автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Предупреждение термомеханических повреждений в трибосистеме колесо-рельс подбашмаченной колесной пары при движении юзом

На пшшах рукописи

Демьянов Алексей Александрович

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ТРИБОСИСТЕМЕ КОЛЕСО-РЕЛЬС ПОДБАШМАЧЕННОЙ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЮЗОМ

Специальность 05.02.04 - Трение и износ в машинах

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Ростовский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации".

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Щербак Петр Николаевич.

доктор технических наук, профессор Авдеев Дин Тихонович; кандидат технических наук, доцент Мирошниченко Владимир Григорьевич.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный строительный университет".

Зашита состоится 28 декабря 2004 года в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.010.02 Ростовского государственного университета путей сообщения по адресу: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Народного ополчения, 2, в конференц-зале университета.

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

Автореферат разослан 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 218.010.02, доктор технических наук,

Елманов И.М.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В системе МПС РФ существует большое количество горок малой мощности, скоростью вагонов на которых управляют вручную при помощи тормозного башмака (ТБ). Применение ТБ ведёт к термомеханическим повреждениям поверхности катания колес (проблема односторонних ползунов), значительно сокращающим срок эксплуатации колес, буксовых узлов и верхнего строения пути (ВСП) в целом.

По данным СКЖД, в 1998-2002 г. в среднем доля вагонов, исключенных по односторонним ползунам (1,0 мм), составила порядка 25 % от общего количества выбракованных по грубым бракам. Экономические потери от ползунов в среднем составили более 16 млн. руб. в год. Учитывая, что на каждый браковочный ползун может приходиться до 50 небраковочных (0,4...0,9 мм), которые также приводят к разрушению колёс, буксовых узлов и ВСП, экономические потери значительно возрастают.

В связи с важностью возникшей проблемы МПС был принят ряд отраслевых программ (протокол № 50 совещания при Министре МПС от 19.06.00, указание МПС HP 155 от 06.03.01, указание МПС России № Illy от 8.07.03 - "Стратегическая программа обеспечения устойчивого взаимодействия в системе колесо-рельс" и т.д.), направленных на снижение потерь транспорта от повреждений в системе экипаж-путь при эксплуатации (в том числе и за счёт исключения образования односторонних ползунов).

Из-за высокой стоимости вагонных замедлителей механизация малых горок экономически нецелесообразна, поэтому разработка адекватной таким горкам технологии замедления вагонов, не приводящей к термомеханическим повреждениям колес, является актуальной.

Цель работы - повышение долговечности колёсных пар за счёт предупреждения термомеханических повреждений в трибосистеме колесо-рельс подбашмаченных пар при торможении на немеханизированных сортировочных горках путем создания противоползунной системы.

Для достижения указанной цели необр^^^^^^^^^рщие основные задачи:

I БИБЛИОТЕКА

У^ЗЖ

1. Провести анализ факторов, влияющих на изменение сил трения в трибо-системах подбашмаченной колёсной пары при переходе трения скольжения в трение качения в условиях горочных операций.

2. Исследовать характер разрушения поверхности катания колес в зависимости от величины неравномерного износа (одностороннего ползуна) и определить допустимую величину ползуна, не приводящую к разрушению поверхности катания колеса при его дальнейшей эксплуатации.

3. Исследовать температурный режим процесса трения в трибосистеме колесо-рельс при скольжении подбашмаченной пары и определить допустимую длину пути трения скольжения (юза), не приводящую к изменениям свойств металла поверхности катания колеса.

4. Разработать простой и эффективный способ предупреждения термомеханических повреждений поверхности катания колес путем периодического перехода (проворачивания) подбашмаченной пары от скольжения к качению.

5. С использованием методов физико-математического моделирования обеспечить надежность работы системы предупреждения термомеханических повреждений колес в параметрах системы экипаж-путь при горочных процессах в автономном режиме.

6. Обеспечить сопротивление прохождению подвижного состава разрабатываемой противоползунной системой на уровне, не искажающем скоростной режим горки в процессе роспуска.

7. На основании полученных данных разработать проект оснащения сортировочных горок малой мощности системой, предупреждающей термомеханические повреждения поверхности катания колес подбашмаченных пар при роспуске составов.

Научная новизна

1. Методами физико-математического моделирования и планирования эксперимента исследован процесс перехода трибосистем подбашмаченной пары от трения скольжения к трению качения при горочных операциях и определены его рациональные периодичность и энергопотребление (сопротивление движению).

2. Разработана математическая модель распределения тепловых потоков в радиальной и тангенциальной координатах колеса при движении юзом в условиях горочных процессов.

3. Установлено влияние величины неравномерного износа колеса подбаш-маченной пары на изменение механических свойств металла и характер разрушения поверхности катания колес при их эксплуатации.

4. Исследовано влияние формы фрикционной поверхности шины противо-ползунного модуля на изменение работы сил трения в трибоконтакте с боковой поверхностью колеса при трении скольжения и трении качения.

5. Предложена методика физико-математического моделирования процесса перехода трибосистем подбашмаченной колесной пары от трения скольжения в трение качения на основе оригинальной установки УВПД и серийной машины трения СМТ-2.

6. Расширены возможности методики трибочастотной адаптации фрикционных систем за счет синхронной регистрации на лабораторной установке УВПД изменений силы трения и трибочастотных характеристик трибо-контакта в зависимости от изменения жесткости системы и нагрузочно-скоростных параметров в режиме реального времени с частотой до 10 000 отсчетов в секунду.

Практическая ценность

1. Разработан проект противоползунной системы (ППС), предупреждающей термомеханические повреждения колес и комплектуемой рабочими модулями балочного (патент № 2202489) или клинового типов.

2. Установлен допустимый размер одностороннего ползуна (0,2 мм), не приводящий к разрушению поверхности катания колеса в процессе эксплуатации.

3. Установлена допустимая длина юза подбашмаченной пары (8 м), не приводящая к образованию термомеханических повреждений поверхности катания колеса при максимальных значениях осевой нагрузки и скорости вагонов при роспуске.

4. Определена рациональная макрогеометрия трибоконтакта колесо-шина, обеспечивающая проворачивание подбашмаченной пары при уровне со-

противления движению подвижного состава, удовлетворяющем скоростному режиму горок (потери на стрелочном переводе марки 1/9).

5. Методом трибочастотной адаптации выполнена стабилизация коэффициента трения в трибоконтакте колеса с модулем ППС при его продолжительности до 0,2 с, которая ограничивает колебания силы трения в пределах 8 %, что обеспечивает устойчивую работу ППС в условиях системы экипаж-путь при проворачивании подбашмаченных колесных пар в процессе роспуска составов.

Реализация работы заключалась в эксплуатационных испытаниях рабочего модуля ППС (ст. Тихорецкая и ст. Ростов-Западный СКЖД) и разработке проекта противоползунной системы в целом. Расчетный экономический эффект при серийном внедрении таких систем по СКЖД при исключении только браковочных ползунов составит не менее 16,5 млн. руб. в год.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и получили положительную оценку на научно-технических конференциях ППС РГУПС (г. Ростов н/Д, 1998-1999 гг.); на сетевом совещании главных инженеров служб перевозок ж. д. России (г. Москва, 2000 г.); на семинаре им. М.М. Хрущова в институте машиноведения им. А.А. Благонравова (г. Москва, 2002 г.); на семинаре "Теоретические и практические проблемы транспортной триботехники" им. В.А. Кислика в РГУПС (г. Ростов н/Д 2002 г.); на Ш научно-практической конференции "Безопасность движения поездов" (г. Москва, 2002 г.); на региональном семинаре-совещании с ДНЧ по вопросам обеспечения безопасности движения в хозяйстве перевозок сети ж. д. России (г. Ростов н/Д, 2003 г.); на "Региональном совещании по вопросам качества деповского ремонта и сохранности вагонного парка" (г. Краснодар, 2003 г.). В полном объёме диссертация докладывалась на совместном заседании кафедр «Путевые и строительные машины», «Путь и путевое хозяйство», «Высшая математика-2», «Основы проектирования машин», «Вагоны и вагонное хозяйство», «Локомотивы и локомотивное хозяйство», «Теоретическая механика» РГУПС (г. Ростов н/Д, 2004 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе 1 монография и 1 патент на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 185 с. и содержит 80 рис., 22 табл., библиографию из 135 названий и приложения на 9 с.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и дан краткий обзор глав работы.

В первой главе проведен обзор существующих способов управления скоростью вагонов (отцепов) при роспуске составов на горках, показавший, что ни одно из известных автору серийных тормозных устройств неприменимо для горок малой мощности ввиду высокой стоимости и больших эксплуатационных расходов. Используемая в настоящее время при роспуске технология башмачного торможения вагонов ведёт к термомеханическим повреждениям колес, приносящим большие экономические потери по всей системе МПС РФ. Проведена сравнительная оценка известных методов исследования и разработки фрикционных систем (по работам Э.Д. Брауна, И.В. Крагельского, НА. Буше, И.А. Буяновского, Д.Н. Гаркунова, И.Г. Горячевой, Н.Б. Демкина, Ю.А. Евдокимова, В.И. Колесникова, П.И. Орлова, А.С. Проникова, А.В. Чи-чинадзе, СМ. Захарова, Ю.М. Лужнова, В.В. Шаповалова и д. р.), сформулирована цель работы, основные задачи исследования и определены методы решения поставленных задач на основе физико-математического моделирования.

