Прогнозирование сцепных свойств электровозов с учетом особенностей районов эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Кондратенко, Сергей Александрович

• Кондратенко, Сергей Александрович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кондратенко, Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Особенности формирования сил сцепления колес железнодорожного подвижного состава с рельсами . 8 I.E. Анализ факторов, определяющих реальные условия реализации сцепных качеств локомотивов

1.3. Особенности исследований в области физико-химических и фрикционных свойств поверхностных слоев загрязнений бандажей колесных пар подвижного состава и рельсов

1.4. Постановка задачи исследования.

2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В ОБЛАСТИ КОНТАКТА КОЛЕСА И РЕЛЬСА

С ПОЗИЦИЙ МЕХАНИКИ СЦЕПЛЕНИЯ

2.1. Закономерности течения жидкости в зоне контакта сопряженных тел при граничной смазке

2.2. Анализ влияния структурно-реологических характеристик поверхностных слоев загрязнений колес и рельсов на сцепные свойства локомотивов

2.3. Механизм прогнозирования фрикционных характеристик е области контакта колеса и рельса

2.4. Преобразование зависимостей расчетного коэффициента сцепления электровозов от скорости

2.5. Основные еыводы по разделу

3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФРИКЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

В ОБЛАСТИ КОНТАКТА КОЛЕСА ЛОКОМОТИВА И РЕЛЬСА

3.1. Анализ елияния сезонных изменений фрикционных свойств пути на эксплуатационную надежность локомотивов

3.2. Разработка принципов районирование участков железных дорог по сходным фрикционным характеристика,!

3.2.1. Районирование участков дорог по сходным величина,! поверхностного увлажнения рельсов

3.2.2. Районирование участков железных дорог по сходным фрикционным свойствам рельсоЕого пути

3.3. Определение границ районов Северо-Кавказской железной дороги по величинам фрикционных характеристик участков пути

3.4. Уточнение механизма прогнозирования сезонных изменений фрикционных свойств пути на основе анализа особенностей выпадения атмосферных осадков в различных районах эксплуатации

3.4.1. Характер статистической информации об особенностях выпадения атмосферных осадков в различных районах эксплуатации.

3.4.2. Уточнение механизма прогнозирования сезонных изменений фрикционных свойств пути. Уточнение карты-схемы, отражающей фрикционные свойства рельсового пути для различных участков железных дорог Российской Федерации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование сцепных свойств электровозов с учетом особенностей районов эксплуатации»

Несмотря на продолжающийся спад экономики России, на железнодорожном транспорте продолжают изыскиваться рациональные технологии перевозочного процесса, обеспечивающие устойчивое финансовое положение отечественных железных дорог. Негативным фактором, замедляющим практическую реализацию этих технологий, является ухудшающееся техническое состояние тягового подвижного состава.

Локомотивные депо в настоящее время вынуждены эксплуатировать морально и физически устаревшие локомотивы, к числу которых следует отнести свыше 35 % электровозов и 25 % тепловозов. Катастрофически выросли цены на заводской ремонт, в связи с чем имеет место неудовлетворение потребностей в ремонте тягового подвижного состава, его узлов и агрегатов. Вместе с тем, ввиду роста цен, резко сократились и поставки новых локомотивов: например, в 1997 году АО "Новочеркасский электровозостроительный завод" выпустило только четыре новых электровоза.

В этих условиях около 17 % расходов ежегодно идет на поддержание локомотивного хозяйства в работоспособном состоянии. За последние пять лет эксплуатируемый парк локомотивов сократился на 1,5 %. Расходы на текущий ремонт электровозов также существенно превышают прирост парка в эксплуатации и составляют 33 % при увеличении последнего лишь на 3,5 %.

С целью продления срока службы локомотивов, обеспечения их работоспособности и всесторонней адаптации к изменяющимся объемам перевозок большую актуальность приобретают рациональные методы эксплуатации, обслуживания, ремонта и модернизации тягового подвижного состава.

Введение на ряде дорог сезонных норм массы поезда по результатам периодически проводимых тяговых испытаний не всегда приводит к желаемым результатам. Продолжают оставаться случаи повышенного расхода энергии и интенсивного износа колес и рельсов. Не всегда реализуется устойчивое сцепление колес локомоти-вое с рельсами, для его поддержания требуется большой расход песка.

Сложность изучения вопросов прогнозирования сцепных сеойсте электровозов обусловлена в значительной степени еще и тем, что в настоящее время наметились перспективные способы гребнесмазьша-ния, основанные на использовании эффекта пленкообразования. При этом практически остается без внимания вопрос влияния погодных условий. В связи с этим представляется актуальным изучить фрикционные характеристики тяжелонагруженной трибосистемы "колесо-рельс" с учетом погодно-климатических факторов.

