автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение ресурса гребней колес путем лубрикации их твердой смазкой

министерство путей сообщения российской федерации РОСТОВСКИЙ государственный университет путея сообщения

?Г5 ОД

На правах рукописи

2 0 ' '.. 7 УДК 629.4.027.434:021.89.895

ПИНЕВИЧ Елена Витальевна

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА ГРЕБНЕЯ КОЛЕС ПУТЕМ ЛУБРИКАЦИИ ИХ ТВЕРДОЙ СМАЗКОЙ

05.22.07 — Подвижной состав железных дорог и тяга поездэв 05.02.04 — Трение и износ в машинах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростоа-на-Дону 1997

Работа выполнена в Ростовском государственном университете путей сообщении.

Научный руководитель:

доктор технических наук, академик А'ГРФ, профессор Ахвер-диев К. С.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, академик АТРФ, профессор Балок Л. В.;

кандидат технических паук, доцент Толгшнская Н. Б.

Ведущее предприятие:

Сеперо - Кавказская железная дорога (г. Ростов-на-Дону),

¡1 ЗО

Защита состоится 23 мая 1997 г, в ./-/ .... . часои на заседании специализированного совета Д 114.08.01 в Ростовском государственном университете путей сообщения: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Народною ополчения, 2, РГУГ1С, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета путей сообщения.

Отзыв в двух экземплярах, заверенный печатью, просим выслать в специализированный совет по указанному адресу.

Автореферат разослан « апреля 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к. т. н., доцент

М. П. ЛИВШИЦ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В современных условиях одной из важнейших задач, стоящих перед железнодорожным транспортом, является обеспечение высоких объемов перевозок при рациональном использовании материальных, энергетических и трудовых ресурсов. Повышение эффективности использования транспорта в условиях высокой стоимости ресурсов осуществляется путем снижения времени доставки грузов и увеличения веса поездов. В таких критических условиях эксплуатации наиболее острой становится проблема износа узлов и механизмов подвижного состава.

Одним из ответственных узлов подвижного состава является пара трения "колесо-рельс", которая определяет основной процент от общего объема производимых ремонтных работ.

При входе подвижного состава в кривой участок пути направляющие колеса упираются в наружный рельс, создавая необходимый момент для поворота тележки. В результате происходит значительное увеличение контактных нагрузок, перерасход мощности на тягу локомотива, снижение безопасности движения с точки зрения всползания колеса на рельс.

Одним из эффективных методов снижения износа гребней колес является лубрикация. Несмотря на то, что смазка пары трения "колесо-рельс" направлена на устранение последствий, а не причин износа, во всем мире она нашла широкое применение и в процессе эксплуатации подтвердила высокую эффективность использования.

В связи с этим наибольшую актуальность приобретает задача научно-обоснованного прогнозирования свойств вязко-пластичных смазок с целью эффективной разработки новых смазочных композиций.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью настоящего исследования является разработка твердой смазки с оптимизированными триботёхнйческими характеристиками для повышения ресурса гребней бандажей колесных пар, применение которой значительно снизит эксплуатационные расходы на содержание подвижного состава и рельсового пуга.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате выполненных исследований получены следующие результаты:

- используя уравнение Генки-Ильюшина, впервые выведен аналог уравнения Рейнольдса, применение которого позволяет прогнозировать триботехнические свойства смазок в зависимости от их реологии;

- установлено влияние параметра пластичности смазок на фактор износа гребней колес и безопасность движения подвижного состава в кривом участке пути;

- произведена систематизация методов комплексного решения проблемы повышения ресурса гребней колес подвижного состава и боковой поверхности головки рельса;

- установлены основные факторы, влияющие на долговечность твер-досмазочной пленки в системе трения "колесо-твердая смазка-рельс";

- с использованием методов физического моделирования и планирования эксперимента разработан и оптимизирован состав твердой смазки РАПС;

- с использованием машины трения СМТ-1 и установки трения-скольжения конструкции РГУПС исследовано влияние нагрузочно-скоростных режимов работы на триботехнические характеристики рельсовых смазрк;

- определены показатели эффективности для различных смазок, применяемых для лубрикации гребней колес и боковой поверхности головки рельса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в следующем:

1. Разработана твердая смазка для лубрикации гребней колес (положительное решение № 603 от 5.06.95 на заявку 94006254/04).

