автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование методов моделирования изнашивания контактных элементов токоприемников электроподвижного состава

На правах рукопи

005052386 (М^сгиж^

ФИЛИППОВ Виктор Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ИЗНАШИВАНИЯ КОНТАКТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТОКОПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0 4 ОКТ 2012

ОМСК 2012

005052386

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор СИДОРОВ Олег Алексеевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор АВИЛОВ Валерий Дмитриевич —

заведующий кафедрой «Электрические машины и общая электротехника», ОмГУПС;

кандидат технических наук, доцент БЕЛЯЕВ Павел Владимирович -

доцент кафедры «Электрическая техника» Омского государственного технического университета.

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС)».

Защита диссертации состоится 19 октября 2012 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при ФГБОУ ВПО «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)» по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

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

Автореферат разослан 18 сентября 2012 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01.

Тел./факс: (3812) 31-13-44; e-mail: nauka@omgups.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор

О. А. Сидоров.

О Омский гос. университет путей сообщения, 2012

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В настоящее время в России ведутся работы по созданию новых типов магистрального электроподвижного состава (ЭПС), рассчитанных на высокие скорости движения и повышенные токовые нагрузки; вводятся в эксплуатацию новые виды эстакадного монорельсового электрического транспорта.

Так, в соответствии с Федеральной целевой программой «Развитие транспортной системы России на 2010 - 2015 годы» ведется организация высокоскоростных железнодорожных линий, на которых планируется движение со скоростями до 350 км/ч: Санкт-Петербург - Москва; Санкт-Петербург -Хельсинки; Москва - Адлер; Москва - Нижний Новгород.

Примером создания и функционирования эстакадных видов электрического транспорта является и запущенная в эксплуатацию в соответствии с постановлением Правительства г. Москвы № 463-ПП от 22.05.2001 трасса Московской монорельсовой транспортной системы (ММТС) между станциями метро «Тимирязевская» и «Ботанический сад».

Передача электроэнергии ЭПС осуществляется через скользящий контакт, вследствие чего элементы контактной пары функционируют в условиях повышенного электромеханического износа. В свете этой проблемы одними из основных направлений научно-технической политики являются повышецие надежности, экономичности работы и увеличение эксплуатационного ресурса технических средств. Снижение износа и повышение ресурса элементов устройств токосъема может быть обеспечено различными способами, в том числе путем выбора таких материалов контактной пары, которые наиболее полно отвечают требованиям качества токосъема.

Выбор рационального сочетания материалов трибопар осуществляется на основе физического и математического моделирования. Следовательно, совершенствование методов моделирования изнашивания элементов контактной пары является актуальной задачей.

Цель диссертационной работы — снижение износа контактных элементов токоприемников электроподвижного состава путем выбора рациональных сочетаний материалов трибопар на основе усовершенствованных методов моделирования изнашивания.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1) выполнить анализ методов оценки износа контактных пар устройств токосъема;

2) разработать методику и выполнить экспериментальные исследования износостойкости контактных пар с учетом воздействия факторов, характерных для условий эксплуатации устройств токосъема;

3) предложить математическую модель изнашивания контактных пар с учетом воздействия факторов окружающей среды, характерных для условий эксплуатации;

4) усовершенствовать алгоритм прогнозирования износа контактных пар на основе разработанной математической модели;

5) выполнить оценку экономической эффективности применения усовершенствованных методов моделирования изнашивания.

Методы исследования. Теоретические исследования проведены на основе математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальной математической программы Ма1ЬСас1. Экспериментальные исследования проводились на стендовых установках кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» Омского государственного университета путей сообщения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) предложена математическая модель изнашивания контактных пар с учетом воздействия факторов окружающей среды, характерных для условий эксплуатации;

2) разработана методика экспериментальных исследований износостойкости контактных пар с учетом воздействия факторов, характерных для условий эксплуатации;

3) усовершенствован алгоритм прогнозирования износа контактных пар устройств токосъема, произведен выбор рационального сочетания материалов контактных трибопар.

Достоверность научных положении и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами лабораторных экспериментов. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными не превышает 8 %.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем:

1) созданная математическая модель изнашивания контактных пар дает возможность аналитически получить кривую интенсивности изнашивания контактных пар, что сокращает временные затраты на проведение экспериментальных исследований в 2,5 - 3 раза;

2) разработанная методика экспериментальных исследований контактных пар устройств токосъема позволяет выполнить испытания материалов элемен-

тов трибопар с учетом параметров окружающей среды (относительной влажности воздуха и его запыленности) и реальных условий эксплуатации;

3) усовершенствованная методика прогнозирования износа контактных пар позволяет оценить ресурс трибопары «контактный элемент - токопровод» с учетом влияния параметров окружающей среды и режимов эксплуатации.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в ЗАО «Универсал-Контактные сети» в рамках проекта «Разработка и организация высокотехнологичного производства нового магистрального токоприемника для применения на линиях с модернизированной инфраструктурой системы токосъема», реализуемого при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.

Личный вклад соискателя. Разработка методики и проведение экспериментальных исследований контактных пар, созданная математическая модель изнашивания, усовершенствованный метод прогнозирования. Основные научные положения и результаты, изложенные в диссертации, получены автором самостоятельно.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на VII - XI международных научно-практических конференциях «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2007-2012); на международной научно-технической конференции «Инновации для транспорта» (Омск, 2010); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы проектирования и эксплуатации контактных подвесок и токоприемников электрического транспорта» (Омск, 2011); на VIII международной научно-практической конференции «Moderní vedeckc úspechy» (Прага, 2012); на семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» и научно-техническом семинаре ОмГУПСа в 2008 - 2012 гг.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 20 печатных работах, которые включают в себя 16 статей и четыре патента РФ на полезные модели. Пять статей опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Мино-брнауки России.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, заключения, библиографического списка из 112 наименований и приложения. Общий объем диссертации составляет 153 страницы, включая 19 таблиц и 129 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении описывается состояние проблемы, обосновывается ее актуальность, называется цель, формулируются задачи исследований и рассматриваются пути их решения.

В первом разделе рассмотрены особенности систем токосъема монорельсового и магистрального электрического транспорта, выполнен анализ результатов эксплуатации их устройств токосъема.

Во втором разделе выполнен анализ методов оценки износа контактных пар устройств токосъема.

Показано, что вопросами изнашивания контактных пар занимались такие ученые, как Э. Д. Браун, И. В. Крагельский, А. В. Чичинадзе, А. С. Проников, Ю. А. Евдокимов, В. В. Кончиц, В. Я. Берент, Ю. Е. Купцов, Н. А. Буше, Н. К. Мышкин, Н. Б. Демкин, В. П. Михеев, В. Д. Авилов, В. В. Харламов, О. А. Сидоров, В. Н. Ли, R. Holm, Е. Holm, R. G. Bayer, H. Biesenack, F. W. Young, F. P. Bowden, С. Wagner.

Для исследования процессов изнашивания используются физические и математические модели трибопар, проводятся испытания реальных объектов на специализированных стендовых установках, на полигонах и в реальных условиях эксплуатации.

Реализация методов исследований позволяет проводить испытания контактных пар, начиная от этапа их физического и математического моделирования и заканчивая линейными испытаниями в реальных условиях на магистральных линиях. Проведение линейных испытаний обусловлено необходимостью исследования комплексного влияния факторов и условий эксплуатации на износ элементов контактных пар. Целыо таких исследований является корректировка результатов стендовых испытаний и прогнозирование срока службы элементов контактной пары.

В результате исследования выявлены основные недостатки рассмотренных методов, заключающиеся в учете только отдельного ряда физико-механических и электрических параметров в расчетах изнашивания, а не их комплекса. Кроме того, практически не принимаются во внимание факторы окружающей среды.

