Воздействие различных профилей колесных пар подвижного состава на стрелочные переводы железнодорожного пути
УКД 625.151.2 На правах рукописи
ШАИКОВ ЗЕЙНОЛЛА КАБДРАШЕВИЧ
Воздействие различных профилей колесных пар подвижного
состава на стрелочные переводы железнодорожного пути
05.22.06 – Железнодорожный путь, изыскание
и проектирование железных дорог
Автореферат
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Республика Казахстан
Алматы, 2010
Работа выполнена в Казахском университете путей сообщения
Научный руководитель: доктор технических наук
Нурмамбетов С.М.
Научный консультант: кандидат технических наук
Тулендиев Т.
Официальные оппоненты: доктор технических наук
Саржанов Т.С.,
кандидат технических наук
Кулжанов С.
Ведущая организация Сибирский государственный
университет путей сообщения
(СГУПС, РФ)
Защита состоится 26 марта 2010 г. в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д14.64.45 в Казахском университете путей сообщения по адресу: 050063, г. Алматы, мкрн. Жетысу-1, дом 32а, ауд. 101.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Казахского университета путей сообщения по адресу: 050063, г. Алматы, мкр. Жетысу-1, дом 32а, тел.: 8 727-376-74-78, факс: 376-74-81, e-mail: [email protected].
Автореферат разослан 25 февраля 2010 г.
| Ученый секретарь диссертационного совета |  | А. Кайнарбеков |
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Неуклонное увеличении работы железнодорожного транспорта, несмотря на кризисные явления в макроэкономике, сопровождается повышением осевых нагрузок, в новом подвижном составе, скоростей движения поездов в результате увеличивается воздействие подвижного состава на верхнее строение пути в целом и стрелочные переводы в частности, что приводит к интенсивному расстройству железнодорожного пути в плане и профиле, сокращению срока службы его элементов.
Стрелочные переводы являются наиболее сложными и ответственными устройствами верхнего строения пути, работающими в более тяжелых условиях, чем путь на перегоне, и требующими больших затрат на их замену и текущее содержание. По масштабу распространения на 1км развернутой длины пути приходится более одного стрелочного перевода. Все это определяет значительное влияние, которое оказывает повышение срока службы стрелочных переводов и снижение расходов на их текущее содержание на технико-экономические показатели путевого хозяйства и железнодорожного транспорта в целом. Расходы на текущее содержание стрелочных переводов определяет прежде всего уровень силового воздействия подвижного состава при движении по прямому и боковому направлению. Смену металлических частей стрелочных переводов производят по предельному износу, из-за появления дефектов контактно-усталостного характера, а также вследствие общего расстройства стрелочных переводов. Существенную роль при этом играют условия контактирования колес подвижного состава с элементами стрелочных переводов.
В свою очередь, уровень силового воздействия и условия контактирования колеса и рельса зависят от поперечного профиля поверхности катания колес, изменяющего вследствие износа и смятия поверхностного слоя металла свои первоначальные очертания в процессе эксплуатации.
Актуальность исследования особенностей воздействия изношенных колес подвижного состава на элементы стрелочных переводов в настоящее время особенно велика с точки зрения определения рациональных сфер применения новых профилей колес, разработанных в последние годы рядом организаций и сходных между собой своим очертанием, приближенным к форме изношенных колес.
Новые профили колес разработаны с целью уменьшения числа обточек колесных пар, а также для стабилизации очертания поверхности катания колес в эксплуатации, что позволяет улучшить динамику экипажной части путем правильного подбора параметров подвешивания. Внедрение таких профилей на подвижном составе эквивалентно увеличению доли колесных пар, имеющих очертания поверхности катания, приобретаемые в результате износа. Разные типы подвижного состава неодинаково воздействуют на стрелочные переводы.
Так, тяговый подвижной состав, имеющий длиннобазные тележки и неудовлетворительно вписывающийся в крутые кривые, приводит к быстрому расстройству переводных кривых стрелочных переводов в плане, к интенсивному боковому износу рельсов. Грузовые вагоны, база тележек которых меньше, чем у тягового подвижного состава, оказывают меньшее боковое воздействие при движении по боковому пути, в то же время на участках грузового движения наблюдается интенсивный выход из строя элементов стрелочных переводов из-за появления дефектов контактно-усталостного происхождения. Правильный выбор сферы применения новых профилей колес позволит повысить срок службы стрелочных переводов, сократить расходы, связанные с их эксплуатацией.
Идея работы заключается в комплексном анализе взаимодействия колес подвижного состава в различном состоянии (новом и изношенном) с элементами стрелочных переводов.
Целью работы - является уменьшение воздействия подвижного состава на стрелочные переводы за счет улучшения условий контактирования колес с элементами стрелочных переводов.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
Определены основные современные тенденции изменения поперечного очертания поверхности катания колес в процессе эксплуатации.
Установлена связь контролируемой толщины гребней колес с их толщиной на уровне измерения ширины колеи железнодорожного пути и стрелочных переводов.
Определены показатели и выявлены особенности воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с изношенными колесными парами.
Исследована работа стрелочных переводов на участках пригородного движения, а также на участках обращения магистральных локомотивов с трехосными тележками.
Произведена оценка изменения эксплуатационных расходов на замену и текущее содержание стрелочных переводов при внедрении новых профилей колес на подвижном составе.
Разработаны предложения, направленные на снижение воздействия подвижного состава на стрелочные переводы.
Методика исследований. Решение поставленных задач было выполнено на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований, а также эксплуатационных наблюдений за состоянием стрелочных переводов и колесных пар подвижного состава, в том числе и обточенных по новому профилю.
Теоретическое исследование движения на боковой путь стрелочного перевода 4-осного железнодорожного экипажа выполнено с использованием ЭВМ.
Научная новизна. Впервые выполнено комплексное исследование особенностей воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с изношенными колесным парами.
Разработана методика экспериментального определения показателей воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с учетом износа колесных пар. Предложены новые методы измерения угла набегания колеса на рельс, уточненного определения боковых сил, действующих на головку рельса, измерения вертикальных сил, действующих на остряк.
Личный вклад автора. Разработана методика расчета, позволяющая исследовать движение по боковому пути стрелочного перевода 4-осного железнодорожного экипажа с неизношенными и изношенным колесными парами.
Выполнена количественная и качественная оценка особенностей воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с характерными для настоящего времени поперечными очертаниями рабочей поверхности изношенных колесных пар.
Установлена корреляционная связь контролируемой толщины гребней колес с их толщиной на уровне измерения ширины колеи пути и стрелочных переводов.
На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:
Методика экспериментального определения показателей воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с учетом износа колес.
Методика расчета показателей взаимодействия 4-осного железнодорожного экипажа с произвольным очертанием поверхности катания колес и стрелочного перевода при движении по боковому пути.