2. Выведенная теоретическая зависимость влияния параметра пластичности смазок на их работоспособность в паре трения "колесо-рельс" позволяет значительно снизить объем экспериментальных исследований при разработке и изучении свойств новых смазок.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Твердая смазка РАПС используется для лубрикации гребней колес электропоездов ростовского локомотивного депо.

Применение твердосмазочных стержней РАПС позволило снизить интенсивность износа гребней колес моторных вагонов в 1,7... 3,5 раза, прицепных-в 1,4... 2,5 раза, затраты электроэнергии в 1,1 ... 1,14раза.

Годовой экономический эффект от лубрикации гребней колес одного электропоезда ростовского локомотивного депо составляет 1,251 млн. руб.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы были доложены, обсуждены и одобрены на следующих конференциях:

1. Совместный научно-технический совет Департамента локомотивного хозяйства и ВНИИЖТа, 1995 г.

2. Научно-технический совет Управления СКЖД, 1995 г.

3. Юбилейная научно-методическая конференция, посвященная 50-летию Победы, 130-летшо МПС, 65-летию РГУПС, 1995 г.

4. Совместном заседании кафедры: "Высшая Математика-2", "Локомотивы и локомотивное хозяйство", "Путевые и строительные машины", 1997 г.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ. Некоторые вопросы диссертации отражены в отчетах по научно-исследовательской работе РГУПСа кафедры "Высшая Математика-2" и "ПСМ". Получено положительное решение по заявке на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемых источников и приложений. Работа содержит 167 страниц машинописного текста, 14 таблиц, 49 рисунков, библиографический список используемых источников из 113 наименований и приложения на 17 страницах.

Содержание работы

ВО ВВЕДЕНИИ отражена актуальность исследуемой проблемы, поставлена цель исследований, определены основные положения, которые выносятся на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведен обзор и анализ трудов ряда отечествен ных и зарубежных авторов в различных областях науки и техники, которьи непосредственно связаны с проблемой повышения ресурса гребней коле1 подвижного состава и боковой грани головки рельса, а также с разработке! смазок, используемых в экстремальных условиях эксплуатации. Произведе на систематизация методов, направленных па снижение износа пары трени "колесо-рельс" Установлено, что одним из эффективных способов повыше ния ресурса гребней колее, с точки зрения реализации его в кратчайши сроки, является лубрикация. Лубрикация гребней колес направлена н только на снижение износа контактирующих поверхностей, но и на умеш шение затрат мощности на тягу локомотива, а также повышение безо пас ности движения подвижного состава в кривых участках пути.

Тяжелонагруженная пара трения "колесо-рельс" является открыто! где "антифрикционная" поверхность трения (нуждающаяся в лубрикация переходит во "фрикционную" (где смазка недопустима), поэтому смазо1 ный материал должен наноситься и выполнять свои функции строго в точг проскальзывания 1ребня по боковой поверхности головки рельса. На осн< вании этого были установлены основные требования, предъявляемые смазкам:

1. Повышенная нагрузочная способность.

2. Высокая адгезия к подложке.

3. Низкая адгезия с абразивной средой.

4. Стабильность свойств в широком диапазоне влажности и темпер тур.

5. Стабильность свойств при хранении.

6. Экологическая чистота.

7. Пожарная безопасность.

8. Низкая стоимость.

Проанализировав эти требования, было установлено, что наибол перспективными смазками для лубрикации гребней колес являются тве дые.

На основе проведенного анализа существующих схем нанесения смазок выявлено, что наиболее рациональными являются бортовые гребнесма-зыватели, которые в дальнейшем были использованы для проведения эксплуатационных испытаний.

Основными задачами диссертационной работы явились:

1. Математическое прогнозирование триботехнических характеристик смазок в зависимости от их реологии.

2. Определение влияния параметра пластичности смазок на фактор износа пары трения "колесо-рельс".

3. Установление влияния реологии смазок на безопасность движения подвижного состава в кривых участках пути.

4. Определение основных факторов, влияющих на долговечность твердосмазочной пленки в паре трения "колесо-рельс".

5. Разработка и оптимизация состава твердой смазки РАПС.

6. Исследование триботехнических характеристик твердой смазки для возможности более широкого ее применения.

7. Эксплуатационная проверка полученных результатов.

8. Определение экономической эффективности от внедрения твердой смазки в производство.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена теоретико-математическому обоснованию перспективности выбора твердых смазок для лубрикации гребней колес подвижного состава.

