автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Повышение ресурса колесных пар грузовых вагонов и рельсов путем улучшения условий их взаимодействия и динамического мониторинга

На правах рукописи

■ /

-¿т^-'7

АЛЕКСАНДРОВ АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА КОЛЕСНЫХ ПАР ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ И РЕЛЬСОВ ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ УСЛОВИЙ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ДИНАМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Специальности: 05.02.04 — «Трение и износ в машинах» 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 5 ДЕК 2011

Ростов-на-Дону 2011

005005940

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения»

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Шаповалов Владимир Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шульга Геннадий Иванович

кандидат технических наук, доцент Коропец Петр Алексеевич

Ведущее предприятие -

Донской государственный технический университет

Защита состоится «28» декабря 2011 г. в 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 Ростовского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан « 26 » ноября 2011 г.

Учёный секретарь диссертапи

совета Д 218.010.02 д.т.н., профессор

И.М. Елманов

Актуальность работы.

Ресурс колес грузовых вагонов и рельсов лимитируется в основном величиной износа гребня колеса грузового вагона и боковой поверхности головки рельса. Уже более десятилетия для снижения интенсивности изнашивания в контакте «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса» применяется лубрикация. Однако уровень эксплуатационных затрат, связанный со сверхнормативным износом колес и рельсов, остается ещё достаточно высоким. Ежегодно выделяется около четырех млрд рублей на предупреждение и устранение последствий износа в контакте «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса».

Эксплуатационной практикой на отечественных и зарубежных железных дорогах неоднократно доказано, что лубрикация уменьшает износ колес и рельсов в 8-15 раз и повышает их ресурс. Однако отсутствие эффективных систем мониторинга гребне- и рельсосмазывания снижает эффективность применения лубрикации, т.к. не обеспечивается достаточный контроль наличия или отсутствия смазочного материала на боковой поверхности головки рельсов и гребнях колес подвижного состава. Вследствие этого ресурс колес грузовых, вагонов вместе с обточками и другими мероприятиями по его повышению не достигает рекомендуемых 600 тыс. км, а ресурс рельсов в кривых участках пути - 0,5 млрд. ткм брутто.

Данная работа посвящена разработке системы контроля состояния контакта «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса», в частности мониторингу наличия смазочного материала в контакте, его остаточного ресурса разового нанесения и критических режимов взаимодействия при схватывании.

Цель данной работы - повышение ресурса колесных пар грузовых вагонов и рельсов путем улучшения условий их взаимодействия на базе методики динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса».

В соответствии с указанной целью в работе поставлены и решены следующие теоретические и практические задачи:

1) создана физико-математическая модель (ФММ) фрикционной системы «путь - грузовой полувагон» и её подсистемы фрикционный контакт «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», на основе которых получены параметры механической фрикционной системы экспериментальной установки;

2) предложена методика экспериментальной триботермодинамики, позволяющая исследовать объемную температуру в контакте «гребень колеса -боковая поверхность головки рельса»;

3) на базе выполненных исследований и на основе созданной ФММ системы «путь - грузовой полувагон» разработаны рекомендации по улучшению условий взаимодействия в контакте «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса»;

4) разработана методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса», которая позволяет в динамике идентифицировать состояние трибоконтакта и прогнозировать его изменение применительно для грузовых полувагонов;

5) получены трибоспектры, соответствующие режимам взаимодействия гребней колес с рельсами при наличии смазочного материала и при протекании процессов схватывания, вследствие отсутствия смазочного материала при варьировании нагрузочно-скоростных режимов применительно к грузовому полувагону.

Объект исследования: транспортная трибосистема на примере грузового полувагона.

Предмет исследования: контакт «гребень колеса грузового полувагона -боковая поверхность головки рельса».

Методика исследования. Основу работы составляют методы физико-математического моделирования фрикционных механических систем, трибоспектральная идентификация процессов трения и экспериментальная триботермодинамика.

Научная новизна:

По специальности «Трение и износ в машинах»-Г05.02.04):

1. Разработана физико-математическая модель системы «путь - грузовой полувагон» и её подсистема «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», на основе которых получены параметры для мониторинга наличия смазочного материала в контакте, его остаточного ресурса разового нанесения и идентификации катастрофического режима изнашивания при схватывании;

2. Предложена методика экспериментальной триботермодинамика, позволяющая исследовать объемную температуру в контакте «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса»;

3. Разработан критерий подобия триботермодинамики фрикционного взаимодействия, обеспечивающий идентичность процессов изнашивания поверхностей на натурном и модельном объектах.

По специальности «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» - (05.22.07'):

1. Разработана методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», позволяющая повысить ресурс гребней колес грузовых полувагонов и рельсов.

2. На основе метода трибоспектральной идентификации (ТСИ) процессов трения для методики динамического мониторинга сформирована база трибоспектральных параметров, характеризующих наличие или отсутствие смазочного материала в контакте, а также критическое состояние фрикционного контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» при схватывании и позволяющих диагностировать техническое состояние подвижного состава.

Практическая ценность:

По специальности «Трение и износ в машинах»-('05.02.04'):

1. На базе ФММ выполнено исследование влияния параметров рельсовой колеи и радиуса кривых при различных осевых нагрузках и скоростях движения на интенсивность изнашивания гребней колес грузовых полувагонов и рельсов в кривых и -разработан комплекс рекомендаций для улучшения условий взаимодействия колес грузовых вагонов и рельсов;

2. На базе метода ТСИ процессов трения разработана система динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового полувагона -боковая поверхность головки рельса», позволяющая идентифицировать наличие или отсутствие смазочного материла в контакте, режимы контактирования при схватывании, а также выполнять диагностику технического состояния подвижного состава;

По специальности «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» - С05.22.07):

1. В лабораторных условиях определены идентификационные параметры, характерные для условий взаимодействия гребней колес грузовых полувагонов с рельсами при наличии и отсутствии смазочного материала, а так же для режимов при схватывании;

2. На основе экспериментальных исследований и обследований кривых участков пути с различными радиусами, типами скреплений и грузонапряженностью разработан комплекс рекомендаций для улучшения условий взаимодействия грузового нетягового подвижного состава и пути: номинальная унифицированная ширина рельсовой колеи 1520 мм; для улучшения условий вписывания грузовых вагонов в кривых радиусом 350-650 м ширина колеи должна быть 1525 мм; уменьшение избыточного возвышение наружного рельса в кривых.

Основные научные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. Физико-математическая модель «путь - грузовой полувагон» и ее подсистема фрикционный контакт «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» при вписывании грузового полувагона в криволинейный участок пути;

2. Система динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», позволяющая идентифицировать наличие и отсутствие смазочного материала в контакте, его остаточный ресурс, а также выполнять косвенно диагностику технического состояния подвижного состава;

3. Методика экспериментальной триботермодинамики, позволяющая рассчитать максимальную объемную температуру в контакте гребня колеса с боковой поверхностью головки рельса на поверхности и на вершинах микронеровностей;

4. Усовершенствован способ исследования динамики формирования фактической площади касания на основе метода электропроводимости.

Реализация работы: материалы, представленные в диссертационной работе, являются составной частью НИОКР «Оптимизация ширины рельсовой колеи» (2008 г.) и НИОКР «Технико-экономическое обоснование нормативов рельсовой колеи и ходовых частей подвижного состава по критериям износов и безопасности» (2009 г.). Выводы и рекомендации, полученные в ходе данных работ, частично включены в Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации от 21.12.2010г. № 286. Федеральная целевая программа «Разработка наноструктурированного смазочного материала для открытых тяжелонагруженных узлов трения» (гос. контракт №16.740.11.0024 на выполнение научно-исследовательских работ от 01.09.2010г.).

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на всероссийских научно-практических конференциях «Транспорт-2007», «Транспорт-2008», «Транспорт-2009», «Транспорт-2010» (Ростов-на-Дону), на V Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса» (СамГУПС, Самара, 2009 г.), «Фундаментальные и прикладные проблемы современной техники» (СКНЦ ВШ, Ростов-на-Дону, 2009 г.), на заседаниях кафедры «Транспортные машины и триботехника» РГУПС в 2007-2011 гг., на научно-технической конференции, посвященной 120-летию выдающегося триболога М.М. Хрущева «Трибология и машиностроение» (г. Москва, 2010г.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях, утвержденных ВАК, 3 патента на изобретение РФ.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, заключения, списка литературы из 121 наименования. Диссертация изложена на 150 страницах, содержит 27 рисунка, 10 таблиц и 6 приложений.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, сформулированы решаемые в работе задачи. Отмечена научная и практическая ценность разработанных теоретических и практических решений.

В первой главе приводится обзор исследований, посвященных изучению проблемы интенсивного износа колес подвижного состава и рельсов в кривых участках пути. Выполнена постановка задач исследований.

Изучению взаимодействия колес с рельсами посвящено большое количество работ. На протяжении многих десятилетий этой проблемой занимались видные отечественные и зарубежные ученые: Кислик В.А., Вериго М.Ф., Захаров С.М., Лужнов Ю.М., Костецхий Б.И., Беляев АЛ., Бирюков И.В., Колесников В.И., Евдокимов ЮЛ., Шаповалов В.В., Майба И.А., Кротов C.B., Озябкин А.Л.,

Barwell F .Т.; Kalker J. и многие другие.