В третьем разделе разработана методика и выполнены экспериментальные исследования износостойкости контактных пар с учетом воздействия факторов окружающей среды, характерных для условий эксплуатации.

Исследования выполнялись на лабораторных установках специализированного комплекса Омского государственного университета путей сообщения по методике, разработанной с учетом положений теории планирования эксперимента для каждого сочетания материалов контактных пар (материалы контактных элементов (КЭ) - меднографитовый композит, бронза, сталь, графит, медь, металлокерамика на железной основе, токопровода - БрНХК; материалы контактных вставок (KB) - графит, металлокерамика на основе железа, контактного провода - бронза).

Методика исследований изнашивания для каждой пары контактных материалов для элементов трибосистемы «контактный элемент — токопровод» включает в себя следующие этапы.

1. Определение трибосовместимости, задиростойкости и износостойкости материалов (исследования от нагрузки в контакте, токовая нагрузка отсутствует). Для этого варьируются следующие параметры: нагрузка в контакте: 10 — 80 Н для контактной пары монорельсового транспорта; 10 — 150 Н для контактной пары магистрального ЭПС; запыленность окружающей среды — 3 -200 мг/м3; влажность воздуха окружающей среды - 15 - 98 %.

2. Исследования изнашивания контактной пары «КЭ - токопровод» в зависимости от токовой нагрузки. Для определения характеристик износостойкости изменяются следующие параметры:

значения нагрузки в контакте (10 - 80 Н (150 Н для KB магистрального ЭПС);

значения тягового тока (плотность тока — 0 — 900 А/см2);

параметры окружающей среды (запыленность - 3 - 200 мг/м3, влажность — 15 — 98 %) при критических значениях нажатия в контакте и скорости.

При реализации этапов методики, связанных с токовой нагрузкой, исследования выполнялись на переменном и постоянном токе (разной полярности).

Целью исследований износа контактных пар устройств токосъема от механического нажатия в контакте является выбор таких материалов, которые наилучшим образом отвечают требованиям трибосовместимости, задиро- и износостойкости. На основании проведенных исследований выявлено, что пара «КЭ из меди - токопровод из БрНХК» является трибонесовместимой.

Износ материалов при наличии токовой нагрузки в контакте определяется многими внешними факторами: родом тока (переменный или постоянный), силой тока (или его плотностью), полярностью тока (анодная или катодная поля-

ризация контактного элемента), влажностью окружающей среды, наличием мелкодисперсных абразивных частиц в воздухе.

Кривая изнашивания материалов при наличии токовой нагрузки в контакте принимает вид и-образной формы как на переменном, так и на постоянном токе (рис. 1, 2). Кроме того, для всех исследуемых материалов наблюдается незначительное смещение минимума износа в сторону более высоких значений нажатия при протекании постоянного тока в контакте по сравнению с минимумом износа при протекании переменного тока. На рис. 1 и 2 приняты следующие обозначения: 1 - на постоянном токе (анодно-поляризованный КЭ); 2 - на постоянном токе (катодно-поляризованный КЭ); 3 - на переменном токе.

16

мкм/км ( и

10

V 1

—л^ /

3 /У

VI, __

12

, мкм/км ; 8 '» 6 4

2

/

I /

3

Рис. 1. Интенсивность электромеханического изнашивания КЭ из медногра-фитового композита

Рис. 2. Интенсивность электромеханического изнашивания КЭ из металлокерамики на основе железа

При сравнении графиков износа анодно- и катодно-поляризованных контактных элементов можно отметить следующее:

для анодио-поляризованных контактных элементов из металлокерамики значение минимума износа ниже, чем для катодно-поляризованных;

для анодно-поляризованных контактных элементов из меднографитового композита, бронзы и стали значение минимума износа выше, чем для катодно-поляризованных;

величина износа контактных элементов из графита практически не зависит от рода тока и поляризации контактного элемента.

Повышение влажности окружающей среды в зоне контакта сопровождается ухудшением качества токосъема в результате образования конденсата на токопроводе, что приводит к повышенному искро- и дугообразованию.

Исследование трибопар при наличии мелкодисперсных абразивных частиц в зоне скользящего контакта показало, что для всех материалов КЭ увеличивается интенсивность изнашивания, происходит образование борозд на рабо-

чей поверхности. Кроме того, вследствие интенсивного искрения в контакте наблюдается электроэрозионный износ токопровода.

Зависимости интенсивности изнашивания КЭ и КВ из металлокерамики на основе железа от плотности тягового постоянного тока в скользящем контакте представлены на рис. 3 и 4 соответственно.

Рис. 4. Поверхность изменения интенсивности изнашивания металлокера-мического КЭ от нажатия и плотности мической КВ от величины и плотности

Рис. 3. Поверхность изменения интенсивности изнашивания металлокера-

протекаемого в контакте тока

протекаемого в контакте тока

На основании проведенных экспериментальных исследований можно сделать вывод о том, что рациональным сочетанием материалов трибопар для устройств токосъема ММТС является «КЭ из металлокерамики - токопровод из БрНХК», рекомендуемое нажатие в контакте составляет 50 Н; для магистрального ЭПС таким сочетанием является «КВ из графита - контактный провод МФ (БрФ)» на переменном токе, рекомендуемое нажатие - 90 Н; на постоянном токе - «КВ из металлокерамики на железной основе - контактный провод МФ (БрФ)», рекомендуемое нажатие - 110 Н.

В четвертом разделе предложена математическая модель изнашивания контактных пар с учетом влияния различных факторов.

Реализация методики экспериментальных исследований изнашивания материалов элементов контактных пар устройств токосъема требует наличия специализированных экспериментальных комплексов и, кроме того, значительных затрат времени и ресурсов. Для сокращения объема экспериментальных исследований без снижения точности конечных результатов может быть использован комбинированный способ - совокупность необходимого минимума экспериментальных исследований реальных объектов (или их физических моделей) и мето-

дов расчета, основанных на математическом моделировании процессов, происходящих в контактных парах устройств токосъема при их взаимодействии.

В соответствии с разработанными методиками необходимый объем экспериментальных исследований выполняется с помощью специализированного комплекса, а полученные результаты служат входными данными для дальнейшего выполнения расчетов и прогнозирования ресурсов контактных трибопар.

Контактная пара устройств токосъема монорельсового и магистрального электрического транспорта представляет собой узел, который функционирует в условиях электромеханического изнашивания. В соответствии с этим формирование математических моделей выполнялось по двум направлениям: модель изнашивания от нажатия в контакте и модель изнашивания от протекания электрического тока, учитывающая дополнительный электромеханический износ контактных элементов от электроэрозии, изменения шероховатости и физико-механических свойств материалов. Итоговая математическая модель представляет собой алгебраическую сумму механической и электрической составляющих изнашивания.

Для построения математической модели электромеханического изнашивания на основе анализа, представленного во втором разделе, выбран метод, созданный па теории подобия и анализе размерностей.

Моделирование процесса трения в контактных парах устройств токосъема связано с необходимостью решения многофакторной задачи, снизить количественный уровень которой позволяет теория подобия. Положения, касающиеся подобия сложных и нелинейных систем, позволяют получить уравнение интенсивности изнашивания элементов контактных пар, исследовать критерии подобия и сформулировать условия однозначности.

В качестве параметра оптимизации принята интенсивность механического изнашивания 1М.

Функциональная зависимость между и факторами модели имеет вид:

1и = ^гСЛи, /Т/2) Л.,, Л.2,с,,с2), (1)

где Р - нажатие в контакте; о - скорость скольжения; Г - время испытаний; г - характерный линейный размер; Си - процентное содержание меди в элементе контактной пары; Н\!Нг - безразмерный симплекс (отношение твердости материала КЭ к твердости материала токопровода); А.], Х2 - теплопроводность

материалов КЭ и токопровода соответственно; сь с2 - удельная теплоемкость КЭ и токопровода.