Схема взаимодействия колеса с рельсом при одноточечном контакте представлена в виде контакта двух цилиндров бесконечной длины с радиусами 1*1 и 112 и центрами вращения в точках О1 и Ог соответственно. Внутренний цилиндр ( С гг ) вращается с постоянной угловой скоростью со, а внешний ( С г, ) жестко закреплен.

Впервые, используя уравнение Генки-Ильюшина (1), выведен аналог уравнения Рейнольдса (2) и на его основе решена задача прогнозирования триботехнических характеристик смазок в зависимости от их реологии.

при 1- - /?г

при следующих граничных условиях: (Гг=0 , (Го

) \Ув^О ; при ь^е-созв^гС^пЬ;

где р - гидродинамическое давление; ¡я ^¡^ - вектор скорости;

у - плотность;

^ - предельное напряжение сдвига;

^ - тензор скоростей деформации;

V - оператор Гамильтона;

в - эксцентриситет;

И' - интенсивность скоростей деформации;

уу - динамический коэффициент вязкости

А

I\

где

(2)

д _ гЫ .

PC) * -Я* * fa t tf f Дг d*

Интегрируя уравнение (2), получим:

1. Проекцию результирующей сил давлений, отнесенной к единице длины внешнего цилиндра на ось (2 Z

= J* P((fjRcos<ect<f =

= AR4,(sin - Sin1?,) -

- /Г/? f ^ </2 - V/

COS & - COS IP, + COS^z - COSy,^ ±

+

PS) Г -/ COS</>,

г

(/ + ¿easy)

(1 + fleos Чг)г

f

f

f

f+ÜCOSVe. lídCOSVA

2. Проекцию результирующей сил давлений к единице длины внешнего цилиндра на ось ах

- Víx = - Г PMswVctV = • л

- JtfV, -eos tf)

Л ( ^ - 4, CoS4><

- </г 5СП Ч>1 ) ~

3. Проекцшо результирующей сил трения, отнесенной к единице длины внутреннего цилиндра на ось 0 г. 2.

Р27

'Р

ЫЩ -

- Ц>г - СОЗУ, ) -

А Ло 1 + А ЖЗУг \)$ ,

3 ¡)г Ш И-ЯСОЗУ,

• [1 г /) соз ч>0)( ^ ~ Т+1сЩ,

- 4Ш1- СГшн'(фе>IVс/Ч

2 -Зи

4. Проекцшо результирующей сил трения ( Рх тр) , отнесенной к единице длины внутреннего цилиндра на ось Ог X

Г*

дст\ ср

ъг

КсозЧеМ*

гг г саз^

В результате численного анализа установлено, что при увеличении параметра пластичности коэффициент трения и поддерживающее усилие, создаваемое слоем смазки возрастает (рис. 1, 2). Причем, при параметре пластичности близком к единице коэффициент трения стабилизируется.

0,2

CJ

Рас, I.

щ

MCI)) I!

эксцентриситет

Установлено, что смазочные композиции с высокой вязкостью, обладающие повышенной нагрузочной и удерживающей способностью, обеспечивают снижение фактора износа гребней колес и повышение безопасности движения подвижного состава в кривых участках пути.

Полученные результаты послужили теоретической основой для разработки твердой смазки с целью применения ее для лубрикации гребней колес подвижного состава.

Х- С,01 —WZ.

кг

Влияние парамегра пластичности на коэффициент трения: >21 - коэффициент трепня; А - паря-ластнчмости; X - относшсльный

Л-ù ojy

ом

й г 0.4 0.6 0,3 ! /л « ifi <.s А

Рис. 2. Влияние парамегра пластичности на поддерживающее усилие, создаваемое слоем смазки:

-поддерживающее усилие, А - параметр пласт ичности; X - относительным эксцен триситет

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ разработана структурная модель системы "колесо-твердая смазка-рельс" с учетом факторов, влияющих на работоспособность смазочной пленки.

Используя метод анализа размерностей, составлено критериальное уравнение подобия:

с,

За симплекс известного параметра было принято отношение линейного размера колеса и ролика. Используя симплекс известного параметра, получаем масштабные коэффициенты перехода от натуры к модели:

1. Удельное давление Руи— Рун.

2. Скорость качения ум=ун.

3. Путь трения ЬМ=ЬН СГ1.

4. Температура в зоне трения 1м=ь,.

5. Номинальная площадь контакта 8И=8Н-СГ2.

