Теоретические основы взаимодействия колеса локомотива с рельсом в нанодиапазоне
Модель сцепления колеса и рельса при взаимодействии ходовых частей подвижного состава и пути. Влияние относительной скорости скольжения колес на температуру в пятне контакта колеса с рельсом с использованием термодинамики неравновесных процессов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.02.2018 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рис.6. Зависимость температуры поверхности рельса T от скорости скольжения vск и скорости движения v.
Будем считать, что глубина распространения тепла в рельс увеличивается пропорционально температуре, в соответствии с законом Дюлонга-Пти. Считая, что при температуре 10000К поверхность рельса очищена от загрязнений, выражение (8) примет следующий вид:
, (9)
где =0,25·106м/град. К, ?T =T-1000. Примем: е ? vск/v?vск, т.к. v"vск
На рис.7 представлена одна из зависимостей семейства кривых Т=f (vск,v) в координатах температура поверхности рельса относительная скорость скольжения. Как видно из рис.7, при >кр температура в зоне контакта уменьшается за счет увеличения глубины распространения тепла в рельсе.
Рис.7. Зависимость температуры поверхности рельса T от относительной скорости скольжения , (>кр)
Возрастание концентрации дислокации на поверхности, во первых происходит за счет термической аккомадации. Под этим термином понимают движение дислокаций в приповерхностных слоях толщиной не более 1мм, на которой располагаются примерно 108 атомных плоскостей. В случае движения локомотива со скоростью v, необходимо учитывать и скорость деформации рельса (vдц). Увеличение vдц приводит к появлению дополнительного числа дислокаций на поверхности, что объясняется возрастанием скорости генерации дислокаций в “источнике Франка и Рида”.
Выражение для определения величины концентрации дислокаций на контактной площадке получено в работе в виде:
Nд = у fа exp, (10)
где µу - коэффициент участия, Ea - энергия активации выхода дислокации на поверхность: Ea=0,1эв, Т-температура в зоне контакта, с-продольная полуось контактной площадки, v-скорость движения локомотива, tд-время взаимодействия колеса и рельса, fа - частота колебаний атомов, fа=Ик/h, здесь И-температура Дебая: И=4600К, к - постоянная Больцмана: к=1,38·10?23дж/град, h-постоянная Планка: h=6,6·10?34 дж·сек.,
у=. (11)
После подстановки (8) в выражение зависимости коэффициента разрушения пленки (Лр) от температуры получим зависимость Лр как функцию от величины относительной скорости скольжения е:
Лр () =n (е) 0,3 exp (). (12)
В соответствии с принципами построения модели выразим силу сцепления как:
Fсц=, (13)
где j - число пятен захвата на контактной площадке, i - число взаимодействий между атомами колеса и рельса в одном пятне захвата, Fj - суммарная сила взаимодействия в одном захвате, N3 - число захватов, fij - сила взаимодействия между двумя атомами колеса и рельса, Nв - число взаимодействий между атомами колеса и рельса в одном захвате.
Примем, что число пятен захвата определяется концентрацией дислокаций на поверхности Nд (T,v), тогда
Fсц==Fj•Nд (T,v) •Sа, (14)
где Sа ? активная поверхность, удовлетворяющая условие Мизиса и свободная от окислов, с находящимися на ней загрязнениями. Здесь Sа определяется из соотношения Лр= (12), Sa0 ? рассчитанная, удовлетворяющая условиям Мизеса, активная поверхность.
Выражение (14) в общем виде определяет величину силы сцепления в соответствии с излагаемыми принципами построения модели.
Отличительной особенностью характеристики сцепления колеса с рельсом является рост силы сцепления с увеличением скольжения колеса по рельсу. При движении любого неметаллического колеса по неметаллическому полотну подобной зависимости нет. Данная особенность свойственна только металлическому колесу и рельсу, по которому он двигается. Причиной этого является пластическое течение кристаллической структуры рельса, сопровождаемое выходом дислокаций на поверхность рельса. В связи с тем, что система колесо ? рельс является замкнутой, разрушение захватов приводит к возникновению силы сцепления, и одновременно действует на поверхность рельса, в направлении противоположном движению, вызывая сдвиг атомных слоев вблизи поверхности рельса.