Ресурс колес грузовых вагонов и рельсов в кривых в существующих условиях эксплуатации лимитируется величиной износа гребня колеса и головки рельса. Более 60 % рельсов, заменяемых в кривых участках пути, и более 40 % колесных пар грузовых вагонов изымается из эксплуатации по причине сверхнормативного износа головки рельса и гребней колес соответственно.

Для повышения ресурса колес и рельсов разработаны и применяются различные мероприятия: обточка, напыление или наплавление материала на гребень, плазменное упрочнение, рациональные профили, новые материалы и способы обработки, шлифование и т.д. Эксплуатационной практикой на отечественных и зарубежных железных дорогах доказано, что применение лубрикации позволяет снизить износ в 8-15 раз.

Анализ эксплуатационных данных по сети дорог показывает, что реализация работ по лубрикации поверхностей трения в контакте «гребень колеса - рельс» выполняется неэффективно. Отсутствие эффективных методов мониторинга качества выполненных работ по лубрикации не позволяет проконтролировать наличие смазочного материала на поверхности рельса, определить его остаточный

ресурс разового нанесения и, соответственно, оценить качество используемого смазочного материала и работ по гребне- и рельсосмазыванию.

Таким образом, для повышения ресурса рельсов в кривых и колесных пар грузовых вагонов необходимо создать систему мониторинга контроля смазочного материала в контакте, которая позволит, с учетом динамических параметров функционирования узла трения, идентифицировать наличие смазочного материала в контакте, прогнозировать его остаточный ресурс разового нанесения, а также диагностировать техническое состояние подвижного состава.

Анализ исследований и обработка экспериментальных данных показали, что ширина рельсовой колеи в кривых в меньшей степени влияет на интенсивность износа боковой поверхности головки рельса, но практически все выявленные параметры, такие как: разность диаметров колес, разность баз тележек, состояние шкворневого узла, отсутствие зазора между скользуном и подпятником и другие отклонения технического состояния ходовых частей подвижного состава приводят к созданию моментов сил, препятствующих свободному повороту тележек грузовых вагонов при вписывании в кривые. Это приводит к увеличению угла набегания гребня колеса на рельс, сокращению фактической площади касания (ФПК). Около 90 % мощности трения, аккумулируемой на ФПК, преобразуется в тепловую энергию, и соответственно, величина температур в контакте может достигать и превышать температуры плавления материалов.

Колесо грузового вагона при движении в кривой совершает сложные пространственные перемещения, при этом процессы трения, протекающие во фрикционном контакте, зависят от более, чем пятидесяти нелинейно-взаимосвязанных факторов, а также от динамических параметров системы. Поэтому исследовать триботермодинамику контакта «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса» в условиях эксплуатации нецелесообразно из-за невозможности воспроизведения условий эксперимента. Проведение комплексных исследований триботермодинамических процессов в контакте «гребень колеса -боковая поверхность головки рельса» реализуется в лабораторных условиях на базе методов физико-математического моделирования и разработанной на их основе модели системы «путь - ц>узовой полувагон».

Во второй главе выполнено физико-математическое моделирование фрикционной механической системы «путь - грузовой полувагон» при вписывании в криволинейный участок пути.

Для получения критериев подобия механической системы «путь - грузовой полувагон» разработана эквивалентная математическая модель передней набегающей колёсной пары (рис. 1), описываемая системой из 10 дифференциальных уравнений, учитывающей условия вписывания в криволинейный участок пути и конструктивные особенности грузового полувагона.

При вписывании в криволинейный участок пути наибольшие динамические нагрузки воспринимает колесо первой колесной пары, движущееся по внешнему рельсу. Перемещениями масс в вертикальной плоскости, а также галопированием пути можно пренебречь, т.к. при вписывании в кривую наибольшее влияние оказывают на грузовой вагон поперечная и горизонтальная динамики.

продольное направление поперечное направление

Рис. 1 - Эквивалентная упрощённая схема передней набегающей колесной пары

Таким образом, механическую систему «грузовой полувагон - путь» возможно представить в виде четьгрёхмассной эквивалентной схемы, которая в полной мере описывается по 4 координатам: в продольном и поперечном направлениях - Ох, Оу; угловые перемещения - боковая качка {&) и виляние (у/). Дифференциальные уравнения движения с учётом приходящих на колёсную пару общих масс вагона, внешних сил, действующих на них, и моментов инерций приведены ниже:

1. кузова вагона, обозначив 1/4т1=тГ и 1/4 Jj= V т[ ■ х, + С, (х, -x2) + Fr sign (х, - i,) + С, (x -x1) + F1- sign (j, - хг) = 0;

■ Ух + С. (л - У 2) + Fi ■s ig" (й - Уг У+ с2 {Ух - У:)+ Fz' siS" {Ух ~ У г) = " J ~Зг ~ ~ )! ■ J и-V - /, -С, (.Т, - I,)+ Л ■ с2 (х, -х,) + (L, + /, )С, (.v, - у,)+ (I, + /, )Сг (у, -у, )-- ffF^sign (х, -х2) + Л -Р2 - sign (i, - *,)- (i, + ¡¡)F, - sign (yt - .v,) + + (£, + /2К • iJg» (v, - y2) = j-(£, ■ Г„ - £2 ■ );

2. набегающей колёсной пары первой тележки щ ■ х2 + С, (х, - хг) - Fx ■ sign (j, - х3) - С, ( х, - х3) - F, • sign (.х, - .х3) + С5 (х, - х10)

+ Q (ж, -Х,,) + С21 (х, - л:10) = С5.7, (/) + С21 • Г]5 (/) + С6-Т]. (t); «2' -v2 + С. Oi ->":)- • (Л - Л ) - С г (у, - У 2) - • siSn {Уг-У2) + сЛУг-У^) + + С6 (у2 -Уи)+Сп{У2-Уи) = С2,-П. (0 + у(япг " Ртхг У 3. приведенной массы пути Що(ъ ix2 -*I0 + C21 -i10 + Д -.т10 =-C5 ^(O-Cj,

^o"До-Q(Л-^obQiU~Ло)+С13'J'io+QI -Л0 +Д-Уха+^'Ую =~Cu 'ЛМ*

«п ■ ! - С* (*з - *и) ■+'Си •'+ §г ■■1 = "сб • ч .(/);

' Л. - Сб {Уг - Ун ) + Сы ' У] 1 + А ' Л1 = В качестве условия динамического подобия принимается равенство частот собственных колебаний модели и объекта, то есть Сд = 1, которое возможно при Сщ ~ От для поступательного вида движения. При соблюдении указанного

С

условия, выводится критерий —— = 1, из которого следует, что масштаб

с?сс

подобия времени испытаний Сг = 1.

Во фрикционном контакте реальных узлов трения механических систем протекают сложные нелинейные процессы, зависящие от большого числа невзаимосвязанных факторов, образующих неоднородную систему нелинейных зависимостей. Для обеспечения идентичного натурному объекту вида изнашивания поверхностных слоев колеса и рельса разработана динамическая модель подсистемы фрикционный контакт «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса».

Поверхности взаимного контакта представляют систему низшего уровня, компонентами которого являются микронеровности, которые можно охарактеризовать массой их активного микрообъема и жесткостью заделки. Геометрические характеристики активного михрообъёма при взаимодействии с другой поверхностью определяют триботермодинамику поверхностных слоёв.

А, ,а,,р, ,а2, Р2 о,

Л

V

С

11

I «I

б)

Рис. 2 - Динамическая модель подсистемы фрикционный контакт «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса»: а - распределение сил в контакте; б - термодинамическая модель; в - схема контактирования активных объемов материала колеса и рельса

С целью разработки методики моделирования фрикционного контакта при взаимодействии колеса с рельсом в криволинейном участке пути была проанализирована физическая модель подсистемы «колесо-рельс», позволяющая рассматривать процесс взаимодействия гребня колеса грузового вагона и боковой поверхности головки рельса в виде общей функциональной зависимости:

/ = Ф [9;К4;0;т;/;?;га^0;^;о-М;р;5;й;а;/о;у0;й>;г], (1)

где I - интенсивность изнашивания фрикционной пары; V - скорость скольжения гребня, м/с; © - температура контакта, °К; / - линейный размер, м; ? - время контакта, с; ^ас! 9 - градиент температуры, °К/м; Рк - контактное давление, Па; а -

коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2,°К); А - работа сил трения, Дж; р - удельный вес материала, кг/м3; 5 - фактическая площадь касания, м2; И - шероховатость поверхности, м; а - показатель экспоненты температур; т - масса активного микрообъема, кг; 10 - интенсивность охлаждения, Вт/м"; р - демпфирование, Нс/м; ш - частота колебаний, Гц; у - тепловой поток, Дж/с.

Свойства фрикционного контакта «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса» в значительной степени зависят от физико-механических характеристик контактирующих материалов. В свою очередь, данные характеристики определяются величиной теплового потока, проходящего через контакт. Сечение этого контакта определяется ФПК. Причина появления высокой температуры в контакте - это режим взаимодействия гребня колеса с рельсом при схватывании. Т.к. режимы схватывания протекают с генерированием значительных тепловых потоков, то при экспериментальных исследованиях необходимо контролировать температуру в контакте. Поэтому одновременно решалось две задачи: определение ФПК в динамике и определение температуры в контакте.