6. Толщина пленки Ь„=Ь„ СГ1.

7. ВЯЗКОСТЬ Г1м=Т1н.

8. Теплоемкость д|,2,зк—Я1,2,зн-

9. Адгезия АМ=АН.

10. Твердость смазки Н^^Н^н.

11. Диаметр колеса £)и=Сн-СГ'.

12. Долговечность пленки Д„=ДНС1.

Для проведения модельных испытаний пластичных и твердых смазок были выбраны машина СМТ и установка трения-скольжения высоких контактных нагрузок конструкции РГУПС.

На машине СМТ использовались контробразцы "ролик-ролик", один из которых вытачивался со специально рассчитанной площадью контакта.

Момент трения регистрировался самописцем, подключенным к машине трения. Долговечность смазок определялась в минутах по предельному моменту трения и характерному металлическому звуку. Испытания проводились при скоростях у=0,2...0.6 м/с и давлениях Р=1...3 ГПа. Для проверки достоверности полученных результатов некоторые смазочные композиции были испытаны на установке трения конструкции РГУПС. Используемые контробразцы "шарик-диск" были выполнены из стали ШХ (ННС 55...58) и Сталь 45 (ИКС 50...55) соответственно. Режимы проведения испытаний соответствовали машине трения СМТ.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА посвящена разработке смазки РАПС и исследованию ее работоспособности при различных режимах и условиях работы.

Подбор оптимального состава смазочной композиции РАПС производился по двум критериям оценки: ресурс времени работы и коэффициент трения.

Известно, что твердые смазки состоят из четырех основных групп компонентов:

1. Связующее (определяет адгезию и когезию пленки).

2. Антифрикционная присадка (определяет триботехнические свойства смазки).

3. Растворитель (обеспечивает необходимую толщину пленки).

4. Другие добавки (придают специальные свойства смазке).

Исходя из этого, методика разработки смазок РАПС состояла из четырех этапов.

Используя методику планирования эксперимента, была проведена оптимизация смазки РАПС-2.

Оптимальный состав смазки РАПС-2 обладает следующим соотношением компонентов:

1. Связующее (высокомолекулярное органическое вяжущее вещество) - 50%.

2. Антифрикционный компонент -19,6%.

3. Антизадирная присадка - 10,5%.

4. Углеводородный растворитель - остальное.

Поскольку РАПС-2 является твердой смазкой - покрытием, то ей необходимо время на высыхание, которое составляет 1=20 мин.

В связи с этим ведущими специалистами РГУПС был разработан сма-, зочный стержень (т.с.с.) РАПС-3 путем исключения углеводородного растворителя „из состава смазки РАПС-2. Ресурс работы стержня составляет Д=210 мин.

Смазка обладает высокой несущей и удерживающей способностью, низкой адгезией с абразивной средой, экологической чистотой, пожарной безопасность^,, низкой, стоимостью. При использовании в эксплуатации т.с.с. РАПС-3 обеспечивается простота подачи смазки в зону трения и простота обслуживания лубрикаторов.

Для изучения триботехнических свойств смазочных композиций были проведены сравнительные испытания смазок путем разового нанесения их на поверхности трения образцов "ролик-ролик", установленных на машине СМТ-1.

В процессе исследований момент трения регистрировался самописцем. Начало заедания определялось по предельному моменту трения.

Испытания состояли из шести серий опытов.

Первая серия опытов посвящена изучению влияния нагрузки на коэффициент трения. Для этого было выбрано 13 вариантов смазок. В результате было установлено, что для большинства стандартных смазок коэффициент трения достигает своего максимального значения при нагрузке Р=2ГПа. При дальнейшем увеличении нагрузки коэффициент трения начинает плавно снижаться (рис. 3).