Принципы построения модели скольжения колеса по рельсу:
1. Скольжение колеса по рельсу в режиме тяги происходит за счет пластического течения поверхностных слоев материала рельса.
2. Пластическое течение (сдвиг) поверхностных слоев происходит под действием тангенциального давления, со стороны колеса, величина которого определяет скорость скольжения колеса по рельсу.
3. Величина тангенциального давления численно равна силе разрушения захватов, действующей на активную поверхность контактной площадки.
Величину тангенциального давления выразим следующим образом:
. (15)
Подставим в это выражение значение Fсц из (15), тогда
==Fj NД. (16)
Величину силы взаимодействия в одном захвате Fj можно считать величиной постоянной Fj =С1
ф=C1•Nд (v,T). (17)
Как видно из выражения (17) относительная скорость скольжения е определяется тангенциальным давлением, силой тяги и скоростью движения локомотива.
Следует различать скольжение колеса, вызванное пластическим течением поверхностных слоев рельса, и его буксование, которое определяется отсутствием захватов из-за неопределенности кристаллической структуры тех же слоев, благодаря температуре, превышающей температуру, кристаллизации рельсовой стали. При условии скольжения можно принять, что
Fк ? Fсц = ф•Sа (18).
Выражения (17) и (18) являются функциональной зависимостью скорости скольжения колеса по рельсу от реализуемой силы тяги и скорости его движения.
Четвертая глава содержит результаты расчета и проверку адекватности предложенной модели.
Традиционно скорость скольжения колеса по рельсу считают независимой переменной. Однако на основании эксперимента А.Л. Голубенко отмечает, что скольжение колеса всегда присутствует при движении локомотива в режиме тяги. Скорость скольжения колеса по рельсу, как было установлено, является функцией тангенциального давления ф со стороны колеса на рельс, который определяется величиной силы сцепления и активной поверхностью на контактной площадке Sа. Выразим скорость скольжения через названные переменные и построим её графическую зависимость. После подстановки в (17) (10) и (8) получим выражение, определяющее тангенциальное давление на контактной площадке.
ф=C1у fа exp (19)
Представим выражение (19) в виде:
ln ф=ln (С1•fа•2а•) [?], (20)
где lnС1•fа•2а=25,7; С3=1,6•10-2дж/моль, С4=22•1,38·10?25м/моль; С5=4,14•10?21дж/моль,
После подстановки постоянных величин в (20) имеем
(21)
В полученное выражение (21) входит четыре важнейшие для подвижного состава переменные величины ф, Fк,v, е.
Воспользуемся приближением:
Fк ? Fсц = ф•Sа., (22)
Тогда:
ln=25,7+ - (23)
Выражение (23) позволяет построить зависимость относительной скорости скольжения от силы тяги локомотива и скорости его движения, представленную на рис.8.
Рис.8. Зависимость скорости сцепления от величины силы тяги и скорости движения.
Полученная зависимость свидетельствует о том, что скольжение колеса локомотива в режиме тяги есть результат пластического течения поверхностных слоев. Как видно из рисунка, при увеличении силы тяги (тангенциального давления) скорость скольжения увеличивается, т.е. увеличивается пластическое течение, следовательно, и концентрация дислокаций на поверхности рельса. Увеличение пластического течения поверхностных слоев рельса, приводит к увеличению скорости скольжения колеса по рельсу, разрушает окисную пленку с загрязнениями на её поверхности и одновременно увеличивает концентрацию дислокаций на поверхности рельса. При этом создаются условия для возникновения активных центров на поверхности колеса и рельса и происходит увеличение захватов и силы сцепления. Можно говорить, что пластическое течение поверхностных слоев рельса и связанное с ним увеличение скорости скольжения колеса по рельсу создает обратную положительную связь в процессе сцепления колеса с рельсом, при движении локомотива в режиме тяги.
Отрицательный наклон рассматриваемой функции свидетельствует о неустойчивости процесса скольжения при увеличении силы тяги и скорости локомотива, приводящий к срыву сцепления колеса с рельсом.
