Диссертация (Выбор типа промежуточных рельсовых скреплений методом вибродиагностики)

Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшего образования«Российский университет транспорта (МИИТ)»(РУТ (МИИТ))На правах рукописиЖАНГАБЫЛОВА АЙГУЛЬ МАМЫТОВНАВЫБОР ТИПА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ РЕЛЬСОВЫХСКРЕПЛЕНИЙ МЕТОДОМ ВИБРОДИАГНОСТИКИ05.22.06 – Железнодорожный путь, изысканиеи проектирование железных дорогДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководителькандидат технических наукЗамуховский Александр ВладимировичМосква - 20182ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………1.5ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИВИБРОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГОСОСТАВА НА ПУТЬ………………………........................................1.1Деформации железнодорожного пути, как следствие вибраций,создаваемых движением подвижного состава ……………………..1.22.20Основные причины, оказывающие влияние на увеличениевибрационного и силового воздействия на путь ……………………1.412Основные аспекты теории взаимодействия пути и подвижногосостава ………………………………………………………………..1.31227Существующие методы оценки вибродинамических воздействийэкипажа на путь ………………………………………………………29Выводы по первой главе …………………………………………….32МЕТОДИКА ВИБРОДИАГНОСТИКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГОПУТИСРАЗЛИЧНЫМИТИПАМИПРОМЕЖУТОЧНЫХРЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ………………………………………342.1Основные положения методики вибродиагностики……………….342.2Особенности функционирования аппаратуры для измерениявибрационных сигналов …………………………………………….362.3Мобильный аппаратно-программный комплекс ……………………402.4Тарировка виброизмерительной аппаратуры ………………………432.5Программа обработки и интерпретации полученных данных……..48Выводы по второй главе …………………………………………….523.ОПРЕДЕЛЕНИЕКРИТЕРИЕВОЦЕНКИВОЗДЕЙСТВИЯПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА ПУТЬ ……………………………533.1Информативные параметры, характеризующие состояние объекта533.2Натурные измерения вибрации элементов ВСП со скреплениемтипа Vossloh W-14 под поездной нагрузкой ……………………….5433.2.1 Результаты исследований механических колебаний подошвырельса ………....................................................................................603.2.2 Результаты исследований механических колебаний упругойклеммы типа Vossloh W-14 ………………………………………3.2.3 Результаты исследований механических колебаний шпалы ……..Выводы по третьей главе ………………….…………………………6568744.ОЦЕНКА ПРС МЕТОДОМ ВИБРОДИАГНОСТИКИ.......................

754.1Оценка силы прижатия к рельсу……………………………………4.2Сравнение конструкций пути со скреплениями ЖБР-65Ш иPandrol Fastclip ………………………………………………………4.384Сравнение конструкций пути со скреплениями Vossloh W-14 иЖБР-65 Ш.……………………………………………………………4.578Сравнение конструкций пути со скреплениями Pandrol Fastclip иКПП-5 ………………………………………………………………..4.47690Сравнение конструкций пути со скреплениями Vossloh W-14 иЖБР-65М……………………………………………………………….954.6Сравнение конструкций пути со скреплениями ЖБР-65 и КБ-65... 1014.7Технико-экономическаяэффективностьпромежуточныхрельсовых скреплений, применяемых на магистральных линияхАО «НК» «КТЖ» …………………………………………………….108Выводы по четвертой главе ………………………………………… 115ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………116СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ………………..

118ТЕРМИНЫ ……………………………………………………………. 120СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………… 121ПРИЛОЖЕНИЕА.Результатыиследованиймеханическихколебаний ВСП со скреплением типа Vossloh W-14, возникающихпри движении локомотива ВЛ-80с………………………………….ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Результаты измерений параметров вибрации1374ВСП с различными типами ПРС ......................................................... 157ПРИЛОЖЕНИЕдиссертационногоВ.АКТобисследованияиспользованиисоискателярезультатовФГБОУВПО«Московский государственный университет путей сообщения» … 167ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Справка о внедрение результатов научноисследовательской работы …………………………………………ПРИЛОЖЕНИЕДСправкаопроведении168натурныхэкспериментальных исследований диссертационной работы …….1695ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования.

В настоящее время в соответствиисо стратегией развития железнодорожного транспорта Республики Казахстан до2030г.запланировановозведениедополнительныхиреконструкцияэксплуатируемых железнодорожных магистралей, а также существующейинфраструктуры.возможностьВажнымвнедрениянаправлениемнасетиданнойжелезныхстратегиидорогявляетсяскоростногоивысокоскоростного движения подвижного состава. Возможность реализациискоростного и высокоскоростного движения на железнодорожных магистраляхРеспублики Казахстан, взаимосвязана снеобходимым уровнем надежностиверхнего строения пути (далее ВСП), как конструкции, значительно влияющейна уровень безопасности движения подвижного состава по железным дорогам.Механическиеколебания(вибрация),возникающиевэлементахжелезнодорожного пути (рельсах, шпалах, рельсовых скреплениях и т.д.) припрохождении поездной нагрузки, в значительной мере влияют на прочность, а,следовательно, и на долговечность работы, как самих элементов, так ижелезнодорожного пути в целом.Многочисленные методы оценки состояния железнодорожного пути,применяемые в развитых странах, базируются на необходимости выявленияпараметров, отражающих потери энергии воздействия в конструкции пути вцелом и ее элементах в отдельности.Возможность применения динамических методов оценки состоянияжелезнодорожноготеоретическихпути,ограничиваетсяпредставленийудовлетворенностьюопутевыхегокакповеденииподразделенийвысокойвсложностьюдинамике,объемомтакиполучаемойинформации.Вибрация, возникающая в пути и его элементах, при проходе подвижногосостава,этосуперпозициясвободныхивынужденныхмеханическихколебаний.