Во второй главе обоснован принцип предупреждения термомеханических повреждений колес при горочных операциях с использованием ТБ, основанный на смене поверхности фрикционного контакта колеса с рельсом за счет периодического перехода подбашмаченной пары от трения скольжения к трению качения. Таким образом, весь путь трения колёсной пары на каждой тормозной позиции разбивается на интервалы (торможение коротким юзом), в пределах которых образование термомеханических повреждений исключается

Для выполнения этого принципа по результатам теоретического исследования движения колёсной пары на ТБ получено математическое опи-

сание условия перехода от трения скольжения к трению качения (условие проворачивания), согласно которому баланс сил трения (рис. 1) должен быть смещён в сторону Тпр за счёт введения дополнительной силы трения Ртр5:

где - соответственно моменты сил трения,

удерживающие и проворачивающие колесную пару, 1 - плечо приложения силы - радиус колеса, сила трения, способствующая провора-

чиванию колеса, а И Е,рз — силы трения, препятствующие этому; — коэффициенты трения скольжения в парах полоз ТБ-рельс и колесо-рельс;

коэффициенты трения покоя в парах колесо-полоз ТБ и колесо-колодка башмака; G - вес вагона, приходящийся на колесо; у —уклон железнодорожных путей; наклон колодки ТБ относительно полоза.

Рис. 1. Схема сил трения в движущейся подбашмачен-ной колёсной паре:

1 - рельсы,

2 - полоз ТБ,

3 - колодка ТБ,

4 - колёсная пара

Для экспериментального определения составляющих уравнения (2) составлены функциональные модели трибосистем подбашмаченной пары относительно сил трения:

где - материал, твёрдость и исходная шероховатость контакти-

рующих поверхностей, Р - контактное давление, температура в зоне контакта, V - скорость движения вагона, и - загрязнитель, I - время фрикционного контакта, - частота колебаний.

Для создания дополнительного момента силы трения разработана принципиальная схема рабочего модуля (рис. 2), который состоит из нажимной шины 2, перемещающейся по направляющей 5. При движении не-подбашмаченное колесо 1 подбашмаченной пары, попадая в рабочий зазор ^ под действием силы трения создаваемой силой р5, проворачивается на угол, достаточный для смены поверхности контакта колесо-рельс. Установка таких модулей через определенный интервал по всей длине тормозных позиций горки собственно и будет образовывать противоползунную систему.

Как известно, на процесс формирования ползуна основное влияние оказывает температурный режим, поэтому для определения периодичности процесса проворачивания колесных пар необходимо исследовать характер повреждения поверхности катания колеса в зависимости от величины ползуна и определить длину юза, исключающую образование термомеханических повреждений поверхности катания при скольжении вагона на ТБ.

По результатам проведенных лабораторных исследований и обследований колёсных пар с наличием на поверхности катания тормозных повреждений был установлен размер одностороннего ползуна (менее 0,2 мм), характеризуемый отсутствием следов адгезионного схватывания, приводящего к пластической деформации и закалке поверхности в зоне трения с последующим её выкрашиванием и разрушением при эксплуатации.

Рис. 2. Принципиальная схема рабочего модуля ППС:

1 - колесо,

2 - нажимная шина,

3 - стержень,

4 - основание шины,

5 - направляющая,

6 - рельс,

7- пружина

Для определения допустимого интервала движения юзом, в пределах которого развитие температуры в трибоконтакте колесо-рельс не приводит

к активизации процессов адгезионного схватывания, выполнено теоретическое исследование температурного режима юза при роспуске вагонов.

В рассматриваемом случае изменение температуры от локального источника тепла будет определяться следующим уравнением:

Л , . u-co(t)-R ( V / Ч, 1 0.(г,<м) = pLL 'S ф-Joo(t)dt

(6)

f-TP-F-p а

где и=——-—. М —

S-K

, 0 — объемная температура, t - время, Г, ф — полярные коор-

динаты, Я - радиус колеса, £ - глубина пограничного слоя фрикционного контакта, { - коэффициент трения, Б - нагрузка, Р - коэффициент разделения тепловых потоков, 8 - площадь контакта, К - коэффициент температуропроводности, СО - угловая скорость, 5 - функция Дирака.

При решении рассматриваемой задачи в качестве исходного было взято уравнение теплопроводности

50

а

■+х

1 д( д®\ 1 52®

2дг(/ 8т j г2' 92ср

= 0,

(7)

(8)

j 00

-+[an (г, t) - cos пф + рп (г, t) sin n<p], (9)

где X - коэффициент теплопроводности, при краевых условиях

0L=0H, 0L- =e* = const,

где R - глубина проникновения температурного влияния. Решение (7) с учетом условий (8) будет иметь вид

е=аоМ 2 „.,

где найденное аналитическое выражение для фикции ап позволяет установить распределение температуры в радиальном направлении в зависимости от времени, а выражение для функции - установить распределение в окружном направлении в зависимости от

Решая задачи (7)-(8) с использованием функций Бесселя и формулы обращения Ханкеля, получаем

3 =Y^5L: 1

и

R')-J?(№

■ВД,г).

(и)

Рассмотрим случай квазистационарного решения задачи теплообмена.

Пусть получаем расчетную

формулу распределения температурных полей с точностью до пределов

в контакте колесо-рельс при движении юзом:

Таким образом, получена математическая модель распределения температурных полей по радиальной и тангенциальной координате колеса в зависимости от нагрузочно-скоростных параметров и продолжительности фрикционного контакта.

Третья глава посвящена совмещению функциональных параметров ППС с параметрами работы горки, заключающемуся в снижении тормозного эффекта (сопротивления движению) противоползунной системы и обеспечении стабильного срабатывания каждого модуля ППС при контакте с колесом в нагрузочно-скоростных параметрах работы горок.

Согласно принципиальной схеме (рис. 2), противоползунный модуль является постоянно-замкнутой системой и, следовательно, будет создавать работу сил трения, оказывающую сопротивление движению колес подвижного состава. Поскольку торможение отцепов не входит в задачу ППС, очевидно, что во избежание нарушения скоростного режима горки работа сил трения в контакте колеса с каждым модулем ППС должна быть сведена к минимуму, до уровня, не оказывающего влияние на скорость движения вагонов. В главе обосновано, что задачу минимизации работы трения в контакте коле-

со-шина ППС, при постоянных значениях нагрузки и коэффициента трения, экономически целесообразно решать методом оптимизации макрогеометрии трибо-контакта (принципы которого сформулированы в работах А. В. Чичинадзе, Э.Д. Брауна, ЮА Евдокимова), т.к. другие способы значительно усложняют и, следовательно, увеличивают стоимость разрабатываемой системы. При моделировании контакта колесо-шина ППС (рис. 3) исследовалось влияние размеров и формы рабочей поверхности шины на траекторию фрикционного контакта с

боковой поверхностью скользящего и вращающегося колеса (рис. 4, 5). По результатам исследования, с учетом работ А.С. Проникова, определены размер и форма шины, создающие в контакте с поверхностью вращающегося колеса наименьшую траекторию контакта -петлю укороченной эвольвенты МРК, позволяющую при обеспечении проворачивания снизить работу трения до уровня потерь на стрелочном переводе марки 1/9. Такие потери являются неизбежными в системе экипаж-путь и учитываются при проектировании сортировочных горок.

Рис. 3. Моделирование контакта колесо-шина ППС: 1 - колесо, 2 - рельс, 3 - шина ППС 4 - пишущие узлы 5 -

регулировочные винты

Рис. 4. Варианты формы рабочей поверхности шины:

1 - пишущий узел,

2 - шина,

3 - рабочая (фрикционная) поверхность

Рис. 5. Полученные виды траектории трибоконтакта колесо-шина ППС в зависимости от формы рабочей поверхности шины

(14)

где Ь - траектория контакта для вращающегося колеса; г, р - радиус колеса и высота шины; фь фг - углы точек пересечения фигур, определенные из трансцендентных уравнений (15), полученных путём совместного решения уравнения окружности и укороченной эвольвенты.

Ф,=-

йПф,

С01ф2 =■

г-р

(15)

2 г(1 + ф2)

После этого по результатам исследования условий работы ППС, силового расчёта и геометрической оптимизации составлена функциональная модель трибосистемы подбашмаченная пара-ППС относительно условий проворачивания по работе сил трения:

(16)

где - сила трения, необходимая для проворачи-

вания подбашмаченной пары в зависимости от веса и скорости движения отцепа, а сила трения, создаваемая шиной

ППС в зависимости от параметров материала рабочей по-

верхности и - силы нажатия шины.

Далее, в главе проведено теоретическое исследование процесса срыва и проворачивания подбашмаченной колесной пары в нагрузочно-скоростных параметрах работы сортировочных горок. При этом установлено, что дополнительный момент трения Тпр, возникающий от действия силы трения FTp5, может нарастать постепенно и процесс проворачивания подбашмаченной пары занимает только часть продолжительности всего фрикционного контакта шины ГШС с колесом. В связи с этим необходимо установить величину силы трения достаточную для проворачивания пары в зависимости от веса вагона при заданной траектории и продолжительности фрикционного контакта путем экспериментального исследования этого процесса в масштабе времени, соответствующем продолжительности реального контакта, т.е. в интервале до 0,2 с.