Для определения величин температур в контакте «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса» необходимо знать ФПК в тот момент, когда происходит термическое схватывание. Исследование динамики формирования ФПК модели контакта «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса» осуществлялось на базе метода электропроводимости, разработанного и примененного Боуденом и Тейбором. Измерение сопротивления осуществлялось с помощью миллиомметра 0(Ж-802. Точность измерения в диапазоне от 1 до 30 мхОм, погрешность составляет-3%.

В диссертационной работе предложена тепловая модель фрикционного контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса», на основании выдвинутой профессором Шаповаловым В.В. гипотезы о том, что температура в контакте не складывается из трех отдельных температур, а является объемной температурой тела, имеющей три зоны состояния (рис. 3), при этом максимальная температура в контакте является максимальной объемной температурой тела при градиенте линейного размера контактирующих поверхностей стремящемуся к нулю:

- зона I (А-Б) - зона асимптотического изменения объёмной температуры от максимальных значений (температура «вспышки») до максимальной поверхностной, значения данной температуры могут достигать и превышать температуру плавления контактирующих материалов;

- зона П (Б-В) - зона перехода объёмной температуры от максимальной поверхностной к максимальной объёмной в сплошном теле;

- зона Ш (В-Г) - зона асимптотического перехода от максимальной температуры в сплошном теле до её низших значений.

Теоретический расчёт или экспериментальное исследование прямыми методами теплового состояния I зоны на сегодняшний день является проблемным, так как определяется текущими значениями шероховатостей контактирующих поверхностей и значением ФПК, которые меняются на порядок и выше при относительном скольжении трущихся тел. Величину объемных температур в этой зоне, её градиентное изменение, можно определить только на базе существующих

математических моделей. При этом, именно максимальная объемная температура в зоне I определяет условия возникновения аномальных состояний фрикционного контакта (атермических или термических схватываний).

».•о,.

А

Рис. 3 - Тепловая модель фрикционной системы

Для обеспечения идентичных процессов трения и изнашивания, а соответственно и выходных трибохарактериешк (величины и стабильности коэффициента трения/ интенсивности изнашивания) в приповерхностных слоях контактирующих тел необходимо обеспечить равенство объемных температур, их градиентов и динамики их изменения в процессе реализации фрикционного взаимодействия в модельных и натурных условиях. Для этого, из параметров, входящих в уравнение (1), был выведен критерий подобия триботермодинамики фрикционного взаимодействия:

®дУскаАрЗк=Шет ат10/3соу

Таким образом:

- на основе метода физико-математического моделирования получены механическая система «путь - грузовой полувагон» и подсистема «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса», с учетом которых осуществляется выбор экспериментальных установок;

- разработан критерий подобия триботермодинамики фрикционного взаимодействия, с помощью которого обеспечивается идентичность процессов трения на натурном и модельном объектах;

- разработана градиентная тепловая модель для определения поверхностной и максимальной температуры в контакте.

В третьей главе приводятся описания лабораторного оборудования, приборов и программного обеспечения, которые использовались в данной работе, а так же методика и программа проведения экспериментальных исследований.

Для проведения комплекса модельных испытаний по оценке влияния ширины рельсовой колеи на динамические свойства подвижного состава и верхнего строения пути (ВСП) при вписывании в кривые различного радиуса, влияния модификации поверхности трения пары «колесо-рельс» использовался стенд «ПС-ВСП», представленный на рис. 4. Отработка методики динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность

головки рельса» осуществлялась на модернизированной машине трения 2070 СМТ-1М.

Геометрические размеры колеса (пятно контакта гребня колеса грузового вагона с боковой поверхностью рельса на расстоянии 963 мм от оси вращения колёсной пары) и рельса для модели на стенде «Подвижной состав - ВСП» (диаметр гребня колеса колёсной пары стенда 275 мм) уменьшаются в 3,5 раза, а для машины трения 2070 СМТ-1 (диаметр ролика 50 мм) - s 19,26 раз, то есть получаем геометрические масштабы С/ =3,5 и С; =19,26.

Испытываемая на стенде модель экипажа представляет копию его ходовой части, в которой в соответствующем масштабе соблюдены жёсткости связей, моменты инерции и распределение массы по осям колёсных пар.

Рис. 4 - Стенд «Подвижной состав - верхнее строение пути»: а) внешний вид стенда; б) устройство изменения ширины колеи; з) модернизированная машина трения 2070 СМТ-1 М в сборе с миллиомметром СОМ-802; г) вибропреобразователь АР-98, установленный на держателе верхнего образца

При исследовании триботермодинамических процессов в контакте «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса» модельные образцы изолировались от валов, на которые они устанавливались. На держатель, в котором закреплена колодка, имитирующая боковую поверхность головки рельса, наклеены тензорезисторы по мостовой схеме для измерения нормальной нагрузки и тангенциальной составляющей силы трения. Для исключения погрешностей в показаниях тензодатчиков от колебаний температуры самого держателя модельный образец (колодка) помещался в специальный термоизолятор из стеклоткани и асбеста, пропитанный эпоксидной смолой. Термопара вставлялась в просверленное по центру колодки отверстие.

Обработка полученных во время эксперимента данных с датчиков момента, тензодатчиков и термопары осуществлялась в программе «Цифровая обработка сигналов», разработанной на кафедре «Транспортные машины и триботехника» (РГУПС) к.т.н. Озябкиным А.Л.

В четвертой главе описывается методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса».

На базе метода ТСИ процессов трения разработана методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса». Данная методика позволяет методом неразрушающего контроля посредством обработки амплитудо-фазо-частотных или амплитудно-частотных характеристик (АФЧХ или АЧХ) сигналов, а также косвенных интегральных оценок идентифицировать состояние контакта.

Методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» состоит из нескольких этапов:

1) этап сбора информации - от датчиков информация поступает через измерительное оборудование на ЭВМ;

2) этап обработки - с помощью вычислительного аппарата ТСИ процессов трения осуществляется обработка данных, рассчитываются косвенные интегральные характеристики степени и величины диссипации, взаимная корреляционная функция момента трения и температуры;

3) этап идентификации - осуществляется сравнение полученных трибоспектров и интегральных характеристик с базой данных (БД) трибоспектров, соответствующих режимам наличия или отсутствия смазочного материала, схватыванию термическому или атермическому;

4) этап принятия решения - оценка состояния контакта и определение действий, направленных на улучшение условий взаимодействия гребней колес с рельсами путем выполнения работ по лубрикации.

Дчя оценки качественных процессов, протекающих в контакте, используются степень диссипации, и величина диссипации фрикционного контакта, которые получаются путем обработки сигналов момента трения и нормальной нагрузки, а так же оценка стабильности системы (запас устойчивости по амплитуде или по фазе). Степень диссипации фрикционного контакта (7Г) представляет собой отношение диссипативной (т.е. сил трения) к консервативной составляющей сил фрикционного взаимодействия, а величина диссипации фрикционного контакта (¡¿) - изменение диссипативной составляющей сил фрикционного взаимодействия от скорости

где (¿(со) - мнимая частотная характеристика; Р(®) - вещественная частотная характеристика.

На рис. 5 представлена реализация эксперимента, на котором можно иллюстрировать наличие и отсутствие смазочного материала в контакте и остаточный ресурс его разового нанесения.

На графике четко выделяются 3 участка: I) есть смазочный материал в контакте (до 168 с); 2) участок перехода к сухому трению, т.е. ресурс разового нанесения смазочного материала иссяк (163 - 186с); 3) участок без смазочного материала (после 186с.).

При наличии смазочного материала наблюдаются колебания интегральной оценки степени диссипации до 0,2 - 0,25, среднее значение около 0,11-0,16. В

0)

(3)

14

качестве порогового значения можно принять 0,25. При выработке ресурса смазочного материала происходит превышение порогового значения 0,25 и увеличение амплитуды степени диссипации в 3-8 раз. Увеличение степени диссипации происходит скачкообразно и наблюдаются потери стабильности системы по амплитуде или по фазе. Связано это с тем, что в контакте еще присутствует смазочный материал, но его количества недостаточно для разделения поверхностей трения. Осуществляется переход к сухому трению.

- 000000-00001 О Гц -000010-000020 Гц

- 000020-000030 Гц

- 000030-000050 Гц

Переход к сухому -1 ренин)-

Отсутствие смазочного материала д контакгё

12 < о 1

Смазочный материал в контакте есть

140,00 145,00 150,00 155,00 160,00 165,00 170,00 175,00 130,00 185,00 190,00

Время, с

Рис. 5 - Интегр&тьные оценки степени диссипации фрикционного контакта при наличии и отсутствии смазочного материала в контакте «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса»

Ресурс разового нанесения смазочного материала заканчивается при увеличении амплитуды степени диссипации фрикционного контакта в два раза от порогового значения.

Дополнительным параметром, позволяющим идентифицировать состояние контакта, является взаимная корреляционная функция (ВКФ).

Например, повышение момента трения и объемной температуры при термическом схватывании происходит практически одновременно с небольшой задержкой последней (это связано с инерционностью термодинамических процессов). Определение интервала времени, когда происходит непосредственно схватывание поверхностей и термоповреждение, выполняется с помощью ВКФ момента трения и температуры.