Трудами отечественных и зарубежных специалистов установлено,6что вибрация элементов верхнего строения пути происходит в широкомдиапазоне от единиц и десятков до сотен и тысяч герц. Однако влияниевибрации на путь и зависимость ее в свою очередь от конструкции пути,изученынедостаточнополно,чтовызываетпротиворечиямеждуспециалистами в данном вопросе.

Например, в Германии считают вибрациювысокой частоты причиной волнообразного износа поверхности катаниярельсов, тогда как во Франции причиной считают строение стали. Имеются идругие противоречия.Неблагоприятное влияние вибрации сказывается и на сопротивляемостипути поездным нагрузкам в продольном и поперечном направлениях (угонпути, изменение положения в плане и профиле), а также на стабильности ипрочности соединений промежуточных и стыковых рельсовых скреплений.Общеизвестно, что при одинаковых по форме и размерам неровностях, нажестком пути динамические силы основного фона взаимодействия колеса ирельса значительно выше, чем на упругом. Это обстоятельство отрицательнопроявляется на стойкости рельсов.

Опыт эксплуатации показывает, что прижелезобетонных шпалах выход рельсов по стыковым дефектам возрос в два-трираза по сравнению с выходом на деревянных шпалах. Наблюдается болееинтенсивное образование волнообразного износа рельсов.Для более полной реализации преимуществ железобетонных шпал имаксимальногоисследованияуменьшения,ипрактическиеуказанныхмерывышенеобходимонедостатков,проводитьнаучныеподвумнаправлениям:Во-первых, необходимо всеми возможными способами предупреждатьобразование неровностей на колесах подвижного состава и на рельсах илисвоевременно устранять их во избежание действия возмущающих сил,порождающих вредные вибрации.Во-вторых, необходимо создавать такие промежуточные рельсовыескрепления (далее ПРС), которые изолировали бы в достаточной степенишпалы, балласт и земляное полотно от вредных вибраций.

Такие скрепления7уменьшали бы уровень динамического воздействия колес подвижного составана путь с железобетонными шпалами, а также интенсивность остаточныхосадок пути при имеющихся эксплуатационных неровностях на рельсах иколесах.Из вышеизложенного вытекает актуальность работы, и необходимостьдальнейшего развития исследований влияния вибрации, возникающей вэлементах пути при прохождении поездной нагрузки, на долговечность работы,как самих элементов, так и железнодорожного пути в целом.Степеньразработанноститемыисследования.Вопросамвзаимодействия пути и подвижного состава посвящены труды многих ученых,прежде всего В.Г.

Альберхта, Е.С. Ашпиза, М.Ф. Вериго, А.М. ГодыцкогоЦвирко, А.И. Гасанова, А.В. Замуховского, А.Я. Когана, Г.Г. Коншина, С.А.Косенко, А.Н. Крылова, М.А. Левинзона, В.С. Лысюка, И.В. Прокудина, Н.П.Петрова, Ю.С. Ромена, Э.В. Сикмайера, Т.В. Суворовой, С.П. Тимошенко, М.С.Тихова, В.П. Титова, В.Ф.

Федулова, М.А Фришмана, П.П. Цуканова, В.В.Шаповалова, Г.М. Шахунянца, В.А. Явна, В.Ф. Яковлева и др.Суворовой Т.В., с применением современных средств и новейшихинформационных технологий, «разработаны теоретико-экспериментальныеосновы анализа динамики напряженно-деформированного состояния в верхнемстроении железнодорожного пути, слоистой грунтовой среде, как результатавзаимодействиясоставляющихвязкоупругихигетерогенныхполуограниченных тел».В настоящее время существует необходимость создания методикивибродиагностики,дающейвозможностьпроизводитьэкспресс-анализсостояния ВСП на участках с различными типами ПРС по динамическимпараметрам, и позволяющей принимать наиболее оптимальные решения припланировании работ по ремонту пути и его текущему содержанию с учетомвоздействия обращающегося подвижного состава.Целью диссертационный работы является выбор типа ПРС методомвибродиагностики.8Цель работы обуславливает необходимсть решения следующих задач:– выбрать средства измерения и программное обеспечение для анализаоткликаэлементоввибродинамическихконструкциивоздействияхжелезнодорожногоподвижногосостава,путипридоказатьихприемлемость для проведения исследования;– разработать методику проведения вибродиагностики ВСП, позволяющуюпроизводить сравнение отклика конструкций пути с различными типами ПРСна воздействие подвижной нагрузки;– по разработанной методике выполнить натурные экспериментальныеисследования при известной осевой нагрузке от подвижного состава и егоскорости, с целью выявления параметров вибрации, наиболее адекватноотражающих вибродинамические процессы в элементах ВСП;– произвести сравнение отклика элементов ВСП с различными типамиПРС на вибродинамическое воздействие и разработать методику экспрессанализа,позволяющуюосуществлятьвыборнаиболееоптимальнойконструкции ПРС для данного участка.Объект исследования.