В соответствии со сформулированными принципами построения и требованиями к модели сцепления колеса с рельсом рассмотрим начало движения локомотива, включая момент трогания с места. Допустим, что в момент трогания локомотива скольжение отсутствует. В этом случае сила сцепления, обусловлена тангенциальными напряжениями на контактной площадке и разрушением незначительного числа захватов, возникших благодаря пластической деформации микронеровностей. В дальнейшем, при увеличении силы тяги, произойдет пластическое течение поверхностных слоев рельса и физические процессы на контактной площадке, рассмотренные раннее. С макро позиции это означает, что произойдет реализация сцепления колеса с рельсом и скольжение колеса. Тогда с учетом (13)
Fсц=, (24)
Число захватов N3 равно
N3= Nд·Sа0,
где Nд - концентрация дислокаций, (Nд ? 5·1010см-2); Sа0 - поверхность активной зоны на контактной площадке, удовлетворяющей условию Мизеса. Sа0 =0,8 см2.
Выразим ij - силу взаимодействия между двумя атомами колеса и рельса в одном захвате, как
fij =, (25)
где U0 - энергия связи одного моля в металле (U0= 104Дж/моль), Na - число Авагадро (Na= 6,02 1023 моль-1), ra - расстояние между взаимодействующими атомами примем диаметру первой Боровской орбите (ra ?2,3·10-10м). Тогда Fij равна:
fij=2·10-10Н.
Представим число взаимодействий между атомами колеса и рельса в одном захвате. Nв в виде:
(26)
Примем, что поверхностью искажения кристаллической структуры на поверхности рельса является круг. В (26) площадь искажения решётки (Sиск) на поверхности рельса в результате выхода одной дислокаций (rиск ? 3·10-6м), Si - площадь взаимодействия i-того атома в j-том захвате: r0 ?3·10-10м; Si = (r0) 2 = (3·10-10) 2м2.
После подстановки в (26) найденных значений, число взаимодействий между атомами колеса и рельса в одном захвате Nв=108.
Тогда Fj - суммарная сила взаимодействия в одном захвате равна
Fj ==2•10-2Н,
а число захватов на активной поверхности контактной площадки
УNj= N3= Nд·Sа0=4?107, (27)
где Nд - концентрация дислокаций, (Nд ?5·107см-2); Sа0=0,8см2 - поверхность активной зоны на контактной площадке, удовлетворяющей условию Мизеса.
С учётом (24), (25) и (26) преобразуем (24) к виду:
Fсц0== Nд Sа0. (28)
Найденная по (28) величина Fсц0 составляет ? 80 кН для одной контактной площадки, для случая, когда вся активная поверхность участвует в образовании захватов, т.е. когда Sа = Sа0. При наличии окисной пленки на поверхности рельса только часть активной поверхности Sа0 участвует в процессе сцепления Sа. Заменив в (28) Sа0 на Sа получим выражение для определения величины Fсц в общем случае.
С учетом того, что Nд=ц (T) и Sа=Sа0 (vск) представим выражение (28) в виде произведения
(29)
Тогда, для определения величины Fсц в зависимости от переменных Fк, скорости скольжения vск и скорости движения локомотива v, запишем систему уравнений (30), в которую входят выражения (24), (29), (9), (10), (12) и (23):
(30)
Используем известное понятие коэффициент сцепления шсц, равный , где П ? нагрузка от колеса на рельс (П=105Н). Полученная система уравнений (30) позволяет построить зависимость коэффициента сцепления от скоростей движения v и скольжения vск (рис.8), а также зависимость коэффициента сцепления от относительной скорости скольжения ? (характеристика (кривая) сцепления колеса с рельсом).
Представленная на рис.8 зависимость шсц= f (v,vск) получена впервые. В связи с этим важно проверить адекватность системы уравнений (30) и всей модели в целом. С этой целью построим кривую сцепления, полученную на основе решения системы уравнений (30) в виде зависимости шсц (е), и сопоставим её с экспериментальной кривой, приведенную Ф. Барвелом (рис.10), опубликованной в журнале “Железные дороги мира”. Как видно из этого рисунка наблюдается удовлетворительная сходимость, представленных на ней характеристик сцепления.