ВКФ, используемая в области цифровой обработки сигналов, применяется для определения степени сходства двух различных сигналов во временной области при изменении временного сдвига т.

(4)

где х(г) - изменение сигнала момента трения во времени; у (г) - изменение объёмной температуры ФК во времени; г- сдвиг по времени, определяющий ВКФ.

Потеря устойчивости по фазе и_

Максимальнаое значение | ШШШаЦИИ момента трения И

температуры

Зарождение

неустойчивости по амплитуде и фазе

Максимальное значение корреляции момента тения н.

000020-000030 Гц

температуры

•ВКФ, Яуя(1=0)

"зарождение термопо§реждения

Степень нестар

Начало потери устойчиво( по фазе или амплитуда /

000000-000010 Гц -«-000010-000020 Гц

-ВКФ, (^0=0)

-•—Степень неустойчивое^

Атермическое схватывание

46,00

46,20

46,40 46,60

Время, С

-000020-000030 Гц -000030-000050 Гц -ВКФ. Руц(Г=0) -Степень неVI

Зарождение

Начало потери усто{ по фазе или амплит

46,40 46,60

Время, с

О

47,00

Рис. 6 - Интегральные оценки АФЧХ триботермодинамики фрикционного контакта по диапазонам частот: а - величины диссипации; б - степени диссипации

4,5 -

о

41,33

Рис.7

о

41,53 41,73 41,33Время, С*2,13 42"33 42<5Э

- Интегральная характеристика степени диссипации по диапазонам частот при атермнческом схватывании

Период времени развита^

Примеры интегральных оценок степени и величины диссипации, характеризующих состояние контакта при термическом и атермическом схватывании, представлены на рис. 6 и 7.

Если при термическом схватывании потеря устойчивости происходила с небольшим отставанием от степени диссипации, то при атермическом схватывании потеря устойчивости по фазе или амплитуде опережала по времени возрастание степени диссипации на любых частотных диапазонах.

Таким образом:

- на базе метода трибоспектральной идентификации разработана методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность рельса»;

- определены информационные каналы, по которым осуществляется набор базы данных трибоспектров, идентифицирующих состояние контакта «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса»;

- определены сочетания трибоспектров, по которьм можно однозначно идентифицировать наличие в контакте режима термического и атермического схватывания;

- предложены параметры, по которым осуществляется обработка, диагностирование и прогнозирование фрикционных процессов в контакте «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» -интегральные оценки степени и величины диссипации фрикционного контакта.

В пятой главе осуществляется создание базы данных трибоспектральных параметров для осуществления динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» при различных скоростях движения и радиусов кривых участков пути.

Практическая реализации методики динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» осложняется тем, что получить сигнал возможно только по одной нормальной составляющей силы трения, т. е. только АЧХ. Получить интегральные оценки величины и степени диссипации фрикционного контакта, ВКФ, а также показателей потери стабильности без тангенциальной составляющей силы трения невозможно, т.к. нет возможности установить датчики момента трения или тензорезисторы на колесные пары.

На базе комплексных стендовых испытаний для идентификации состояния контакта в эксплуатационных условиях были получены амплитудные спектры (рис.8).

При наличии смазочного материала в контакте проявляются только собственные частоты колебаний механической системы, т.е. машины трения. Величина частот до 10 Гц. В остальном частотном диапазоне амплитуда сигнала невысока. При переходе к режиму сухого трения происходит увеличение амплитуды сигнала на частотах 41,5; 83,1; 105,0; 268,3; 337,6 и 403 Гц. При установившемся сухом трении происходит увеличение в 2-3 раза амплитуды характерных частот (от -31,3 дБ до -13,8 дБ) и появляется дополнительный пик на частоте 89,6 Гц. Таким образом, по 7 частотным диапазонам однозначно идентифицируются режимы наличия смазочного материала

Рис. 8. - Амплитудные трибоспектры, соответствующие режимам контактирования: 1 - при наличии смазочного материала; 2 - при отсутствии смазочного материала

Разработанная методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» позволяет осуществлять техническую диагностику подвижного состава. Так, при прохождении вагона, к примеру, с перекосом тележки или ползуном на колесе происходит кратковременное увеличение амплитуды на некоторых частотных диапазонах, что будет свидетельствовать о наличии отклонений в техническом состоянии вагона. На пункте технического обслуживания конкретный вагон будет более детально обследован, что позволит своевременно устранить неисправность.

Исследования, выполненные на базе методов физико-математического моделирования и предложенной градиентной тепловой модели, позволили определить значения объемных температур в точках перехода из II в Ш зону. При этом значения, полученные в условиях лабораторных испытаний (597°С и 672°С), отличались на 3-5 % от данных, полученных специалистами ВНИКТИ в рамках научно-исследовательских работ по «Оптимизации .ширины рельсовой колеи» в 2007-2008 гг.. Повышенное значение температур, полученных на базе методов экспериментальной триботермодинамики, объясняется инерционностью тепловых процессов и наличием значительного градиента линейного размера в переходной зоне.

Для подтверждения достоверности результатов экспериментов и теоретических выводов параллельно с фиксацией предлагаемых параметров также фиксировались по ГОСТ 27674-88 такие триботехнические характеристики, как коэффициент трения, стабильность коэффициента трения, интенсивность изнашивания. На оптическом микроскопе анализировались поверхности трения. По косвенным параметрам (например, цвета каления) определялась приблизительная температура в зоне контакта.

Таким образом, на основе анализа экспериментальных исследований выявлено:

- наибольшей информативностью при идентификации режимов схватывания обладают интегральные оценки величины и степени диссипации фрикционного контакта, что проявляется как минимум на 2-х частотных диапазонах и позволяет выполнять раннее прогнозирование аномальных режимов контактирования;

- при увеличении скоростей движения от 30 км/ч до 70 км/ч и уменьшении радиусов кривых участков пути от 600м до 300 м наблюдаются увеличения степени и величины диссипации фрикционного контакта в четыре раза при отсутствии смазочного материала по сравнению с его наличием в контакте;

- определены частотные диапазоны, по которым осуществляется контроль состояния контакта в эксплуатационных условиях.

Созданная методика динамического мониторинга позволяет контролировать процессы трения и изнашивания в контакте «гребень колеса вагона - боковая поверхность головки рельса», прогнозировать аномальные состояния контакта, а также остаточный ресурс разового нанесения смазочных материалов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

- разработаны физико-математические модели системы «путь - грузовой полувагон» и подсистемы «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», на основе которых получены идентификационные параметры для её мониторинга;

- получен критерий подобия идентичности триботермодинамических процессов в контакте;

- усовершенствован метод исследования динамики формирования ФПК модели контакта «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса» методом электропроводимости;

- разработана методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», позволяющая снизить износ гребней колес грузовых полувагонов и рельсов путём контроля состояния контакта;

- получены трибоспектры, соответствующие режимам взаимодействия гребней колес с рельсами при наличии смазочного материала и при протекании процессов схватывания вследствие отсутствия смазочного материала при варьировании нагрузочно-скоростных режимов применительно к грузовому полувагону;

-на основе метода трибоспектральной идентификации процессов трения сформирована база данных трибоспектральных параметров для системы динамического мониторинга, характеризующих наличие или отсутствие смазочного материала в контакте, а также критическое состояние фрикционного контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» при схватывании и позволяющих диагностировать техническое состояние подвижного состава.

Основные положения диссертации опубликованы в работах: Издания, рекомендованные ВАК: 1. Озябкин, А.Л. Выбор информационных каналов для динамического мониторинга аномальных термодинамических процессов в контакте «колесо -

рельс». / A.JI. Озябкин, A.A. Александров // Вестник РГУПС. - 2010. - № 4. - С. 920

2 Шаповалов, В.В. Тепловой расчет фрикционного при возможности термомеханического повреждения. /В.В. Шаповалов, A.A. Александров, Р.Г.

Ялышев//Вестник РГУПС. - 2011.-№ 4. - С. 101-107.

3 3 Морозкип, И.С. Термомеханические повреждения колес вагонов и

методы их устранения / И.С. Морозкин, A.A. Александров, О.А Розман, А.Е.

Родин. И Вестник РГУПС. - 2008. - № 2. - С. 5-14.

Другие издания:

4 Александров, A.A. Устранение неравномерного износа колес грузовых вагонов: / A.A. Александров, К.И. Щипановский, A.C. Старунов // Труды всерос. научно-практ. конф. «Транспорт-2009>^ - Ростов н/Д:2009. - С.338 - 339.

5 Александров, A.A. Мониторинг тепловых процессов и определение термоповреждений в контакте «гребень колеса-боковая поверхность рельса» с использованием метода трибоспекгральной идентификации / A.A. Александров, П.В. Харламов, Е.А. Александрова// Мат. V всерос. научно-практ. конф. «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса». - Самара: ¿UUJ. -С.345-347.

6 Александров. A.A. Трибосяектральная идентификация термомеханических повреждений на модели котата «гребень колеса-боковая поверхность рельса» / A.A. Александров // «Фундаментальные и прикладные проблемы современной техники» / СКНЦ ВШ. - Ростов н/Д: 2009. - С.3-8.