Количественная и качественная оценка особенностей воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с характерным для современного этапа поперечным очертанием изношенных колесных пар.
Современные закономерности изменения профильных очертаний и эксплуатационных размеров колес подвижного состава в результате износа.
Рациональные сферы применения новых профилей колес подвижного состава, обеспечивающих уменьшение бокового износа гребней.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-технических работ Казахского университета путей сообщения.
Объект исследования: являются колесные пары железнодорожных экипажей и стрелочные переводы железнодорожного пути.
Предмет исследования: определение показателей воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с учетом износа колесных пар.
Практическая значимость исследований.
Комплекс выполненных экспериментальных и теоретических исследований позволил выявить следующие особенности воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с изношенными колесными парами:
- уменьшение бокового воздействия на наружную нить бокового пути стрелочных переводов в зоне установившегося движения в 1,25-2 раза, в зоне кратковременных максимальных воздействий – на 15-20%;
- увеличение воздействия на криволинейный остряк и прямой рамный рельс в зонах, где наиболее часто происходит выкрашивание металла рабочей поверхности этих элементов;
- увеличение максимальных напряжений в подошве криволинейного остряка на 10-20% за счет дополнительного понижения остряка в тонких сечениях на 2мм можно уменьшить напряжения в его подошве в 1,5 раза;
- увеличение вертикального воздействия на новые крестовины и уменьшение – на изношенные в 1,5-2 раза.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
- математическим моделированием и последующим анализом полученных данных;
- проведением экспериментальных исследований;
- удовлетворительной сходимостью теоретических исследований с результатами экспериментальных данных.
Реализация работы. Разработаны предложения, направленные на снижение воздействия подвижного состава на стрелочные переводы. Результаты исследований легли в основу технических рекомендаций связанных с определением показателей и выявлением особенности воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с изношенными колесными парами внедренных в «Конструкторском экспериментальном центре» при АО «НК «ТЖ» (приложение А), а также в учебном процессе Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М.Тынышпаева и Казахского университета путей сообщения при преподавании курсов «Динамика вагонов», «Динамика транспортной техники» и при дипломном проектировании (приложение Б и В).
Апробация работы. Основное содержание работы, а также отдельные положения докладывались и получили одобрение на международных научно-практических конференциях «Надежность подвижного состава и транспортных систем» (Алматы, КазАТК, 2006 г.); «Инновационные процессы в развитии транспортно-коммуникационного комплекса» (Алматы, КазАТК, 2009 г.); «Механика и строительство транспортных сооружений» (Алматы, КазГАСА, 2010 г.); «Повышение эффективности автоматизированных систем управления перевозочным процессом в транспортных системах в новых информационных технологиях» (Алматы, КазАТК, 2010 г.). В журналах «Вестник КазАТК», «Магистраль»; на заседаниях кафедр «Вагоны», (Алматы, КазАТК, 2010 г), и «Строительство транспортных сооружений», (Алматы, КУПС, 2010 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из нормативных ссылок, определений, обозначений и сокращений, введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 160 наименований и дополнена 3 приложениями.
Основная часть
Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определены цели и задачи исследования, указана научная новизна и практическая ценность работы.
Первый раздел посвящен анализу состояния исследования износа колес железнодорожных экипажей.
Колесные пары подвижного состава в эксплуатации вследствие износа, смятия и перемещения поверхностного металла изменяют свои размеры и геометрические очертания поверхности катания. Вследствие вертикального износа рабочей поверхности увеличивается высота гребня, боковой износ приводит к уменьшению толщины гребня. Для обеспечения безопасности движения, прежде всего при проследовании стрелочных переводов, установлены предельно допустив в эксплуатации размеры толщины и высоты гребней колес. При достижении этих размеров колесные пары обтачивают под исходный профиль и возобновляют первоначальные размеры гребня.
Проектированию и совершенствованию конструкций, теоретическим и экспериментальным исследованием соединений и пересечений рельсовых путей посвящены многочисленные работы таких авторов как: В.Н. Данилов, В.Д. Данович, А.А. Долматов, А.Д. Кочнев, Н.Н. Кудрявцев, К.П. Королев, Г.И. Иващенко,
А.Я. Коган, С.С. Крепногорский, А.Н. Крылов, Л.Г. Крысанов, В.А. Лазарян и др. На основе массовых измерений колесных пар различных типов подвижного состава определены зависимости износа различных зон рабочей поверхности колес от проката по среднему кругу катания. Установлено, что износ колес но среднему кругу катания линейно зависит от пробега подвижного состава, в других сечениях интенсивность износа может изменяться в процессе эксплуатации.
Боковой износ гребней подвижного состава является весьма нежелательным явлением. При его отсутствии для возобновления исходных размеров достаточно обточить гребень, уменьшив его высоту, а также снять наплыв металла в зоне рабочей поверхности, прилегающей к наружной грани. В зоне среднего круга катания в этом случае колесо можно не обтачивать. Интенсивный боковой износ гребней приводит к тому, что для восстановления толщины гребня приходится снимать значительный слой металла по всему профилю колеса, при этом уменьшается толщина обода колеса, сокращается число возможных обточек до достижения предельной толщины обода, тем самым снижается срок службы колеса.
Проблема уменьшения интенсивности бокового гребней всегда остро стояла перед учеными и практиками в области подвижного состава. Для достижения этой цели были разработаны, предложены и внедрены разнообразные мероприятия, также как закалка гребней колес, применение гребнесмазывателей. Разрабатываются новые конструкции подвижного состава, обеспечивающие уменьшение износа гребней – тележки с самоустанавливающимися осями, колесные пары с раздельными колесами, а также экипажи с принудительным поворотом тележек в кривых участках пути. Внедрение этих мероприятий требует значительных расходов, которые не всегда окупаются за счет получаемого эффекта.
Комплексное исследование, включающее изучение основных современных тенденций изменения поперечного профиля колес, определение и анализ показателей, дающих количественную и качественную оценку особенностей воздействия изношенных колесных пар подвижного состава на стрелочные переводы, позволит выявить положительные и отрицательные, свойства колес, приобретаемые ими в процессе износа, разработать предложения, направленные на уменьшение воздействия подвижного состава на стрелочные переводы, а также определить рациональные сферы применения новых профилей колес, приближенных к очертаниям, приобретаемым колесами в результате износа.
Во втором разделе проведен анализ изменения очертания поверхности катания колес и толщины их гребней.
