Автореферат (Повышение ресурса стрелок стрелочных переводов за счет усовершенствования прикрепления рельсовых элементов стрелки к основанию)

На правах рукописиШишкина Ирина ВикторовнаПовышение ресурса стрелок стрелочных переводов за счетусовершенствования прикрепления рельсовых элементов стрелки коснованию05.22.06 – Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорогАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20192Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего образования «Российский университет транспорта (МИИТ)»РУТ (МИИТ)Научный руководитель (консультант) доктор технических наук, профессорГлюзберг Борис ЭйниховичОфициальные оппоненты:Карпущенко Николай Иванович, доктор технических наук, профессорФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшегообразования «Сибирский государственный университет путей сообщения»,кафедра «Путь и путевое хозяйство», профессор.Абдурашитов Анатолий Юрьевич, кандидат технических наук, доцентПроектно-конструкторское бюро инфраструктуры - филиал Открытогоакционерного общества «Российские железные дороги», отдел рельсов,начальник.Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования «Самарский государственный университетпутей сообщения».Защита состоится «16» мая 2019 г., в 13:30 на заседании диссертационного советаД 218.005.15 на базе федерального государственного бюджетногообразовательного учреждении высшего образования «Российский университеттранспорта (МИИТ)» по адресу: 127994, г.

Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд.7618.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте РУТ (МИИТ),www.miit.ru.Автореферат разослан «___» марта 2019 г.Ученый секретарьдиссертационного советаКоролев Вадим Вадимович3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Чтобы обеспечить возрастающие железнодорожныеперевозки, создать условия для наиболее эффективного использования всехпреимуществ железнодорожного транспорта, поднять скорости движения и веспоездов, необходимы опережающие темпы развития пути, его усиления исовершенствования.В развитии конструкций стрелочных переводов железных дорог Россиинужно отметить тенденцию к внедрению более мощных элементов переводов –остряков и крестовин, которые, в свою очередь, требуют надежного прикрепленияих к основанию.Внастоящеевремянадорогахмагистральногожелезнодорожноготранспорта эксплуатируется около 166 тысяч стрелочных переводов.

Годоваяпотребность замены конструкций, выработавших свой ресурс, составляет 5,5 – 8,5тысяч переводов, 6 – 7 тысяч полустрелок (ремкомплектов), 5 – 6 тысячотдельных крестовин.Стрелочные переводы, работающие на российских железных дорогах внастоящее время, в основном удовлетворяют потребностям перевозочногопроцесса, однако с учетом времени, необходимого на подготовку стрелочногохозяйства к реализации перспективных задач, уже сегодня необходимоприступить к разработке и постановке на производство новых конструкций имодельных рядов стрелочной продукции.Целью проектирования новых стрелочных переводов является разработкаконструкций,обеспечивающихвыполнениетребованийбезопасности,комфортабельности и заданных показателей эксплуатационной надежности.Совершенствование способов прикрепления позволит увеличить ресурсэлементов стрелки, уменьшить расстройства рельсовой колеи на стрелках и темсамым снизить затраты на закупку и обслуживание стрелочных переводов,поэтому выбранная тема является важной и актуальной.4Внастоящейработепредставленыисследования,направленныенаулучшение качеств важной компоненты элементной базы - стрелочных подкладокс подушкой.Степень разработанности темы исследования.

Впервые теоретикоэкспериментальный анализ нагруженности узлов, включающих в себя подкладкис подушкой, был дан в работе Петербургского государственного университетапутей сообщения Императора Александра I (ПГУПСа). Полученные с помощьюпредложенного авторами метода расчетные напряжения коррелировали срезультатами измерений в пути, однако расчетная модель подкладок с подушкой(пластина постоянной толщины, загруженная равномерно распределенной поповерхности нагрузкой) не позволяет оценивать влияние формы подкладок сподушкой на уровень напряжений в конкретных ее точках. Поэтому длясовершенствования подкладок с подушкой необходимо создание моделей болееточномоделирующихнапряженно-деформированноесостояниесучетомособенностей конструкции.

Такие модели позволят использовать методыоптимизационного проектирования подкладок с подушкой, основанные наанализе фактических причин их отказов.Цель работы заключается в том, чтобы, опираясь на современные подходы,разработать метод получения эффективных и экономичных технических решенийпо конструкции подкладок с подушкой для стрелок стрелочных переводовмассовых конструкций, позволяющий получить эффект при минимальныхзатратах на их реализацию. При этом, полученные решения должны сохранятьгенеральные технологические схемы изготовления элементов, применяемые нароссийских стрелочных заводах. Весь эффект должен достигаться за счетповышения инженерного уровня технических решений. Эти решения должныспособствовать улучшению качества стрелочных переводов, снижению затратматериалов на их изготовление и расходов в эксплуатации.Задачами исследования являются: анализ эксплуатационных качествэлементов прикрепления остряков и рамных рельсов к основанию на основепрямых динамико-прочностных испытаний, анализ причин отказов подкладок с5подушкой в эксплуатации, металлографические исследования подкладки сподушкой в сечениях изломов с целью определения причин появления и развитиядефектов, разработка методов расчета напряженно-деформированного состоянияподкладки с подушкой и получение на основании этихоптимальноготехническогорешения,формированиеисследованийпредложенийпоиспользованию разработанного варианта.Объект исследования.