7 Александров, A.A. Методика исследования температурных процессов з контатеге «гребень колеса - боковая поверхность рельса» с использованием метода трибоспепралыгой идентификации : / A.A. Александров, П.В. Харламов, Ъ.н. Александрова, A.C. Старунов // Актуальные, проблемы развития железнодорожного транспорта: сб. науч. тр. молодых учёных, аспирантов и

докторантов. //РГУПС. - Ростов н/Д: 2009. - С.З - 6.

8 Александров, A.A. Влияние ширины колеи и суммарного зазора на состояние пути и подвижного состава: I A.A. Александров // Труды всерос. научно-практ. конф. «Транспорт-2007». - Ростов н/Д: 2007. - С. 113-115.

9 Александров. A.A. Исследование контактных напряжений в системе «колесо-рельс» на базе физико-математического- моделирования / A.A. Александров, А.Л. Озябкин, ЕЛ. Александрова, О Л Мелешко // Труды всерос. научяо-практ. конф. «Транспорт-2008». - Ростов н/Д: 2008. - С. 278-279..

' 10 Александров, A.A. Разница диаметров колес, как одна из причин перекоса тележек грузовых вагонов в криволинейных участках пути: / A.A. Александров /, Труды всерос. научно-практ. конф. «Транспорт-2008». - Ростов н/Д: 2008. - С.265.

11 Александров, A.A. Экспериментальные зависимости интенсивности изнашивания модельных образцов колеса и рельса / A.A. Александров, В.В. Шаповалов, А.Л. Озябкин, Ш.В. Кикичев // Труды всерос. научно-практ. конф. «Транспорт-2008». - Ростов н/Д: 2008. - С.293-294.

12 Атександров, A.A. Взаимодействие колеса и рельса: / A.A. Александров, В Н Воронин // Актуальные проблемы развитая железнодорожного транеторта: сб. науч. тр. молодых учёных, аспирантов и докторантов. - Ростов н/Д: PI У11С, 2009.-С. 39-41.

13. Александров, A.A. Экспериментальный метод определения фактической площади касания: / A.A. Александров, Е.А. Александрова, К.И. Щипановский, Д.С. Коновалов // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта: сб. науч. тр. молодых учёных, аспирантов и докторантов. - Ростов н/Д: РГУПС, 2009.-С.7-11.

14. Александров, A.A. Измерение температуры в тжкелонагруженных узлах трения: I A.A. Александров // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения - Ростов н/Д: 2011.-С.8-11.

15. Патент РФ. Способ испытаний узлов трения./Шаповалов В.В., Челохьян

A.B., Лубягов A.M., Александров A.A. и др. (Российская Федерация). - № RU 2 343 450 С2. Заявка № 2006121024/28 от 13.06.2006 г.

16. Патент РФ. Модификатор трения и система управления приводом его подачи./ Шаповалов В.В., Заковорстный В.Л., Лубягов A.M., Александров A.A. и др. (Российская Федерация). - № RU 2 293 677 С2. Заявка № 2005108861/11 от 28.03.2005 г.

17. Патент РФ. Система модифицирования поверхностей трения./ Шаповалов

B.В., Фейзов Э.Э., Александров A.A. и др. (Российская Федерация). - № RU 2 376 184 С1. Заявка № 2008115041/11 от 16.04.2008г.

АЛЕКСАНДРОВ АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА КОЛЕСНЫХ ПАР ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ И РЕЛЬСОВ ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ УСЛОВИЙ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ДИНАМИЧЕСКОГО

МОНИТОРИНГА

Специальности: 05.02.04 - «Трение и износ в машинах»

и 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

Автореферат диссертации На соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 25.11.2011. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Рнзография. Усл. печ. л. 2,58. Уч.-изд. л. 3,59. Тираж 100. Заказ № 5890.

Ростовский государственный университет путей сообщения. Рнзография РГУПС.

Адрес университета: 34403 8, Ростов-на-Дону,

пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2

Введение

1. Обзор исследований взаимодействия колес подвижного состава и рельсов

1.1 Современное состояние условий взаимодействия в контакте «гребень колеса - боковая поверхность рельса»

1.2 Влияние подсистемы «Верхнее строение пути» на условия взаимодействия в контакте «колесо - рельс»

1.3 Влияние подсистемы «Подвижной состав» на условия взаимодействия в контакте «колесо - рельс»

1.4 Цели и задачи исследования

2. Разработка модели контакта «гребень колеса грузового вагона боковая поверхность головки рельса»

2.1 Физико-математическое моделирование системы «грузовой полувагон - путь»

2.1.1 Динамическое подобие механической подсистемы «грузовой полувагон - путь» 45 \

2.1.2 Динамическая модель подсистемы ФК «гребень колеса -боковая поверхность головки рельса»

2.1.3 Физическое моделирование системы «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность рельса»

2.2 Тепловая модель контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса»

2.3 Динамика формирования ФПК в контакте «гребень колеса грузового вагона — боковая поверхность головки рельса»

2.4 Выводы по главе

3. Методика выполнения экспериментальных исследований 89 3.1 Экспериментальное оборудование и приборы

3.1.1 Стенд «Подвижной состав - верхнее строение пути»

3.1.2 Модернизированная машина трения 2070 СМТ

3.1.3 Программное обеспечение используемое в работе

3.2 Методика выполнения экспериментальных исследований и программа эксперимента

3.3 Выводы по главе

4. Динамический мониторинг контакта «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса»

4.1 Описание методики динамического мониторинга

4.2 Параметры применяемые для идентификации процессов трения в методике динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса»

4.3 Идентификация наличия, отсутствия смазочного материала в контакте и оценка остаточного ресурса разового нанесения

4.4 Идентификация термического и атермического схватывания

4.5 Выводы по главе

5. Практическая реализация методики динамического мониторинга '' условий взаимодействия колеса грузового вагона с боковой поверхностью головки рельса 137 |

5.1 Результаты лабораторных исследований

5.2 Практическая реализация методики динамического мониторинга условий взаимодействия гребней колес грузовых вагонов с боковой поверхностью головки рельса

5.3 Оценка полученных результатов

5.4 Выводы по главе 153 Основные выводы и рекомендации

Ресурс колес грузовых вагонов и рельсов лимитируется в основном величиной износа гребня колеса грузового вагона и боковой поверхности головки рельса. Уже более десятилетия для снижения интенсивности изнашивания в контакте «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса» применяется лубрикация. Однако уровень эксплуатационных затрат, связанный со сверхнормативным износом колес и рельсов, остается ещё достаточно высоким. На замену рельсов в кривых по причине сверхнормативного износа головки рельса только в 2009г. было затрачено более 1 млрд. руб. Более 40% всех колесных пар грузовых вагонов изымается из эксплуатации на обточку по причине износа гребня.

Эксплуатационной практикой на отечественных и зарубежных железных дорогах неоднократно доказано, что лубрикация уменьшает износ колес и рельсов и повышает их ресурс эксплуатации. Однако, не смотря на то, что массовое применение лубрикации осуществляется с середины 90-х годов прошлого века, ресурс колес грузовых вагонов вместе с обточками и другими мероприятиями по его повышению не достигает рекомендуемых 600 тыс. км, а ресурс рельсов в кривых участках пути — 0,5 млн. ткм брутто.

Отсутствие эффективных систем мониторинга гребне- и рельсосмазывания снижает их эффективность, т.к. не обеспечивается достаточный контроль наличия смазочного материала на боковой поверхности головки рельсов и гребнях колес подвижного состава.

Наиболее напряженные условия взаимодействия колес и рельсов складываются для грузового прицепного подвижного состава в кривых участках пути. Это объясняется различными причинами, среди которых можно выделить: адаптация ВСП под пассажирское движение, недостаточная эффективность гребне и рельсосмазывания, отсутствие смазочного материала в контакте, старение парка грузовых вагонов, длительные межремонтные интервалы и недостаточный контроль за техническим состоянием вагонов в пути и т.п. В итоге это приводит к эксплуатации ПС с неисправными узлами трения, которые создают дополнительные моменты сил препятствующие свободному повороту тележек в кривых участках пути.

Наиболее ярким подтверждением служит опыт эксплуатации грузовых вагонов на закрытых полигонах, где наблюдаются грузовые и порожние направления. Интенсивность изнашивания гребней колес грузовых вагонов в 3-4 раза выше, чем у локомотивов (1,1 мм/104 км - вагон, 0,3 мм/ 104 км -электровоз [1].

Стратегические планы развития транспортной инфраструктуры страны и железнодорожного транспорта для удовлетворения растущих потребностей экономики страны в перевозке грузов и освоении все возрастающих грузопотоков, повышения конкурентоспособности и снижения себестоимости грузовых перевозок вынуждают повышать осевые нагрузки, скорости движения, массы составов. В итоге это приведет к увеличению износа в системе «колесо-рельс».

Износ колес и рельсов характеризуется таким важным параметром, как интенсивность изнашивания. Как показывает анализ многочисленных * научно-исследовательских работ [2.7] интенсивность изнашивания в значительной степени зависит от величины генерируемых в контакте температур, т.к. около 90 % мощности трения, аккумулируемой на ФПК, преобразуется в тепловую энергию. При этом уровень температур в контакте может достигать и превышать температуры плавления материалов.