Вследствие контактирования рабочей поверхности колес подвижного состава с рельсами происходит интенсивное смятие, истирание и перемещение поверхностного слоя металла. При этом изменяется очертание поверхности катания колес и размеры гребня: толщина и высота. Для возобновления первоначальных величин этих размеров колесные пары необходимо обтачивать под исходный профиль. Однако, как показывает практика, обтачивают колесные пары не только и не столько из-за достижения предельных размеров гребня, а в основном по другим причинам. Так, по данным, имеющимся в АО «азтеміртранс», по максимальному прокату (или высокому гребню) бракуется 10-14% колесных пар, по причине тонкого гребня - 5-7%, основная масса колесных пар поступает в обточку по причинам тормозного характера, в том числе по наварам - более 50%, по ползунам - более 20%. При максимально допустимой в эксплуатации величине проката по среднему кругу катания 9мм прокат более 6мм имеют всего лишь около 4% колесных пар.
Для анализа изменения поперечных очертаний поверхности катания колесных пар и размеров их гребней в эксплуатации были использованы материалы, полученные отделениями путевого хозяйства и АО «Казтемір-транс», в результате измерений и профило-графирования колес грузовых и пассажирских вагонов в приемоотправочных парках станций различных железных дорог и в вагонных депо за период с 1998 по 2008 годы. Всего для исследования были использованы результаты измерений и профилограммы около 5000 колес.
Профилограммы были сняты с использованием профилографа панто-графного типа, прокат колес по среднему кругу катания и толщину гребней измерили при помощи абсолютного шаблона.
В результате обработки профилограмм получены величины износа колес по 15 сечениям поперечного профиля (рисунок 1.а). Износ в сечении 6 соответствует прокату колес по среднему кругу катания, износ в сечении 13 - боковому износу гребня, измеренному на высоте 18мм от вершины гребня. При этом считалось, что после обточки колеса имели поперечный профиль в соответствии с ГОСТ 9036-76, нулевой прокат по среднему кругу катания (высота гребня 28мм), толщину гребня на высоте 18мм от его вершины 33мм.
————— - исходный профиль (ГОСТ 9036-76)
--------------- - профиль изношенного колеса
а) схема измерения износа колес б) система координат для исследования изменения поперечного очертания колес
Рисунок 1 – Схема измерения износа и ординат поперечного профиля колес
Распределение колес грузовых вагонов в эксплуатации по прокату (износ в сечении 6) изображено на рисунке 2. Вследствие частого поступления в обточку колесных пар с дефектами тормозного характера, которые появляются независимо от пробега, в эксплуатации лишь небольшая часть колес достигает предельных эксплуатационных размеров гребня. На рисунке видно, что особенно быстро уменьшатся доля колес, имеющих прокат более 6мм. Это происходит потому, что при заводских и деповских ремонтах бракуются и поступают в обточку колесные пары с прокатом 6мм и более.
На рисунке 3 доказаны зависимости износа поперечного профиля колес грузовых вагонов И от проката по среднему кругу катания Z.
 |  И – износ колес в контрольных сечениях Z – прокат колес по среднему кругу катания 1-13 – номер контрольного сечения |
| Рисунок 2 – Распределение колес грузовых вагонов по прокату (интегральная кривая) | Рисунок 3 – Зависимости износа колес грузовых вагонов от проката по среднему кругу катания |
Из приведенных зависимостей следует, что развитие бокового износа гребней на расстоянии 18мм от вершины (измерительное сечение 13) наиболее интенсивно происходит в первый период эксплуатации колес после обточки, после достижения проката 3мм интенсивность износа гребня резко (в 2-3 раза) уменьшается.
В зоне поверхности катания колес, примыкающей к выкружке гребня (измерительные сечения 8-10) в первый период эксплуатации наблюдается наплыв металла, смещаемого и выдавливаемого из зоны среднего круга катания и гребня колеса, но после проката 1-2мм начинается износ и на этом участке.
При изучении износа колес в качестве начала отсчета принимается, как правило, точка, лежащая на вершине гребня, поскольку колесо в этой точке в процессе эксплуатации не изнашивается. Однако при рассмотрении колесной пара, взаимодействующей с рельсовой колеей, интерес представляет не износ, а изменение поперечного очертания поверхности катания колес, а в качестве исходной точки следует придать точку, в которой колесо контактирует с рельсом. Эта точка в зависимости от ширины колеи пути и насадки колес на ось, а также от величины бокового смещения колесной пары в колее и других параметров, характеризующих расположение колеса относительно рельса, может занимать различное положение на поперечном профиле колеса.
Для удобства в настоящей работе в качестве исходной принята точка поперечного профиля, через которую проходит средний круг катания колеса. Эта точка является началом системы координат 
(рисунок 2.б), в которой исследуется изменение поперечного очертания колес подвижного состава. Изменение ординат поверхности катания колес по мере увеличения проката показано в предложенной системе координат на рисунке 4.
 |  |
| Рисунок 4 – Зависимости ординат поперечного профиля поверхности катания колес от проката | Рисунок 5 – Зависимости уклона поверхности катания колес от проката |
Наиболее быстрое изменение ординат образующей поверхности катания колес происходит в начальный период эксплуатации после обточки до достижения проката Z=2-3мм, затем этот процесс замедляется и, наконец, при прокате Z=5мм практически прекращается. Очертание поверхности катания колес стабилизируется и при дальнейшей эксплуатации почти не изменяется.
В процессе формирования стабилизированного профиля абсолютные значения ординат увеличиваются почти на всем протяжении образующей поверхности катания, за исключением участка, примыкающего к наружной грани колес (на рисунке 2.а - сечения 1 и 2, на рисунке 2.б – X=-40
-50мм).
Важным параметром, характеризующем поперечный профиль колеса, является конусность поверхности катания, однако учитывая, что в дальнейшем придется рассматривать колесо во взаимодействии с рельсом, удобнее использовать в качестве характеристики ветчину уклона образующей поверхности катания относительно оси колесной пары, равной половике величины конусности.
На рисунке 2 показано изменение уклона образующей поверхности катания колее грузовых вагонов в эксплуатации. Участок поперечного профиля между сечениями 3 и 4 (X=-30
-20мм) практически не изменяет свой уклон. В сторону наружной грани от этого участка уклон уменьшается с 0,143 при исходном профиле до 0,056 при максимальном износе между сечениями 1 и 2 (X=-50
-40мм) и почти до нуля на участке 2-3 (X=-40
-30мм), тем самым ликвидируется уклон 1:7. В сторону гребня от сечения 3 уклон поверхности катания увеличивается в зоне среднего круга катания более, чем вдвое (с 0,05 до 0,11), на участке X =10
20мм – с 0,05 до 0,16 и т.д.
Как и изменение ординат, изменение уклонив на участках поверхности катания колес происходит особенно интенсивно в первый период эксплуатации до проката 2-3мм.