}

цкг

{КГ

цт цю ух дно ¡¡в ¡¡т

Г'не п/с

р-

(Я & / (! (и I (15 а т л

Рис. 3. Влияние изменения давления на коэффициент трения смазок: 1-№ 158 (ТУ 38101320-71);

2 - ВНИИНП-235 (ТУ 38101297-78);

3 - ВНИИНП-231 (ОСТ 3801 1 13-76);

4 - Солидол-Ж (ГОСТ 1039-79);

5 - ЦИАТИМ-202 (ГОСТ 1110-75);

6 - АЭРОЛ (ТУ 38201 171-74); 7-ИНДА (ТУ 38101991-84);

8 - РАПС-2;

9 - МУС-3 А (ТУ 38-10171 -74);

10 - РП (ТУ 32 ЦТ2133-3-92);

11 - ЛИТА (ОСТ 3801295-83);

12 - ВНИИНП-242 (ГОСТ 20421-75);

13 - РАПС-3

2,4 ф*

Рис. 4. Влияние изменения скорости на коэффициент трения смазок:

1 - № 158 (ТУ 38101320-71);

2 - ВНИИНП-235 (ТУ 38101297-78);

3 - ВНИИНП-231 (ОСТ 3801 113-76);

4 - Солидол-Ж (ГОСТ 1039-79);

5 - ЦИАТИМ-202 (ГОСТ 1110-75);

6-АЭРОЛ (ТУ 38201 171-74);

7-ИНДА(ТУ 38101991-84);

8 - РАПС-2;

9 - МУС-ЗА (ТУ 38-10171-74);

10 - РП (ТУ 32 ЦТ2133-3-92);

11 - ЛИТА (ОСТ 3801295-83);

12 - ВНИИНП-242 (ГОСТ 20421-75); 13-РАПС-3

Вторая серия опытов посвящена изучению влияния скорости на коэффициент трения. Во всех анализируемых случаях с увеличением скорости происходит снижение коэффициента трения. Смазка ЛИТА (ОСТ 380129583) обладает наибольшей стабильностью коэффициента трения (рис. 4).

Третья и четвертая серия опытов были посвящены изучению влияния изменения нагрузки и скорости на долговечность работы смазок.

Графики зависимостей были построены для пяти наиболее оптимальных рельсовых смазок. Лучшие результаты показал смазочный стержень РАПС-3. .

Из пятой и шестой серии опытов установлено влияние влажности и температуры окружающей среды на долговечность смазок. .

Испытания проводились в реальных условиях эксплуатации в зимнее и летнее время года. При увеличении температуры воздуха долговечность смазочных пленок повышается. Увеличение влажности отрицательно влияет на ресурс времени работы смазок. Исключение составляет смазочный стержень РАПС-3, который обладает наибольшей стабильностью свойств.

В результате проведенных сравнительных испытаний можно сделать вывод, что разработанные смазочные композиции РАПС превосходят имеющиеся аналоги по триботехническим характеристикам в различных режимах и условиях работы.

По результатам проведенных испытаний найден показатель эффективности для различных смазок (рис. 5).

Расчет показателя эффективности производился согласно формуле:

П = я

с ■ & '

где - ресурс времени работы смазки (мин);

^ - коэффициент трения; ¿' - стоимость (103 руб на октябрь 1994 г). В результате произведенных расчетов получились следующие показатели эффективности:

- МУС-ЗА (ТУ 38-10171-74) Пэ=0,072;

-РП (ТУ 32 ЦТ 2133-3-92) Пэ=0,24;

-СПП(ТУ 32 ЦТ 2186-93) Пэ=0,21;

- см. Белоссевича П,=0,48;

- РАПС-1 П,= 1,22;

- РАПС-2 Пэ=1,6;

- РАПС-3 Пэ=2,6.

Проанализировав полученные значения, установлено, что смазка

РАПС-3 в 5,4 раза превосходит лучшую до настоящего времени смазку - покрытие проф. Белоссевича.

Рис. 5. Сравнительная диаграмма показателей эффективности смазок:

- эфсректиИность (П3)

- ресурс времени работы /л^ин.}

- стоимость (С* fO1, pyff) (на октя$рь199к

- коэффициент трения (fjp.)

ПЯТАЯ ГЛАВА содержит основные результаты эксплуатационной проверки работоспособности смазки РАПС в сравнении с имеющимися аналогами.

Для проведения испытаний был выбран контрольный участок кривой в горловине станции Ростов-Главный между стрелочными переводами №4, 8 и №16, 26. Радиус кривой составлял 11=300 м. Грузонапряженность участка - 23,753 т брутто/км сут. Смазки наносились на боковую грань головки рельса вручную натиранием и с помощью кисточки.

В результате проведения сравнительных эксплуатационных испытаний установлено, что твердосмазочные стержни РАПС-3 обладают следующими преимуществами:

1. В сравнении с другими аналогами обладают максимальным ресурсом времени работы.

2. Надежно наносятся на требуемую поверхность трения, создавая при этом непрерывную, прочную, антифрикционную пленку.