Добившись снижения интенсивности изнашивания в контакте «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», снижается износ гребней колес и рельсов. Снижение износа гребней колес грузовых вагонов и рельсов приводит к увеличению их ресурса эксплуатации.

Объект исследования: транспортная трибосистема - грузовой полувагон.

Предмет исследования: контакт «гребень колеса грузового вагона -боковая поверхность головки рельса».

Целью данной работы является повышение ресурса колесных пар и рельсов путем улучшения условий их взаимодействия на базе динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса».

В соответствии с поставленной целью в работе решены следующие теоретические и практические задачи:

В соответствии с указанной целью в работе поставлены и решены следующие теоретические и практические задачи:

1) создана физико-математическая модель (ФММ) фрикционной системы «путь - грузовой полувагон» и её подсистемы фрикционный контакт «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», на основе которых получены параметры механической фрикционной системы экспериментальной установки;

2) предложена методика экспериментальной триботермодинамики, позволяющая исследовать объемную температуру в контакте «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса»;

3) на базе выполненных исследований и на основе созданной ФММ системы «путь - грузовой полувагон» разработаны рекомендации по улучшению условий взаимодействия в контакте «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса»;

4) разработана методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса», которая позволяет в динамике идентифицировать состояние трибоконтакта и прогнозировать его изменение применительно для грузовых полувагонов;

5) получены трибоспектры, соответствующие режимам взаимодействия гребней колес с рельсами при наличии смазочного материала и при протекании процессов схватывания, вследствие отсутствия смазочного материала при варьировании нагрузочно-скоростных режимов применительно к грузовому полувагону.

Разработка физико-математической модели контакта «гребень колеса -боковая поверхность рельса» базировалось на использовании дифференциального уравнения Лагранжа II рода, теории размерностей, физического моделирования фрикционного контакта, теории автоматического регулирования и управления.

Методической основой проведенных исследований послужили работы: Крагельского И.В., Чичинадзе А.В., Колесникова В.И., Брауна Э.Д., Хрущева М.М., Бесикерского В.А., Захарова С.М., Лужнова Ю.М., Демкина Н.Б., Лысюка B.C., Рыжова Э.В., Хольма Р., Заковоротного В.Л., Евдокимова Ю.А., Шаповалова В.В. и других.

Экспериментальные исследования выполнены на лабораторном и технологическом оборудовании трибоцентра кафедры «Транспортные машины и триботехника» РГУПС.

Научная новизна:

По специальности «Трение и износ в машинах»-(05.02.04):

1. Разработана физико-математическая модель системы «путь грузовой полувагон» и её подсистема «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», на основе которых получены параметры для мониторинга наличия смазочного материала в контакте, его остаточного ресурса разового нанесения и идентификации катастрофического режима изнашивания при схватывании;

2. Предложена методика экспериментальной триботермодинамики, позволяющая исследовать объемную температуру в контакте «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса»;

3. Разработан критерий подобия триботермодинамики фрикционного взаимодействия, обеспечивающий идентичность процессов изнашивания поверхностей на натурном и модельном объектах.

По специальности «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» - (05.22.07):

1. Разработана методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», позволяющая повысить ресурс гребней колес грузовых полувагонов и рельсов.

2. На основе метода трибоспектральной идентификации (ТСИ) процессов трения для методики динамического мониторинга сформирована база трибоспектральных параметров, характеризующих наличие или отсутствие смазочного материала в контакте, а также критическое состояние фрикционного контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» при схватывании и позволяющих диагностировать техническое состояние подвижного состава.

Практическая ценность:

По специальности «Трение и износ в машинах»-С05.02.04):

1. На базе ФММ выполнено исследование влияния параметров рельсовой колеи и радиуса кривых при различных осевых нагрузках и скоростях движения на интенсивность изнашивания гребней колес грузовых V Л полувагонов и рельсов в кривых и разработан комплекс рекомендаций для улучшения условий взаимодействия колес грузовых вагонов и рельсов;

2. На базе метода ТСИ процессов трения разработана система динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», позволяющая идентифицировать наличие или отсутствие смазочного материла в контакте, режимы контактирования при схватывании, а также выполнять диагностику технического состояния подвижного состава;

По специальности «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» - (05.22.07):

1. В лабораторных условиях определены идентификационные параметры, характерные для условий взаимодействия гребней колес V

V ■ грузовых полувагонов с рельсами при наличии и отсутствии смазочного материала, а так же для режимов при схватывании;

2. На основе экспериментальных исследований и обследований кривых участков пути с различными радиусами, типами скреплений и грузонапряженностью разработан комплекс рекомендаций для улучшения условий взаимодействия грузового нетягового подвижного состава и пути: номинальная унифицированная ширина рельсовой колеи 1520 мм; для улучшения условий вписывания грузовых вагонов в кривых радиусом 350650 м ширина колеи должна быть 1525 мм; уменьшение избыточного возвышение наружного рельса в кривых.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались: на Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт» в 2007, 2008, 2009 и 2010 годах в Ростове-на-Дону, в Самаре на конференции «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса», в Вестнике РГУПС в 2008 г., часть результатов в работы НИОКР «Оптимизация ширины рельсовой колеи» и «Технико-экономическое обоснование нормативов рельсовой колеи и ходовых частей подвижного состава по критериям износов и безопасности» в 2007 и 2008 годах. Научно-технической конференции, посвященной 120-летию выдающегося триболога М.М. Хрущева «Трибология и машиностроение» (г. Москва, 2010г.).

Достоверность полученных результатов подтверждается совпадением данных полученных в лабораторных условиях на базе разномасштабного моделирования с данными эксплуатационных наблюдений и исследований, полученных в ходе выполнения отраслевой научно исследовательской работы по оптимизации ширины РК, которая выполнялась в 2007-08 гг. по распоряжению президента ОАО «РЖД».

Автор выражает благодарность научному консультанту к.т.н., доц.

Озябкину А.Л. за оказанную помощь при работе над диссертацией.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

- разработаны физико-математические модели системы «путь - грузовой полувагон» и подсистемы «гребень колеса грузового полувагона — боковая поверхность головки рельса», на основе которой получены идентификационные параметры для её мониторинга;

- получен критерий подобия идентичности триботермодинамических процессов в контакте;

- усовершенствован метод электропроводимости Боудена и Тейбора для исследования динамики формирования ФПК модели контакта «гребень колеса - боковая поверхность головки рельса»;

- разработана методика динамического мониторинга контакта «гребень колеса грузового полувагона - боковая поверхность головки рельса», позволяющая снизить износ гребней колес грузовых полувагонов и рельсов путём контроля состояния контакта;

- получены трибоспектры, соответствующие режимам взаимодействия гребней колес с рельсами при наличии смазочного материала и при протекании процессов схватывания, в следствии отсутствия смазочного материала при варьировании нагрузочно-скоростных режимов применительно к грузовому полувагону;

-на основе метода трибоспектральной идентификации процессов трения сформирована база данных трибоспектральных параметров для системы динамического мониторинга, характеризующих наличие или отсутствие смазочного материала в контакте, а так же критическое состояние фрикционного контакта «гребень колеса грузового вагона - боковая поверхность головки рельса» при схватывании и позволяющих диагностировать техническое состояние подвижного состава; разработаны предложения по оптимизации геометрических характеристик рельсовой колеи на базе модельного эксперимента.

1. Ермаков В.М. Параметры пути и подвижного состава, влияющие на износ колес и рельсов. Путь и путевое хозяйство, № 3. 2008г. - с. 13-18.

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

3. Основы трибологии (трение, износ, смазка): учебник для технических вузов. 2-е изд. перераб. и доп./ A.B. Чичинадзе, Э.Д. Браун, H.A. Буше и др.; под общей ред. A.B. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2001.-664 е., ил.

4. Крагельский И.В. Трение и износ // М.: Машиностроение, 1968г.,с.481.

5. Демкин Н.Б. Физические основы трения и износа машин. Учебное пособие. Калинин, 1981.-116с.

6. Лужнов М.Ю. К вопросу о причинах катастрофического изнашивания колес подвижного состава и рельсов на железнодорожном транспорте / Лужнов М.Ю., Чичинадзе A.B. / Трение и зное 1998г., № 3. с. 344-349.

7. Жаров И.А. Закономерности изнашивания при качении с поперечным проскальзыванием / Жаров И.А., Комаровский И.А., Захаров С.М. / Трение и износ, 20 (1999), № 3, с. 306-312.

8. Глушко М.И. Про тележку грузового вагона // Вагоны и вагонное хозяйство 2007, №3(11).

9. Комаровский И.А. Моделирование изнашивания пары гребень колеса рельс на роликах при поперечном проскальзывании / Комаровский И.А., Жаров И.А. / Трение и износ, 18 (1997), № 2, с. 174-180.

10. Марков Д.П. Требования к машинам для испытания на износостойкость рельсовых и колесных сталей //Вестник ВНИИЖТа, 1994г., № 3 , с. 22-26.

11. Кротов C.B. Повреждаемость колесных пар и расчетная оценка несущей способности соединения колеса с осью при повышении нагрузки на ось вагона. Дисс. к.т.н., 1996г.-208с.; Библиогр. 177-192с.