Приведенные выше зависимости характеризуют изменение профильных очертаний колес грузовых вагонов, обращающихся по всей сети железных дорог СНГ и относятся к периоду выполнения измерений (1998-2008гг.). Следует отметить, что с течением времени изменяется стабилизированный, а следовательно, среднесетевой профиль. Исследования 40Х-50Х годов показатели, что в эксплуатации конусность колес уменьшается, колесо приближается к цилиндрической форме, последние же исследования выявили быстрое увеличение конусности колес в рабочей зоне. Иллюстрацией изменения среднесетевых очертаний поверхности катания может служить тот факт, что лишь за 10 лет с 1998 по 2008гг., стабилизированная средняя величина ординаты в сечении 1 (X=-50) изменилась с 1,2мм до 2,9мм. Это изменение должно характеризовать уменьшение склонности колес к образованию седлообразного проката (седлообразным прокатом называют наличие на поверхности катания колес отрицательного среднего уклона на участке 6-1).
Происшедшие изменения средних профильных очертаний связаны, очевидно, с переменами в путевом хозяйстве, такими, как изменение номинальной ширины колеи пути, внедрение железобетонных шпал и более мощных рельсовых скреплений, позволяющих лучше удерживать подуклонку рельсов и ширину колеи, внедрение рельсов тяжелых типов.
В третьем разделе приведены результаты исследования особенностей воздействия на стрелочные переводы подвижного состава при различных профилях колесных пар.
Для того чтобы оценить особенности воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с изношенными колесными парами необходимо знать, какие величины показателей, характеризующих воздействие подвижного состава на стрелочные переводы, имеют место при изношенных и обточенных колесных парах. Такими показателями являются напряжения в элементах стрелочных переводов, боковые и вертикальные силы, действующие от колес подвижного состава на рельсы, упругие деформации рельсовой колеи, а также параметры, определяющие положение колеса относительно рельса. С целью определения величин показателей воздействия различных типов подвижного состава на реальные стрелочные переводы проведены экспериментальные исследования.
В качестве опытного состава были приняты грузовые полувагоны с осевой нагрузкой 23,25т, тепловоз 2ТЭ116.
Опытный грузовой поезд состоял из четырех грузовых полувагонов, под одним из которых были колесные пары, обточенные по ГОСТ 9036-76, под вторым - по профилю ВНИИЖТ, под третьим - по профилю ДМетИ, четвертый вагон имел колесные пары, изношенные в эксплуатации до проката по среднему кругу катания 7-9мм. Испытания проведены в 4 цикла с перекаткой колесных пар, осуществленной таким образом, что под каждым полувагоном были испытаны все четыре группы колесных пар. В качестве тяговых единиц в голове и хвосте поезда находились электровозы ВЛ60.
Тепловоз 2ТЭ116 состоял из двух секций, колесные пары одной из которых ("А") имели пробег в эксплуатации более 50тыс.км, колесные пары секции "Б" были обточены непосредственно перед испытаниями.
Наиболее часто используемым в главных путях станций и разъездов является стрелочный перевод из рельсов типа Р65 с крестовиной марки 1/11. Основная масса поездов проследует по прямому пути таких переводов со скоростями до 80км/ч.
В приемо-отправочных путях станций в большинстве случаев уложены стрелочные переводы из рельсов типа Р50, с крестовинами марки 1/9 и 1/11. Скорости по таким переводам, как правило, не превышают 40км/ч, значительная часть поездов следует по боковому пути.
В качестве опытных стрелочных переводов для исследования особенностей воздействия на них подвижного состава при различных профилях колес были приняты стрелочные переводы Р65 1/11, Р50 1/11 и Р50 1/9. Состояние стрелочных переводов удовлетворяло требованиям, предъявляемым инструкцией по текущему содержанию пути ЦП 2913. К моменту проведения испытаний опытные стрелочные переводы пропустили 30млн.т брутто.
Опытные поездки осуществлялись со скоростью до 40км/ч по прямому и боковому пути стрелочных переводов Р60 1/9 и Р50 1/11 и со скоростью до 80км/ч по прямому направлению стрелочного перевода Р65 1/11.
Существующая методика измерения показателей воздействия на стрелочные переводы, применяемая при установлении условий обращения новых типов подвижного состава, не позволяет всесторонне исследовать особенности воздействия подвижного состава с изношенными колесными парами. В связи с этим в настоящей работе выполнены разработки, дополняющие действующую методику и позволяющие определить некоторые показателя, необходимые для оценки влияния изменения поперечного профиля колес подвижного состава вследствие их износа на работу стрелочные переводов.
При движении опытного поезда по стрелочным переводам были измерены следующие параметры:
- напряжения в наружной кромке подошвы прямых и кривых остряков;
- напряжения в наружной кромке подошвы рельсов переводной кривой и переднего вылета рамных рельсов;
- боковые и вертикальные силы, действуете на головку рельса;
- горизонтальные отжатия головки и подошвы рельса;
- углы разуклонки рельсов;
- углы набегания колеса на рельс;
- боковые смещения колес относительно рельсов;
- размеры ж виста расположения контактных площадок контактирования колеса и рельса.
Схема расстановки приборов на стрелочном переводе Р50 1/9 изображена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Схема расположения на стрелочном переводе Р50 1/9
Для измерения напряжений в элементах стрелочных переводов были использованы тензометрические датчики, которые наклеивали в месте измерения напряжений и включали в мостовую измерительную схему. Тарировку производили подключением параллельно активному датчику калибровочного резистора, величина электрического сопротивления которого изменяет параметры моста аналогично их изменению при напряжении растяжения рельса в месте измерения 200МПа.
Вертикальные силы, действующие на головку рельса, были измерены путем наклейки пары тензодатчиков на шейку рельса на уровне нейтральной оси и включения их в одно плечо мостовой измерительной схемы (рисунок 7 а,б). Тарировка схем осуществлялась при поездках опытного поезда со скоростью 5км/ч. С целью определения электрической чувствительности измерительных схем во время тарировочных поездок, до и после каждой серии опытных поездок производили запись на осциллографную ленту электрических тарировок при кратковременном подключения параллельно активному плечу мостовой схемы постоянного калибровочного резистора.
Вертикальные силы, действующие на головку остряка, определяли путем наклейки непосредственно на остряк системы тензодатчиков, тщательного подбора коэффициентов усиления сигналов, снимаемых с каждого из датчиков, и сложения усиленных сигналов в один, пропорциональный действию вертикальной силы. В настоящей работе был разработан и использован способ определения вертикальных нагрузок на остряки, который заключается в том, что датчиками по методу Шлумпфа оборудовались лишь рамные рельсы (левый и правый), по величине обезгрузки (или перегрузки) одиночно работающего рамного рельса определяли вертикальную нагрузку, приходящуюся на совместно работающие рамный рельс и прижатый к нему остряк. Вычитая из полученной нагрузки долю, воспринимаемую рамным рельсом и измеренную наклеенной на этом рельсе измерительной схемой, можно получить в результате вертикальную нагрузку, приходящуюся на остряк. На рисунке 7.д изображена схема распределения сил, из которой видно, что вертикальную силу, действующую на остряк можно определить как часть осевой вертикальные силы, воспринимаемые рамам на каждом рамном осуществляет прокаткой опытного поезда с малой скоростью поочередно при отжатом кривом и прямом остряках.