В соответствии со способом интегральных аналогов, или анализом размерностей (л -теорема), и положениями теории подобия в уравнении в соответствующие критерии были объединены следующие факторы: нажатие в контакте, удельная теплоемкость, теплопроводность; скорость скольжения, время испытания; твердость элементов пары трения. Еще один критерий, который входит в уравнение в виде самостоятельного фактора, показывает содержание в материале элемента контактной пары меди.

На основании результатов экспериментальных исследований, выполненных при различных параметрах окружающей среды, было принято решение о внесении в модель критериев, учитывающих состояние окружающей среды — влажности и запыленности.

Согласно л -теореме число безразмерных комбинаций комплексов и симплексов равно разности между количеством физических величин Ф и основных единиц размерности п, т.е. к = Ф-п = 10-4 = 6. Из уравнения подобия (1) можно получить расчетное уравнение, экспериментально определив его коэффициенты:

где ¿¡о — функционал, отражающий влияние на процесс неучтенных факторов; а „, - функционал, логарифмически зависящий от нажатия в контакте; Р „„ у „„ £„„ Хт, со л, — коэффициенты, определяемые экспериментально; Р1с2/(г2Х |) -комплекс (мера отношения удельной мощности трения к способности токопровода накапливать, а контактного элемента — передавать тепло); Ы/г — отношение пути трения к характерному линейному размеру элемента; ф0 / ф - отношение среднего значения относительной влажности окружающей среды за пять лет к значению относительной влажности на момент исследований, к0 / к - отношение среднего значения запыленности окружающей среды за пять лет к значению ее запыленности на момент исследований.

Износ контактных пар устройств токосъема от воздействия электрического тока можно представить с помощью функциональной критериальной зависимости между такими факторами, как дугостойкость материала; количество электричества, прошедшее через дугу; нажатие в контакте; длина пути трения;

11

комплекс, учитывающий изменение шероховатости поверхностей; комплекс, учитывающий износ при токовой нагрузке без искрения:

1н = 0. £Л/Ло>(3) где у - критерий, характеризующий дугостойкость материала; <2 - количество электричества, прошедшее через дугу; Р - нажатие в контакте; 5 - длина пути трения; g— комплекс, характеризующий износ материала вследствие повышения шероховатости поверхностей; 1М - интенсивность изнашивания от механической нагрузки (без тока); 1ео — интенсивность изнашивания при токовой нагрузке без искрения; / -величинатока, протекающего в контакте.

Кратковременные потери контакта при токосъеме сопровождаются возникновением искрения и кратковременной дуги, которые также оказывают влияние на значение величины износа: возникает испарение материала с поверхностей контакта и увеличивается их шероховатость. Процесс изнашивания контактных пар при протекании через контакт тока заключается во фриттинге пленок поверхностей и электролизе.

С учетом сказанного уравнение (3) можно представить в виде:

{ \*| / I—ч ^ *

\г\) К ь

где - интенсивность электроэрозионного износа, линейно зависящая от

дугостойкости материала; у — дугостойкость элемента контактной пары, которая зависит от материала, рода тока и полярности элемента контактной пары (при протекании постоянного тока); С,2, Сз - масштабные коэффициенты перехода; к\ — функционал, прямо пропорциональный по модулю величине нажатия в контакте и логарифмически зависящий от рода тока и поляризации КЭ; кг - функционал, обратно пропорциональный величине нажатия в контакте и логарифмически зависящий от рода тока и поляризации КЭ; к3 — критерий, учитывающий род тока (переменный или постоянный) и полярность контактного элемента (анодно- или катоднополяризованный); кц - критерий, учитывающий содержание графита в материале; ст„, - коэффициент, учитывающий изменение условий среды в зоне контакта; Q — количество электричества, которое определяется как произведение среднего значения тока дуги на время ее горения.

Фо'<о ерк

(4)

/

Таким образом, с учетом уравнений (2) и (4) можно получить итоговую формулу для расчета интенсивности электромеханического изнашивания элементов контактной пары:

г2Х,

Я,

Рю2 г2Х,

№ фК

(5)

Оценка адекватности полученной математической модели проверялась по Ф-критерию Фишера, значимость коэффициентов, функционалов и критериев -по ¿-критерию Стьюдента. Расчетные значения критериев не превышают табличных для уровня значимости а = 0,05.

Сравнение результатов расчета и экспериментальных исследований представлено на рис. 5, отклонение расчетных и экспериментальных данных не превышает 8 %.

На рис. 5 приняты следующие обозначения: 1 - данные расчета механической составляющей модели (без тока); 2 - данные расчета электрической составляющей (/ = 300 А для КЭ ММТС); 3 - суммарная расчетная зависимость; 4 — данные экспериментальных исследований.

Предложенная математическая модель интенсивности изнашивания контактных пар позволяет сократить время формирования и-образной кривой в 2,5 — 3 раза.

В пятом разделе предложена усовершенствованная методика прогнозирования износа контактных пар устройств токосъема для выбора рационального сочетания материалов трибопар.

Рис. 5. Расчетные и экспериментальные зависимости изнашивания контактного элемента ММТС из меднографитового композита при повышенной влажности и запыленности окружающей среды

4

мкм/км

Граничные точки, в которых экспериментально определяется износ

/ /' У/

Для прогнозирования износа с помощью разработанной математической модели (5) достаточно проведения укороченного цикла экспериментальных испытаний для получения значений в граничных точках механической и электромеханической кривых интенсивности изнашивания (рис. 6). Полученные экспериментальные и справочные данные обрабатываются на ЭВМ и служат входными данными для расчета и-образной кривой и определения диапазона допустимого контактного нажатия, соответствующего минимальному износу.

Алгоритм прогнозирования износа представлен на рис. 7.

Исходными данными

__— ' х

Рис. б. Граничные точки кривых интенсивности изнашивания

,с

3

для прогнозирования являются график движения ЭПС на конкретном участке; график тягового тока; параметры токопровода, токоприемника; результаты расчета интенсивности изнашивания контактных пар.

Прогнозирование износа контактных элементов осуществляется путем компьютерной обработки расчетной кривой контактного нажатия, 11-образных кривых, графиков скорости движения и потребления тока на заданном участке проектируемой трассы.

Выбор материалов

Определение параметров эксплуатации (величина и род тока, контактное ,скорость)

Определение параметров окружающей среды (относительна« влажне запыленность воздуха)

1 Проведение стендовых 1

(

Получение зи ™1 лЛЛи л^/Кл™ ™

Расчет кривой

а'-У.У]

Учет кривой к

назкзтия на данном участке Ркт =/(/->.,)

Учет графика токовой нагрузки -о участке / =_Д/-)Ч)

Учет реальных

условий эксплуатации

«тов контактной пары

1

Прогнозирование из «оса конгактноП пары

С

□Е

3

Рис. 7. Усовершенствованный алгоритм прогнозирования износа контактных пар устройств токосъема

На рис. 8 представлен прогноз износа КЭ из меднографитового композита и КЭ из металлокерамики на основе железа при взаимодействии с жестким то-копроводом из БрНХК для Р^ = 50 Н.

