ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 39
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Методы повышения коэффициента сцепления
-
Трибологический метод – метод, основанный на взаимодействии твердых тел при их относительном перемещении, зачастую совмещенный с применением третьего тела между двумя взаимодействующими.
Трибология – это наука, изучающая взаимодействие твердых тел при их относительном перемещении, при этом проводятся исследования объектов на трение и износ.
Основные параметры, которые измеряются в процессе трибологических исследований: изнашивание – процесс постепенного уменьшения объемов тела, его деформации; износ – результат процесса изнашивания; износостойкость – способность сопротивления изнашиванию; ресурс – срок службы образца при функционировании в заданных условиях
В процессе исследования определяют два вида износа: предельный и допустимый. Первый характеризует степень изменения параметров образца, при которых он перестает выполнять свои функции, второй – изменение основных величин детали при сохранении ее работоспособности.
Примерами реализации конструктивного метода является применение кварцевого песка, модификаторов трения, устройств активации трения локомотива.
Рисунок 2.5 – Элемент активатора трения
-
Конструктивный метод – основан на внесении в конструкцию локомотива устройств, предназначенных для выравнивания (стабилизации) нагрузки между колесными парами тележки (тележек) за счет саморегулирования.
Примерами реализации конструктивного метода является применение на локомотивах ранних годов выпуска балансиров, системы реактивных тяг, а также балласта.
Рис. 34. Сбалансированное рессорное подвешивание электровоза ВЛ60
1 — цилиндрическая пружина; 2 — листовая рессора; 3 — кронштейн боковых опор; 4 — тормозная система; 5 — балансир; 6 — подвеска ТЭД; 7 – поводок; 8 – прилив листовых рессор; 9 – кронштейн ТЭД
Рис. 23. Наклонная тяга электровоза ЭП1
Угол наклона тяг выбирают так, чтобы продолжения их геометрических осей пересекались в центре тележки на уровне поверхности головок рельсов. Это эквивалентно расположению точки передачи силы тяги на уровне головки рельса и не вызывает перераспределения вертикальных сил между отдельными колесными парами.
Достоинства и недостатки методов
Реализация технических решений в рамках применения трибологического метода повышения коэффициента сцепления осложняется отсутствием унификации при подходе к разработке этих решений. Существенное отличие устройств наблюдается как в их конструктивных особенностях, так и в используемом составе, предназначенном для повышения коэффициента сцепления.
Применение различных рабочих сред, как то: - кварцевый песок, активирующее трение вещество (специальный состав, представляющим собой композицию, состоящую из смеси минерального или синтетического масла, стабилизированных мылами или другими загустителями, с добавлением функциональных присадок), модификатор трения - твердое вещество, обладающее необходимыми для активатора трения служебными свойствами, сохраняющее при работе агрегатное состояние и состоящее из антифрикционного компонента, связующего вещества, смеси растворителей и добавок различного назначения.
Реализация технических решений в рамках применения конструктивного метода повышения коэффициента сцепления характеризуется следующим.
Следует иметь в виду, что сбалансированное рессорное подвешивание может только распределять между колесами и поддерживать переданную нагрузку, но чтобы эта нагрузка действительно была проектной, необходимо так располагать на тележке опоры кузова, чтобы их нагрузка вместе с нагрузкой от веса тележки давали равнодействующую, совпадающую с равнодействующей реакции рельсов от заданной проектной нагрузки. Процесс восстановления проектных нагрузок при неровности пути идет в два приема: сначала балансиры только выравнивают нагрузку сбалансированных рессор за счет своего вращения, причем соответствующая точка подвешивания продолжает нести нагрузку, затем поворот надрессорного строения вокруг продольной или поперечной осей выравнивает нагрузки всех рессор. Поворот балансиров, а тем более и надрессорного строения всей тележки связан при высоких скоростях движения с появлением достаточно высоких инерционных сил, что снижает эффективность работы балансиров при движении по неровностям пути, в связи на современных локомотивах от этой системы отказались.
Применение трубчатых элементов в конструкции наклонных тяг создает необходимость восприятия и передачи торсионным элементом (трубой) не только растягивающих и крутящих усилий, на реализацию которых она и рассчитана, но вызывает также воздействие сжимающих усилий, для которых трубчатый элемент не предназначен. С точки зрения теории твердого деформируемого тела, усилия, возникающие в трубчатом элементе и в нити одинаковы, т.е. в конструкции многих локомотивов заложено сжатие этой «нити» и для обеспечения ее надежной работы выполняют подобную конструкцию с большим запасом прочности.
V.E._Rozenfeld,_I.P._Isaev,_N.I._Sidorov,_M.I._- Из книги Теория электрической тяги
Со слов «существует мнение»
Зачастую, реализация трибологического метода в условиях необходимости повышения коэффициента сцепления для конкретных условий участка обслуживания или перегона железной дороги является более простым, быстро реализуемым и менее затратным по сравнению с конструкционным.
Для 3 главы
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способам повышения реализуемой силы тяги локомотива при движении поезда по рельсовому пути в реальных условиях эксплуатации, например на карьерах в горной промышленности в зимних условиях.