Рис.9. Зависимость силы сцепления от скорости скольжения колеса по рельсу и скорости движения локомотива
Рис.10. Зависимость коэффициента сцепления от относительной скорости скольжения_____ построено по экспериментальным данным Ф. Барвела; - ---- - построено на основании расчетов
Рис.11. Нормированные кривые сцепления, полученные экспериментально сплошные линии, и теоретическая пунктирная линия
Решение системы уравнений (30) позволяет найти максимальные значения коэффициента сцепления при различных скоростях движения локомотива - шбсц (v). Для наглядности сравнения экспериментальных зависимостей шэбсц (v) с полученной теоретической зависимостью шбсц (v) на (рис.11) построены нормированные кривые сцепления.
Экспериментальные зависимости шэбсц (v) взяты из правил производства тяговых расчетов для трех групп электровозов: 1 - для ВЛ10, ВЛ11, ВЛ82, ВЛ82м, 2 - для ВЛ22, ВЛ23, ВЛ8, 3 - для ВЛ60, ВЛ60р, ВЛ80к, ВЛ80т, ВЛ80р, ВЛ80с. Экспериментальные и расчетная нормированная зависимости определяются как:
=.,
Рисунки 10 и 11 подтверждают адекватность предложенной модели сцепления.
В работе применена модель сцепления колеса с рельсом при моделировании процессов трогания с места и разгона поезда. Моделирование было выполнено на базе программного пакета Matlab с использованием подсистемы Simulink из её библиотеки. Учитывались вертикальные колебания, подпрыгивание, галопирование, боковая качка тележки электровоза с осевой схемой 2о-2о, а также крутильные колебания в её тяговой передаче. На рис.12 представлена разработанная структурная схема модели сцепления в программном пакете Matlab.
Рис.12 Блок-схема модели сцепления в программном пакете Matlab
Входными сигналами для данной блок схемы являются значения линейной скорости движения v и величина силы тяги локомотива Fк.
Результаты моделирования автоколебаний механической части электропривода электровоза, при реализации сцепления в режиме трогании локомотива представлены на рис.13-17. На рис.13 представлены временные зависимости силы тяги Fк (кривая а), относительной скорости скольжения е (кривая б), силы сцепления колеса с рельсом Fсц (кривая в) скорости скольжения колеса (кривая с) и скорости колеса локомотива по рельсу (кривая д), с момента трогания локомотива с места до его разгона при величине тока якоря 1063А.
Из рисунка видно, что на кривых б, в, с, д вблизи до и после достижения относительной скоростью скольжения критической величины (екр) наблюдается периодические изменения функций с частотой около 70гц. При данном токе якоря, как видно из кривой в, наступает пробуксовка колеса.
Fк х 10-2Н а)
t, с
е б)
t с
Fсц х 10-5 в)
t с
v м/с г)
t с
v м/с д)
t с
Рис.13. Временные зависимости силы тяги Fк (а), относительной скорости скольжения е (б), силы сцепления колеса с рельсом Fсц (в) скорости скольжения колеса (г) и скорости колеса локомотива по рельсу (д) при токе якоря 1063А
В начале сила сцепления падает, затем несколько восстанавливается, причем пробуксовка колеса сопровождается высокочастотным изменением величины силы сцепления. При екр температура поверхностных слоев на контактной площадке (Tпл) достигает порядка 10000K (Tкр), вблизи этой температуры, в упомянутых слоях, наступает потеря сопротивления сдвигу, чем и объясняется процесс буксования. Т.е. при температуре Tпл близкой к Tкр наступает неравновесное состояние кристаллической структуры поверхностных слоев. В результате происходит недетерминированный процесс установления и разрушения захватов, который приводит к скачкообразному изменению, в соответствии с выражением (30), величины силы сцепления, наблюдаемым на рис.13 (кривая в).
В данном случае сила сцепления выступает в качестве переменной силы, действующей в системе экипаж - путь. Отметим, что нет высокочастотных составляющих ни у одной из функций представленных на рис 13, при е < екр и при е >> екр. Это объясняется тем, что кристаллическая структура поверхностных слоев контактной площадки находится в разных, но равновесных состояниях. В первом случае температура кристаллической структуры меньше Tкр и она находится в равновесном состоянии, при котором происходит её пластическое течение, а во втором случае кристаллическая структура не обладает способностью к сопротивлению сдвига, находясь в другом, но также равновесном состоянии.