а) схема наклейки датчиков б) схема измерения вертикальных сил
в) схема измерения боковых сил г) схема шунтирующими резисторами
д) схема измерения вертикальных сил на стреле
Рисунок 7 – Измерение сил, действующих на головке рельса
Предложенный способ измерения вертикальной силы, действующий на остряк, включает в себя погрешность от динамических добавок из-за неровности на стрелке. Однако при тех уклонах неровности, которые имеют место на стрелках (до 20/00) и скоростях движения до 40км/ч эти динамические добавки по сравнению с измеряемым нагрузками несопоставимо малы.
Четвертый раздел посвящен расчету показателей воздействия на стрелочные переводы подвижного состава при различных поперечных профилях колес.
При исследовании воздействия на стрелочные переводы подвижного состава следует иметь в виду, что движение экипажа по прямому пути стрелочного перевода существенно отличается от движения по боковому пути.
В первом случае наибольший уровень воздействия имеет место при прохождении неровности крестовины. Частоты процессов, происходящих в зоне контакта колеса и крестовины, измеряются сотнями герц, наибольший вклад в формирование сил взаимодействия вносят необрессоренные массы. Основным видом колебаний являются колебания в вертикальной плоскости.
Во втором случае вследствие невысоких скоростей движения (до 40км/ч по переводам с крестовинами марки 1/11 и 1/9) вертикальная динамика не играет существенной роли, поскольку уровень показателей воздействия на крестовину при этом на порядок ниже, чем при максимальных скоростях движения по прямому пути. Лимитирующими при движении на боковой путь является колебания в горизонтальной и поперечной вертикальной плоскостях: виляние, боковой относ и боковая качка кузова и тележек.
Эти особенности движения экипажа по боковому и прямому пути стрелочных переводов необходимо учитывать при выборе расчетных схем. Очевидно, что нецелесообразно принимать расчетную схему, позволяющую исследовать все возможные случаи движения по стрелочным переводам, она получится очень громоздкой, ее применение будет связано с трудностью реализации на ПЭВМ.
В настоящей работе для исследования движения экипажа по боковому пути стрелочного перевода разработала методика расчета, позволяющая определить показатели воздействия на стрелочный перевод 4-осного экипажа на 2-осного тележках при движении по пути, имеющему произвольные очертания в плане, с быстрым изменением кривизны пути по его длине.
Главной особенностью являются быстрое изменение кривизны по длине пути и накачке угла в плане в месте встречи остряка и рамного рельса (начальный стрелочный угол). Движение экипажа в пределах стрелочного перевода имеет неустановившийся характер, что необходимо учитывать при составлении модели.
Другой важной особенностью, характерной для решения данной задачи, является различие условий контактирования с рельсом при набегании на него нового или обточенного по ГОСТ 9036-76 и изношенного в эксплуатации колеса, которое также требует соответствующего отражения в модели.
При движении экипажа по боковому пути стрелочного перевода основными являются колебания виляния, бокового относа и боковой качки его кузова и тележек, частота этих колебаний составляет около 1Гц. Колебанию подергивания, подпрыгивания и галопирования не оказывают существенного влияния на уровень показателей взаимодействия экипажа с элементами стрелочного перевода.
Согласно принятым в диссертационной работе допущениям экипаж имеет 5 степеней свободы. Колебания кузова возможны в поперечном направлении, а также вокруг продольной и вертикальной осей, тележки - в поперечном направлении и вокруг вертикальной оси. Для удобства перемещения экипажной части рассматриваются в подвижных системах координат, расположенных на хорде, равной по длине базе тележки и соединяющей два точки продольной оси пути, под которыми находятся колесные пары данной тележки. Расчетная схема колебаний экипажа в горизонтальной и поперечной вертикальной плоскостях изображена на рисунке 8.
Продольные силы между колесом и рельсом определялись по формуле
(1)
где 
вертикальная нагрузка, действующая от колеса на рельс; 
скорость продольного проскальзывания колеса относительно рельса; 
скорость полного проскальзывания колеса относительно рельса; 
коэффициент трения псевдоскольжения.
а) в поперечной вертикальной плоскости, б) в горизонтальной плоскости
Рисунок 8 – Расчетная схема колебаний экипажа
Величины вертикальных сил, действующие от колеса на рельс, можно определить из системы уравнений
(2)
Величина бокового смещения среднего круга катания колеса относительно вертикальной оси головки рельсов определяется выражением
(3)
где Sr – опорная ширина колеи пути.
Расчетная схема (рисунок 9) позволяет исследовать вертикальные колебания системы "экипаж-путь'' в условиях движения по неровности в пределах крестовины.
Рисунок 9 – Расчетная схема взаимодействия грузового вагона с крестовиной
Результаты расчета параметров взаимодействия грузового вагона и крестовины приведены в таблице 1. В целом уровень динамических эффектов возрастает пропорционально скорости движения и уклону неровности.
Таблица 1 – Параметры взаимодействия грузового вагона с крестовиной
| Тип, марка состояние крестовины | Направление движения | Профиль колеса | Ускорение буксы, g, при скорости, км/ч | Ускорение крестовины, g, при скорости, км/ч | Добавки вертикальных сил, кН, при скорости, км/ч | ||||||
| 60 | 80 | 100 | 60 | 80 | 100 | 60 | 80 | 100 | |||
| Р65 1/11 новая | пошерстное | С | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 9,3 | 69 | 57 | 25 |
| И | 3 | 5,95 | 21 | 9,3 | 10,5 | 18,75 | 114 | 80 | 92 | ||
| Противо- шерстное | С | 9,5 | 10 | 9 | 3 | 3 | 9,3 | 57 | 35 | 57 | |
| И | 9,5 | 14,5 | 18 | 9,3 | 18,8 | 25 | 35 | 69 | 80 | ||
| Р65 1/11 изношенная | пошерстное | С | 17,5 | 22,5 | 40,5 | 20,3 | 31,25 | 65,6 | 176 | 228 | 343 |
| И | 21 | 21 | 30 | 10 | 12,5 | 31 | 88 | 183 | 229 | ||
| Противо- шерстное | С | 7,5 | 30 | 36 | 6,0 | 18,75 | 37,5 | 30 | 160 | 206 | |
| И | 13,5 | 27 | 28,5 | 9,5 | 25,0 | 21,8 | 34 | 66 | 116 | ||
| Применение: С – стандартное (неизношенное) колесо; И – изношенное колесо. | |||||||||||
в пятом разделе в результате расчете экономического эффекта, установлено, что внедрение нового профиля колес подвижного состава, приближенного к очертаниям максимально изношенного колеса, может привести к уменьшению расходов на замену и текущее содержание стрелочных переводов, для которых характерным является интенсивный боковой износ рельсов и расстройство в плане, более чем на 4396 тенге в год, и к увеличению расходов на эксплуатацию стрелочных переводов, заменяемых по контактным дефектам, более чем на 8790 тенге год в расчете на один стрелочный перевод.