80 км/ч 40 20 0

400 А 200 100 0

100 I "

I 60

-Ркт 40 20

0 100 200 300 400 500 600 700 800 м 1000

а

0 100 200 300 400 500 600 700 800 м 1000

I -►

0 100 200 300 400 500 600 700 800 м 1000

20

к мкм/км 10

0 100 200 300 400 500 600 700 800 м 1000

/ --

20

| мкм/км 10

Л 5 0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 м 1000

I -«-

Рис. 8. Прогнозирование износа контактных элементов при Р,„ = 50 Н: а - график скорости движения ЭПС на участке между станциями; б - график потребления тока на участке; в - распределение контактного нажатия на участке; г - кривая интенсивности изнашивания КЭ из меднографитового композита; д - кривая интенсивности изнашивания КЭ из металлокерамики на основе железа

Срок службы токопровода из БрНХК при взаимодействии с КЭ из медно-графитового композита составит 15,8 года, с КЭ из металлокерамики на основе железа - 12,5 года.

В шестом разделе выполнен расчет экономической эффективности применения усовершенствованных методов моделирования изнашивания контактных пар устройств токосъема. Экономический эффект за счет сокращения времени на проведение испытаний и продления срока службы контактных элементов составляет 503 тыс. р. на 10 токоприемников за 10 лет для устройств токосъема ММТС; инвестиционный проект можно считать экономически эффективным.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ методов оценки износа контактных, пар устройств токосъема, в результате которого установлено, что существующие методы требуют значительных затрат времени на обработку большого массива статистических данных для оценки износа и срока службы элементов контактных пар, при этом не учитывается влияние на величину износа КЭ параметров окружающей среды.

2. Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования износостойкости контактных пар с учетом воздействия факторов окружающей среды, характерных для условий эксплуатации; предложенная методика позволяет учесть влияние относительной влажности воздуха окружающей среды и его запыленности на процесс изнашивания элементов трибопар.

3. Предложена математическая модель изнашивания контактных пар с учетом влияния факторов окружающей среды, позволяющая применять в качестве исходных данных для расчета изнашивания элементов контактных пар показатели износа для граничных значений диапазона нажатий в контакте, что позволяет сократить время формирования Ц-образной кривой в 2,5 - 3 раза при средней относительной погрешности, не превышающей 8 %.

4. Усовершенствован алгоритм прогнозирования износа контактных пар, позволяющий оперативно производить оценку ресурса токосъемных элементов и контактного токопровода на основании предложенной математической модели; произведены теоретические исследования, в результате которых даны рекомендации для выбора рационального сочетания материалов трибопар на основе

усовершенствованных методов моделирования изнашивания элементов контактных пар.

5. Определен расчетный экономический эффект от применения усовершенствованных методов моделирования изнашивания, который может быть получен за счет сокращения времени проведения испытаний и снижения износа контактных элементов; экономический эффект должен составить 503 тыс. р. на 10 токоприемников за 10 лет для устройств токосъема ММТС.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

В изданиях, определенных ВАК Минобрнаукл России:

1. Ступаков С. А. Моделирование электромеханического изнашивания контактных пар устройств токосъема электрического транспорта / С. А. Ступаков, О. А. Сидоров, В. М. Филиппов // Трение и смазка в машинах и механизмах / Ростовский гос. ун-т путей сообщения. М.: Машиностроение, 2012. Вып. 4. С. 23 -30.

2. Сидоров О. А. Прогнозирование износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / О. А. Сидоров, С. А. Ступаков, В. М. Филиппов // Известия вузов. Электромеханика / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2011. Вып. 5. С. 76 - 80.

3. Ступаков С. А. Моделирование износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / С. А. Ступаков,

B. М. Филиппов // Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2011. Вып. 2 (29). С. 87 - 91.

4. Ступаков С. А. Математическое моделирование изиоса контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта /

C. А. Ступаков, В. М. Филиппов, Т. В. Охрименко //Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока / Новосибирская гос. академия водного транспорта. Новосибирск, 2011. Вып. 1. С. 240 — 243.

5. Сидоров О. А. Моделирование износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / О. А. Сидоров, С. А. Ступаков, В. М. Филиппов //Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. Вып. 3(7). С. 43 - 52.

В прочих изданиях:

6. Филиппов В. М. Моделирование влияния атмосферных условий на из-носные характеристики контактных пар устройств токосъема / В. М. Филип-

17

поп// Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы X междунар. науч.-практ. конф. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2010. С. 171 - 173.

7. Исследования изнашивания контактных пар устройств токосъема электрического транспорта / В. М. Филиппов, С. А. Ступаков и др. // Aplikované vedecké novinky-2012: Materiály VIII mezinárodní vedecko-praktická konference. Pra-ha, 2012. P. 42-51.

8. Сидоров О. А. Методы исследования износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / О.А.Сидоров, С. А. Ступаков, В.М.Филиппов // Трибология и надежность: Сб. науч. тр. IX междунар. конф. / Петербургский гос. ун-т путей сообщения. Санкт-Петербург, 2009. С. 65-73.

9. Сидоров О. А. Исследования износа контактных пар устройств токосъема мопорельсового электрического транспорта / О. А. Сидоров, С. А. Ступаков, В. М. Филиппов// Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. Вып. 1(1). С. 44-49.

10. Методы оценки ресурсных возможностей устройств токосъема электрического транспорта / О. А. Сидоров, В. М. Филиппов и др. // Трансвуз-2010. Инновации для транспорта: Сб. науч. ст. с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. Ч. 3. С. 18 — 22.

11. Ступаков С. А. Исследование влияния токовой нагрузки на износ контактных элементов токоприемника электроподвижного состава / С. А. Ступаков, В. М. Филиппов// Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. Вып. 1 (5). С. 37 - 42.

12. Математическое моделирование электромеханического износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / О. А. Сидоров, В. М. Филиппов и др. // Актуальные проблемы проектирования и эксплуатации контактных подвесок и токоприемников электрического транспорта: Сб. науч. ст. с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. С. 33-42.

13. Совершенствование методов моделирования процессов трения в скользящем электрическом контакте / О. А. Сидоров, В. М. Филиппов и др. // Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы VII междунар. науч.-практ. конф. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2007. Ч. 2. С. 46 - 48.

14. Ступаков С. А. Методика экспериментальных исследований контактных пар устройств токосъема / С. А. Ступаков, В. М. Филиппов //Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы XI междунар. науч.-практ. конф. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2011. С. 134- 137.

15. Прогнозирование износа контактных пар устройств токосъема монорельсового транспорта / О. А. Сидоров, В. М. Филиппов и др. // Aplikované vedecké novinky-2011: Materiály VII mezinárodní vedecko-praktická konference. Praha, 2011. P. 12-16.

16. Ступа к ов С. А. Моделирование процессов изнашивания контактных вставок токоприемника / С. А. Ступаков, В. М. Филиппов, О. П. Фролова // Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы XII междунар. науч,-практ. конф. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2012. С. 80 - 85.

17. Пат. РФ на полезную модель № 58463, МПК В 60 L 3/12. Устройство для исследования скользящего контакта между токоприемником и контактным проводом / О. А.Сидоров, С. А. Ступаков, А. С. Голубков, А. Н. Кутькин, В. М. Филиппов (Россия). № 2006123216/22; Заявлено 29.06.2006; Опубл. 27.11.2006 // Открытия. Изобретения. 2006. № 33.

18. Пат. РФ на полезную модель № 82638, МПК В 60 L 3/12. Устройство для исследования скользящего контакта / О.А.Сидоров, С. А. Ступаков, А. Н. Кутькин, В.М.Филиппов (Россия). № 2008149397/22; Заявлено 15.12.2008; Опубл. 10.05.2009//Открытия. Изобретения. 2009. № 13.

19. Пат. РФ на полезную модель № 82639, МГ1К В 60 L 3/12. Устройство для исследования скользящего контакта между токоприемником и жестким токопроводом / О. А. Сидоров, С. А. Ступаков, И. Е. Чертков, А. Н. Кутькин, В. М. Филиппов (Россия). № 2008149399/22; Заявлено 15.12.2008; Опубл. 10.05.2009 // Открытия. Изобретения. 2009. № 13.