На рис.14 представлена характеристика сцепления (фазовая траектория) (кривая а) и фрагмент этой характеристики сцепления при 0,031< е <0,037 (кривая б), построенная по данным из рис.13. Нижняя ветвь фазовой траекторией свидетельствует о наличии автоколебаний колеса локомотива, частотой около 5гц (рис.14, в) На кривой б рис.14, отчетливо видны фазовые траектории, малая часть из которых являются замкнутыми кривыми. Рассматриваемые траектории соответствуют движению неконсервативной неустойчивой системы с большим отрицательным вязким трением.
Представленные на рисунке 13 временные зависимости F (t),v (t), vск (t) дают возможность построить трехмерную фазовую траекторию, с помощью которой получим боле полную информацию об автоколебаниях колеса. На рис.15, а представлены трехмерная фазовая траектория автоколебаний колеса в фазовом пространстве Fсц,v,vск и её проекция на три координатные плоскости. На рис.15, б фрагмент той же фазовой траектории в пределах силы сцепления 3,2·105Н <Fсц <3,3·105Н. и скорости колеса локомотива 0,55м/с <v<0,58м/с. На рис.15, б на фазовой траектории F (v) видны два отрицательных наклона. Отрицательный наклон фазовой траектории F (v) бывает в случае мягкого возбуждения автоколебаний. Следовательно, автоколебания колеса и системы экипаж-путь происходит под действием диссипативной составляющей силы сцепления, являющейся стабилизирующей силой для колебательного процесса, и вызывающей уменьшение силы сцепления.
В соответствии с принятыми в работе определениями, имеется устойчивый предельный цикл (замкнутая фазовая траектория) и неустойчивое колебательное движение (незамкнутая траектория). Из рассматриваемого рисунка видно, что автоколебания колеса являются местным неустойчивым движением. Неустойчивое автоколебательное движение колеса является результатом неравновесного состояния поверхностных слоев стали рельса на контактной площадке. Можно считать обоснованным утверждением, что автоколебания колеса означают пробуксовку колеса.
Рис.14 Характеристика сцепления а-в пределах 0,031<е<0,042; б-в пределах 0,031<е<0,037, при токе якоря 1063А.
Рис.15. Трехмерная фазовая траектория автоколебаний колеса локомотива
а-0 <Fсц<3,4·105Н; б-3,2·105Н <Fсц<3,3·105Н
При величине тока якоря Iя=1000А относительная скорость скольжения колес не достигает критической величины, кристаллическая структура поверхностных слоев контактной площадки находится в равновесном состоянии, и как следствие этого отсутствуют автоколебания системы. В этом случае характеристика сцепления (фазовая траектория колебаний) не замкнута.
Анализ временных зависимостей силы тяги Fк, относительной скорости скольжения е и величины силы сцепления Fсц (рис.16, а, б и в) при величине тока якоря Iя?1100А показывает, что сила сцепления вначале возрастает и при е=екр достигает своего максимума. Затем происходит срыв сцепления, буксование и уменьшение Fсц до 0,3 кН. При этом наблюдаются высокочастотные составляющие с малой амплитудой величин е и Fсц.
Однако, фазовая траектория (рис.17), построенная по данным рис.16 является незамкнутой, т.е. автоколебания колеса в данном режиме трогании локомотива отсутствуют. Этот факт объясняется тем, что амплитуда изменений е и Fсц незначительна, кроме того, максимальные значения силы сцепления и относительной скорости скольжения достигаются за короткое время около 0,1с, поэтому неравновесное состояние кристаллической структуры поверхностных слоев контактной площадки во времени практически отсутствует. В силу этого не наблюдается в системе существенных изменений сил сцепления и генерации автоколебаний.
Fк х 10-2Н а)
t, с
е б)
t, с
Fсц х10-5Н в)
t, с
Рис.16 Временные зависимости: а - силы тяги Fк; б - величины относительной скорости скольжения е; в - силы сцепления Fсц при токе якоря 1100А
Рис.17 Характеристика сцепления при токе якоря ?1100А
Предложенная в работе модель сцепления колеса с рельсом и полученные на её основе система уравнений (30) и трехкоординатная характеристика сцепления (рис.9) позволила рассмотреть условия, возникновения автоколебаний колеса на рельсе и установить взаимосвязь между автоколебаниями с неравновесным состоянием приповерхностных слоёв рельса на контактной площадке, вызывающим срыв сцепления.