В четвёртой главе с использованием физико-математического моделирования и математического планирования эксперимента на основе типовой машины трения СМТ-2 и оригинальной машины трения УВПД (рис. 6) выполнено моделирование процесса поступательного движения подбашмачен-ной пары и процесса её перехода во вращательное движение при фрикционном контакте с шиной ППС. По результатам выполненных экспериментальных исследований определена зависимость сил трения в трибосистеме под-башмаченная колесная пара-рельс (19)—(26) от нагрузочно-скоростного режима движения юзом, продолжительности фрикционного контакта и состояния поверхностей трения (сухие поверхности - индекс С, наличие воды - индекс В), а также зависимость силы трения в трибосистеме колесо-шина ППС от скорости движения вагона и материала рабочей поверхности шины модуля ППС.

Трибосистема полоз тормозного башмака-рельс

FTpiC = 0,292-0,0493X|-0,033X2-0,0072XiX2-0,0573XI2+0,00351Хг2, (17) Ftp,® = 0,193-0,0461Xl-0>00978X2-0,00505XiX2-0>0337X,2+0)000729X22, (18)

где Fip)0, Fjpj6 — сила трения в контакте полоз ТБ-рельс; Xj - нормальная сила F| в контакте полоз-рельс, X? — скорость движения вагона V.

Рис. 6. Оригинальная машина трения УВПД: а - общий вид; б - схема сопряжения образцов;

1 - монитор ЭВМ, 2 - усилитель сигнала датчиков, 3 - тарированные грузы, 4 -тензодатчик (регистрирующий колебания силы трения), 5 - сопряжение образцов,

6 - пьезодатчик (регистрирующий изменение вибросигнала в трибоконтакте),

7 - виброопора стенда

Трибосистема полоз тормозного башмака-колесо

Ртр2с = 0,393-0,279Х,-0,00777Х2+0,00341Х,Х2+0,031Х,2-0,00101Х22, (19) РТр2в=0,279-0>174Хг0>00734Х2+0,000717Х1Х2+0,00939Х12-0,000361Х22) (20)

где - сила трения в контакте полоз ТБ-колесо; - нормальная

сила в контакте полоз ТБ-колесо, - время контакта

Трибосистема колодка тормозного башмака-колесо

Ртр3с = 0,046+0,023 8X1-0,0108Х2-0,00379Х,Х2-0,023 8X^+0,0015 6Х22, (21) Ртр3в = 0,022+0,0376Х1-0,00803Х2-0,00407Х1Х2-0,0245Х,2+0,00133Х22> (22)

где - сила трения в контакте колодка ТБ-колесо; - нормальная

сила Рз в контакте колодка ТБ-колесо, Х2 - скорость движения вагона V.

Трибосистема колесо-рельс

= 0,266-0,03X1-0,031Х2-0,00657Х1Х2-0,0622X^+0,00328Х22, (25) Р^0 = 0>225-0)0288Х1-0)0254Х2-0,00657Х1Х2-0,0487Х12+0,00282Х22, (26)

где Р,р4С, Р^8 - сила трения в контакте колесо-рельс; X] - нормальная сила в контакте колесо-рельс, Х2 - скорость движения вагона V.

Кроме того, для трибосистемы колесо-рельс на основе модельного эксперимента была получена зависимость величины износа поверхности катания

колеса при движении юзом в тех же условиях (рис. 7).

Рис. 7. Глубина износа колеса при максимальной нагрузке Б] = 125 кН в зависимости от длины пути трения при скорости:

1 - V] = 6 м/с, 2 - У2 = 2 м/с

Трибосистема колесо-шина ППС Были получены зависимости влияния скорости вагона, типа применяемых материалов и загрязнителя на величину силы трения в трибосопря-жении шины ППС с колесом вагона (рис. 8).

По результатам анализа полученных уравнений регрессий определена работа силы трения ЛWTp < 0,42 кДж, необходимая для проворачивания колёсной пары на необходимый угол 5...8°, в зависимости от осевой нагрузки и скорости вагона, а по результатам анализа траекторий ДЪ фрикционного контакта колесо-шина определена работа силы трения \Утр5, создаваемая модулем ППС в зависимости от скорости вагона:

где ДЪ - длина дуги (5...8°), достаточная для смены поверхности фрикционного контакта колесо-рельс, - длина траектории контакта колесо-шина для скользящего колеса, ^тр] - сопротивление движению стрелочного перевода.

Рис. 8. График сил трения в трибосистеме колесо-модуль ППС в зависимости от скорости движения вагона и материала рабочей поверхности шины модуля: 1 - Ст. 65Г-Ст. 45 без воды, 2-Ст.65Г-Ст.45сводой,

3 - Ст. 65Г-Ст. 3 без воды,

4 - Ст. 65Г-Ст. 3 с водой,

5 - Ст. 65Г-фрикционный композит (ТУ 35-5-101-86) без воды,

6 - Ст. 65Г-фрикционный композит с водой

Для обеспечения устойчивой работы модуля ППС по условию проворачивания методом трибочастотной адаптации фрикционных систем, разработанным на кафедре "Путевые и строительные машины" РГУПС, были определены условия динамической совместимости параметров трибоконтакта колесо-шина ППС и параметров конструкции самого модуля ППС. Трибо-частотная адаптация заключается в идентификации частот собственных колебаний трибоконтакта и фрикционной механической системы с последующим выбором их рационального сочетания.

Для решения поставленной задачи использовалась машина трения УВПД, позволяющая синхронно регистрировать колебания силы трения и трибоча-стотных характеристик исследуемого трибоконтакта в зависимости от изменения жесткости системы и нагрузочно-скоростных параметров контакта в режиме реального времени с частотой до 10 000 отсчетов в секунду, что значительно упрощает и расширяет возможности методики трибочастотной адаптации.

В качестве рабочей поверхности шины ППС испытывался комплекс материалов. Процедура адаптации представлена на примере пары трения Ст. 65Г-Ст. 45. На первом этапе исследовалось влияние переменной жесткости на стабилизацию силы трения. По результатам исследования были определены условия, обеспечивающие наибольшую стабильность коэффициента трения в данном трибоузле, и соответствующая этому режиму трения несущая частота трибоконтакта (рис. 9,10). Оценка стабильности коэффициента трения проводилась по отклонению максимального колебания от среднего значения.

Рис. 9. Колебания коэффициента трения А( в зависимости от переменной жесткости системы: 1-Ст.65Г-Ст.45, 2 - Ст. 65Г-фрикционный композит ТУ 35-5-101-86, 3-Ст.65Г-Ст.З

После этого, по стандартной методике "Расчет частот и форм собственных колебаний цепочки связанных масс", разработанной на кафедре «Путевые и строительные машины» РГУПС, были скорректированы конструктивные параметры самого рабочего модуля ППС таким образом, чтобы одна из частот собственных колебаний конструкции совпала с несущей частотой фрикционного контакта шина-колесо (таблица).

На основании теоретически найденной зависимости (13), с учетом экспериментально полученных данных определена динамика измене-

ния температуры в зоне трения колесо-рельс в зависимости от продолжительности фрикционного контакта и нагрузочно-скоростных параметров движения подбашмаченной колесной пары юзом (рис. 11, 12). Результаты проведенного исследования позволили теоретически обосновать выбор оптимального интервала (Ь, = 7...8 м) установки модулей ППС на тормозных позициях горки, в пределах которого развитие температуры даже в наихудших условиях (осевая нагрузка 25 т, скорость входа на башмак 16 км/ч) не приводит к процессам адгезионного схватывания.

Сила трения при С] = 279 Н/мм

при С2 = 562 Н/мм

Амплитуда виброускорений и мощность трения

при = 279 Н/мм

при = 562 Н/мм

Рис. 10. Зависимость триботехнических и трибочастотных характеристик в паре трения Ст. 65Г-Ст. 45 от перемененной жесткости

Конструктивные параметры модуля ППС-3

Параметр Значение параметра

1. Материал рабочей поверхности шины Ст. 45 Фрикционный КОМПОЗИТ ТУ 35-5-101-86

2. Колесная пара П1] = 2000 га- П11 = 2000 кг

3. Шина ППС га^ 34 кг т2=30 кг

4. Контррельс тз = 65 кг тз = 65 га-

5. Приведенная масса 6. рельсового звена т2= 821,5 кг га^ 812,5 кг

7. Жесткость контакта С1 = 4450000 Н/м С1= 168000 Н/м

8. Упругий элемент С2 = 558770 Н/м С2 = 558770 Н/м

9. Связь между контррельсом и рельсом С3=279529814Н/м С3= 279347807 Н/м

В пятой главе представлены результаты эксплуатационных испытаний рабочего модуля балочного типа ППС-3. Кроме того, на основе экспериментально-теоретических исследова-

Рис. 11. Изменение температуры на поверхности трения колеса с рельсом в зависимости от продолжительности фрикционного контакта t при скорости скольжения 16 км/ч

ний разработан проект ППС с двухсторонней (относительно рельса) установкой балочных модулей (рис. 13). Такая конструкция обхватывает колесо с двух сторон и обеспечивает проворачивание колёсной пары даже при попадании на рабочие поверхности нефтепродуктов. Кроме этого, на основе выполненных в предыдущих разделах исследований представлен проект оснащения горок малой мощности противоползунной системой с рабочими модулями клинового типа, обеспечивающими проворачивание пары за счет поднятия подбашмаченного колеса над башмаком путем

о

Рис. 12. Распределение температуры по окружной координате колеса в зависимости от удаления от зоны контакта колесо-рельс в течение первой секунды

термомеханическим повреждениям (рис. ем поверхности катания колес (рис. 15,г).