20. Пат. РФ на полезную модель № 87965, МПК В 60 L 3/12. Устройство для исследования скользящего контакта между токоприемником и токопроводом / О. А. Сидоров, С. А. Ступаков, В. М. Филиппов, М. В. Емельянов (Россия). № 2009127023/22; Заявлено 14.07.2009; Опубл. 27.10.2009 // Открытия. Изобретения. 2009. 30.

Типография ОмГУПСа. 2012. Тираж 100 экз. Заказ 592. 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ (ИЗНАШИВАНИЯ) СИСТЕМ ТОКОСЪЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА.

1.1. Анализ результатов эксплуатации устройств токосъема ММТС.

1.1.1. Располоэ1сенае и устройство ММТС.

1.1.2. Особенности системы токосъема ММТС.

1.1.3. Результаты эксплуатации устройств токосъема ММТС, их анализ.

1.2. Анализ результатов эксплуатации устройств токосъема магистрального электрического транспорта на линии Москва - Санкт-Петербург

1.2.1. Общие сведения о железнодороэ/сной линии Москва - Санкт-Петербург.

1.2.2. Результаты эксплуатации устройств токосъема на линии Москва — Санкт-Петербург, их анализ.

1.3. Выводы.

2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ИЗНОСА ЭЛЕМЕНТОВ КОНТАКТНЫХ ПАР УСТРОЙСТВ ТОКОСЪЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА.

2.1. Анализ методов расчета изнашивания контактных пар.

2.1.1. Детерминированные методы.

2.1.2. Вероятностные методы оценки процессов изнашивания.

2.1.3. Методы моделирования изнашивания узлов трения, основанные на теории подобия и анализе размерностей.

2.1.4. Метод моделирования изнашивания узлов трения с учетом удельной нагрузки в контакте и абразивного воздействия.

2.2. Анализ экспериментальных методов оценки износа контактных пар.

2.2.1. Метод оценки фрикционной усталости материалов.

2.2.2. Анализ установок для оценки фрикционных свойств материалов элементов контактных пар.

2.2.3. Метод оперативной оценки износа контактных пар устройств токосъема.

2.2.4. Анализ установок для экспериментальных исследований изнашивания элементов контактных пар устройств токосъема.

2.2.5. Комплекс установок ОмГУПСа для исследования изнашивания элементов контактных пар.

2.3. Анализ методов прогнозирования износа контактных пар устройств токосъема.

2.3.1. Прогнозирование износа по методу 1ВМ.

2.3.2. Прогнозирование износа по методу А. С. Проникова.

2.3.3. Прогнозирование износа контактных пар устройств токосъема по методу ОмГУПСа.

2.4. Выводы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗНАШИВАНИЯ КОНТАКТНЫХ ПАР УСТРОЙСТВ ТОКОСЪЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА.

3.1. Особенности конструкции усовершенствованной стендовой установки.

3.1.1. Установка для моделирования прохождения зон стыковки модулей токопровода.

3.1.2. Установка для исследования силы и коэффициента трения.

3.1.3. Установка для исследования диссипационных составляющих силы трения в контактных парах.

3.1.4. Установка для моделирования влажности и температурных режимов в контактных парах.

3.2. Учет положений теории планирования эксперимента при проведении исследований и обработке результатов испытаний.

3.3. Методика экспериментальных исследований контактных нар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта.

3.4. Результаты экспериментальных исследований износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта.

3.4.1. Исследования изнашивания контактных пар от нажатия в контакте.

3.4.2. Исследования изнашивания контактной пары «медь — БрНХК» от нажатия в контакте.

3.4.3. Исследования изнашивания контактных пар устройств токосъема от токовой нагрузки.

3.4.4. Исследования изнашивания контактных пар устройств токосъема в условиях повышенной влажности.

3.4.5. Исследования абразивного изнашивания контактных пар устройств токосъема.

3.4.6. Исследования изнашивания токопровода монорельсового электрического транспорта.

3.5. Результаты экспериментальных исследовании контактных пар устройств токосъема магистрального электрического транспорта.

3.6. Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИЗНАШИВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНТАКТНЫХ ПАР УСТРОЙСТВ ТОКОСЪЕМА.

4.1. Разработка механической составляющей модели изнашивания контактных пар устройств токосъема.

4.2. Разработка электрической составляющей математической модели изнашивания контактных пар устройств токосъема.

4.3. Оценка адекватности разработанной математической модели.

4.4. Выводы.

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИЗНОСА КОНТАКТНЫХ ПАР УСТРОЙСТВ ТОКОСЪЕМА.

5.1. Усовершенствованный метод прогнозирования износа контактных нар.

5.2. Выводы.

6. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗНАШИВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНТАКТНЫХ ПАР УСТРОЙСТВ ТОКОСЪЕМА.

6.1. Методика оценки экономической эффективности.

6.2. Экономический эффект от внедрения методов.

6.3. Определение стоимостной оценки результатов.

6.4. Определение единовременных затрат.

6.5. Определение показателей экономической эффективности.

6.6. Выводы.

В настоящее время в России ведутся работы по созданию новых типов магистрального электроподвижного состава (ЭПС), рассчитанных на высокие скорости движения и повышенные токовые нагрузки; вводятся в эксплуатацию новые виды эстакадного монорельсового электрического транспорта.

Так в соответствии с Федеральной целевой программой «Развитие транспортной системы России па 2010 - 2015 годы» [2] ведется организация высокоскоростных железнодорожных линий, на которых планируется движение со скоростями до 350 км/ч: Санкт-Петербург - Москва; Санкт-Петербург -Хельсинки; Москва - Адлер; Москва - Нижний Новгород.

Примером создания и функционирования эстакадных видов электрического транспорта является и запущенная в эксплуатацию в соответствии с постановлением Правительства г.Москвы № 463-1111 от 22.05.2001 [1] трасса Московской монорельсовой транспортной системы (ММТС) между станциями метро «Тимирязевская» и «Ботанический сад».

Передача электроэнергии ЭПС осуществляется через скользящий контакт, вследствие чего элементы контактной пары функционируют в условиях повышенного электромеханического износа [87]. В свете этой проблемы согласно «Стратегии инновационного развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г.» [86] и программе «Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 г.» [3] одними из основных направлений научно-технической политики являются повышение надежности, экономичности работы и увеличение эксплуатационного ресурса технических средств. Снижение износа и повышение ресурса элементов устройств токосъема может быть обеспечено различными способами, в том числе путем выбора таких материалов контактной пары, которые наиболее полно отвечают требованиям качества токосъема.

Выбор рационального сочетания материалов трибопар осуществляется на основе физического и математического моделирования. Следовательно, совершенствование методов моделирования изнашивания элементов контактной пары является актуальной задачей.

Цель диссертационной работы - снижение износа контактных элементов токоприемников электроподвижного состава путем выбора рациональных сочетаний материалов трибопар на основе усовершенствованных методов моделирования изнашивания.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1) выполнить анализ методов оценки износа контактных пар устройств токосъема;

2) разработать методику и выполнить экспериментальные исследования износостойкости контактных пар с учетом воздействия факторов, характерных для условий эксплуатации устройств токосъема;

3) предложить математическую модель изнашивания контактных пар с учетом воздействия факторов окружающей среды, характерных для условий эксплуатации;

4) усовершенствовать алгоритм прогнозирования износа контактных пар на основе разработанной математической модели;

5) выполнить оценку экономической эффективности применения усовершенствованных методов моделирования изнашивания.

