Пояснительная записка (1220995)
Текст из файла
СОДЕРЖАНИЕ
| ВВЕДЕНИЕ……………………………………………….…………………….. | 7 | ||
| 1 КОНТАКТНО-УСТАЛОСТНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ КОЛЕС…………. | 8 | ||
| 1.1 Контактная усталость……………………………………………………. | 8 | ||
| 1.2 Критерий эквивалентных напряжений…………………………………. | 12 | ||
| 1.3 Кривая контактной усталости колесной стали……………………......... | 14 | ||
| 1.4 Накопление контактно-усталостных повреждений………………......... | 19 | ||
| 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ НАКОПЛЕНИЯ КОНТАКТНО-УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В КОЛЕСАХ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА...................................................... | 21 | ||
| 2.1 Контактная задача……………………………………………………….. | 22 | ||
| 2.2 Исходные данные……………………………………………………….. | 23 | ||
| 2.3 Создание конечноэлементной схемы колеса…………………………... | 24 | ||
| 2.4 Определение сил в контакте быстрым алгоритмом…………………... | 27 | ||
| 2.5 Определение напряжений в области контакта колеса и рельса……… | 28 | ||
| 2.6 Накопление повреждений в узлах конечноэлементной схемы………. | 31 | ||
| 3 СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ… | 33 | ||
| 3.1 Создание нового объекта – рельсового экипажа ……………………… | 35 | ||
| 3.2 Добавление колесных пар .………………………………….........……... | 35 | ||
| 3.3 Графические образы……..………………………………………..……... | 37 | ||
| 3.3.1 Создание графического образа пружины ………………………. | 37 | ||
| 3.3.2 Добавление заранее подготовленных ГО ………………………. | 38 | ||
| 3.3.3 Графические образы правых букс………………………………... | 39 | ||
| 3.4 Добавление букс к модели подвижного состава……………………….. | 40 | ||
| 3.5 Добавление рамы тележки к модели подвижного состава……………. | 41 | ||
| 3.6 Добавление силовых элементов………………………………………… | 42 | ||
| 3.6.1 Пружины…………………………………………………………… | 42 | ||
| 3.6.2 Наклонные гасители………………………………………………. | 43 | ||
| 3.6.3 Продольные тяговые поводки……………………………………. | 44 | ||
| 4 СОЗДАНИЕ ПРОЕКТА СКАНИРОВАНИЯ МОДЕЛИ…………………. | 46 | ||
| 4.1 Создание нового проекта………………………………………………… | 46 | ||
| 4.1.1 Добавление новой модели к проекту сканирования……………. | 47 | ||
| 4.1.2 Описание иерархии параметров…………………………………. | 47 | ||
| 4.1.3 Настройка железнодорожных параметров……………………… | 48 | ||
| 4.1.4 Настройка условий завершения………………………………….. | 50 | ||
| 4.1.5 Копирование семейств……………………………………………. | 50 | ||
| 4.1.6 Настройка параметров эволюции профиля……………………... | 52 | ||
| 5 СКАНИРОВАНИЕ МОДЕЛИ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ………. | 55 | ||
| 5.1 Результаты расчета накопления контактно-усталостных повреждений колес подвижного состава……………………………………………………… | 59 | ||
| 6 БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И СОДЕРЖАНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР…………………………………………. | 64 | ||
| 6.1 Выявление опасных и вредных производственных факторов………… | 67 | ||
| 6.2 Маркирование и клеймение колесных пар и их элементов…………… | 70 | ||
| 6.3 Окраска колесных пар…………………………………………………… | 72 | ||
| 6.4 Транспортирование, хранение колесных пар и их элементов………… | 74 | ||
| 6.5 Содержание и требования к колесным парам в эксплуатации………... | 76 | ||
| 7 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ…………………………………………………………... | 83 | ||
| 7.1 Теоретические основы определения экономической эффективности... | 84 | ||
| 7.2 Затраты на реализацию технического решения………………………... | 92 | ||
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………... | 95 | ||
| Список использованных источников………………………………….......... | 96 | ||
| Уменьшенные копии демонстрационных листов………………………….. | 96 | ||
ВВЕДЕНИЕ
Колеса железнодорожного подвижного состава работают в сложных условиях, которые обусловлены большими динамическими нагрузками. Данные нагрузки вызывают контактную усталость, что влечет за собой появление усталостных трещин, термотрещин и износов.
В настоящее время проблема автоматизации процесса исследования механических объектов все еще остается актуальной, так как на реализацию ее решения затрачиваются значительные финансовые средства, а также машинное время.
Эту проблему позволяет решить модуль «Rolling Contact Fatigue» программного комплекса «Универсальный механизм», который разработан для моделирования процесса накопления контактно-усталостных повреждений в колесах подвижного состава железных дорог.