Основные результаты и выводы
По специальности 05.22.07 - Подвижной состав, тяга и электрификация:
1. Существующие модели сцепления колеса с рельсом, применяемые для динамических и тяговых расчетов при взаимодействии подвижного состава и пути, носят феноменологический характер, и не отражает физических особенностей, происходящих на контактной площадке и в целом в системе колесо ? рельс.
2. Проведенными исследованиями установлено, что основными факторами, определяющими величину сцепления, являются концентрация дислокаций на контактной площадке и температура её приповерхностных слоев, величина которой зависит от скорости скольжения колеса, скорости движения локомотива и силы его тяги. В работе получена аналитическая зависимость температуры поверхностных слоев рельса от указанных параметров. В отличие от существующих методов для её определения, применено интегральное уравнение, позволяющее определить температуру при движении источника тепла и загрязнения поверхности рельса.
3. Исследованиями установлено, что
причиной разрушения окисных пленок, на поверхности рельсовой стали, с находящимися на них загрязнениями, является различие в объемной деформации окисла и стали, различие в значении их коэффициентов теплового расширения, а также скольжение колеса по рельсу;
поверхности взаимодействия колеса с рельсом следует считать гладкими, поскольку давление со стороны колеса на рельс больше чем в два раза превышает предел текучести рельсовой стали;
температура приповерхностных слоев контактной площадки при критическом значении относительной скорости скольжения достигает 10000K. При этой температуре происходит потеря сопротивления этими слоями деформации сдвигу;
скорость скольжения колеса по рельсу не является независимой величиной. Её величина определяется, силой тягой и скоростью локомотива.
4. На основании полученных результатов с учётом термодинамики взаимодействия двух стальных поверхностей, не имеющих шероховатости, и разработанных принципов
построена физическая модель сцепления колеса с рельсом, отличающаяся от известных моделей тем, что она устанавливает рост силы сцепления с увеличением скорости скольжения колеса по рельсу, адекватный эксперименту;
впервые разработана теоретическая модель скольжения колеса по рельсу.
получена аналитическая зависимость скорости скольжения колеса по рельсу от силы тяги локомотива и скорости его движения, что позволило построить её график и установить, что скольжение колеса локомотива в режиме тяги - есть результат пластического течения поверхностных слоёв рельса. При увеличении силы тяги скорость скольжения увеличивается. Отрицательный наклон функции свидетельствует о неустойчивости процесса скольжения при увеличении силы тяги и скорости движения локомотива, приводящий к срыву сцепления.
5. Впервые получено теоретическим путём графическая трёхмерная зависимость силы сцепления от скорости скольжения колеса локомотива по рельсу и скорости движения локомотива.
6. Сравнение результатов расчётов выполненных по полученной модели с экспериментальными данными трёх групп электровозов (ВЛ10, ВЛ11, ВЛ82, ВЛ82м), (ВЛ22, ВЛ23, ВЛ8), (ВЛ60р, ВЛ80к, ВЛ80т, ВЛ80р, ВЛ80с), показывают удовлетворительную сходимость, в пределах 10%, что подтверждает достоверность разработанной физической модели сцепления.
7. На основе полученных физических моделей проведено моделирование процессов трогания с места и разгона локомотива с учётом подпрыгивания, галопирования, боковой качки тележки электровоза с осевой схемой 2о-2о и крутильных колебаний в её тяговом приводе.
В результате моделирования установлено, что при срыве сцепления с последующей пробуксовкой колесо локомотива совершает автоколебания, причиной которых является неравновесное состояние приповерхностных слоёв колеса и рельса на контактной площадке, вызванной увеличением температуры приповерхностных слоёв до 10000К.
По специальности - 05.16.01 Металловедение и термическая обработка металлов:
8. В ходе выполнения работы установлено:
при воздействии друг на друга стальных поверхностей в любом технологическом процессе независимо от массы и конфигурации тел, в том числе и при движении колеса по рельсу, возникают условия для установления физического взаимодействия между поверхностями, если в них действуют тангенциальные напряжения, вызывающие пластическую деформацию;
пластическая деформация в твердом теле приводит к выделению на его поверхности энергии, созданию активных центров: нелинейной деформации поверхности и нарушению связей поверхностных атомов с кристаллической структурой в объеме;
при контакте колесо ? рельс в области контакта возникает пластическая деформация, приводящая к появлению активных центров на поверхности колеса и рельса число которых пропорционально тангенциальному давлению со стороны колеса на рельс.