Методы исследования. Теоретические исследования проведены на основе математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальной математической программы МаШСас!. Экспериментальные исследования проводились на стендовых установках кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» Омского государственного университета путей сообщения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) предложена математическая модель изнашивания контактных пар с учетом воздействия факторов окружающей среды, характерных для условий эксплуатации;

2) разработана методика экспериментальных исследований износостойкости контактных пар с учетом воздействия факторов, характерных для условий эксплуатации;

3) усовершенствован алгоритм прогнозирования износа контактных пар устройств токосъема, произведен выбор рационального сочетания материалов контактных трибопар.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами лабораторных экспериментов. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными не превышает 8 %.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем:

Созданная математическая модель изнашивания контактных пар дает возможность аналитически получить кривую интенсивности изнашивания контактных пар, что сокращает временные затраты на проведение экспериментальных исследований в 2,5 - 3 раза.

Разработанная методика экспериментальных исследований контактных пар устройств токосъема позволяет выполнить испытания материалов элементов трибопар с учетом параметров окружающей среды (относительной влажности воздуха и его запыленности) и реальных условий эксплуатации.

Усовершенствованная методика прогнозирования износа контактных пар позволяет оценить ресурс трибопары «контактный элемент - токопровод» с учетом влияния параметров окружающей среды и режимов эксплуатации.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в ЗАО «Универсал-Контактные сети» в рамках проекта «Разработка и организация высокотехнологичного производства нового магистрального токоприемника для применения па линиях с модернизированной инфраструктурой системы токосъема» (договор № 13.G25.31.0034 от 07 сентября 2010 г.), реализуемого при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.

Личный вклад соискателя. Разработка методики и проведение экспериментальных исследований контактных пар, созданная математическая модель изнашивания, усовершенствованный метод прогнозирования. Основные научные положения и результаты, изложенные в диссертации, получены автором самостоятельно.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на VII - XI международных научно-практических конференциях «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2007-2012); па международной научно-технической конференции «Инновации для транспорта» (Омск, 2010); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы проектирования и эксплуатации контактных подвесок и токоприемников электрического транспорта» (Омск, 2011); на VIII международной научно-практической конференции «Moderní vedecké úspechy» (Прага, 2012); на семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» и научно-техническом семинаре ОмГУПСа в 2008 - 2012 гг.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 20 печатных работах, которые включают в себя 16 статей и четыре патента РФ на полезные модели. Пять статей опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состой i из введения, шести разделов, заключения, библиографического списка из 112 наименований и приложения. Общий объем диссертации составляет 153 страницы, включая 19 таблиц и 129 рисунков.

6.6. Выводы

1. Экономический эффект от использования методов моделирования изнашивания контактных пар устройств токосъема составляет 503 тыс. руб. на 10 токоприемников за 10 лет. Срок окупаемости инвестиций составляет четыре года.

2. Инвестиционный проект считается экономически эффективным, так как индекс рентабельности инвестиций по результатам расчетов больше единицы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнен анализ методов оценки износа контактных пар устройств токосъема, в результате которого установлено, что существующие методы требуют значительных затрат времени на обработку большого массива статистических данных для оценки износа и срока службы элементов контактных пар, при этом не учитывается влияние параметров окружающей среды на величину их износа.

2. Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования износостойкости контактных пар с учетом воздействия факторов окружающей среды, характерных для условий эксплуатации, которая позволяет учесть влияние параметров - относительной влажности воздуха окружающей среды и его запыленности - на процесс изнашивания элементов трибопар.

3. Предложена математическая модель изнашивания контактных пар с учетом влияния факторов окружающей среды, позволяющая применять в качестве исходных данных показатели износа для граничных значений диапазона нажатий в контакте, что позволяет сократить время формирования и-образной кривой в 2,5 - 3 раза при средней относительной погрешности, не превышающей 8 %.

4. Усовершенствован алгоритм прогнозирования износа контактных пар, позволяющий оперативно производить оценку ресурса токосъемных элементов и контактного токопровода на основании предложенной математической модели, а также произведены теоретические исследования, в результате которых даны рекомендации для выбора рационального сочетания материалов трибопар на основе усовершенствованных методов моделирования изнашивания.

5. Определен расчетный экономический эффект от применения усовершенствованных методов моделирования изнашивания, который может быть получен за счет сокращения времени проведения испытаний и снижения износа контактных элементов, составивший 503 тыс. руб. на 10 токоприемников за 10 лет для устройств токосъема ММТС.

1. Правительство Российской Федерации. Федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы России на 2010 2015 годы»: постановление № 848 от 05 декабря 2001 г. (в ред. Постановления Правительства РФ № 278 от 22 апреля 2010 г.).

2. Правительство Российской Федерации. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года: распоряжение № 887-р от 17 июня 2008 г.

3. А. с. 177447 СССР, МКИ В 60Ь 3/12. Устройство для исследования скользящего контакта между контактным проводом и токоприемником / В. П. Михеев, О. И. Поздняков // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. 1965. № 1.

4. А. с. 393137 СССР, МКИ В 60Ь 3/12. Устройство для исследования взаимодействия токоприемников и контактной сети / В. Д. Кожахмедов, В. Е. Хван // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. 1973. №33.

5. А. с. 422643 СССР, МКИ В 60Ь 3/12. Устройство для исследования работы токоприемников электроподвижного состава / А. Н. Стукалкин, В. М. Лукашов // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. 1974. № 13.

6. А. с. 469625 СССР, МКИ В 60Ь 3/12. Устройство для динамических испытаний токоприемников электроподвижного состава / Т. А. Тибилов, И. X. Е сено в, П. Р. Ти тар ей ко // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. 1975. № 12.

7. А. с. 1445994 СССР, МКИЗ В 60 Ь 5/00. Устройство для динамических испытаний токоприемников электрического подвижного состава / О. А. Си доров, В. П. Михеев // Открытия. Изобретения. 1988. № 47.

8. Авилов В. Д. Исследование работы скользящего контакта в электрических машинах / В. Д. Авилов, В. В. Харламов, П. К. Шкодун // Железнодорожный транспорт, 2010. № 11. С. 69 71.

9. Адлер 10. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. М.: Наука, 1976. 280 с.

10. Беляев И. А. Разработка и исследование токоприемников электроподвижного состава метрополитенов / И. А. Беляев, С. А. Кадышев // Вестн. Всесоюз. науч.-исследоват. ин-та ипж. ж.-д. трансп., 1984. № 3. С. 25-31.

11. Берент В. Я. Перспективы улучшения работы сильноточного скользящего контакта «контактный провод токосъемный элемент полоза токоприемника» / В. Я. Берент // Железные дороги мира. №10, 2002. С. 46-51.

12. Берент В. Я. Свойства токосъемных элементов полозов токоприемников электроподвижного состава и области их рационального использования / В. Я. Берент // Технология. 1998. № 3 4. С. 32 - 41.

13. Боуден Ф. П. Трение и смазка / Ф. П. Боуден, Д. Тейбор. М.: Машгиз, 1960. 151 с.

14. Браун Э. Д. Моделирование трения и изнашивания в машинах / Э. Д. Браун, 10. А. Евдокимов, А. В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1982. 191 с.

15. Браун Э. Д. Некоторые новые аспекты применения теории моделирования к решению задач трибоники с неоднородными сложными моделями / Э. Д. Браун. В кн.: Расчет и моделирование режима работы тормозных и фрикционных устройств. М.: Наука, 1974. С. 60 - 73.

16. Веников В. А. Теория подобия и моделирование / В. А. Веников. М.: Высшая школа, 1976. 479 с.

17. Вознесенский В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях / В. А. Вознесенский. М.: Статистика, 1974. 192 с.