В данной диссертационной работе представлены результаты экспериментально-теоретических разработок, на основе которых возможно уточнение реальных условий эксплуатации в плане конкретизации влияния комплекса погодно-климатических факторов различных районов эксплуатации на фрикционные характеристики в области контакта колеса локомотива и рельса, а также на сцепные свойства электровозов. Это, в свою очередь, делает возможным разработку научно-обоснованных методов эксплуатации, что обеспечивает повышение надежности и снижение вероятности выхода из строя локомотивов.

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Кондратенко, Сергей Александрович

17. Результаты работы могут быть использованы при оценке фрикционных характеристик и износа пары трения "колесо-рельс" при применении смазок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кондратенко, Сергей Александрович, 1999 год

1. Петров Н.П. О непрерывных тормозных системах // Известия С.-Пб. технологического института. С.-Петербург., 1378.

2. Ишлинский А.Ю. Трение качения // Прикладная математика и механика.- Т.2.- Вып.2.- М.i АН СССР, 1938.

3. Ишлинский А.Ю. О проскальзывании в области контакта при трении качения // Известия АН СССР.- ОТН.- N 6.- М.: АН СССР, 1956.

4. Глаголев Н.И. Сопротивление перекатыванию цилиндрических тел // Прикладная математика и механика.- Т.IX.- Вып.4.- М.: АН СССР, 1945.

5. Глаголев Н.И. Работа сил трения и износ перекатываемых тел // Тр. III Всесоюзной конф. по трению и износу в машинах.- Т.2. -М.: АН СССР, 1960,

6. Миное Д.К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей.- М.: Транспорт, 1965.

7. Минов Д.К. Роль скольжения колес и реализация тягового усилия и структура коэффициента сцепления при электрической тяге // Известия АН СССР.- ОТН.- N 4.- М.: АН СССР, 1947.

8. Минов Д.К. Теория процесса реализации сил сцепления при электрической тяге и способы повышения их использования // Проблемы повышения эффективности работы транспорта.- Вып.1.- М.: АН СССР, 1953.

9. Исаев И.П. Случайные факторы и коэффициент сцепления.- М.: Транспорт, 1970.

10. Исаев И.П. Коэффициент сцепления как результат реализации нестационарного случайного процесса сцепления колес локомотива с рельсами // Железные дороги мира. N 7.- 1972.

11. Исаев И.П. Проблемы повышения надежности технических устройств железнодорожного транспорта.- М.: Транспорт, 1968.

12. Исаев И.П. К проблеме сцепления колес локомотива с рельсами // Тр. МИИТ.- Вып.445.- М., 1973.

13. ИсаеЕ И.П. Влияние режимов работы электрического подвижного состава на коэффициент сцепления // Электричество.- N 7.- 1963.

14. Исаев И.П., Самме Г.В. Пути повышения использования силы сцепления колес локомотивов с рельсами// Тр. ВЗИИТ.- Вып.88.- М., 1977.

15. Электрическая тяга / В.Е. Розенфельд, И.П. Исаев, H.H. Сидоров.- M.: Трансжелдориздат, 1962.

16. Зависимость сцепления электровозов от коэффициента трения на поверхности рельсов / Р.Г. Черепашенец, Ю.М. Лузкнов, М.А. Шеван-дин // Вестник ВНИИЖТ. N 6.- 1978.

17. ЛужноЕ Ю.М. Физические основы и закономерности сцепления колес локомотивов с рельсами.- Дисс. .докт. техн. наук.- М.,1978.

18. ЛужноЕ Ю.М., Черепашенец Р.Г. Исследование трения на железнодорожных рельса;-: в интервале положительных температур //Тр. МНИТ.- Вып.445.- М., 1973.

19. О выборе расчетных коэффициентов сцепления / Ю.М. Лужнов, Р.Г. Черепашенец, H.A. Сазонова // Электрическая и тепловозная тяга.- N 6.- 1977.

20. Лужнов Ю.М. Особенности трения на рельсах в зимних условиях// Тр. МИИТ.- Вып.445.- M., 1973.

21. Меншутин H.H. Зависимость между силой сцепления и скоростью скольжения колесной пары локомотива//Вестник ВНИИЖТ.- N 7.- 1960.

22. Меншутин H.H. Исследование скольжения колесной пары электровоза при реализации силы тяги.- Дисс. . канд. техн. наук.- М., 1961.