Для выполнения дипломной работы необходимо было рассмотреть основы теоретической части о контактной усталости и моделировании накопления контактно-усталостных повреждений, а также построить модель подвижного состава, которая по своим параметрам близка к одной секции локомотива 2ЭС5К, создать проект сканирования модели и в заключении просканировать ее с последующим моделированием накопленных повреждений в колесах. В разделе охраны труда ознакомиться с безопасностью технического обслуживания и содержания колесных пар. В экономической части рассчитать экономическую эффективность имитационного моделирования.
1 КОНТАКТНО-УСТАЛОСТНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ КОЛЕС
Причиной некоторых распространённых дефектов деталей машин является контактная усталость. Взаимодействие колеса и рельса характеризуется рядом особенностей. В этом контакте реализуются очень высокие давления (более 1000 МПа), приводящие при больших коэффициентах трения к пластическим деформациям поверхностей трения. Качение колеса по рельсу, особенно при движении в кривых, сопровождается значительным поперечным проскальзыванием, которое оказывает большее повреждающее действие, чем продольное. Кроме того, в паре колесо – рельс при торможении возможны случаи полного скольжения колеса по рельсу. Это приводит к термомеханическим повреждениям поверхности катания и достаточно быстрому выкрашиванию поверхностных повреждённых слоёв под действием контактных напряжений. В зарубежной литературе для обозначения такого распространённого повреждения поверхности используют термин «spalling», подчёркивая, что выкрашивание происходит в поверхностном слое в отличие от подповерхностной контактной усталости, к которой относится термин «shelling». В российском железнодорожном техническом лексиконе применяется термин «выщербины», объединяющий оба вида повреждений [1].
1.1 Контактная усталость
Классификация [2] выделяет три типа выщербин:
- 22-1 – по светлым пятнам, ползунам, наварам – выкрашивание твердых участков поверхности катания, образующихся в результате кратковременного скольжения заклиненных колесных пар по рельсам; глубина обычно не превышает 2 мм;
- 22-2 – по усталостным трещинам – усталостное разрушение поверхностных слоев под действием многократно повторяющихся контактных нагрузок, глубина достигает значительных размеров, имеются трещины, идущие вглубь обода;
- 22-3 – по сетке термотрещин – выкрашивание участков поверхности катания, на которых имеются поперечные термотрещины, возникающие вследствие нагрева тормозными колодками. Классификация выщербин представлена на рисунке 1.1.
Тип 22-1 Тип 22-2 Тип 22-3
Рисунок 1.1 – Существующая классификация выщербин [2]
Следует подчеркнуть, что все перечисленные дефекты, включая термомеханические и термоусталостные, являются контактно-усталостными повреждениями, поскольку, несмотря на разные причины возникновения, разрушение поверхности происходит в результате многократного взаимодействия колеса и рельса, хотя число циклов взаимодействия до наступления повреждений для разных видов выщербин может существенно различаться [1].
Поверхностные контактно-усталостные повреждения проявляются в виде наклонных параллельных трещин, расположенных по кругу катания, и выщербин от них. За рубежом этот вид дефекта называют thread checks (дословно – растрескивание поверхности катания).
На начальной стадии на поверхности катания появляются волосовидные трещины, наклоненные примерно под одним углом к образующей цилиндрической поверхности колеса. Угол наклона трещин в разных случаях может меняться от 20 – 30 до 45°. Сечение, где обнаруживаются такие трещины, может находиться на расстоянии 25 – 40 мм от наружного торца, в середине дорожки катания, либо в области, примыкающей к гребню. По мере увеличения пробега мелкие трещины начинают соединяться, образуя локальные выщербины. Далее локальные выщербины могут образовывать цепочку сплошных вы-щербин, которые являются браковочным дефектом, в результате чего колесо подлежит обточке [1].
Подповерхностные контактно-усталостные повреждения возникают на глубине 3 – 6 мм и более, а трещины обычно развиваются в сторону поверхности катания, вызывая выкрашивания в виде раковин. Однако трещина может развиваться внутрь колеса, что в случае многократно обточенного обода при действии ударных нагрузок может привести к его разрушению [3]. Пример контактно-усталостных повреждений колеса представлен на рисунке 1.2.
а) б)
Рисунок 1.2 – Контактно-усталостные повреждения колеса: а – поверхностные; б – подповерхностные
На поверхность катания колеса действует спектр сил, зависящих от нагрузки на колесо, положения его на рельсе, профилей колеса и рельса, сил трения на поверхности катания. Как указывается в [1], неблагоприятное сочетание изношенных профилей колеса и рельса при некоторых положениях колеса на рельсе является фактором, способствующем увеличению нормальных и касательных напряжений и тем самым возрастанию скорости накопления поврежденности.
Одна из особенностей возникновения подповерхностных контактно-усталостных повреждений колеса состоит в том, что материал обода под действием нормальных и касательных сил находится в сложном напряжённом состоянии, при котором направление главных напряжений за цикл нагружения меняется, а компоненты напряжений достигают максимальных значений в одно время [4].
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