18. Волков Б. А. Экономическая эффективность инвестиций на железнодорожном транспорте в условиях рынка / Б.А. Волков. М.: Транспорт, 1996. 191с.

19. Галахов М. А. Дифференциальные и интегральные уравнения математической теории трения / М. А. Галахов, П. П. Усов. М.: Наука, 1990. 280 с.

20. Гаркунов Д. Н. Повышение износостойкости деталей конструкций самолетов / Д. Н. Гаркунов, А. А. По л я ко в. М.: Машиностроение, 1973. 200 с.

21. Гаркунов Д. II. Повышение износостойкости деталей машин / Д. Н. Гаркунов. М. Киев: Машгиз, 1960. 164 с.

22. ГОСТ 8.050-73. Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений. М.: Издательство стандартов, 1988. 14 с.

23. ГОСТ 23301-78. Обеспечение износостойкости изделий. Приборы для измерения износа методом вырезанных лунок. Технические требования. М.: Стандартинформ, 2005. 6 с.

24. ГОСТ 2584-86. Провода контактные из меди и ее сплавов. М.: Издательство стандартов, 1986. 10 с.

25. ГОСТ 27860-88. Детали трущихся сопряжений. Методы измерения износа. М.: Издательство стандартов, 1989. 31 с.

26. ГОСТ 30480-97. Обеспечение износостойкости изделий. Методы испытаний на износостойкость. Общие требования. М.: Издательство стандартов, 1998. 15 с.

27. Гриб В. В. Лабораторные испытания материалов на трение и износ /

28. B. В. Гриб, Г. Е.Лазарев. М.: Наука, 1968. 141 с.

29. Гриб В. В. Теоретические основы лабораторных испытаний самосмазывающихся материалов па трение и износ / В. В. Гриб. В сб. науч. тр. М.: НИИЧАСПРОМ. 1971. С. 218 - 228.

30. Демкин Н. Б. Контактироваиие шероховатых поверхностей / Н. Б. Демкин. М. Наука, 1970. 228 с.

31. Дроздов 10. П. К разработке методики расчета на изнашивание и моделирование трения / 10. П. Дроздов. В кн.: Износостойкость. М.: Наука, 1975. С. 120- 135.

32. Евдокимов 10. А. Решение задач трения и износа для тяже-лонагруженных узлов машин / 10. А. Евдокимов. В кн.: Теория трения и износа и проблемы стандартизации. Брянск. Приокское кн. изд-во, 1978.1. C. 23-26.

33. Икрамов У. А. Расчетные методы оценки абразивного износа / У. А. Икрамов. М.: Машиностроение, 1987. 288 с.

34. Иосида К. Динамика токоприемника, предназначенного для высокоскоростных железных дорог /К. Иосида, К. Манабе, Т. Симого // Конструирование и технологии машиностроения. 1975. № 2. С. 206 212.

35. Исследования и испытания: Справочное пособие / Под ред. Б. М. Злобинского. М., 1976. 400 с.

36. Клитеник Г. С. Особенности истирания резины по металлической решетке / Г. С. Клитеник, С. Б. Ратнер. В сб.: Фрикционный износ резин. М.: Химия, 1964. С. 77-87.

37. Колесников В. И. Улучшение взаимодействия пути и подвижного состава: Монография / В. И. Колесников, В. Б. Воробьев, В. В. Шаповалов / Под ред. М. Б. Шуба. М.: Машиностроение, 2006. 365 с.

38. Концепция вагона с магнитным подвесом / П. Шверцлер, 10. Боркерт и др. // Железные дороги мира. 1982. № 9. С. 31 39.

39. Кончиц В. В. Триботехника электрических контактов /

40. B. В. Кончиц, В. В. Мешков, Н. К. Мышкин. Минск: Наука и техника, 1986. 255 с.

41. Коровчинекий М. В. Локальный контакт упругих тел при взаимодействии их поверхностей. В кн.: Контактное взаимодействие твердых тел и расчет сил трения и износа. М.: Наука, 1971. С. 130 - 140.

42. Крагельский И. В. Молекулярно-механическая теория трения / И. В. Крагельский. В кн.: Трение и износ в машинах, Т. III. М.: Издательство АН СССР, 1949. С. 178 - 183.

43. Крагельский И. В. О механизме абразивного износа / И. В. Крагельский, Г. Я. Ямпольский // Изв. вузов. Физика, 1968. № 11.1. C. 81-87.

44. Крагельский И. В. О расчете износа поверхностей трения / И. В. Крагельский, Г. М. Харач. В кн.: Расчетные методы оценки трения и износа. Брянск. Приокское кн. изд-во, 1975. С. 5 - 47.

45. Крагельский И. В. Определение фактической площади касания шероховатых поверхностей / И. В. Крагельский, Н. Б. Демкин. В сб.: Трение и износ в машинах, т. XIV. М.: Издательство АН СССР, 1960. С. 37 - 62.

46. Крагельский И. В. Основы расчетов на трение и износ / И. В. Крагельский, М. Н. Добыч и н, В. С. Комбалов. М.: Машиностроение, 1977. 499 с.

47. Крагельский И. В. Современные методы прогнозирования износа узлов трения / И. В. Крагельский, В. С. Комбалов, А. Р. Логинов, Б. Я. Сачек. В кн.: Межотраслевые вопросы науки и техники. М.: ГОСИНТИ, 1979. Вып. 15.

48. Крагельский И. В. Трение и износ / И. В. Крагельский. М.: Машиностроение, 1968. 480 с.

49. Крагельский И. В. Трение и износ в машинах / И. В. Крагельский. М.: Машгиз, 1962. 384 с.

50. Крагельский И. В. Усталостный механизм и краткая методика аналитической оценки величины износа поверхностей трения при скольжении / И. В. Крагельский, Е. Ф. Непомнящий, Г. М. Харач. М.: Издательство АН СССР, 1967. 19 с.

51. Логинов А. Р. Метод оценки характеристик фрикционной усталости материалов / А. Р. Логинов. В кн.: Исследования по триботехнике. М.: НИИМАШ, 1975. С. 217-225.

52. Лурье А. И. Теория упругости / А. И.Лурье. М.: Наука, 1970. 940 с.

53. Маркин Н. С. Основы теории обработки результатов измерений: Учеб. пособие для средних специальных учебных заведений / Н. С. Маркин. М.: Издательство стандартов, 1991. 176 с.

54. Маршруты городского общественного транспорта г. Москвы Электронный ресурс. URL: http://tr-moscow.ru/index/0-295.

55. Методика расчета эффективности инноваций на железнодорожном транспорте. М.: МПС, 2000. 64 с.

56. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте / Разраб. ВНИИЖТ. М.: 1990. 120с.

57. Михеев В. П. Исследование и прогнозирование износа контактных пар устройств токосъема / В. П. Михеев, О. А. Сидоров, И. Л. Саля // Известия вузов. Электромеханика. Новочеркасск, 2003. № 5. С. 74 79.

58. Михеев В. П. Новый способ прогнозирования износа / В. П. Михеев, О. А. Сидоров //Локомотив. М., 2003. № 8. С. 41 -42.

59. Мышки н Н. К. Электрические контакты / Н. К. Мышки и, В. В. Кончиц, М. Браун о вич. Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2008. 560 с.

60. Патент РФ на полезную модель № 82638, МПК В 60 Ь 3/12. Устройство для исследования скользящего контакта / О. А. Сидоров, С. А. Ступаков, А. И. Кутькин, В. М. Филиппов // Заявка № 2008149397/22, 15.12.2008. Опубл. 10.05.2009. Бюл. № 13.

61. Патент РФ на полезную модель № 88614, МПК В 60 Ь 3/12. Устройство для исследования скользящего контакта / О. А. Сидоров,

62. С. А. Ступаков, А. Н. Кутькин, В. М. Филиппов // Заявка № 2009127025/22, 14.7.2009. Опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32.