23. Меншутин H.H. Исследование скольжения колесной пары электровоза при реализации силы тяги в эксплуатационных условиях // Тр. ЦНИИ МПС.- Вып.188.- М.: Транспорт, 1960.

24. Фаминский Г.В., Меншутин H.H. Автоматическое регулирование возбуждения тяговых двигателей для повышения сцепления локомотивов // Тр. ЦНИИ МПС.- Вып.396.- М.: Транспорт, 1969.

25. Лисицын А.Л. Провозная способность, вес грузовых поездов и основные принципы выбора тяговых средств // Вестник ВНИИЖТ.- N 4.- М.: Транспорт, 1980.

26. Лисицын А.Л., Потапов A.C. Выбор расчетного коэффициента сцепления грузовых локомотивов // Электрическая и тепловозная тяга.- N 4.- 1976.

27. Черепашенец Р.Г. Зависимость силы сцепления от фрикционного состояния контакта колес электровозов с рельсами.- Дисс. .канд. техн. наук.- М., 1978.

28. Самме Г.В. 0 зависимости предельной силы тяги по сцеплению локомотива от скорости движения // Тр. ВЗИИТ.- Вып.37.- М., 1969.

29. Самме Г.В. Вопросы теории сцепления // Тр. ВЗИИТ. Вып.83.-М., 1977.

30. ИсаеЕ И.П., Лужнов Ю.М. Проблемы сцепления колес локомотива срельсами.- М.: Машиностроение, 1985.- 238 с.

31. Прунцев А.П. Аналитическое исследование степени увлажнения граничной среды на основной коэффициент сцепления // Тр. МИИТ.-Вып. 522. М., 1976.

32. Определение влажности коллоидной пленки, образующейся на поверхности катания рельса / В.И. Лукьянов, А.П. Прунцев, Ю.М. Луж-нов // Тр. МИИТ.- Вып.467.- М., 1975.

33. Исаев И.П., Петраковский С.С. Методика учета климатических и эксплуатационных факторов при определении весовых норм грузовых поездоЕ железных дорог Крайнего Севера //Тр. МИИТ.- Вып.524,- М.,1976.

34. Рациональные режимы вождения поездов и испытания локомотивов/ Под ред. С.И. Осипова. М.: Транспорт, 1984. - 180 с.

35. Петраковский С.С. Тягоео-энергетические свойства магистральных тепловозов в условиях Крайнего Севера.- Дисс. .канд. техн. наук.- М., 1979.

36. Carter P.W. On the action of a locomotive drivihg wheel .// Proc. roy. soc.- Vol.112.- Part A.- 1927.

37. Andrews H.I. The adhesion of electric locomotives // The Proceeding of Institution of Electrical Engineers.- Vol.102. - Part A.- N 6.- 1955.

38. Andrews N.I. The "Secondary conditioning" effect of surfaces as observed on steel rails // Wear.- Vol.6.- N 4.- 1964.- P.262.

39. Nouvion F. Electrical control devices for the improvement of adhesion // Convention on .adhesion.- Paper 5.- London, 1963.

40. Nouvion F. Electrical control of locomotive adhesion // Engineer.- Vol.216.- 1963.

41. Barwell F.T., Woolacott R.G. The N.E.L. contribution to adhe-sionstudies // Convention on adhesion.- Paper 9.- London, 1963.

42. Curtius E.W. und Kniffer A. Neue Erkenntnisse uber die Haftung zwischen Treibrad und Schiene // Elektrische Bahnen.- N 1/2, P.25.- 1949.- N 3/4.- P.51.- 1949.- N 9.- P.201.- 1950.

43. Движение колеса по рельсу / Н.А. Панькин, Р.С. Еендиткис, Я.И. Заяц // Управляемые механические системы.- Иркутск: ИРПИ,1977.

44. Панькин Н.А.,, Бендиткис Р.С. Исследование сцепления колес локомотива с рельсами // Железнодорожный транспорт.- N 7.- 1978.

45. Исследование влияния раствора нитрит-нитрата хлорида кальция на механические свойства льда // Журнал физической химии.- Т.49.xi n -1 rv-jp-ГЧ О. ~ J.3/0.

46. Byколоб В.А., Спицын М.А. Исследование коэффициента сцепления колесных пар с рельсами при торможении // Вестник ВНИИЖТ.- N 8.-М.: Транспорт, 1958.

47. Metzkow. Untersuchunge des Haftungverhaltnisse zwischen Rad und Schiene beim Bremsvorgang // Organ für die Fortschritte des Eisenbahnwesens.- N 13.- 1934.