12. Жаров И.А. Моделирование изнашивания пары гребень колеса -боковая поверхность головки рельса в кривых малого радиуса / Жаров И.А., Комаровский И.А., Захаров С.М. / Вестник ВНИИЖТа, 1998г., № 2, с. 15-18.

13. Динамические нагрузки ходовых частей грузовых вагонов.// под ред. Кудрявцева H.H. // Труды ВНИИЖТа. М.: Транспорт. 1977г. - вып. 572.

14. Динамика электропоездов, дизельпоездов и грузовых вагонов. // под ред. Вериго М.Ф., Грачевой JI.O. // Труды ВНИИЖТа. М.: Транспорт. 1974г. -Вып. 519.-190с.

15. Коген А.Я. Расчет воздействия на путь колесной пары с ползуном / Коген А .Я., Верхотин A.A. / Исследования возможностей повышения скоростей движения поездов / Сб. научных трудов ВНИИЖТа. М.: Транспорт. 1984г.-с. 31-57.

16. Лужнов Ю.М. Сцепление колес с рельсами. Природа и закономерности // Труды ВНИИЖТа М.: Интекст - 2003г. - с. 14.

17. Петров C.B. Об одной причине неожиданного разрушения колес. Локомотив 2005, № 3, с. 35-36;

18. Кузнецов А.Г. О перспективах развития вагоностроения // Промышленный транспорт XXI век 2008, №4, 3-6.

19. Стратегические направления научно-технического развития ОАО «РЖД» на период до 2015г. («Белая книга» ОАО «РЖД») № 964 от 31.08.2007г.

20. Ермаков В.М. Анализ эффективности работы дорог по снижению износов в системе «колесо-рельс» //Железнодорожный транспорт, № 7, 2005.-С.58-64.22. указание МПС № 151у от 25.11.1994 г.

21. Богданов В.М. Современные проблемы системы колесо-рельс / Богданов В.М., Захаров С.М. / Железные дороги мира. 2005. № 1.

22. Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса: Пер. с англ./У.Дж.Харрис, С.М. Захаров, Дж. Ландгрен, X. Турне, В. Эберсен. М.: Интекст

23. Смазывание гребней бандажей и стрелочных переводов на железных дорогах Германии / По материалам отделения трибологии и триботехники компании DB Systemtechnik // Железные дороги мира. 2008. № 8 (20).

24. Абдурашитов А.Ю. Нагруженность пути и работа рельсов / Абдурашитов А.Ю., Аникеева A.B. / Путь и путевое хозяйство. 2008. № 7 (19).

25. Правила технической эксплуатации железнодорожного транспорта (ПТЭ): ЦРБ-756: утв. МПС РФ 26.05.00г. ввод, в действие с 03.07.2000г. № 16.

26. Яковлева Т.Г., Карпущенко Н.И., Клинов С.И., Путря Н.И., Смирнов М.П. Железнодорожный путь. М.: Транспорт, 1999г.

27. Митрохин А.Н. Унификация коле 50 лет: некоторые итоги и последствия. Путь и путевое хозяйство. № 12,2007. с. 15-19.

28. Никифоров Б.Д. Причины и способы предупреждения износа гребней колесных пар // Железнодорожный транспорт, № 10, 1995. с.36-40.

29. Перцев А.Н. О причинах износа колес и рельсов // Железнодорожный транспорт, № 12, 1998 г. с.50-51.

30. Горский A.B. О повышенном износе бандажей / Горский A.B., Буйносов А.П., Наговицын B.C., Клинский B.C. / Локомотив, № 4, 1992. с. 25-27.

31. Хохлов A.A., Иноземцев В.Г., Хусидов В.Д. Установление причин и обоснование рекомендаций по снижению интенсивности износа гребней колесных пар в эксплуатации / Отчет о НИР по теме № 205/95 кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа, 1995. 199 с.

32. Митрохин А.Н. Кто и почему «шьет» колею шириной 1520 мм? Локомотив. № 4,2008. с.5-8.

33. Никифоровский В.Д. Первые итоги эксплуатации пути суженной колеи в прямых участках. Путь и путевое хозяйство, №6,1962 г.

34. Ангалейко В.И. К вопросу о нормах и допусках содержания колеи. / Ангалейко В.И., Москаленко Г.В., Новакович В.И. / Труды ХИИТа, выпуск 81,1966г.

35. Амелин C.B. Влияние сужения рельсовой колеи на напряженное состояние железнодорожного пути и плавность движения поездов./ Амелин C.B., Смирнов М.П., Яковлев В.Ф. / Ленинград ЛИИЖТ сб. 191,1963г.

36. Шабалин Г.И. Суженая колея при скоростном движении / Шабалин Г.И., Андреев Г.Е. / Путь и путевое хозяйство, №10, 1966г.

37. Золотарский А.Ф., Вершинский C.B. и др. Железнодорожный путь и подвижной состав для высоких скоростей движения / Под ред. М.А. Чернышёва. М.: Транспорт, 1964.

38. Андреев Г.Е. Внедрять суженную колею / Андреев Г.Е., Пупель Л.И. / Путь и путевое хозяйство, № 5,1964г.

39. Отчет НИР. Оптимизация ширины рельсовой колеи // Зензинов Б.Н. Москва, 2007г.

40. Финицкий С.И. Причины износа гребней колес и рельсов. Путь и путевое хозяйство, № 5. 2008г. - с.18-20.

41. Отчет НИР. Математическое моделирование влияния ходовых частей подвижного состава и состояния пути на интенсивность изнашивания в системе «колесо рельс»// ОАО «ВНИКТИ». Коломна, 2007

42. Неглинский В.В. Проблема интенсивного износа рельсов и колесных пар. // Локомотив 1997. № 3.ik * •

43. Отчет НИР. Технико-экономическое обоснование нормативов рельсовой колеи и ходовых частей подвижного состава по критериям износов и безопасности / Раздел 5.1 / Шаповалов В.В. Ростов-на-Дону, 2008г.

44. Лысюк B.C. Прочный и надежный железнодорожный путь / Люсюк B.C., Сазонов В.Н., Башкатова Л.В. М.: Академкнига,2003. 589 с.

45. Определение моментов сопростивления повороту тележек относительно кузовов локомотивов и вагонов. Отчёт о научно-исследовательской работе. // ОАО «ВНИКТИ». Коломна, 2007.

46. Доронин В.И. Влияние на боковой износ рельсов измененний положения вагонной тележки в рельсовой колее./ Доронин В.И., Стоянович Г.М., Доронина И.И., Бабий O.A. / Вестник ВНИИЖТа. № 6, 2003г. - с. 42 -45.

47. Майба И.А. Разработка и использование пластичной смазки на полимерной основе в тяжелонагруженных узлах трения, работающих в режиме заедания (на примере работы пары трения гребень колеса головка рельса. Дисс. к.т.н., 1993г.-218с.; Библиогр. 168-178с.

48. Озябкин А.Л. Снижение интенсивности изнашивания гребней колес и рельсов путем обеспечения рациональных конструктивно-технологических характеристик систем лубрикации. Дисс. к.т.н., 1999г. -292с.; Библиогр. 214-225с.

49. Шур Е.А. Износостойкость рельсовых и колесных сталей / Шур Е.А., Бычкова Н.Я., Маркин Д.П., Кузьмин H.H. / Трение и износ. Т. 16 (1995), № 1, с. 80-91.

50. Панькин H.A. Причины интенсивного износа гребней колес и рельсов и пути их устранения //Железнодорожный транспорт. 1991 г. № 11. -с.57-59.

51. Митрохин А.Н. Колея: удручающие результаты ошибочных решений. РЖД-Партнер. № 4,2008г. с. 66-68.

52. Отчет НИР. Оптимизация ширины рельсовой колеи / Раздел 5.1 / Шаповалов В.В. Ростов-на-Дону, 2007г.

53. Монахов И.К. Ширина, возвышение, лубрикация // Путь и путевое хозяйство. 2008. №11.

54. Вериго М.Ф. Причина роста интенсивности бокового износа рельсов и гребней колес // ВНТО железнодорожников и транспортных строителей. М.: Транспорт, 1992г. 46 с.

55. Заковоротный B.JI. Динамика транспортных трибосистем / Заковоротный B.JL, Шаповалов В.В. / «Сборка в машиностроении», № 12, 2005г.

56. Алексеев В.М. и др. Оценка воздействия на путь современных электровозов и тепловозов. -М.: Трансжелдориздат, 1961.

57. Киселёв А.И. Боковое воздействие различных типов тележечных локомотивов на рельсы в кривых // Вестник ВНИИЖТ 1960г. №8.

58. Львов А.А. и др. Динамика вагонов электропоездов ЭР22 и ЭР200 на тележках с пневматическим подвешиванием. Труды ЦНИИ МПС, 1970, вып. 417.

59. Петракова А.Н. Повышение экспулатационного ресурса цельнокатанных колес грузовых вагонов путем выбора рационального интервала их твердости. Дисс. к.т.н., 2008г. 190с.

60. Андриевский С.М. Боковой износ рельсов в кривых. М. Трансжелдориздат. 1961. 128с.

61. Яхов М.С. Унификация ширины колеи в прямых и кривых участках железнодорожного пути // Яхов М.С., Ершков О.П./ Сб. расчеты железнодорожного пути в кривых и нормы его устройств. Труды ЦНИИ, вып. 192.-М.: 1960г.