накатывания гребня колеса на клин рабочего модуля ППС (рис. 14). Оснащение сортировочных горок системой ППС не изменяет существующую технологию башмачного торможения, но позволяет удерживать размер односторонних ползунов в пределах °,2 мм (рис. 15,а) и исключает образование ползунов более °,5 мм, приводящих к 15,б,в) с последующим разрушени-

Технические характеристики Диапазон рабочего усилия - 4°...54 кН

Допустимая скорость входа - 6 м/с „ ..

Колесная пара

Рис. 13. Противоползунная система с двухсторонней симметричной установкой модулей балочного типа ППС-ЗМД

Спуск колеса

Подъем колеса

Рис. 14. Модуль проти-воползунной системы клинового типа:

1 - колесо подбашма-ченной пары,

2 - тормозной башмак, 3-клин

Рис. 15. Термомеханические повреждения поверхности катания колес

Расчётный экономический эффект (по методике возмещения ущерба МПС РФ от 25.°9.°°) от внедрения такой системы по СКЖД только за счёт исключения браковочных ползунов составит не менее 16,5 млн. руб. в год.

Основные выводы

1. С использованием методов физико-математического моделирования и математического планирования эксперимента исследован процесс перехода трибосистем подбашмаченной колесной пары от трения скольжения (движение юзом) к трению качения при горочных операциях и определены его рациональные периодичность и энергопотребление (сопротивление движению).

2. При определении периодичности перехода подбашмаченной колесной пары от трения скольжения к трению качения решены следующие задачи:

2.1. Установлено влияние величины одностороннего ползуна на характер разрушения поверхности катания колес при их эксплуатации, а также его допустимый размер (°,2 мм), не приводящий к разрушению поверхности.

2.2. Разработана математическая модель распределения тепловых потоков в радиальной и тангенциальной координатах колеса при движении юзом.

2.3. Установлена допустимая длина юза (8 м), не приводящая к термомеханическим повреждениям поверхности катания колеса.

3. При определении рациональных значений энергопотребления процесса перехода колесной пары от трения скольжения к трению качения решены следующие задачи:

3.1. Исследовано влияние макрогеометрии поверхности шины на изменение работы сил трения в трибоконтакте колесо-шина ППС при трении скольжения и трении качения и определена её рациональная макрогеометрия, обеспечивающая проворачивание подбашмаченной пары при сопротивлении движению подвижного состава, удовлетворяющем ско-

ростному режиму горок (потери на стрелочном переводе марки 1/9).

3.2. Предложена методика физико-математического моделирования процесса перехода трибосистем подбашмаченной колесной пары от трения скольжения к трению качения на основе оригинальной установки УВПД и серийной машины трения СМТ-2.

3.3. Расширены возможности методики трибочастотной адаптации фрикционных систем за счет синхронной регистрации на лабораторной установке УВПД изменений силы трения и трибочастотных характеристик исследуемого трибоконтакта в зависимости от изменения жесткости системы и нагрузочно-скоростных параметров контакта в режиме реального времени с частотой до 10 000 отсчетов в секунду.

3.4. Теоретически обосновано, что процесс фрикционного взаимодействия колеса с шиной характеризуется постепенным нарастанием силы трения, реализующей переход поступательного движения колеса во вращательное при продолжительности контакта не более 0,2 с.

3.5. Методом трибочастотной адаптации определено условие стабилизации коэффициента трения для исследуемых пар трения при продолжительности трибоконтакта колесо-нажимная шина менее 0,2 с в пределах 8 %, что обеспечивает устойчивую работу ППС в условиях системы экипаж-путь при горочных процессах в автономном режиме.

4. Эксплуатационные испытания показали, что в нагрузочно-скоростном диапазоне работы сортировочных горок рабочий модуль балочного типа ППС-3 (патент № 2202489) обеспечивает проворачивание подбашмаченной пары на угол (не менее 5°), достаточный для смены поверхности трения в трибосистеме колесо-рельс.

5. Разработан проект противоползунной системы для оснащения горок малой мощности, предупреждающий образование термомеханических повреждений поверхности катания колес подбашмаченных пар при движении юзом, основанный на применении рабочих модулей балочного ППС-ЗМД или клинового ППС-К типов.

6. Разработана техническая документация на изготовление рабочих модулей противоползунной системы ППС-3, ППС-ЗМ, ППС-ЗМД, ППС-К.

7. Расчётный годовой экономический эффект только за счет исключения браковочных ползунов составит по СКЖД не менее 16,5 млн. руб.

Автор выражает глубокую признательность д.т.н., профессору Шаповалову В.В. и д.т.н., профессору Ахвердиеву К.С. за помощь в работе над диссертацией.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Повышение эффективности внешних тормозных систем подвижного состава / А.А. Демьянов, Ал.Ан. Демьянов, ЕА Ковалев, О.А. Розман // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и подготовки специалистов: Тез. докл. 57-й науч. конф. проф.-преп. сост. РГУПС. Ростов н/Д: РГУПС, 1998. С. 261.

2. Демьянов А.А., Демьянов Ал.Ан. Внешние тормозные системы подвижного состава // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении: Материалы отрасл. науч.-техн. конф. 24-25 ноября 1998. Ростов н/Д: РГУПС, 1998. С. 25.

3. Внешние тормозные системы подвижного состава конструкции РГУПС / А.А. Демьянов, В.В. Шаповалов, Ал.Ан. Демьянов, О.А. Розман, И.Ю. Казинцев // Безопасность движения поездов: Тр. третьей науч.-практ. конф. М: МГУ ПС, 2002. Ч. V. С. 66.

4. Демьянов А.А., Демьянов Ал.Ан., Розман О.А Противоползунная система // Повышение надежности и эффективности узлов трения машин и механизмов: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д: РГУПС, 2001. С. 83-84.

5. Повышение ресурса узлов трения транспортной техники / А.А. Демьянов, В.В. Шаповалов, A.M. Лубягов, В.И. Баранов, Д.В. Зелинский, А.Л. Выщепан //Межвуз. сб. науч. тр. семинара. Ростов н/Д: РГУПС, 2001. С. 117-122.

6. Особенности внешних тормозных систем подвижного состава конструкции РГУПС / А.А. Демьянов, В.В. Шаповалов, Ал.Ан. Демьянов, О.А. Розман // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. (Спецвыпуск). Ростов н/Д: 2001. С. 160-164.

7. Демьянов А.А., Розман ОА, Демьянов Ал.Ан. Внешние тормозные системы подвижного состава на основе клиновых преобразователей // Материалы 58-й науч.-техн. конф. проф.-преп. сост. РГУПС. Ростов н/Д: РГУПС, 1999. С. 44.

8. Демьянов А.А., Розман О А Анализ кинематической модели фрикционного заградителя ФЗС-1 // Вестник Ростовского гос. ун-та путей сообщения. 1999. № 1. С. 61-65.

9. Оценка прочностных характеристик фрикционного замедлителя и вагона при динамическом контакте / А.А. Демьянов, Ал.Ан. Демьянов, ОА. Розман, М.Г. Украинцев, ЗА. Мурадов // Вопросы конструкции, динамики, надежности и технической диагностики систем подвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д: РГУПС, 2000. С. 118-122.

10. Кинематическое исследование клинового преобразователя силы с фрикционным эффектом / А.А. Демьянов, Ал.Ан. Демьянов, О.А. Розман, М.Г. Украинцев // Вопросы конструкции, динамики, надежности и технической диагностики систем подвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д: РГУПС, 2000. С. 122-125.

П.Демьянов А.А., Демьянов Ал.Ан., Розман О.А. Станционный заградитель // Повышение надежности и эффективности узлов трения машин и механизмов: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д: РГУПС, 2001. С. 81-83.

12. Демьянов А.А., Украинцев М.Г., Демьянов Ал.Ан. Особенности моделирования фрикционных процессов на гранях клиновых систем // Актуальные проблемы триботехники: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д: РГУПС, 2002. С. 26-31.

13. Теория и практика адаптивного проектирования фрикционных механических систем: Моногр. / АА. Демьянов, В Б. Богатырёв, В.И. Колесников, АлАн. Демьянов, В.В. Шаповалов. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 2001.217 с.

14. Анализ кинематической модели ППС-1 / А.А. Демьянов, М.Г. Украинцев, Е.А. Ковалёв, Ал.Ан. Демьянов // Повышение эксплуатационной надежности путевых, погрузо-разгрузочных машин и фрикционных систем: Межвуз. сб. науч. тр. РГУПС. Ростов н/Д: РГУПС, 1999. С. 121-124.

15. Демьянов А. А. Исследование влияния размера одностороннего ползуна, образуемого при движении юзом, на характер разрушения кругов катания колесных пар // Вестник Ростовского гос. ун-та путей сообщения. 2003. № 2. С. 13-19.