48. Спицын M.A. Физическая природа сцепления колес срельсами и способы повышения величины коэффициента сцепления // Тр. ЦНИИ МПС.- Вып.7.- М.: Транспорт, 1961.

49. ГолоЕатый А.Т., Некрасов O.A. Проблемы коэффициента сцепления электровозов // ВЕстник ВНИИЖТ.- N 7.- М.: Транспорт, 1975.

50. Poiree. Memoires de la sociele des ingemeure civils.- Paris, 1852.

51. Bochett. Nouveiles recherches experimentales sur le frotle-ment de glisement // Analen bei mines.- Т.XIX.- 1861.- Р.27-120.

52. Bute. Die versuche mit continurliehen Bremsen auf der Main-Weser // Bahn bei Cassel.- August.- 1877.

53. Мур Д. Основы и применения трибоники / Пер. с англ.- М.: Мир,i nr-f Q1» I О .

54. Долганов А.Н. Экспериментальная оценка влияния конструкции экипажа на степень использования сцепного веса локомотива // Ежемесячный бюллетень МАЖК.- N 4.- 1969.

55. Бычковский A.B. Повышение тяговых свойств эксплуатируемых локомотивов // Техника железных дорог.- NN 8-9.- 1946.

56. Барский М.Р., Сердинова И.Н. Экспериментальные исследования процессов боксования и юза электровозов // Проблемы повышения эффективности работы эксперимента. Вып.1.- М.: АН СССР, "1953.

57. Хлебников В.Н. Определение коэффициента использования сцепного веса электровозов в кривых участках пути // Вопросы электрификации железных дорог на однофазном токе.- М.: АН СССР, 1957.

58. Бабичков А.М., Егорченко В.Ф. Тяга поездов. м.: Трансжел-дориздат, 1962.

59. Вербек Г. Современное представление о сцеплении и его использовании // Железные дороги мира.- N 4.- 1974.

60. Лужнов Ю.М., Попов В.А. Влияние скольжения на фрикционные характеристики колес и рельсов // Трибоника и антифрикционное материаловедение." Новочеркасск: Изд-ео НПИ, 1980.

61. Медель В.Б. Взаимодействие электровоза и пути.- М.: Трансжелдориздат, 1956.

62. Бирюков И.В., Рыбников Е.К. Методика исследования динамики тяговых приводоб при сложном спектре возмущения // Тр. МИИТ.-Вып.374.- М., 1971.

63. Вериго М.Ф., Коган А.Я. Взаимодействие пути и подвижного состава.- М.: Транспорт., 1986.- 559 с.

64. Минов Д.К. Электрическое спаривание осей при электрической тяге // Электричество.- N 6.- 1949.

65. Френкель Э.М. К вопросу о сцеплении колеса с рельсом // Тр. ХИЙТ.- Вып.23.- Харь ков, 1953.

66. Kraft К. Die Reibungswert/ZElektrische Bahner.- NN 6-9.-1968.

67. Желев Ж.Д. Влияние изменения осевой нагрузки и геометрии бандажа локомотива на коэффициент сцепления,- Дисс, канд. техн,1. qwii М -1 ОТ?ХХСЬу 1 III Ш| з J. ¿J I t t

68. Самме Г.В. Исследование режимов пуска грузового электровлза и реологических свойств фрикционного контакта колесо-рельс.- Дисс, . канд. техн. наук.- М., 1965.

69. Асинхронный тяговый привод электроподвижного состава / H.A. Ротанов, В.М. Антюхин и др. // Тр. МИИТ.- Вып.678.- М,,1980.

70. Косиков С. И, Условия скольжения на рельсе /./ Известия АН ССОР.- ОТН.- N 8.- 1957.

71. Косиков С.И. Фрикционные свойства железнодорожных рельсов.-М.: Наука, 1967.

72. Косиков С,И. Причины появления ледяной пленки на рельсах и возможные меры борьбы с ней // Железнодорожный транспорт.- N 2.1956.

73. Методика и аналитические исследования состава поверхностных загрязнений / Ю.М. Лужков, Р.Г, Черепашенец, Р.В. Сальман // Тр. МИИТ.- Вып,445,- М., 1973.

74. Рентгено-структурные исследования состава поверхностных загрязнений железнодорожных рельсов // Тр. МИИТ.- Вып.445.- М.,1973.

75. Дубинин А.Д. Энергетика трения и износа деталей машин.- М.: Машгиз, 1963.

76. Крагельский И.В. Трение и износ.- М.: Машгиз, 1962.- 383 с.

77. Ахматов A.C. Молекулярная физика граничного трения. М.: Гос. изд-бо физ.-мат. литер., 1963.- 472 с.