Заключение
1. Внедрение новых типов подвижного состава и конструкций железнодорожного пути, увеличение осевых нагрузок, скоростей движения и т.д., привели к изменению некоторых тенденций формирования очертания поверхности катания колес в эксплуатации. По мере увеличения проката колес конусность рабочей поверхности в зоне среднего круга катания увеличивается с 0,1 до 0,2.
2. Для определения показателей воздействия на стрелочные переводы подвижного состава при различных профилях колесных пар разработана методика экспериментальных исследований, включающая новые способы измерений: предложены способы измерения угла набегания и бокового смещения колеса относительно рельса в пределах стрелочного перевода; способ измерения боковых сил, действующих на головку рельса, позволяющий уменьшить погрешность от действия вертикальной силы, приложенной с эксцентриситетом; способ определения вертикальных сил, действующих на остряк в зоне его прилегания к рамному рельсу.
3. Разработана методика расчета показателей воздействия на стрелочный перевод подвижного состава при различных профилях колес. Колеса могут иметь как одноточное (например, изношенное колесо), так и двухточечное (колесо по ГОСТ 9036-76) касание при набегании на рельс.
4. Комплекс выполненных экспериментальных и теоретических исследований позволил выявить следующие особенности воздействия на стрелочные переводы подвижного состава с изношенными колесными парами:
- уменьшение бокового воздействия на наружную нить бокового пути стрелочных переводов в зоне установившегося движения в 1,25-2 раза, в зоне кратковременных максимальных воздействий – на 15-20%;
- увеличение воздействия на криволинейный остряк и прямой рамный рельс в зонах, где наиболее часто происходит выкрашивание металла рабочей поверхности этих элементов;
- увеличение максимальных напряжений в подошве криволинейного остряка на 10-20% за счет дополнительного понижения остряка в тонких сечениях на 2мм можно уменьшить напряжения в его подошве в 1,5 раза;
- увеличение вертикального воздействия на новые крестовины и уменьшение – на изношенные в 1,5-2 раза.
5. Изменение поперечного профиля колес в эксплуатации и при внедрении новых профилей не приводит к распору рамных рельсов при пошерстном движении.
6. Нормирование ширины колеи пути и толщины гребней колес подвижного состава производится в разных уровнях. Приведение нормирования этих размеров в одну плоскость позволит повысить безопасность движения подвижного состава по стрелочным переводам, а также сократить число обточек колесных пар по причине «тонкого гребня» с 5-7% до 2-3% от общего числа обточек.
7. По условиям проследования стрелочных переводов внедрение новых профилей колес, уменьшающих износ гребней, не рекомендуется для грузовых вагонов, обращающих по всей сети железных дорог СНГ. Наиболее целесообразно применение новых профилей для подвижного состава, обращающегося на замкнутых маршрутах с большим количеством крутых кривых и с частым следованием на боковой путь стрелочных переводов. Профили ВНИИЖТ и ДМетИ следует внедрять на подвижном составе, имеющем боковой износ гребней после обточки колесных пар и до достижения проката 2,5мм соответственно больше 1,00мм и 1,25мм на 1мм проката.
8. Для предупреждения повышения интенсивности расстройств в плане и бокового износа рельсов стрелочных переводов при смене парка подвижного состава ввод новых единиц подвижного состава, обладающих повышенным боковым воздействием в крутых кривых, следует осуществлять не одновременно, а постепенно, сохраняя среднюю величину проката колес по депо.
9. При внедрении новых профилей колес следует учитывать, что расходы на замену и текущее содержание стрелочных переводов, заменяемых по предельному боковому износу, могут сократиться более чем на 500, а заменяемых по контактным дефектам – увеличиться более чем на 1000 тенге в год в расчете на один стрелочный перевод.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Солоненко В.Г., Шаиков З.К., Аширбаева И.А., Касымова А.К. Определение вертикальных колебаний механической системы «экипаж-путь» при движении колес железнодорожного экипажа / В кн.: «Надежность подвижного состава и транспортных систем». Материалы междунар. науч.-практ. конф. - Алматы, 2006, - Т.3. - С.231-235.
2. Абдиев Ш., Нурмамбетов С., Шаиков З.К., Мусагитов С. Повышение устойчивости колесной пары на рельсах и уменьшение износа - Магистраль, № 14, 2006, с. 91-95.
3. Абдиев Ш.Д., Шаиков З.К, Нурмамбетов С.М., Ивановцева Н.В. Разработка способа управления свойствами верхних слоев металла профиля поверхности катания колесных пар / В кн.: «Надежность подвижного состава и транспортных систем». Материалы междунар. науч.-практ. конф. – Алматы, 2006. – Т. 1. – С. 98-102.
4. Шаиков З.К., Нурмамбетов С.М., Адильханов Е.Г. Программа и методика контроля размеров элементов тележки модели 18-100 при ремонте и эксплуатации/ В кн.: «Надежность подвижного состава и транспортных систем». Материалы междунар. науч.-практ. конф. – Алматы, 2006. – Т. 1. – С. 102-105.
5. Нурмамбетов С.М., Шаиков З.К. Анализ технического состояния ходовых частей грузовых вагонов/ В кн.: «Надежность подвижного состава и транспортных систем». Материалы междунар. науч.-практ. конф. – Алматы, 2006. – Т. 1. – С. 126-129.
6. Нурмамбетов С.М., Шаиков З.К., Нурьяров Н. Продление полезного срока использования старотипных грузовых вагонов при их модернизации / В кн.: «Надежность подвижного состава и транспортных систем». Материалы междунар. науч.-практ. конф. – Алматы, 2006. – Т. 1. – С. 134-137.
7. Солоненко В.Г., Шаиков З.К., Аширбаева И.А., Касымова А.К. Определение вертикальных колебаний механической системы «экипаж – путь» при движении колес железнодорожного экипажа / В кн.: «Надежность подвижного состава и транспортных систем». Материалы междунар. науч.-практ. конф. – Алматы, 2006. – Т. 1. – С. 231-235.
- Шаиков З.К., Нурмамбетов С.М., Абдиев Ш.Д., Ивановцева Н.В. Разработка способа управления свойствами верхних слоев металла профиля поверхности катания колесных пар // Промышленный транспорт.- 2007. №3.- С. 54-59.
9. Баймухамбетова М.К., Тулебаев С.К., Шаиков З.К., Мусаев Ж.С. математическое моделирование движения поезда по пути произвольного очертания // Вестник КазАТК №6, 2009, С. 21-25.