16. Демьянов А.А. К вопросу о замедлении вагонов на горках с ручным торможением // Вестник Ростовского гос. ун-та путей сообщения. 2003. № 2. С. 58-63.

17. Патент № 2202489. Внешняя тормозная система подвижного состава (противоползунная система) / А.А. Демьянов, В.В. Шаповалов, А.В. Кри-венко, Ал.Ан. Демьянов, М.Г. Украинцев и др. 20.04.03. Бюл. 11.6 с.

«26839

Демьянов Алексей Александрович

Предупреждение термомеханических повреждений в трибосистеме колесо-рельс подбашмаченной колесной пары при движении юзом

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Специальность 05.02.04. - Трение и износ в машинах Формат 60х84/8.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,1. Тираж 100. Заказ №М

Ростовский государственный университет путей сообщения Ризография УИ РГУПС.

Адрес университета: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Народного ополчения 2.

Введение.

Анализ априорной информации и формулировка задачи исследования

1.1 Особенности торможения отцепов на сортировочных горках.

1.2 Триботехнические принципы и методы создания фрикционных систем.

1.3 Цель и задачи исследования.

Определение условий снижения износа поверхности катания колёс при горочных операциях с применением тормозного башмака.

2.1 Теоретическое исследование процесса движения подбаш-маченной колёсной пары юзом.

2.2 Исследования колес, изъятых из эксплуатации вследствие наличия тормозных повреждений.

2.3 Теоретическое исследование температурного режима три-боконакта колесо-рельс при движении юзом.

2.4 Разработка фрикционного регулятора износа колёсных пар.

2.4.1 Нулевой этап. Выбор и анализ прототипа.

2.4.2 Первый этап. Анализ противоползунной системы

ППС-1.

2.4.3 Второй этап. Анализ противоползунной системы

ППС-2.

2.4.4 Третий этап. Анализ противоползунной системы

ППС-3.

2.4.5 Определение рабочего варианта противоползунной системы.

2.5 Выводы.

3 Определение параметров рабочего модуля противоползунной системы.

3.1 Выбор параметров, определяющих условия минимизации работы силы трения, создаваемой рабочим органом ППС

3.1.1 Теоретические основы геометрической оптимизации фрикционного контакта.

3.1.2 Определение рациональной геометрии фрикционного контакта колесо-шина ППС.

3 2 Составление функциональной модели трибосистемы подбашмаченная пара-ППС. g

3.3 Особенности процесса фрикционного контакта колесо-шина.

3.4 Выводы

4 Экспериментальное определение параметров ППС.

4 I Методика определения триботехнических и трибоспектральных характеристик на основе модельного эксперимента.

4 2 Экспериментальное определение триботехнических и трибоспектральных характеристик противоползунной системы.

4 2 i Определение параметров трибосистемы полоз тормозного башмака-рельс.

22 Определение параметров трибосистемы Ф колесо-полоз тормозного башмака.

-34 2 3 Определение параметров трибосистемы колесо-колодка тормозного башмака.

4.2.4 Определение параметров трибосистемы колесо-рельс.

4.2.5 Определение параметров, описывающих трибосистемы тормозной балки.

4.2.6 Расчет баланса работ сил трения трибосистемы подбашмаченная колёсная пара-ППС в зависимости от типа движения.

4.2.7 Трибочастотная адаптация противоползунного модуля по параметрам системообразующего фрикционного узла.

4.2.8 Определение температуры колеса при движении юзом.

4.3 Анализ результатов.

4.4 Выводы.

5 Реализация проекта прсггивоползунной системы.

5.1 Противоползунная система с модулями балочного типа.

5.1.1 Параметры модуля ППС-ЗМ.

5.1.2 Эксплуатационные испытания.

5.1.3 Проект противоползунной системы с модулями балочного типа.

5.2 Противоползунная система с модулями. клинового типа.

5.3 Расчет экономического эффекта.

5.4 Выводы.

Для России железнодорожный транспорт имеет одно из ключевых значений, так как является основной транспортной артерией, соединяющей все её регионы, и эффективная работа дороги во многом определяет состояние экономики страны [2,50,59,73]. Сама же эффективность работы железнодорожного транспорта во многом связана с увеличением скоростей движения и объемов грузоперевозок, а также с повышением надёжности нового и обеспечением долговечности существующего подвижного состава [16,17,24,61,66].

Одним из факторов, влияющих на долговечность существующих экипажей и интенсивность грузооборота, является сокращение времени и повышение сохранности вагонов при сортировочных процессах. В настоящее время роспуск составов на горках малой мощности при использовании башмачного торможения вагонов ведёт к термомеханическим повреждениям поверхности катания колес которые, с одной стороны, ведут к простою вагонов на время замены колесных пар, а с другой стороны - к затратам на восстановление или изготовление новых колес.

Таким образом, для повышения долговечности колёсных пар и снижения эксплуатационных расходов от простоя грузовых вагонов на ревизии необходимо разработать простую и экономически эффективную технологию предупреждения термомеханических повреждений поверхности катания колес путем управления параметрами фрикционного контакта рельс-колесная пара при движении юзом и адаптировать её к параметрам системы экипаж-путь в условиях горочных процессов. Для достижения поставленной цели в настоящей работе были решены следующие основные задачи: выполнен анализ существующей проблемы, поставлена задача исследования и произведен обзор и выбор метода её решения (гл. 1); составлена функциональная модель движения колесной пары юзом и проведен анализ параметров, определяющих образование односторонних ползунов. Исследовано влияние размера односторонних ползунов на характер разрушения поверхности катания колес и определён допустимый размер, не приводящий к разрушению поверхности катания. На основании выполненного исследования температурного режима фрикционного контакта колесо-рельс установлена допустимая длина юза, не приводящая к изменениям свойств металла поверхности колеса; разработана принципиальная схема фрикционного регулятора износа поверхности катания колёсных пар и определен допустимый интервал движения юзом (гл. 2); согласно поставленной задаче, выполнено совмещение параметров синтезируемого фрикционного регулятора с параметрами системы экипаж-путь в условиях горочных процессов. Исследованы особенности контакта колеса с шиной и составлена функциональная модель фрикционного регулятора (гл. 3); выбраны и обоснованны методики моделирования, выбраны машины трения и проведено экспериментальное определение параметров функциональной модели системы подбашмаченная колесная пара-фрикционный регулятор износа. Выполнена трибочастотная адаптация динамических и триботехнических характеристик фрикционного регулятора (гл. 4); на основе полученных результатов разработан проект противоползун-ной системы (состоящей из комплекса регуляторов износа), предупреждающей термомеханические повреждения в трибосистеме колесо-рельс подбашмаченных колесных пар при горочных операциях на сортировочных горках малой мощности, и проведены эксплуатационные испытания регуляторов износа балочного типа, подтвердившие все заявленные технические характеристики (гл. 5).

-61 Анализ априорной информации и формулировка задачи исследования

7.1 Особенности торможения отцепов 9 на сортировочных горках

В настоящее время в системе МПС известно около ста различных конструкций механизмов, регулирующих скорость скатывающихся с горки отцепов. При этом проектирование новых и совершенствование существующих конструкций с целью поиска оптимальных вариантов продолжается, что приводит к большому многообразию тормозных устройств [6,7,8,33,35,104,110,111,112], основные из которых приведены в табл. 1.1.

На настоящий момент времени горочные станции оборудуются либо замедляющими устройствами балочного типа, либо замедляющими устройствами специальных конструкций (табл. 1.1). Все замедляющие устройства балочного типа сконструированы на гидро- или пневмоприводах, • для которых необходимы система ресиверов и компрессоров высокого давления и система автоматизированного централизованного управления, что для горок малой мощности является неоправданно дорогостоящим оборудованием. Замедлители специальных конструкций (например, винтовой - ASEA, точечный - DOR, эластодинамический - TG, электродинамический - тип В), кроме того, ещё, как правило, имеют эксплуатационные ограничения [111], что также ограничивает их применение на горках малой мощности. Так, например, для оборудования средней горки замедлителями типа DOR их необходимо установить порядка 30 тыс. шт., что ведёт к увеличению эксплуатационных расходов на содержание горки. У замедлителей ASEA имеется ограничение пропускной способности до 5 колёс в минуту, что снижает общую производительность горки. Болынин-ф ство замедлителей специальных конструкций (ASEA, DOR, TG) имеет ограничение скорости входа отцепов до 5 м/с (по сравнению с балочными

Таблица 1.1

Основные характеристики замедляющих устройств

Страна Марка замедлителя Тип замедлителя Тип привода Число рабочих рельсов Число секций замедлителя Рабочая длина по балкам, м Тормозная мощность, м эн.в. Масса, т | Время затормаживания, с Время рас-тор-мажи-вания, с Удельная металлоёмкость, т/м эн. в Допустимая скорость входа м/с Погрешность скорости выхода м/с

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 о «О 1 Н Нажимной Пнев-мати-чес-кий 2 5 6 12,5 14,8 0,65 0,85 24 28 0,7 1,0 36,9 32,9 6,5 0,48 0,58

Россия ГЛ Весовой Пнев-мати-чес-кий 2 3 7,6 1,1 31,9 0,6 0,7 29 7 0,94 го £ Г) Специа лизиро-ванный 2 4 12 0,6 26,2 0,3 0,3 43,7 7 0,14