3. Нанесенный слой смазки изначально сухой, в связи с чем он не выдавливается на бандаж колеса и поверхность катания рельса, а также исключает адгезию смазочного покрытия с абразивной средой.

4. Смазочная пленка РАПС-3 выдерживает многократное нагружение в широком диапазоне температур и влажности окружающей среды.

Твердосмазочные стержни РАПС-3, помещенные в полимерные трубки, были заправлены в лубрикаторы конструкции РГУПС (ВТУ 0245-00301116006-1995), установленные на электропоездах ростовского локомотивного депо.

В результате эксплуатационной проверки смазки РАПС при помощи бортовых гребнесмазывателей было установлено следующее:

1. За период проведения испытаний с 14.11.95 по 25.01.96 интенсивность износа гребней колес на электропоездах опытной группы (оборудованными лубрикаторами) в сравнении с контрольной (без лубрикаторов) снизилась:

-для моторных вагонов 1,7...3,5 раза;

- для прицепных вагонов 1,4...2.5 раза.

В табл. 1 приведены данные по износу гребней колес.

Таблица 1

Сравнительные результаты интенсивности износа гребней колес

Показа тели износа Опытная группа Контрольная группа

ЭР-9п-62 ЭР-9п-70 ЭР-9п-252 ЭР-9п-45

мот приц мот приц мот приц мот приц

1 .Средний износ гребня колеса (мм) 0.25 0.20 0.125 0.281 0.45 0.525 0.5 0.425

2.Интен-сивность износа (мм/тыс км пробега) 0.015 0.012 0.010 0.021 0.026 0.030 0.035 0.030

2. За период проведения испытаний с 01.06.96 по 01.08.06 расход электроэнергии на тягу электропоездов снизился:

'' i

- в направлении Ростов-Лихая в 1,1 раза;

- в направлении Ростов-Таганрог в 1,11... 1,14 раза.

В табл. 2 приведены сравнительные данные по удельному расходу электроэнергии электропоездами, оснащенными лубрикаторами и без них.

В работе приведен расчет экономической эффективности от использования твердосмазочных стержней РАПС. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 1,251 млн. руб. для одного электропоезда ростовского локомотивного депо.

Таблица 2

Влияние лубрикации на удельный расход электроэнергии

№ эл. секц направление осна ще ние ИЮНЬ 1996 ИЮЛЬ 1996

уд. расход на 1 км пути экономия на 1 км пути уд. расход на 1 км пути экономия на 1 км пути

квтч руб квтч руб квтч руб квтч руб

70 Таганрог с луб-рика-тором 241.2 76363.92 22.35 7076.01 231.05 73150.43 59.49 18834.53

50 без лубрикатора 263.55 - 83439.93 290.54 91984.96

62 Лихая слуб-рика-тором 203.4 64396.44 33.07 10469.96 241.62 76496.89 - -

69 без лубрикатора 236.47 74866.40 нет рейсов

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа статистических данных установлено, что восстановление гребней колес в результате изнашивания при трении о боковую грань головки рельса определяет наибольший процент от общего объема производимых ремонтных работ на подвижном составе. Повышение срока службы тяжелонагруженной пары трения "колесо-рельс" путем лубрикации позволяет снизить затраты на энергетические и материальные ресурсы при эксплуатации подвижного состава и рельсового пути.

2. На основе уравнения Генки-Илыошина впервые выведен аналог уравнения Рейнольдса. В результате произведенных расчетов определено влияние реологии смазок на их триботехнические характеристики. Подобные зависимости позволили спрогнозировать свойства вновь создаваемых смазочных композиций, выяснить влияние вязкости и предельного напряжения сдвига на коэффициент трения и поддерживающее усилие, создаваемое слоем смазки.

3. Определено влияние параметра пластичности на фактор износа гребней колес и безопасность движения подвижного состава в кривом участке пути.

4. Доказана перспективность применения твердых смазок для лубрикации пары трения "колесо-рельс".

5. Составлено критериальное уравнение, описывающее процесс работы системы "колесо-твердая смазка-рельс" с учетом основных факторов, влияющих на долговечность смазочной пленки.

6. Найдены масштабные коэффициенты перехода от натуры к модели, при использовании которых произведены испытания смазок на машине трения СМТ и установке трения-скольжения высоких контактных нагрузок конструкции РГУПС.

