Пояснительная записка (1234291), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Рисунок 2.2 – Построение графика направляющей силы
После этого программа выдает график, как на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 – График направляющей силы секции локомотива 2ЭС5К: 1 – кривая радиусом 200 метров; 2 – кривая радиусом 300 метров; 3 – кривая радиусом 350 метров
На этом графике видно, как направляющая сила возрастает и снижается вместе с тем, как локомотив входит в кривую и выходит из нее. Так же наблюдается, что с увеличением радиуса кривой, направляющая сила снижается. Все опыты проделаны на скорости 20 м/с. И с коэффициентом трения равным 0.25 единиц.
Запуск в программном комплексе модели второго локомотива происходит по тому же принципу, как и для первого. Открывается заранее сохраненная модель, задаётся радиус, длина кривой и скорость и запускается процесс моделирования
После завершения эксперимента, получаются следующие результаты по направляющей силе, как показано на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 – График направляющей силы секции локомотива 2ТЭ10М: 1 – кривая радиусом 300 метров; 2 – кривая радиусом 350 метров
В графиках направляющих сил видно различия не только в геометрии, но и в количестве кривых. График направляющей силы локомотива 2ЭС5К показывает, насколько двухосные тележки превосходят трехосные по динамическим качествам в кривых участках пути. Даже в кривой радиусом 200 метров динамические показатели двухосных тележек электровоза «Ермак» лучше, чем у тепловоза 2ТЭ10М в кривой радиусом 300 метров на той же скорости. Несмотря на полученные результаты, трехосные тележки имеют место быть, так как они могут нести на себе кузов большей массы, при этом распределяя нагрузку на верхнее строение пути таким образом, что бы ни наносить ему преждевременные повреждения.
3 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТРИБОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВ НА ВЕЛИЧИНЫ СИЛ В КОНТАКТЕ КОЛЕС С РЕЛЬСАМИ ПРИ ДВИЖЕНИИ В КРИВОЙ
Одна из основных проблем современного локомотивостроения – обеспечение высоких тяговых и динамических характеристик локомотивов, которые в основном определяются конструкцией экипажной части и трибологическим состоянием системы колесо – рельс.
В последние десятилетия с целью уменьшения силового взаимодействия и износа гребней колёс и рельсов в кривых участках пути велась целенаправленная и системная работа по внедрению новых профилей колёс и технологий смазывания гребней и рельсов. Это помогло снизить проблему преждевременного выхода из эксплуатации колесных пар и головок рельсов.
Исследования динамики локомотивов и изнашивания гребней в большинстве теоретических и экспериментальных работ выполнялись при использовании колес и рельсов, которые не подвергались смазке.
Целью исследования является получение результатов по направляющей силе в кривом участке пути при различном трибологическом состоянии системы колесо – рельс.
3.1 Влияние коэффициента трения на силы взаимодействия колес и рельсов
Взаимодействие локомотива с верхним строением пути происходит на основе контактного взаимодействия с ним колесной пары. Моделирование проводится в программном комплексе «Универсальный механизм», разработанного совместно проф. кафедры "Прикладная механика" Д.Ю. Погореловым, проф. кафедры "Локомотивы" Г.С. Михальченко с д.т.н. В.С. Коссовым ГУП ВНИТИ.
Для исследования влияния коэффициента трения необходимо:
-разработать математическую модель пространственных колебаний пассажирских электровозов, изменения коэффициента трения в контакте;
-исследовать влияние лубрикантов на динамические показатели экипажной части локомотивов с различными тележками, при различном трибологическом состоянии.
Под различным трибологическим состоянием понимаются те ситуации, когда лубрикант нанесен следующими способами:
Вариант 1 – коэффициент трения скольжения в возможных точках контакта колесной пары с рельсами (рассматривается двухточечный контакт колеса с рельсом) одинаков и равен 0,25 (условие без смазки), показано на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Трибологическое состояние (Вариант 1)
Вариант 2 – коэффициент трения в точке контакта правого колеса и внутренней стороны головки наружного рельса равен 0,06, а внутренний рельса остается равен 0,25, как показано на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Трибологическое состояние (Вариант 2)
Вариант 3 – этот вариант похож на предыдущий, только теперь меняется коэффициент трения на поверхности катания внутреннего рельса, как показано на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 – Трибологическое состояние (Вариант 3)
Результат испытаний в программном комплексе для локомотива 2ЭС5К показан на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – График направляющей силы секции локомотива 2ЭС5К в кривой радиусом 300 метров: 1 – без применения смазки; 2 – с применением смазки на наружном рельсе; 3 – с применением смазки на наружном и внутреннем рельсах
Проанализировав полученные результаты, выявлено, что с применением смазки значение направляющей силы заметно снижается. Исходя из этого, можно сделать вывод, что применение смазки способно уменьшить динамические нагрузки на рельс от экипажа в кривых участках пути, что повлечет за собой более длительный срок эксплуатации колесных пар и рельсов. Разница в трибологическом состоянии рельсов производится потому, что при вписывании в кривую определенного радиуса колеса на колесной паре должны вращаться с разной скоростью. Поскольку колеса жестко сидят на оси колесной пары, они физически не могут вращаться с разной скоростью. Вследствие этого при повороте одно из колес должно проскальзывать, а другое пробуксовывать. С применением смазки только на наружном рельсе направляющая сила снижается на 15 %. С применением смазки на обоих рельсах направляющая сила снижается еще на 10 % по сравнению с одним смазанным рельсом. С тепловозом 2ТЭ10М так же просматривается уменьшение направляющей силы. Это показано на рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 – График направляющей силы секции локомотива 2ТЭ10М в кривой радиусом 300 метров: 1 – без применения смазки; 2 – с применением смазки на наружном рельсе; 3 – с применением смазки на наружном и внутреннем рельсах
На данном графике наблюдается аналогичная закономерность, что и на предыдущем. Применение лубрикантов позволяет проходить кривую с меньшим значением соответствующей силы. В случае с наружным смазанным рельсом направляющая сила снижается на 15 %. Применение смазки на обоих рельсах снижает направляющую силу ещё на 7 %.