Германия Франция специалист н зирова нный А РЕУ 1178 Я58 ю

Весовой 1 X я ё о Й ас й 2 Весовой Нажим ной 1

Эластомер 3 Гидравлический I Гид- ; равли-ческий Гид- | равли- I ческий | ! ! Гид- | равли-ческий ! ю ю ю ю - ил о о -и 4^. и) Ю -О ил и> О н-» Ь-» о* ю £ £ 0° ОО ю л ^ - «Р0 ч» 41 ч» ^ ^ о оо о ю ^ о О 4^ ОО К> |—'О ч> ч> ч# о о ю "о Ю К) — 1—' —' VI VI VI ии О 4^ — ОО и> и> <1 ил 4^. и) Ю ^ О ч^ ч# ч# О 4^. ил о ^ ш и (О М ч)-1 Я ^ ил ^ Ъ. о "ил ю о и* 1—1 о О ч# о ч# ОО о ч# ОО о о VI и> "о О ч# и> ил о V о н-' ю 29,4 22,1 23,0 ил 17.7 17.8 17.9 18,0 18,0 н-' ю

Л ОО ОО "ил ОО

О м 0,86 0,37 0,47 0,44 0,42 0,62 0,48 0,48 0,48 0,58 £ I

00 I 5

§

§ т> и а о» н р в*

Продолжение табл. 1.1

1 2 3 4 5 6 7 8 | 9 10 11 12 13 14

США | Е-160 Нажимной Пневматический 2 10 25,6 1,45 40 1,5 1,2 28 7 0,69

К11 Весовой Гидравлический 1 3 12 1,0 15 1,0 0,4 15 7 0,31 к о в * Нажимной Пневматический 2 4 8 10 20 0,7 1,3 20 40 0,8 0,3 29 31 7 0,2 0,2

Весовой Гидравлический 1 3 10 0,7 25 0,6 о,з ; 36 5,6 0,13

Тип В Специализирован ный Элек-троди-нами-ческий 2 5 9 0,3 10 2 0,4 33 7 0,11

Германия Швеция Англия

EDG-Ohw ASEA D0R

Спе-циали-зиро-ванный ; Спе-циали-31фова нный Спе-циали-зиро-ванный U»

Элек-троди-нами-ческий ¡ Гидро дина-миче-ский Газо-гидродина-миче-ский м i—» i—*

Ьо 1 I С\ т ^ ^ ^ ° г». ^ ъ. ° ^ jO -J

Н- J-1 о О о ^ S ъ ^ Я ^ О Ъ> í 0,006 00

Г-О NJ KJ i—1 i—* i—1 и> ш о -л w О о KJ о о NJ ЧО ч» KJ 1 ! О

1,25 1 I J

25.21 1 ч* о ч» о NJ сю о ч» <1 о JO . , ,.,.,. "Ж. 1 о

О § и л

Я) а к о н

Я)

- 7.8,5 м/с), что позволяет использовать их только как парковые замедлители. Вагоноосаживатели различных конструкций в настоящее время также работают при скоростях до 5 м/с и применяются в основном только как парковые замедляющие устройства. Электродинамические замедлители (тип В, ЕБО-ОЬау) основаны на наведении магнитного поля в колесе вагона в сочетании с трением скольжения, что также является достаточно дорогостоящим для горок малой мощности оборудованием [92,116].

Вообще замедляющие устройства на механизированных горках являются наиболее трудоемкой частью технического обслуживания горочных комплексов, и общие трудозатраты на поддержание их работоспособности достигают 70 % от трудоёмкости по содержанию всего горочного оборудования [92,109,110,116]. И, как следует из всего вышеизложенного, применение на малых горках замедляющих устройств балочного типа с пневмо- и гидроприводом экономически неоправданно, а применение современных замедляющих устройств специальных конструкций при их невысокой надёжности [92] усложняет техническое обслуживание таких горок.

В огромном семействе горочных замедлителей кроме широко распространённых типовых механизмов известны замедлители с нетипичным приводом. Так, например, известно замедляющее устройство, в котором пневматический привод рабочих органов заменён механическим. Данное устройство принадлежит к балочному нажимному типу и располагается внутри колеи. Механический привод заключается в использовании усилия деформированных пружин, прижимающих тормозные шины к внутренней стороне колёс каждой проходящей колёсной пары [119]. Данное устройство обладает высокой надёжностью, простотой и дешевизной, но имеет при этом принципиальный недостаток - оно свободно-замкнутое и, кроме того, в нём не регулируется усилие нажатия балок, а следовательно, устройство не реагирует ни на скорость, ни на вес отцепа.

Как показывает практика, ни одно из известных серийных замедляющих устройств, по причине большой стоимости и высоких эксплуатационных затрат, не может эффективно применяться на горках малой мощности, которых в системе МПС существует большое количество, поскольку пропускная способность таких горок изначально рассчитана на пропуск не более 1500 вагонов в сутки (при средней загруженности типового замедлителя больших горок 3500 вагонов).

В настоящее время торможением отцепов на таких горках управляют вручную, с использованием технологии тормозного башмака [49,86,114].

Так, в железнодорожном путевом хозяйстве широкое применение имеет тормозной башмак, состоящий из колодки с ручкой и полоза, охватывающего головку рельса [114]. Полоз имеет прямоугольный профиль, образованный нижней и боковыми поверхностями. Колодка представляет собой клин, грань которого образует с полозом угол 35° и служит для фиксации колеса подвижного состава со стороны движения. У такого башмака допустимая длина тормозного юза не должна превышать 36 м, допустимая скорость входа - не более 16 км/ч, а допустимая осевая нагрузка - до 28 т.

Кроме того, известен также тормозной башмак с двойной клиновой системой [5], состоящий из колодки с ручкой и полоза. Полоз имеет трапециевидный профиль, образованный нижней и боковыми поверхностями. Боковые поверхности полоза расположены под углом 20°.70° к вертикальной плоскости, а в горизонтальной плоскости образуют острый угол с вершиной, расположенной со стороны ручки тормозного башмака.

В рабочем положении тормозной башмак устанавливается на головку рельса перед колесом со стороны возможного ухода подвижного состава. В момент накатывания колеса на передний конец тормозного башмака боковые поверхности полоза прижимаются к головке рельса, тормозной башмак заклинивается на рельсе, и подвижной состав останавливается.

Тормозной эффект любого башмака основан на замене трения качения колеса по рельсу трением скольжения полоза башмака и другого не-подбашмаченного колеса по рельсам [114]. Такое скольжение называется юзом. Длина юза, а также и количество башмаков, подкладываемых под отцеп, зависит от скорости вагона при его входе на башмак, от осевой нагрузки и от погодных условий (влага на поверхностях трения, оледенение и т.д.) [27,29,33] и определяется "на глаз". При скольжении колёсной пары на башмаке юзом в результате трения скольжения неподбашмачен-ного колеса по рельсу происходит неравномерное изнашивание его круга катания, заключающееся в формировании на поверхности колеса прямолинейного участка. Неравномерный износ колесных пар, образующийся при использовании тормозного башмака, получил название одностороннего ползуна. Наличие ползуна значительно сокращает срок службы самих колёсных пар, буксовых узлов, верхнего строения пути (ВСП) в целом и является причиной выбраковки вагонов. На основе анализа данных ПТО вагонной службы СКЖД за 1998.2002 годы определено среднее количество вагонов с наличием грубых браков (табл. 1.2), среди которых односторонние ползуны составляют порядка 24,9 % [33].

Сотрудниками РГУПС совместно с инспекторами по сохранности вагонов СКЖД проведено обследование колесных пар вагонов на горках с ручным торможением [33], которое позволило установить, что образование браковочных ползунов возможно при длине юза более 10 м для скорости движения отцепа до 6 м/с и осевой нагрузке до 20 т [30,33].

Кроме того, было установлено, что на один браковочный ползун в среднем приходится до 50 единиц невыбраковочных ползунов, имеющих размер от 0,4 до 0,8 мм. Ползуны такого типа значительно ухудшают динамические характеристики взаимодействия колеса и рельса и являются "благодатной почвой" для образования браковочных ползунов.

Таблица 1.2

Средние показатели выбраковки отцепов вагонов по грубым бракам по СКЖД за 1998 - 2002 годы

Причина выбраковки Количество в шт. Количество в%

Неисправности колесных пар:

- по ползунам 1257 8,940

- по выщербинам 1332 9,47

- по тонким гребням 1129 8,029

- по остроконечному накату 2837 20,18

- по односторонним ползунам 3500 24,89

- по наварам 190 1,66

Трещины:

- боковин 13 0,11

- хребтовых балок 141 1,23

- надрессорных балок 111 0,97

- автосцепок 455 3,97

- пятников 22 0,19

- осей 1 0,01

Изломы скользунов 505 4,4

- фрикционных клиньев 625 5,5

- упорных угольников 60 0,52

- упорной плиты 21 0,18

- клинотяшвого хомута 45 0,39

- тягового хомута 20 0,17 поглощающего аппарата 141 1,023

Изломы скользунов:

- ступицы колеса 7 0,06

- пружин тележек 388 2,76

- тормозной тяги 29 0,25

- шкворня 78 0,68

Обрыв концевого бруса 48 0,42

- рабочей камеры 76 0,66

- тормозного цилиндра 83 0,73

- запасного резервуара 39 0,34

- дверей 560 4,89

Выбитые тележки 3 0,03

Отсутствие гаек триангеля 23 0,2

Отсутствие гаек валика подвески 6 0,05

Заваренные башмаки 167 1,46

Трение оси о соединительную балку 11 од

Просевшие фрикционные аппараты 137 1,2

Итого: 14060 100%

Согласно методике расчёта возмещения ущерба за повреждение грузовых вагонов, утверждённой МПС РФ 25.09.00, убыток от образования односторонних ползунов будет складываться из сокращения расходов, связанных с обнаружением, заменой и ремонтом поврежденных колёсных пар, а также из потерь от временного изъятия вагонов из эксплуатации.