63. Патент РФ на полезную модель № 93050, МПК В 60 L 3/12. Устройство для исследования скользящего контакта между токоприемником и жестким токопроводом / О. А. Сидоров, В. А. Нехаев, С. А. Ступаков,

64. B. М. Филиппов, Д. Г. Лямышев // Заявка № 2009146607/22, 15.12.2009. Опубл. 20.04.2010. Бюл. №11.

65. Подшипники из алюминиевых сплавов / Н. А. Буше, А. С. Гуляев и др. М.: Транспорт, 1974. 256 с.

66. Положение о корпоративной системе оплаты труда работников ОАО «РЖД». 2007.

67. Про и и ко в А. С. Износ и долговечность станков / А. С. Прони ков. М.: Машгиз, 1957. 275 с.

68. Про пиков А. С. Методы расчета машин на износ. В кн.: Расчетные методы оценки трения и износа. Брянск. Приокское кн. изд-во, 1975.1. C. 48-97.

69. Про и и ко в А. С. Основы надежности и долговечности машин / А. С. П р о н и к о в. М.: Изд-во стандартов, 1969. 160 с.

70. Прони ко в А. С. Параметрическая надежность машин / А. С. Прони ков. МГТУ им. Н. Э. Баумана. М., 2002. 560 с.

71. Поезд Сапсан расписание Электронный ресурс. - URL: http://sapsan.su/schedule.htm.

72. Рати ер С. Б. Износ полимеров как процесс усталостного разрушения / С. Б. Ратнер, Г. С. Клитеник, Е. Г. Лурье. В сб.: Теория трения и износа. М.: Наука, 1965. С. 156- 159.

73. Румшиский Л. 3. Математическая обработка результатов эксперимента / Л. 3. Румшиский. М.: Наука, 1971. 192 с.

74. Рыжов Э. В. Технологическое управление геометрическими параметрами контактирующих поверхностей / Э. В. Рыжов // Расчетныеметоды оценки трения и износа. Брянск. Приокское кн. изд-во, 1975. С. 98 138.

75. Савченко Р. Г. Анализ подобия / Р. Г. Савченко, Р. Г. Варламов. М.: Советское радио, 1971. 348 с.

76. Сака гут и Ц. Динамические испытания токоприемника / Ц. Ca к агути, М. Пихара // Тэцудо гидзюпу кашею сире, 1977. Т. 34. № 4. С. 416-417.

77. Сидоров О. А. Методы исследования износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / О. А. Сидоров, С. А. С ту па ко в // Монография. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009. 154 с.

78. Сидоров О. А. Прогнозирование износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / О. А. Сидоров, С. А. С туп а ко в, В. М. Филиппов // Известия вузов. Электромеханика. 2011. №5. С. 76-80.

79. Сидоров О. А. Системы контактного токосъема с жестким токопроводом / О. А. С и д о р о в // Монография. М.: Маршрут, 2006. 119с.

80. Сотников И.Б. Технико-экономические расчеты в эксплуатации железных дорог / И.Б. Сотников, A.A. Ваганов, Ф.С. Го манко в. М.: Транспорт, 1983. 254с.

81. Стратегия инновационного развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г.: утверждена президентом ОАО «РЖД» В. И. Якуниным 26 октября 2010 г.

82. С ту па ко в С. А. Моделирование износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / С. А. С ту паков, В. М. Ф и л и п п о в // Известия Транссиба. 2011. № 3 (7). С. 43 -52.

83. Тимошенко С. П. Теория упругости / С. П. Тимошенко, Дж. Гудьер. М.: Наука, 1975. 576 с.

84. Трение, изнашивание, смазка. Справочник / Под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. М.: Машиностроение, 1979. Т. 2. С. 230-257.

85. Хольм Р. Электрические контакты / Перевод с английского. Под ред. д.т.н., проф. Д. Э. Бруски на и д.х.н. А. А. Рудницкого / Р. Хольм. М.: Издательство иностранной литературы, 1961. 464 с.

86. Хрущов M. М. Абразивное изнашивание / M. М. Хрущов, М.А.Бабичев //М.: Наука, 1970. 252 с.

87. Чичинадзе А. В. Расчет, испытание и подбор фрикционных пар / А. В. Чичинадзе, Э. Д. Браун, А. Г. Гинзбург, 3. В. Игнатьева. М.: Наука, 1979. 267 с.

88. Чичинадзе А. В. Расчет и исследование внешнего трения при торможении / А. В. Чичинадзе. М.: Наука, 1967. 232 с.

89. Чичинадзе А. В. Трение, износ и смазка / А. В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2003. 576 с.

90. Шенк X. Теория инженерного эксперимента / Перевод с английского Е. Г. Коваленко. Под ред. чл.-корр. АН РФ Н. П. Буслепко /X. Шенк. М.: Мир, 1972.381 с.

91. Шкурина JI.B. Экономическая оценка эффективности инвестиций на железнодорожном транспорте / Л.В. Шкурина, С.С. Козлова. М.: РГОТУПС, 2000. 74с.

92. Штаерман И. Я. Контактная задача теории упругости / И. Я. Ш т а е р м а н. М.: Гостехиздат, 1949. 270 с.

93. Bayer R. G. Handbook of Analytical Design for Wear / R. G. Bayer, T. C. Ku, W. C. Clinton. N.Y.: Plenum press, 1964. 98 p.

94. Bayer R. G. Prédiction of Wear in a Sliding System. Wear / R. G.Bayer. Vol. 11, 1968. P. 319-332.

95. В ehrend s D. Oberleitungen und Stromabnehmer im europäischen Hochgeschwindigkeitsnetz / D. Behrends, A. Brodkorb, M. Semrau // Elektrische Bahnen. München: Oldenbourg Industrieverlag GmbH, 1999. № 10. P. 333 -339.

96. Biesenack H. Kontakt zwischen Fahrdraht und SchleifleisteAusgangspunkte zur Bestimmung des elektrischen Verschleißes / H. Biesenack,

97. F. Pintscher// Elektrische Bahnen. München: Oldenbourg Industrieverlag GmbH, 2005. №3.P. 138- 146.

98. Bush A. W. Wear/A. W. Bush, R. D. Gibson, T. R. Thomas. 1976. Vol. 35. № l.P. 87-111.

99. H o 1 m E. Application Physic / E. H o 1 m, R. H o 1 m. 1949. 319 p.

100. Holm E. Lecture on material transfer, given at the Symposium on rictric contacts / E. H o 1 m. Penn. Univ. 1954.

101. Holm E. Wiss. Weröffnung/E. Holm. Sienmens-Werk, 6/1. 1927. 188 p.

102. Holm R. Electric contacts / R. Holm. Stockholm: Gebers, 1946. 350 p.

103. Knothe K. Normal and tangential contact problem with rough surface / K. Knothe, A. Theiler// Proceeding of the 2nd mini conference on contact mechanics and wear of railway systems. Budapest, 1996. P. 34 43.

104. Standard Practice for Conducting Dry Sand /Rubber Wheel Abrasion Test, ASTM 065-83. Annual Book of ASTN Standards. Vol. 3.02, 1984. P. 351 -361.

105. Tucker R. C. Low Stress Abrasion and Adhesive Wear Testing / R. C. Tucker, A. E. Miller // ASTM STP 615. Philadelphia. ASTM, 1975. P. 68-90.

106. Wagner C. Elektrochemie / C. Wagner. 1941. 696 p.

107. Young F. W. Acta Metallurgica / F. W. Young, J. V. Cathcart, A. T. Gwathmay. 1956. 145 p.