10. Солоненко В.Г., Баймухамбетова М.К., Шаиков З.К., Тулебаев С.К., Разработка блок-схемы программы моделирования движения поезда по пути произвольного очертания // Вестник КазАТК №6, 2009, С. 51 - 55.
11. Баймухамбетова М.К., Тулебаев С.К., Шаиков З.К., Шимбулатова А.Б. О проверке корректности математической модели движения поезда // Вестник КазАТК №6, 2009, С. 55 - 59.
12. Солоненко В.Г., Мусаев Ж.С., Шаиков З.К., Тулебаев С.К. Анализ вертикальных колебаний вагонов с учетом упругости кузова и груза // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные процессы в развитии транспортно-коммуникационного комплекса» / Алматы, КазАТК, 2009, Т.1, с. 121 - 126.
13. Солоненко В.Г., Мусаев Ж.С., Шаиков З.К., Тулебаев С.К. Влияние подвижности груза на ходовые качества вагона // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные процессы в развитии транспортно-коммуникационного комплекса» / Алматы, КазАТК, 2009, Т.1, с. 126 - 131.
14. Солоненко В.Г., Мусаев Ж.С., Шаиков З.К. Анализ износа рабочей поверхности колес при взаимодействии с элементами стрелочных переводов//// Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные процессы в развитии транспортно-коммуникационного комплекса» / Алматы, КазАТК, 2009, Т.3, с. 87-92.
15. Солоненко В.Г., Мусаев Ж.С., Шаиков З.К. особенности воздействия изношенных колесных пар подвижного состава на стрелочные переводы //// Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные процессы в развитии транспортно-коммуникационного комплекса» / Алматы, КазАТК, 2009, Т.3, с. 93-96.
16. Солоненко В.Г., Мусаев Ж.С., Шаиков З.К. взаимодействие стрелочных переводов и колесных пар вагонов с разной степенью износа // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Механика и строительство транспортных сооружений» / Алматы, КазГАСА, 2010, Т.2, с. 68 - 71.
17. Солоненко В.Г., Мусаев Ж.С., Шаиков З.К. Методика измерения показателей воздействия подвижного состава на элементы стрелочных переводов // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Механика и строительство транспортных сооружений» / Алматы, КазГАСА, 2010, Т.2, с. 75-79.
18. Мусаев Ж.С., Шаиков З.К. к вопросу определения показателей воздействия подвижного состава на элементы стрелочных переводов Материалы междунар. науч. конф. «Повышение эффективности автоматизированных систем управления перевозочным процессом в транспортных системах в новых информационных технологиях» / Алматы, КазАТК, 2010, Т.1, с. 105-109.
Тйін
Шайков Зейнолла абдiрашлы
Жылжымалы рамны доалаты буларыны р трлi профильлерiнi темiр жол жолындаы жебе трiздi аудармаларына сер
Мамандыы: 05.22.06 – «Теміржол жолы, іздестіру жне теміржолдарды жобалау» - техника ылымдарыны кандидаты ылыми атаына іздену диссертациясы
Теміржол клігіні жмысыны микроэкономикадаы дадарыс былыстарына арамай серпінді жоарылауы стік жктемені, жылжымалы рам номыны, пойыз озалысыны жылдамдыыны жоарылауымен бірге жреді, нтижесінде жылжымалы рамны жалпы жолды жоары рылысына жне баыттамалы аудармаа сері артады, ол теміржол жолдарыны жоспарда жне профильде арынды бзылуына, оны элементтеріні ызмет ету мерзіміні ысаруына келеді.
Баыттамалы аудармалар айдаудаы жола араанда иын жадайда жмыс жасайтын жне ауыстыру мен аымды сатауа лкен шыынды талап ететін жолды жоары рылысыны анарлым крделі жне жауапты рылысы болып табылады. Жолды 1км ашы зындыына таралу масштабы бойынша біреуден арты баыттамалы аудармадан келеді. Осыны барлыы баыттамалы аударманы ызмет ету мерзіміні жоарылауыны жне оны аымды сатауа кететін шыынны тмендеуіні жол шаруашылыыны жне жалпы теміржол клігіні технико-экономикалы крсеткіштеріне крсететін серіні маыздылыын анытайды. Баыттамалы аудармаларды аымды сатауа кететін шыындар е алдымен жылжымалы рамны тура жне бйір баыттарда озалысы кезінде кштік серіні дрежесін анытайды. Баыттамалы аудармаларды металл бліктерін ауыстыруды тйіспелі-ажу сипатындаы аауларды пайда болуынан, сонымен атар, баыттамалы аудармаларды жалпы бзылуы нтижесінде шекті тозу бойынша жргізеді. Мндай кезде баыттамалы аударма элементтері бар жылжымалы рам доалатарыны тйісу шарттары маызды рл ойнайды.
з кезегінде, доала пен рельсті кштік серіні дегейі мен тйісу шарттары пайдалану рдісінде металлды беттік абатыны тозуы мен майысуыны нтижесінде зіні алышы сипатын згертетін доалатарды сыранау бетіні клбеу профилінен туелді.
Жылжымалы рамны тозан доалатарыны баыттамалы аударма элементтеріне сер ету ерекшеліктерін зерттеу зектілігі азіргі уаытта бір атар йымдармен соіы жылдары жасап шыарылан сипатымен зара сас, тозан доалатарды формасына жаын доалатарды жаа профилін олдануды тымды ортасын анытау трысынан ерекше маызды.
Доалатарды жаа профилі доалатар жбын жону санын азайту масатында, сонымен атар, пайдалану кезінде доалатарды сыранау бетіні кескінін тратандыру шін жасап шыарылан, ол статуды параметрлерін дрыс тадау жолымен экипаж блігіні динамикасын жасартуа ммкіндік береді. Мндай профильді жылжымалы рама ендіру тозу нтижесінде алынан сыранау бетіні кескіні бар доалатар жбы лесіні артуына тепе те. Жылжымалы рамны алуан трлі типтері баыттамалы аудармаа бірдей сер етпейді.
зын базалы арбашасы бар жне иын исытара кіруі анааттандырмайтын тартымдаы жылжымалы рамдар баыттамалы аудармаларды жоспардаы аудару исытарыны тез бзылуына жне рельстерді арынды бйірлі тозуына кеп соады. Тартымдаы жылжымалы рам базасына араанда арбаша базасы кіші жк вагондарыны бйір жол бойымен озалысы кезінде бйірлік сері аз болады, жне сол кезде жк вагондарыны озалысы учаскесінде тйіспелі-ажу сипатындаы аауларды пайда болуы серінен баыттамалы аудармалар элементтеріні арынды атардан шыуы байалады. Доалатарды жаа профилін олдану ортасын дрыс тадау баыттамалы аудармаларды ызмет ету мерзімін арттыруа, оларды пайдалануымен байланысты шыындарды азайтуа ммкіндік береді.