Таким образом, принимая количество исключённых из эксплуатации вагонов соответствующим количеству забракованных колёсных пар, получаем потери от исключения вагонов вследствие образования односторонних ползунов только по СКЖД порядка 16 млн. руб. в год, а с учётом не-выбраковочных ползунов, размером от 0,4 до 0,8 мм, годовые потери от исключения вагонов могут значительно увеличиться.

В целях увеличения долговечности колесных пар на совещании у министра путей сообщения Российской Федераций (протокол № 50 от 19.05.2000) было принято решение об исключении причин образования односторонних ползунов на горках с ручным торможением при использовании ручного башмака.

Под сроком службы элементов колесных пар подразумевается календарная продолжительность эксплуатации до момента возникновения предельного состояния. При этом долговечность колес определяется фактическим сроком службы Тф, который в значительной степени зависит от количества проточек ободьев и толщины снимаемого за одну обточку слоя [131,133]:

ТФ = (Нн - Ни - пхЬ)А¥Ь-у, где Нн - толщина обода (70 мм), Ни - минимальная толщина изношенного обода (22 мм), N - число обточек за весь срок службы, И - средняя толщина снимаемого слоя, А - количество рабочих суток вагона за год, Ь -пробег вагона за сутки, у - средняя величина износа за 1 км пробега.

Очевидно, что повышение долговечности колес при прочих равных условиях возможно либо за счет увеличения толщины обода, либо за счет уменыления числа обточек путем более совершенной эксплуатации колесных пар.

Как известно, основными источниками односторонних ползунов, приносящих убытки всей структуре МПС РФ, являются горки малой мощности, не имеющие адекватной своим рабочим характеристикам технологии регулировки скорости отцепов.

Как видно из всего вышеизложенного, проблема односторонних ползунов является актуальной, в связи с чем возникает необходимость создания для горок с ручным торможением максимально простой, дешёвой и при этом надёжной технологии исключения односторонних ползунов.

Среди способов борьбы с односторонними ползунами в настоящее время можно выделить два перспективных направления [33]:

1. Корректировка параметров горок путём изменения их высоты и профиля для уменьшения энергии движения отцепа.

2. Точное управление продолжительностью фрикционного контакта поверхности круга катания неподбашмаченного колеса с рельсом.

Решение поставленной задачи путём корректировки параметров горок позволяет уменьшить длину юза до величины, исключающей образование браковочных ползунов. Так, по данным ПТО вагонной службы СКЖД, корректировка параметров горок позволила снизить количество браковочных ползунов на 50.60 %. Однако такое решение уменьшает скорость движения отцепа, а следовательно, увеличивает время сортировки каждого состава, что снижает общую производительность горки. Кроме того, такой подход к решению задачи не обеспечивает точной регулировки длины юза, например в пределах 30.40 мм, что сохраняет условия для образования небраковочных ползунов, размером 0,4.0,8 мм, которые также оказывают негативное влияние на долговечность буксовых узлов, рельсового полотна и являются причиной образования браковочных ползунов.

Таким образом, при решении поставленной задачи первым способом процесс образования браковочных ползунов будет просто растянут во времени, но не исключён полностью. Кроме этого, уменьшение высоты горки, являясь весьма дорогостоящей работой, может привести к тому, что при определённых погодных условиях (например, встречный ветер и т.д.) энергии движения отцепа при роспуске не хватит для достижения им под-горочного парка.

Решение задачи вторым способом заключается в разработке способа управления продолжительностью фрикционного контакта поверхности неподбашмаченного колеса подбашмаченной пары с рельсом при использовании технологии тормозного башмака, которая при минимальной себестоимости и эксплуатационных расходах, по сравнению с другими способами регулирования скорости отцепов, для малопроизводительных горок, несомненно, является наиболее эффективной. Поскольку в контакте не-подбашмаченное колесо-рельс неравномерный износ образуется в результате замены башмаком трения качения на трение скольжения,решение задачи вторым способом должно заключаться в разработке способа смены поверхности фрикционного контакта круга катания неподбашмаченного колеса с рельсом. Периодическая смена пятна контакта колеса с рельсом на протяжении всего тормозного пути отцепа по длине тормозной позиции обеспечит периодическую смену поверхностей контакта круга катания неподбашмаченного колеса подбашмаченной пары с рельсом и позволит регулировать размеры ползуна. Таким образом, суть данного способа предотвращения односторонних ползунов сводится к разработке способа периодического проворачивания движущейся подбашмаченной колёсной пары на башмаке и определению интервалов её проворачивания, в пределах которых размеры ползуна не превышают допустимого значения.

Таким образом, если длину юза Ьх разбить на участки Ть каждый из которых меньше допустимой не более 10 м [33] длины [1^],свыше которой вероятно образование браковочного ползуна, то аналитическое описание задачи будет иметь вид:

LT=2[LJ. (1.1)

Li <. |U1

Очевидно, что для решения поставленной задачи наиболее перспективным является создание автономно работающего механизма, способного периодически сменять поверхность контакта неподбашмаченного колеса подбашмаченной пары с рельсом, до того как на нём образуется ползун.

Расположение таких механизмов по всей длине тормозных позиций с заданным интервалом собственно и будет образовывать противоползун-ную систему (ППС).

Известно устройство, обеспечивающее проворачивание подбашмаченной колесной пары при горочных операциях [29,30,33,34]. Однако при эксплуатационных испытаниях этого устройства было отмечено высокое сопротивление прохождению подвижного состава, которое нарушает скоростной режим работы сортировочной горки. Это объясняется тем, что каждый рабочий модуль такой системы при усилии нажатия шины 60 ООО Н и длине фрикционной поверхности шины 1,2 м создает работу сил трения не менее 72 ООО Дж. При учёте того, что в процессе контакта колесо-модуль фрикционное взаимодействие колеса происходит и с шиной, и с рельсом, сила трения Fjp фактически удваивается и работа сил трения составляет 144 ООО Дж. При интервале установки 10 м [33] на каждой тормозной позиции горки будет установлено не менее двух модулей, тогда суммарная работа сил трения ППС с тремя тормозными позициями составит 864 ООО Дж. Применительно к полувагону массой 21,5 т сопротивление движению составит порядка 4,11 м эн.в. (метров энергетической высоты), что может привести к остановке вагона до достижения им под-горочного парка. Поскольку в задачу ППС входит не торможение отцепов, а проворачивание колесной пары на тормозном башмаке, то очевидно, что работа сил трения в контакте колеса с каждым модулем ППС должна быть сведена к минимуму, до уровня, не оказывающего влияние на процесс управления скоростью отцепов. Из вышесказанного следует, что потери на трение, создаваемые ППС подвижному составу, не должны превышать дополнительных удельных сопротивлений от стрелочных переводов, от ударов на стыках, от вписывания в кривые и т.д., которые учитываются при проектировании горок и роспуске составов [88,93,102,103,104].

Так же известна опытная конструкция клинового устройства разработанная ВНИИЖТом. Конструкция имеет рабочий участок менее 0,8 м и шарнирное крепление клина для перевода из рабочего в нерабочее положение, что усложняет конструкцию и требует дополнительное операционное время.

6 исновные выводы

С использованием методов физико-математического моделирования и

К я . >•» ' . В . . . ( . 1. ■ ■ Ч . ■ т ■ .4 ■■ ■ , |.,Ч ■■. г* • Ч п ЛГ* 11К ■ . Ч . . Т Г > 11ЛЛП < Ч Г. .4.1.4 . . пПУЧ . . ."Ч ' Ч г» . Ч та 1и«1аI гпи/мл и илапприоати И/рийН/И 1а иши/диоап ирчцы/^ рехода трибосистем подбашмаченной колесной пары от трения скольжения (движение юзом) к трению качения при горочных операциях и определены его рациональные периодичность и энергопотребление (сопротивление движению).

При определении периодичности перехода подбашмаченной колесной пары от трения скольжения к фению качения решены следующие задачи,

2.1. Установлено влияние величины одностороннего ползуна на характер разрушения поверхности катания колес при их эюлшуаха-ции, а также его допустимый размер (0,2 мм), не приводящий к

2.2. Разработана математическая модель распределения тепловых потоков в радиальной и тангенциальной координатах колеса при т. л . ■ Ч'/Ч I . 1 I 1 ■ . ,'Ч гЧ /Ч. ■ т. . • . . . 1ЛГ Ж(ЛГ1/\Щ1Г1Л/

ДВИЛУ^ПГШ ШЛЛУ1 Г> 1 ПШЛ ^1/ЛИШ1ЛА.