78. Дерягин Б.В. Что такое трение ? М.: АН СССР,1963.- 130 с.

79. Кудинов В.А. Гидродинамическая теория полужидкого трения// Труды III Всес. конф. по трению и износу б машина;-:.- М.: АН СССР, I960.- Т.П.- С. 161-170.

80. Еедокимое Ю.А., Бейзым М.Я. Закономерность течения смазки в зазоре // Известия ВУЗов.- Машиностроение.- 1989.-N10.- С.53-57.

81. Елин Л.В. Износ металлов в машинах при неполной смазке //Доклады III Киевской науч.-техн. конф. "Повышение износостойкости и сроков службы машин".- Киев: АН УССР, I960.- T.I.- С.175-184.

82. Кислик В.А. Влияние шероховатости поверхностей на трение и изнашивание в условиях частичной смазки //Техника железных дорог. N 2.- 1949.- С.37-39.

83. Еилик Ш.М. Макрогеометрия детатей машин. м.: Машгиз, 1962.- 175 с.

84. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1976.- 479 с.

85. Гудкин A.M. Некоторые случаи течения вязкопластичного тела // Тр. II Всес. конф. по трению и износу в машинах.- М.: АН СССР, 1947. T.I.- С.119-125.

86. Тябин Н.В. Теория подобия вязкопластической жидкости // Тр. Казанского химике-технологического ин-та. Казань, 1952.С Л r-f ОСX ! iCÖ .

87. Дроздов Ю.Н., РещикоЕ В.Ф. 0 коэффициенте трения и толщине масляной пленки в тяжелонагруженном контакте // Вестн. машиностроения.- 1968.- N12.- С.18-21.

88. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М. .-Наука, 1987.- 430 с.

89. Лужнов Ю.М. Физические принципы классификации увлажнения поверхностей трения колес и рельсов // Тр. МИИТ. Вып.445.- М., 1973. - С.84-91.

90. ВукалоЕич М.П. Таблицы термодинамических сеойсте еоды и водяного пара.- М.-Л.: Энергия, 1965.- 400 с.

91. Воронец Д., Козич Д. Влажный воздух: термодинамические свойства и применение.- М.: Энергоатомиздат, 1984.- 134 с.

92. Берлинер М.А. Измерение влажности.- М.:Энергия, 1973.- 400 с.

93. Научно-прикладной справочник по климату СССР: Серия 3: Многолетние данные.- Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 4.1-6.- 560 с.

94. Кобышева Н.В., Наровлянский Г.Я. Климатологическая обработка метеорологической информации.- Л.: Гидрометеоиздат, 1978.- 286 с.

95. Правила тяговых расчетов для поездной работы.- М.: Транспорт,4 ПОС nnrf .-,1 ЭСЗ'О . <СО ! U.

96. Горонович П.И., Гриценко В.Е. Построение частных математических моделей надежности и некоторых элементов колесно-моторного блока тепловоза 2ТЭ10Л и др. // Вестник ХПИ: Сер. Локомотивостро-ение.- N 65.- Харькое: Изд-во ХГУ, 1972.

97. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритма,! и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ.- М.: Наука, 1987.- 240 с.

98. Носач В.В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров.- М.: МИКАП, 1994.- 382 с.

99. ЛебедеЕ А.И. Продолжительность дождей на территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1964. - 510 с.

100. Груза Г.В., Рейтенбах Р.Г. Статистика и анализ гидрометеорологических данных.- Л.: Гидрометеоиздат, 1982.- 234 с,

101. Лужнов Ю.М., Черепашенец Р.Г. Механизм действия и расход песка на увлажненных рельсах // Тр. МИИТ.- Вып.445.- М., 1973.П -1 Oi -1 9П О « 1ы1 llud .

102. Нофзингер Т.Л. Обзор методов измерения росы // Влажность: Сб. статей.- М., 1968.- Т.2.- С.147-160.

103. Машинные методы вычислений/Дж. Форсайт, М. Малькольм, К. Мо-улер.- М. : Мир, 1980.- 27*9 с.

104. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1971. - 576 с.

105. Шелест А.Е. Микрокалькуляторы в физике: Справочное пособие.-М. : Наука, 1988.- 272 с.

106. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 1985.- 232 с.

107. Контроль и управление искусственным микроклиматом. М.: Стройиздат, 1984.- 135 с.

108. Метеорологический ежемесячник / ВНИИГМИ-МЦД.- 4.1,11,- Вып, 13.- NN 1-12.- Обнинск, 1990.Изменение I 0,9Р0,9р 0,7А 0,50,9Р 0,7 ^ 0,50,9р 0,7 0,55