3.2 Влияние коэффициента трения на силу тяги локомотива
Для того, что бы оценить изменения, связанные с силой тяги локомотива при различном трибологическом состоянии рельс, необходимо проанализировать изменения полного крипа. Анализ проводится для четырех точек контакта первой тележки. Результаты по полному крипу без применения смазки представлены на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 – График полного крипа в кривой радиусом 300 метров секции локомотива 2ЭС5К без применения смазки: 1 – переднее внешнее колесо; 2 – переднее внутреннее колесо; 3 – заднее внешнее колесо; 4 – заднее внутреннее колесо
Результаты по полному крипу с применением смазки по третьему типу представлены на рисунке 3.7.
Рисунок 3.7 – График полного крипа в кривой радиусом 300 метров секции локомотива 2ЭС5К с применением смазки по третьему типу: 1 – переднее внешнее колесо; 2 – переднее внутреннее колесо; 3 – заднее внешнее колесо; 4 – заднее внутреннее колесо
Как видно из графика 3.7 в варианте 2 получена даже большое значение полного крипа, чем в варианте без применения смазки. Это можно объяснить тем, что при не смазанных рельсах часть силы тяги колеса расходуется на преодоление большего численного значения сил сопротивления движению локомотива в кривой, следовательно, снижается значение крипа.
По результатам моделирование движения локомотива в кривом участке пути в программном комплексе «Универсальный механизм» можно сделать следующие выводы:
- наиболее эффективным вариантом смазывания рельсов в кривых участках пути является смазывание боковой поверхности наружного рельса и поверхности катания внутреннего и понижение на них коэффициента трения с 0,25 до 0,06 и 0,18 соответственно. Такой вариант позволяет локомотиву создавать меньшую направляющую силу и больший крип, что способствует меньшему износу при такой же силе тяги;
- при смазывании рельс так же снижается вероятность вкатывания колесной пары на головку рельса;
- снижается износ рельс и колесных пар.
4 ВИБРОЗАЩИТА ЛОКОМОТИВНОЙ БРИГАДЫ
4.1 Статистика
Ж/д статистика является отраслью транспортной статистики и входит в общую систему экономической статистики. Объектом транспортной статистики является вся сложная транспортная система, включающая в себя как отдельные виды транспорта общего пользования – ж/д, морской, речной, ав/моб, авиационный и трубопроводный, так и внутриведомственный транспорт (транспорт не общего пользования) – подъездные пути, флот и автомобильный транспорт. Статистика транспорта изучает его продукцию, материально-техническую базу, использование перевозочных средств, трудовые и материальные ресурсы, а также фин. результаты.
Предметом ж/д статистики является количественная сторона явлений и процессов, присущих ж/д транспорту как особой отрасли материального производства. Ж/д ст-ка имеет свою систему показателей, отображающих условия и результаты деятельности ж/д. Эта система включает в себя показатели, характеризующие перевозки грузов и пассажиров, тех.оснащённость, наличие и использование подвижного состава, использование раб.силы, результаты фин. деятельности и другие стороны работы железных дорог [1].
Наибольшее число профессиональных заболеваний от действия вибрации возникают у машинистов электровозов и тепловозов – от 12 % до 14 % [2]. Наибольший риск развития профессиональной тугоухости имеют машинисты локомотивов со стажем работы в профессии более 14 лет.
При работе локомотивной бригады на локомотиве машинист и помощник машиниста подвергаются вибрационным и шумовым нагрузкам. В процессе долгой поездки это может оказывать негативное влияние на их состояние и самочувствие. Наиболее существенной воздействие оказывают колебания частота которых находится в диапазоне 1 – 30 Гц. Это происходит по причине того, что колебания такой частоты попадают в резонанс частот тела человека. Действие колебаний на тело человека можно охарактеризовать четырьмя основными показателями;
– интенсивность;
– спектральный состав;
– длительность и направление воздействий;
– индивидуальные особенности человека.
Вибрации воспринимаются специфическими нервными окончаниями человека, расположенных на теле человека. Они преобразуют эти возмущения в электрические сигналы, на которые реагирует человеческий мозг. Такие воздействия даже при незначительной продолжительности могут вызвать серьезные патологические отклонения. В ходе научных исследований было установлено, что у человека может возникать: усталость, притупление внимания, сужение поля зрения, ухудшение памяти. Более подробно влияние колебаний на тело человека показано на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Влияние колебаний на тело человека
В таком случае нагрузка идет на всю нервную систему, а это, в конечном итоге, помимо здоровья машиниста, влияет на безопасность движения в целом. В настоящее время динамические качества железнодорожных экипажей значительно ухудшились и не отвечают необходимым требованиям виброзащиты. Уровни вибрации на рабочих местах локомотивных бригад превышают требования стандарта на вибрацию ГОСТ 12.1.012.90. Это приводит к повышенной к повышенной утомляемости машиниста, снижает его бдительность и создает тем самым угрозу безопасности движения поездов.
4.2 Математическая модель вертикальных колебаний
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