7. На основании проведенных экспериментальных исследований, по методу "крутого восхождения", подобран оптимальный состав смазки для лубрикации гребней колес подвижного состава, которая обладает следующим соотношением компонентов (%, масс):

Разработанная твердая смазка РАПС-3 при удельном давлении Р=1ГПа и скорости у=0,6 м/с обладает ресурсом времени работы Д=210 минут, который значительно превышает предшествующие аналоги.

8. В результате проведенных модельных испытаний определено влияние давления, скорости, влажности и температуры на долговечность смазок РАПС. Получено уравнение регрессии в виде полинома второго порядка, описывающее влияние нагрузочно-скоростных режимов работы пары трения "колесо-рельс" на работоспособность смазки РАПС-2.

В результате проведенного исследования установлено, что при увеличении контактных нагрузок происходит снижение долговечности твердо-смазочной пленки РАПС. Увеличение скоростей в значительно меньшей степени влияет на снижение ресурса времени работы смазок РАПС.

9. На основании проведенных сравнительных испытаний определены -показатели эффективности (Пэ) для различных рельсовых смазок.

В результате установлено, что показатель эффективности разработанной смазки РАПС-3 превосходит в 5,4 раза лучшую до настоящего времени смазку проф. Белоссевича.

10. В результате проведения эксплуатационных испытаний установлено, что интенсивность изнашивания гребней колес подвижного состава (мм/тыс км) при лубрикации их твердой смазкой РАПС-3 снижается:

-для моторных вагонов - 1,7... 3,5 раза;

- для прицепных вагонов - 1,4... 2,5 раза.

- высокомолекулярное органическое вяжущее

- антифрикционный компонент

- антизадирная присадка

50%;

19,6%;

10,5%.

11. За время проведения эксплуатационных испытании удельные затраты потребляемой электроэнергии на 1 км пути электропоездами ростовского локомотивного депо снизились:

- в направлении Ростов-Таганрог -1,16 раза;

- в направлении Ростов-Лихая -1,11. ..1,14 раза.

12. Результаты исследований внедрены на Северо-Кавказской железной дороге. Годовой экономический эффект от применения лубри-кации на одном электропоезде ростовского локомотивного депо составляет 1,251 млн. руб.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю Ах-вердиеву К.С. за оказанную помощь при выборе материалов и источников информации, послуживших методологической основой диссертационной работы.

Автор выражает признательность к.т.н. Майбе И.А. за искренний интерес, консультации и помощь при постановке и выполнении данной работы.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Положительное решение по заявке № 94006254/04 (603). Смазка для лубрикации железнодорожных рельсов / Шаповалов В.В., Супрун Е.В., Майба И.А., Богданов В.М., Озябкин A.JI.

2. Ахвердиев К.С., Супрун Е.В. Гидродинамический контакт цилиндров при наличии вязко-пластичной смазки // Проблемы повышения качества и надежности машин: Сб. науч. тр. / Под ред. В.Н.Чернова.-Ростов/Д:РГУПС, 1996.-С.54-57.

3. Супрун Е.В. Рельсовое антифрикционное покрытие РАПС-3//Повышение надежности и долговечности путевых и строительных машин: Межвуз. сб. науч. тр. /Под ред. Ю.А.Евдокимова.-Ростов/Д:РГУПС, 1995.-C.207-209.

4. Шаповалов В.В., Фендриков А.И., Богданов В.М., Супрун Е.В., Клим Я.Я. Износ гребней колесных пар подвижного состава //ВИНИТИ- М., 1993, №6(206).-с.51.

5. Шаповалов В.В., Богданов В.М.. Фендриков А.И., Супрун Е.В., Клим Я.Я., Глотова H.A., Озябкин А.Л. Технология текущего содержания железнодорожных рельсов //ВИНИТИ.-М.,1993, №6(206).с.52.

6. Шаповалов В.В., Фендриков А.И., Богданов В.М., Супрун Е.В., Клим Я.Я. Лубрикатор-дозатор рельсового пита //ВИНИТИ, М., 1993, №6 (206).-с.51.

7. Шаповалов В.В., Майба И.А., Гудима В.В., Щербак П.Н., Супрун Е.В. Повышение эффективности лубрикации гребней колес железнодорожного подвижного состава // Повышение надежности и долговечности транспортных узлов и систем: Межвуз. сб. науч. тр. /Под ред. Е.А.Ковалева.-Ростов/Д: РГУПС, 1997.