное повышение надёжности работы перевода при модернизации гарнитуры, которое составило 4%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме повышения надёжности работы стрелочных переводов и является законченным исследованием, содержащим новое решение научно-технической задачи.

1. Выявлены основные причины неплановых ремонтов стрелочных переводов, вызванные отказами механизмов замыкателей.

2. Произведён анализ альтернативных конструкций механизмов стрелочных переводов.

3. Разработан и испытан с помощью компьютерного моделирования новый механизм внешнего замыкателя.

4. Произведён анализ нагрузок, действующих на механизм в условиях эксплуатации. Разработана методика структурного, метрического и динамического синтеза механизмов нового типа.

5. Разработана программа для автоматизированного расчёта и проектирования механизмов нового типа.

6. Создана динамическая компьютерная модель механизма нового типа для исследования его движения.

7. Разработаны дополнительные устройства для удаления снега из пространства между остряком и рамным рельсом и для обогрева механизма замыкателя.

8. Исследована работоспособность механизма внешнего замыкателя новой конструкции в динамическом режиме работы стрелочного перевода.

9. Произведено математическое моделирование и анализ нагрузок на стрелочный перевод от проходящего состава при движении на боковой путь.

10. Произведено компьютерное моделирование работы стрелочного перевода в динамическом режиме и получено значение прогиба остряка, отжимающей силы и нагрузки на механизм замыкателя.

11. Произведён расчёт механизма замыкателя, подтверждающий возможность применения замыкателя новой конструкции в современных стрелочных переводах.

Таким образом, полученные научные и экспериментальные результаты полностью подтвердили эффективность и целесообразность применения гарнитуры стрелочного перевода предлагаемой конструкции на железной дороге.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации из перечня ВАК:

1. Майоров B.C. Динамический синтез и моделирование механизмов гарнитур стрелочных электроприводов с внешними замыкателями // Известия Петербургского университета путей сообщения.-2013. - № 1(34).-С. 122-127.

2. Майоров B.C., Майоров Вл.С. Моделирование динамических нагрузок подвижного состава на стрелочные переводы // Техника железных дорог. -2013. -№2(22).-С. 37-41.

Публикации в других изданиях:

3. Майоров B.C. Проектирование механизмов стрелочных переводов // Системы автоматизированного проектирования на транспорте: тезисы П1 Международного научно-практического семинара студентов, аспирантов и молодых учёных, 17-19 апреля 2012 г. - СПб.: ПГУПС, 2012. - С. 45-47.

4. Майоров B.C. Модернизация механизмов стрелочных переводов/Материалы 8-ой международной научно-практической конференции «Образование и наука XXI века». - София: «Бял ГРАД-БГ», 2012. - Т. 46. Технологии. - С. 104-106.

5. Майоров B.C. Проблемы, связанные со стрелочными переводами, и возможные пуш их решения // Трибология и надежность № 12: Сборник научных трудов XII Международной конференции. - СПб.: ПГУПС, 2012. - С. 133-137.

6. Майоров B.C. Совершенствование конструкции внешнего замыкателя // Трибология и надежность № 12: Сборник научных трудов XII Международной конференции. - СПб.: ПГУПС, 2012. - С. 129-133.

7. Войнов К.Н., Майоров B.C. К оценке надёжности работы стрелочных переводов // Трибология и надежность № 13: Сборник научных трудов ХП1 Международной конференции. - СПб. - С. 49-57.

8. Патент 124239 RU 124239 U1 МПК B61L5/10 (2006.01). Внешний замыкатель для стрелки / Майоров B.C., Войнов К.Н.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО ПГУПС - 2012119111/11; заявл. 10.05.2012; опубл. 20.01.2013, Бюл. №2.

Подписано в печать « 02» июля 2014 г. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 4483

Типография «Восстания -1» 191036, Санкт-Петербург, Восстания, 1.