На железных дорогах Северного региона и Сибири в зимних условиях на рельсах появляется ледяная корка в виде так называемого «черного налета», толщина которого может доходить до 1 мм. Название ледяной корки обусловлено наличием в ее структуре мелкодисперсных продуктов износа колес, рельсов, тормозных колодок подвижного состава и частиц смазки [1].
В процессе движения подвижного состава при повышенных углах подъема рельсового пути в условиях промышленных карьеров (до 60-80 промилле) колесные пары локомотива при наличии на рельсах ледяной корки могут двигаться с пробуксовкой, что приведет к снижению коэффициента сцепления и, следовательно, к уменьшению тягового усилия локомотива.
Известен способ увеличения сцепления колеса локомотива с рельсом, заключающийся в подаче сухого песка к точкам контакта колес с рельсами [2]. Данный способ для применения в зимних условиях не пригоден, так как непрерывно подаваемое, при этом, в зону контакта количество песка значительно превышает требуемое количество и его избыток засоряет рельсовый путь. Кроме того, следует учесть условия зимнего климата, длящегося в России несколько месяцев при температуре -25°…-40°C, и повышенные углы подъема карьерного рельсового пути.
Техническим результатом изобретения является увеличение сцепления колеса с рельсом и повышение тягового усилия локомотива в зимних условиях.
На фиг.1 изображена схема реализации способа увеличения сцепления колеса с рельсом в зимних условиях.
Способ увеличения сцепления колеса с рельсом и повышения тягового усилия локомотива в зимних условиях заключается в следующем.
Абразивный материал, например сухой кварцевый песок, из бункера 1 перемещают в индуктор 2, нагревая до требуемой температуры, транспортируют через отрегулированные на разное количество подачи песка форсунки 3, подают в зону контакта 4 колеса 5 с рельсом 6 по трубопроводам 7, 8, 9 через сопло 10. Далее нагретый песок, попав в зону 4 на ледяную корку перед колесом 5 на поверхности рельса 6, интенсивно растапливает ее и создает условия для обеспечения нормальных условий взаимодействия нагретых частиц песка с колесом и рельсом.
В зависимости от условий эксплуатации в зону 4 подают необходимое количество песка путем включения той или иной форсунки с помощью электропневматических клапанов 11, 12, 13. Нажатием кнопок 14, 15, 16 воздух от питающей магистрали 17 через разобщающий кран 18 и соответствующие электропневматические клапаны подводят к песочным форсункам.
Температуру нагрева песка в индукторе 2 определяют исходя из следующих соображений. Согласно имеющимся сведениям при нагреве поверхности на 18…20°С выше температуры окружающего воздуха происходит интенсивная сухая возгонка льда [1], (с.82). Здесь приводится формула для определения температуры подогрева рельса tр.
где tв- температура воздуха в °С.
Учитывая вышеизложенное, приняв температуру нагретого рельса равной температуре песка, формулу (1) можно представить в виде
где tn- температура нагрева песка, °С;
Kп- коэффициент, учитывающий тепловые потери вследствие адиабатического расширения поступающей из трубопровода 3 воздушно-песочной смеси при доставке песка через пескоподающие трубы 7, 8, 9 из индуктора 2 к соплу 10. Коэффициент Kптакже зависит от технических характеристик устройства, реализующего подачу песка согласно данному способу. В среднем Kпможно принять равным 1,2…1,5.
Например, при температуре воздуха: -30°, принимая Kп=1,35 по формуле (2), получим tn=1,16·(-30)+1,35·16=-13,2.
Таким образом, при температуре воздуха -30°С достаточно довести температуру песка до -13.2°С. Значение коэффициента Kпследует уточнять в зависимости от реальных параметров системы нагреватель - транспортирующая пескопроводная система.
Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить повышение коэффициента сцепления и, следовательно, увеличение тягового усилия локомотива. В результате уменьшения пробуксовки колесных пар уменьшится износ бандажей колесных пар тягового оборудования и рельсов, что позволит избежать дополнительных энергетических потерь, связанных с буксованием. Кроме того, нагрев песка способствует уменьшению вероятности его смерзания в пескоподающей системе в зимних условиях.
В связи с универсальностью этот способ может быть применен для всех видов железнодорожных транспортных средств независимо от типа приводного механизма колесных пар: локомотивов с электрической и тепловой тягой, различных путевых машин, используемых на железнодорожном транспорте, а также для тяговых агрегатов, применяемых в горной промышленности.
Источники информации
1. Косиков С.И. Фрикционные свойства железнодорожных рельсов. М., Наука, 1967, 111 с.
2. Филонов С.П., Гибалов А.И. и др. Тепловоз 2ТЭ116. Песочная система. М., Транспорт, 1985.
3. Способ регулирования подачи песка под колеса рельсового подвижного состава, а.с. 935356, кл. B61C 15/10, B60B 39/04.
4. Устройство для подачи песка под колеса локомотива, а.с. 1507619, B 61 C 15/10.