62. Амелин C.B. Резервы есть, но не используются./ Амелин C.B., Андреев Г.Е., Каролим А.Е./ Путь и путевое хозяйство. 1967. № 7.

63. Шаповалов В.В. Проблемы транспортной триботехники: физико-математическое моделирование мобильных фрикционных систем //Трение и смазка в машинах и механизмах. 2009. № 10. С. 3 -12.

64. Вериго М.Ф. Динамика вагонов (конспект лекций). М.: ВНИИЖТ,1971.

65. Браун Э.Д. Модели трения и изнашивания в машинах./ Браун Э.Д., Евдокимов Ю.А., Чичинадзе A.B. / М.: Машиностроение, 1982.

66. Заковоротный B.JI. Исследование коэффициента трения при периодических движениях. / Заковоротный B.JL, Шаповалов В.В. / Известия Северо-Кавказского научного центра высшей школы. Сер. Технических наук, 1979, №2, с. 40-49.

67. Берлинских В.А. Статическое моделирование процессов фрикционно-контактного взаимодействия при внешнем трении / Берлинских В.А., Запорожец В.В. / Надежность и долговечность машин и сооружений. 1984. № 5. С. 80 84.

68. Гухман A.A. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1963.254 с.

69. Назаров А.Г. О механическом подобии твердых деформируемых тел. Ереван: Изд-во АН Арм. ССР. 1965. 218 с.

70. Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в механике. М.: Наука, 1967. 438 с.

71. Bockmenn G., Schulz W. Modellierung des Tropfenschlagverschleises in der instationaren Phase // Schmierungstechnik. 1984. Jg. 15. № 8. S. 246 - 250.

72. Lorenz A. Modellbetrachtungen zum Schadigunsprozess in Maschinen und Geraten // Schmierungstechnik. 1984. Jg. 15. № 8. S. 250 253.

73. Шаповалов B.B. Комплексное моделирование динамически нагруженных узлов трения машин //Трение и износ. 1985. № 3. С. 451 457.

74. Щербак П.Н. Моделирование динамически нагруженных узлов трения строительных машин //Надежность строительных машин и оборудования промышленности строительных материалов: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д: РИСИ. 1986.

75. Максак В.И. Предварительное смещение упругого контакта и его демпфирующие свойства с учетом микрогеометрии и волнистостей //' ' V1

76. Микрогеометрия и эксплуатационные свойства машин: Сб. тр. 1976. Рига. Вып. 4.

77. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии: Пер. с англ./ Под ред. А.И.Свиреденка. М.: Мир, 1986. 294 с.

78. Костерин Ю.Н. Механические автоколебания при сухом трении. М.: Изд-во АН СССР. 1966. 75 с.

79. Щавелин В.М. Акустический контроль узлов трения ЯЭУ. / Щавелин В.М., Сарычев Г.А. / М.: Энергоатомиздат, 1988.

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

81. Bowden F.P., Tabor D. The seiruze of Metals. "The Enginer" (Jörn Dec/ 1949 and Proceedins, 1949, Vol.160, №3.

82. Bowden F.P., Leden L., The Nature of sliding and the "Analysis of Friction", "Proe of the Ray. Soc.", Vol.109, №938,1938.

83. Шаповалов B.B. Проблемы транспортной триботехники: физико-математическое моделирование мобильных фрикционных систем // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2009, №10

84. Результаты испытаний по определению температуры в зонах контакта колеса с рельсом. Отчёт о научно-исследовательской работе. // ОАО «ВНИКТИ». Коломна, 2007.

85. Билик Ш.М. Макрогеометрия деталей машин. Изд. 2-е. М.: Машиностроение, 1972г., с.344.

86. Окулова Е.С. Модельная оптимизация и прогнозирование трибохарактеристик системы "путь подвижной состав": на примере магистрального электровоза BJI-80. Дисс. к.т.н., 2006г. - 208с.; Библиогр. 196-208с

87. Демкин Н.Б., Ланков A.A. Определение фактической площади касания двух твердых тел при помощи угольных пленок. «Заводская лаборатория», 1965, № 6.

88. Тарасенко B.C. Методы и аппаратура для определения фактической площади контакта. Сб. «Передовой научно-технический и производственный опыт», тема 10, вып. 17, М., ЦИТЭИН, 1961.

89. Швецова Е.М. Определение фактических площадок соприкосновения поверхностей на прозрачных моделях. Сб. «Трение и износ в деталях машин», Вып. 7, М., Изд-во АН СССР, 1953, с. 12-33.

90. Левин Б.Н. Контактный метод измерения микрогеометрии поверхности. М., Машгиз, 1950.

91. Крагельский И.В., Прибылев A.A., Гогава Л.А. Растворный метод определения определения волнистости и неплоскости деталей машины. «Измерительная техника», 1964.

92. Сафонов Л.И. Электрические прямоугольные соединители. Анализ физических процессов в контактах. Технологии в электронной промышленности./ Сафонов Л.И., Сафонов А.Л. / № 6, 2007. - с. 54-58.

93. Сотсков Б.С. Электрические контакты. М.: Энергия, 1967г.

94. Реут Е.К., Саксонов И.Н. Электрические контакты. Элементы теории и практики эксплуатации. М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1971г.

95. Шлыков Ю.П., Ганин Е.А., Царевский С.Н. Контактное термическое сопротивление. М.: Энергия, 1977г. - 328 с.

96. Демкин Н.Б. Исследование площади касания шероховатых поверхностей. Труды ИМАШ АН СССР. Т.1, М., Изд-во АН СССР, 1959.

97. Хольм Р. Электрические контакты. М.: Изд-во иностранной литературы. - 1961г. - с. 464.

98. Ромен Ю.С. /Влияние технического состояния узлов опирания грузовых вагонов на сопротивление повороту тележек. Ю.С. Ромен, В.М.

99. Богданов, JI.К. Добрынин, B.C. Коссов, В.А. Коваль, В.А. Пузанов, A.B. Заверталюк Вестник ВНИИЖТ, №3,2000. - с. 9-12.

100. Справочник по сопротивлению материалов. Под ред. Г.С. Писаренко. Киев: Наука думка, 1988.-736с.

101. Корольков Н.М. Износ рельсов в кривых малого радиуса // Путь и путевое хозяйство. — 1959 г. №9, с. 22-24.

102. Карпущенко Н.И. Параметры колеи и износ рельсов в кривых /Козлов А.П., Котова И.А., Антерейкин Е.С. Путь и путевое хозяйство, №11. 2007 г.- с. 7-9.

103. Вериго М.Ф. Анализ методов математического моделирования динамических процессов в исследованиях интенсивности развития бокового износа рельсов и гребней колес // Вестник ВНИИЖТ. 1997. №6.

104. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972, 768 с.

105. Марпл.-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 584 с.

106. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2003.604с.

107. Г. Дженкинс, Д. Ватте. Спектральный анализ и его приложения. Вып. 1. Перевод с англ. В.Ф. Писаренко. М.: Мир, 1971.

108. Галиев И.И., Нехаев В.А., Николаев В.А., Калинина Е.С. О продольной динамике тележек. Железнодорожный транспорт. 2009. № 5.с. 38-40.

109. Заковоротный В.Л., Шаповалов В.В. Исследование комплексного коэффициента трения. // Трение и износ. 1987, с. 22-24.

110. Walker Н. Helical Gears. The Engineer, vol. 12,1946, p. 172.

111. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности.

112. R. Harder. Creep Force Creepage and Frictional Work Behaviour in Non-Hertzian Counter formal Rail/Wheel Contacts. Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 207 - 214.

113. В. Paul, J. Hashemi. User's Manual for Program CONTACT. Technical Report No. 4, FRA/ORD-78/27/PB286097, NTIS, Springfield, VA, Sept. 1977.

114. Системы технического диагностирования и мониторинга. Эксплуатационно-технические требования РД 1115842.07-2004.

115. Доронин В.И., Стоянович Г.М., Доронина И.И., Бабий O.A. Влияние на боковой износ рельсов измененний положения вагонной тележки в рельсовой колее.// Вестник ВНИИЖТа. № 6, 2003г. - с. 42 - 45.

116. Шаповалов, В.В. Амплитудо-фазочастотный анализ критических состояний фрикционных систем // Шаповалов В.В., Колесников В.И., Озябкин A.JL, Харламов П.В./ Рост. гос. ун-т путей сообщения. Ростов н/Д, 2008. -440 с.

117. Патент РФ. Способ испытаний узлов трения./ Шаповалов В.В., Челохьян A.B., Лубягов A.M., Александров A.A. и др. (Российская Федерация). -№ RU 2 343 450 С2. Заявка № 2006121024/28 от 13.06.2006 г.

118. Патент РФ. Модификатор трения и система управления приводом его подачи./ Шаповалов В.В., Заковоротный В.Л., Лубягов A.M., Александров A.A. и др. (Российская Федерация). № RU 2 293 677 С2. Заявка № 2005108861/11 от 28.03.2005 г.

119. Патент РФ. Система модифицирования поверхностей трения./ Шаповалов В.В., Фейзов Э.Э., Александров A.A. и др. (Российская Федерация). -№ RU 2 376 184 С1. Заявка №2008115041/11 от 16.04.2008 г.