2.3. Установлена допустимая длина юза (7.8 м), не приводящая к термомеханическим повреждениям поверхнос ти катания колеса.

При определении рациональных значений энергопотребления процесса перехода колесной пары от трения скольжения к трению качения решены следующие задачи.

-1631. Исследовано влияние макрогеометрии поверхности шины на изменение работы сил трения в трибоконтакте колесо-глина ППС при трении скольжения и трении качения и определена её рациональная макрогеометрия, обеспечивающая проворачивание подбашмаченной пары при сопротивлении движению подвижного состава, удовлетворяющем скоростному режиму горок (потери на стрелочном переводе марки 1/9).

2. Предложена методика физико-математического моделирования процесса перехода трибосистем подбашмаченной колесной пары от трения скольжения в трение качения на основе оригинальной установки УВПД и серийной машины трения СМТ-2.

3. Расширены возможности методики трибочастотной адаптации фрикционных систем за счет синхронной регистрации на лабораторной установке УВПД изменений силы трения и трибочастот-ных характеристик исследуемого триоошнтакта в зависимости от изменения жесткости системы и нагрузочно-скоростных параметров контакта в режиме реального времени с частотой до 10 ООО отсчетов в секунду.

4. Теоретически обосновано, что процесс фрикционного взаимодействия колеса с тиной характеризуется постепенным нарастанием силы тпения. пеалияуюшей пепехол поступательного движения ^ ^ --------> -.—^ — —.— —. - ^ .— — - ^^ ------------колеса во вращательное при продолжительности контакта не более 0,2 с.

5. Методом трибочастотной адаптации определено условие стабилизации коэффициента трения для исследуемых пар трения при продолжительности трибоконтакта колесо—нажимная шина менее 0,2 с в пределах 8 %, что обеспечивает устойчивую работу ППС в условиях системы экипаж-путь при горочных процессах в автономном режиме.

Эксплуатационные испытания показали, что в нагрузочно-скоростном диапазоне работы сортировочных горок рабочий модуль балочного типа ППС-3 (патент № 2202489) обеспечивает проворачивание подбашмаченной пары на угол (не менее 5°) достаточный для смены поверхности трения в трибосистеме колесо-рельс. Разработан проект противоползунной системы для оснащения горок малой мощности, предупреждающий образование термомеханических повреждений поверхности катания колес подбашмаченных пар при движении юзом, и предусматривающий комплектацию рабочими модулями балочного ППС-ЗМД или клинового ППС-К типов. Разработана документация на изготовление рабочих модулей противоползунной системы ППС-3, ППС-ЗМ, ППС-ЗМД, ППС-К. Расчётный экономический эффект только за счет исключения браковочных ползунов составит по СКЖД не менее 16,5 млн. руб.

1. Амиров Л.Б. Организация и эффективность научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. М.: Экономика, 1974. 287 с.

2. Аксененко Н.Е. Железнодорожный транспорт в 2000 году; стратегия, задачи, перспективы // Железнодорожный транспорт. 2000. № 2. С. 2-9.

3. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975. 660 с

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В ^ т М.: Машиностроение, 1982. 736 с.

5. A.c. 522089 СССР, МКИ3 В61К7/04, E21F13/02. Тормозной башмак / И.Т. Чуйко, С.С. Шевчук, Е.Р. Чернов. Опубл. 25.07.76. Бюл. 27. 2 с.

6. A.c. 532052 СССР, МКИ3 В16.К7/04. B61hl3/30. Вагонный замедлитель / Л.П. Колычев. Опубл. 30.04.38.

7. A.c. 1787844 СССР, МКИ3 В61К7/16. Устройство для остановки рельсовых транспортных средств / В.Е. Никитин, И.В. Никитин. -Опубл. 15.01.93. Бюл. № 2. 4 с.

8. A.c. 1623900 СССР, МКИ3 В61К7/04. Весовой вагонный замедлитель / В.Е. Никитин, Н.И. Толстопятов. Опубл. 30.01,004. Бюл. № 4. 4 с.

9. Батищев Д.И, Методы оптимального проектирования. М.: Радио и связь, 1984. 248 с.

10. Белый В.А., Свириденок А.И. Актуальные направления развития исследований в области трения и изнашивания // Трение и износ. 1987. Т. 8. № 1. С. 5 24.

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

12. Брауде В.И., Семенов Х.Н. Надежность подъемно-транспортных машин. Л.: Машиностроение, 1986. 183 с.

13. Буше H.A. Трение, износ и усталость в машинах. М.: Транспорт,1987. 223 с.

14. Баландин А.М., Шейнин В.П. О механизации станций /У Железнодорожный транспорт. М.: Транспорт, 1985. № 4.

15. Вершинский С.В., Данилов В.Н., Хусидов В.Р. Динамика вагона. М.: Транспорт, 1991. 360 с.

16. Вериго М. Ф. Вертикальные силы действующие на путь при прохождении подвижного состава / Тр. ВНИИЖТа, 1955. Вып.97. С. 25-288.

17. Вериго М. Ф. Каменский В. Б. Совершенствование норм содержания пути и подвижного состава / Железнодорожный транспорт. 1994. № 11. С. 30- 46

18. Воронков В.Д. Подшипники сухого трения. Л.: Машиностроение,1988. 240 с.

19. Воронков И. М. Курс теоретической механики М.: ГИТТА. 1956. 350 с.

20. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М.; Гос. Изд-во физ.-мат. литературы, 1958. 412с.

21. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1985.- 424с.

22. Гоберман JI.A. Основы теории, расчета и проектирования строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1988. 464 с.

23. Глабурда В.Г. Стратегическое планирование на железнодорожном транспорте // Железнодорожный транспорт. М.; № 6, 2000. С. 46-51.

24. Гересимов А.Ю. Грузовые экспрессы прогрессивная форма перевозок // Вестник ВНИИЖТ. №3. 1991. С. 6-9.

25. Детали машин: Справочник / Под ред. Н.С. Ачеркана. М.: Машиностроение, 1989. 440 с.

26. Демьянов A.A. Методика адаптивного проектирования механинических систем /7 Вестник Ростовского гос. ун-та путей сообщения. 2001. №2. С. 13-16.

27. Адаптивное проектирование внешних тормозных систем подвижного состава на основе клиновых преобразователей: Моногр. / Ал.Ан. Демьянов, В.И. Колесников, O.A. Розман, В.В. Шаповалов, П.Н. Шербак // Ростов н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 2000. 173 с.

28. Демьянов Ал.Ан. Теоретические основы трибочастотной адаптации // Трибология на железнодорожном транспорте: современное состояние и перспективы: Межвуз. сб. науч. тр. семинара: Ростов н/Д. РГУПС, 2001. С. 31 43.

29. Демьянов Ал.Ан., Украинцев М.Г. Система для предотвращения неравномерного износа колёсных пар подвижного состава: Сб. науч. тр. РГУПС. Ростов н/Д: РГУПС, 1998. С. 144-146.

30. Демьянов A.A., Демьянов Ал.Ан., Розман О.А Внешние тормозные системы подвижного состава на основе клиновых преобразователей /У Матер. 58-й науч. конф. проф.-преп. сост. РГУПС, 20-22 апреля. Ростов н/Д: РГУПС, 1999. С. 44.

31. Демьянов A.A., Ковалев Е.А., Демьянов Ал.Ан. Основы проектирования параметрических рядов металлополимерных подшипников: Учеб. пособие. Ростов н/Д: РГУПС, 1999. 28 с.

32. Демьянов A.A., Украинцев М.Г., Демьянов Ал.Ан. Особенности моделирования фрикционных процессов на гранях клиновых систем /./ Актуальные проблемы триботехники: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д: РГУПС, 2002. С. 26 31.

33. Теория и практика адаптивного проектирования фрикционных механических систем: Моногр. / A.A. Демьянов, В.В. Богатырёв, В.И. Колесников, Ал.Ан. Демьянов, В.В. Шаповалов // Ростов н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 2001. 217 с.

34. Демьянов A.A., Розман O.A. Анализ кинематической модели фрикционного заградителя ФЗС-1 // Вестник Ростовского гос. ун-та путей сообщения. 1999. № 1. С, 61-65.

35. Особенности внешних тормозных систем подвижного состава конструкции РГУПС / A.A. Демьянов, В.В. Шаповалов, O.A. Розман Ал.Ан. Демьянов // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. (Спецвыпуск). Ростов н/Д: 2001. С. 160-164.

36. Демьянов A.A., Демьянов Ал.Ан., Розман O.A. Станционный заградитель // Повышение надежности и эффективности узлов трения машин и механизмов: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д: РГУПС, 2001. С. 81—83.

37. Демьянов A.A., Демьянов Ал.Ан., Розман O.A. Противоползунная система // Повышение надежности и эффективности узлов трения машин и механизмов: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д: РГУПС, .2001. С. 83-84.

38. Повышение ресурса узлов трения транспортной техники / A.A. Демьянов, В.В. Шаповалов, A.M. Лубягов, В.И. Баранов, Д.В. Зелинский, A.J1. Выщепан // Межвуз. сб. науч. тр. семинара. Ростов н/Д:42,43.