Жмыс масаты –доалатарды баыттамалы аударма элементтерімен тйісу шарттарын жасарту есебінен жылжымалы рамны баыттамалы аудармалара серін азайту.
Ала ойылан масата ол жеткізу шін келесі тапсырмалар шешілді:
Пайдалану рдісінде доалатарды сыранау бетіні клбеу кескініні згеруіні азіргі заманы негізгі баыттары аныталды.
Доала жалыны баыланатын алыдыы мен оларды алыдыы арасындаы байланыс теміржол рельсі мен баыттамалы аударма еніні згеру дегейінде орнатылды.
Доалатар жбы тозан жылжымалы рамны баыттамалы аудармаларына сер ету ерекшеліктері табылып, крсеткіштері аныталды.
Баыттамалы аудармаларды ала маы учаскелерінде, сонымен атар, ш сті арбашасы бар магистраль тепловоздарыны жру учаскелерінде жмысы зерттелді.
Баыттамалы аудармаларды жылжымалы рамда доалатарды жаа профилін енгізу кезінде ауыстыру мен аымды сатауа кететін пайдалану шыындарыны згеруін баалау жасалды.
Жылжымалы рамны баыттамалы аудармалара сер етуін тмендетуге баытталан сыныстар жасалды.
Доалатар жбы тозан жылжымалы рамны баыттамалы аудармалара сер ету ерекшеліктерін кешенді зерттеу алашы рет орындалды.
Доалатар жбыны тозуы ескерілген жылжымалы рамны баыттамалы аудармалара сер ету крсеткіштеріні тжірибелік анытау дістемесі жасап шыарылды. Доалаты рельске жанасу брышын лшеуді, рельс басына сер ететін бйірлі кштерді наты аныталуын, шкірлікке сер ететін тік кштерді лшеуді жаа дістері сынылды.
Баыттамалы аудармаларды бйірлі жолы бойынша тозан жне тозбаан доалатар жбы бар 4-сті теміржол экипажыны озалысын зерттеуге ммкіндік беретін есептеу дістері жасап шыарылын.
Summary
SHAIKOV ZEYNOLLA KABDRASHEVICH
Effects of different profiles of wheel pairs of rolling stock for railway turnouts
Specialty: 05.22.06 – “Railway, investigation and projecting of railways – for competition of scientific degree of candidate of technical sciences
The steady increase in rail transport, despite the crisis in microeconomics, accompanied by an increase of axial loads, names rolling stock, train speeds increased as a result of the impact of the rolling stock on the permanent way in general, and turnouts in particular, that leads to an intense disturbance of railway path in the plan and profile, reduce the life of its elements. Switches are the most difficult and demanding devices, track structure, operating in more difficult conditions than a way to stretch, and costly to replace them and the current content. As the prevalence of 1km unfolded path length for more than one transfer switch. All this determines the significant impact that the increase in the life of turnouts and reduction of costs of their current content on the technical and economic indices track and rail transport in general. The cost of current maintenance of switches is determined primarily by the level of force of the rolling stock for a straight and lateral direction. Change the metal parts of switches produced by limiting wear and tear, due to the emergence of contact-fatigue defects of character, and also because of general disorder turnouts. An important role is played by the conditions of interaction of the wheels rolling with the elements of turnouts. In turn, the level of force and conditions of wheel and rail interaction depend on the transverse profile of treads of the wheels, which changes due to wear and the bearing surface of the metal its initial shape during the operation. The urgency of research impact characteristics of worn wheels rolling on the elements of the turnouts at the present time is particularly large in terms of determining the rational scope of the new wheel profile developed in recent years, several organizations and the similarities between them in outline approximate to the shape of worn wheels. New profiles wheels are designed to reduce the number of grinding wheel sets, as well as to stabilize the surface contours of riding the wheels in operation, thus improving the dynamics of vehicle-parts through the proper selection of suspension parameters. The introduction of such profiles on the rolling stock is equivalent to increasing the share of wheel sets having the shapes of surfaces Catania, acquired as a result of wear. Different types of rolling stock of the differential impact on turnouts. Thus, the traction rolling stock, having a truck with a larger base and a poor fit into the steep curves, causes a rapid derangement of translated curves turnouts in the plan to the intensive wear of the side rails. Wagons, carts base which is smaller than the locomotives has less side effects when driving on a side road at the same time in the areas of trucks observed failure of intensive elements turnouts because of the emergence of contact-fatigue defects in origin. The correct choice of the scope of the new wheel profile will enhance the life of switches; reduce costs associated with their use.
The purpose of work - is to reduce the impact of the rolling stock on the turnouts at the expense of improving the interaction between the wheels with the elements of turnouts. To achieve this goal are solved the following problems: The main contemporary trends in the cross-shape roll surface of the wheels during operation. The connection between the controlled thickness of wheel flange their thickness at the measuring gauge railway track and turnouts. define indicators and to identify particular impact on the turnouts of the rolling stock with worn wheel pairs. The operation of turnouts in areas of suburban traffic, as well as on sections of trunk circulation of locomotives with three-axle bogies. evaluated the changes in operating costs for the replacement and routine maintenance turnouts in the introduction of new profiles of wheels on the rolling stock. Proposals to reduce the impact of the rolling stock on the turnouts. For the first time performed a comprehensive study of features on the impact of turnouts rolling with worn wheel pairs. The method for experimental determination of impact indicators turnouts of rolling stock, taking into account the wear of wheel sets. New methods of measuring the angle of incidence of a wheel on a rail, refined the definition of lateral forces acting on the rail head, measure the vertical forces acting on the wit. The method of calculation that allows to study the motion of the side-path switch transfer rail crew with four axles with new and worn wheel pairs.
Compile your previous studies allows to draw some conclusions concerning the characteristics of the impact of worn wheels rolling on the turnouts. However, dropped out of consideration of individual issues do not allow to create a unified overall picture. In particular, the study of the distribution of loads between wit and frame rail on the edge stress values at the base does not allow to judge the magnitudes of vertical forces are perceived by these elements. Not paid due attention to the influence of rolling wheels on the level of the side effects of the rolling stock in motion on a lateral direction turnouts are not given information about the angles of incidence of a wheel, significantly affecting the intensity of the lateral wear of rails.
Complete examination, including examination of the main co-temporal trends in cross-section of the wheels, the identification and analysis of indicators, giving a quantitative and qualitative assessment of the impact characteristics of worn wheel sets rolling on turnouts, will identify positive and negative characteristics of the wheels, they purchase in the process of wear to develop proposals aimed at reducing the impact of the rolling stock on the turnouts, as well as to determine the rational scope of the new wheel profile, close to the shape, the wheels being purchased as a result of wear and tear.