Подкладки с подушкой для стрелок стрелочныхпереводов различных конструкций.Предмет исследования. Влияние конструкции и технологии изготовленияподкладок с подушкой на их отказы.Научная новизна работы состоит в том, что в ходе исследования впервыевыполнены экспериментальные и теоретические разработки по исследованиювлияния конструкции скреплений на стрелке стрелочного перевода на их ресурс.Получены сравнительные результаты динамико-прочностных испытанийподкладок с подушкой различных конструкций для определения их напряженнодеформированного состояния под воздействием поездов с учетом особенностиразных технологий изготовления.Представлен анализ сроков службы элементов прикрепления остряков ирамных рельсов к основанию.Построена вероятностная модель работы металлических подкладок сподушкой стрелок стрелочных переводов, хорошо согласующаяся с результатамиопытной эксплуатации, которая позволяет рассчитывать распределение отказовподкладок с подушкой в зависимости от характеристик металла, из которого ониизготовлены,начальнойзатяжкиприкрепителейиспектранапряжений,возникающих от поездной нагрузки.Получены зависимости отказов подкладок с подушкой с помощьюразработанной методики, которая дает возможность планировать заменуподкладок на стрелочных переводах при смене основных металлических частей.При исследовании выявлены новые виды дефектов причин отказов подкладокс подушкой.6Для выявления причин излома подкладок с подушкой был произведенхимический анализ и металлографические исследования подкладки с подушкой всечениях изломов.Теоретическаяипрактическаяценностьработыобусловленаразработанным в диссертационном исследовании методическим подходом,основаннымнапримененииматематическогомоделированияиэкспериментальных исследований, позволяющих получать практически полезныетехнические решения по разработке подкладок для стрелочных переводов новогопоколения.Методология и методы исследования включают в себя:- методы математической статистики, с помощью которых были полученысроки службы подкладок с подушкой;- тензометрический метод исследования напряженного состояния подкладок;- металлографический метод исследования, с помощью которого быливыявлены причины излома подкладок с подушкой- метод математического моделирования, с помощью которого была решеназадача получения усовершенствованной конструкции подкладки с подушкой,позволяющейповыситьресурсстрелокстрелочныхпереводовзасчетулучшенных прочностных характеристик.Научные положения и результаты, выносимые на защиту.Основанныйнапримененииматематическогомоделированияиэкспериментальных исследований метод, позволяющий получать практическиполезные технические решения по разработке подкладок для стрелочныхпереводов нового поколения.Улучшение конструкции подкладок с подушкой для стрелочных переводов сповышенным ресурсом.Степеньдостоверностирезультатовобусловленасоответствиемиспользуемых методов поставленным задачам, а также сходимостью результатов,полученныхметодоммоделированиясрезультатамиисследований и практики эксплуатационной работы.экспериментальных7Апробация работы.Материалы,составляющиедиссертационнуюработу,одобреныспециалистами на научно-технических совещаниях кафедр: «Транспортноестроительство», «Путь и путевое хозяйство» института пути, строительства исооружений Российского Университета транспорта (РУТ (МИИТ), лаборатории«Стрелочное хозяйство» научного центра «Путевая инфраструктура и вопросывзаимодействияколесо-рельс»АО«ВНИИЖТ».Основныеположениядиссертационной работы докладывались на 134-ом заседании некоммерческогопартнерства «Рельсовая комиссия», на конференциях с международным участием:«Внедрение современных конструкций и технологий в путевое хозяйство» (РУТМИИТ), «Конструкция и техническое обслуживание железнодорожного пути приорганизациитяжеловесногодвижения»(ПГУПС),научно-техническойконференции «Чтения, посвященные памяти профессора Г.М.

Шахунянца».В настоящее время подана заявка на патент на полезную модель«Цельнолитая подкладка с подушкой».Внедрениерезультатовисследований.Результаты,изложенныевдиссертационной работе, были приняты в качестве варианта для использованияпри разработке новых стрелочных переводов на АО «Новосибирский стрелочныйзавод».Публикации. По материалам диссертации опубликовано: 11 статей, две изкоторых входят в рекомендованный перечень ВАК и три - входящие вмеждународную базу цитирования «Scopus».Структура и объем работы.Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, спискаиспользованных источников и приложения.

Работа изложена на 117 страницахпечатного текста, имеет 4 таблицы, 92 рисунка, 7 страниц приложений. Списокиспользованных источников содержит 85 наименований.8Основное содержание работыВо введении обоснована актуальность темы и изложены цели и задачиисследований,научнаяновизна,достоверностьнаучныхположенийирезультатов, теоретическая и практическая значимость диссертационной работы.В первой главе рассматривается состояние вопроса по увеличению ресурсаи стабильности работы стрелочных переводов и их элементов.Большие работы по созданию новых и совершенствованию серийныхстрелочных переводов проводились научными коллективами во Всероссийскомнаучно-исследовательском институте железнодорожного транспорта (ВНИИЖТе)под руководством докторов технических наук Н.Н.

Путри, Г.Г. Желнина,кандидатов технических наук А.М. Тейтеля, Л.Г. Крысанова, инженером В.Г.Донцом; в Петербургском государственном университете путей сообщенияИмператора Александра I (ПГУПС), бывшим Ленинградским институтоминженеров железнодорожного транспорта имени академика В. Н. Образцова,(ЛИИЖТе) под руководством профессоров, докторов технических наук С.В.Амелина, В.Ф. Яковлева, М.П. Смирнова, кандидатов технических наук В.И.Абросимова, Л.Н.

Фролова; в Днепропетровском Государственном ТехническомУниверситете Железнодорожного Транспорта (ДИИТе) - сотрудниками кафедры,возглавлявшейся профессором М.А. Фришманом, а затем профессором В.В.Рыбкиным. Проектные работы по созданию и совершенствованию стрелочныхпереводовпроводилиськоллективомПроектно-технологическогоконструкторского бюро по пути и путевым машинам (ПТКБ ЦП) подруководством кандидата технических наук Н.Н. Елсакова и инженеров Ю.Н.Петрова, А.К.