Основные положения диссертации, опубликованные в следующих работах
1. Н.Н. Ляпушкин, А.Н. Савоськин. К вопросу о механизме сцепления колесо-рельс подвижного состава. Тезисы докладов Научно-практической конференции, “Колесо-рельс 2003”, М. ВНИИЖТ, с.128-129
2. Н.Н. Ляпушкин, А.Н. Савоськин. Кинетика процесса сцепления колесо-рельс. Вестник X1 Международной конференции “Проблемы механики железнодорожного транспорта”, Днепропетровск, 2004, с.116
3. Н.Н. Ляпушкин, А.Н. Савоськин. Анализ процесса сцепления колесо-рельс. Вестник X11 Международной конференции “Проблемы механики железнодорожного транспорта”, Днепропетровск, 2005, с.92-94.
4. Н.Н. Ляпушкин, А.Н. Савоськин. Коэффициент сцепления и относительная скорость скольжения колеса по рельсу. Соискатель, Москва, 2005, №1, с.116-119.
5. Н.Н. Ляпушкин, А.Н. Савоськин, А.А. Чучин. Физические процессы при скольжении колеса по рельсу. Мир транспорта, Москва, 2006, №4, с.16-23.
6. Н.Н. Ляпушкин. Сталь-пленка: фрикционные связи. Мир транспорта, Москва, 2007, №1, с 62-65.
7. Н.Н. Ляпушкин, А.Н. Савоськин, А.А. Чучин. Автоколебания колеса при срыве сцепления его с рельсом. Труды Всероссийской научно-практической конференции “Транспорт России: проблемы и перспективы”, Москва, 2007. с.66-71
8. Н.Н. Ляпушкин, Сопоставление процессов холодной сварки в условиях трения скольжения и качения колеса по рельсу со скольжением. Наука и техника транспорта, Москва, 2007, №2, с.73-78.
9. Н.Н. Ляпушкин, А.Н. Савоськин, Модель физических процессов в пятне контакта при движении колеса по рельсу со скольжением. Наука и техника транспорта, Москва, 2008, №1 с.69-74.
10. Н.Н. Ляпушкин, А.Н. Савоськин, Расчет температуры в контакте колесо-рельс при скольжении. Мир транспорта, Москва, 2005, №1, с 28-30
11. Ляпушкин Н.Н., Савоськин А.Н. Окисная пленка рельса и её влияние на фрикционные свойства системы колесо-рельс. Транспорт: наука, техника, управление. Сборник обзорной информации. М, ВИНИТИ, 2008, №4.
12. Н.Н. Ляпушкин, Термодинамика взаимодействия поверхностей колеса локомотива и рельса. Мир транспорта, Москва, 2008, №1, с 42-44
13. Н.Н. Ляпушкин, Р.С. Бендтиткис. Авторское свидетельство № 712297 Устройство для увеличения сцепления колеса с рельсом.
14. Р.С. Бендтиткис, Н.Н. Ляпушкин, Н.А. Панькин Авторское свидетельство № 712296 Способ увеличения сцепления колеса с рельсом.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение основных параметров и расчет механизма подъема крана. Канат, конструктивный диаметр барабана и блоков. Электродвигатель, редуктор, тормоз. Расчет механизма передвижения моста. Ходовые колеса и рельсы. Проверка запаса сцепления колес с рельсом.
курсовая работа [93,1 K], добавлен 16.02.2016Классификация зубчатых колес по форме профиля зубьев, их типу, взаимному расположению осей валов. Основные элементі зубчатого колеса. Расчет основных геометрических параметров цилиндрической зубчатой передачи. Измерение диаметра вершин зубьев колеса.
презентация [4,4 M], добавлен 20.05.2015Изучение теоретических основ нарезания зубчатых колес методом обкатки зубчатой рейкой. Построение профилей колес с помощью прибора. Фрезерование зубьев цилиндрического колеса. Форма зуба в зависимости от смещения. Положение рейки относительно колеса.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 04.06.2009Расчет и выбор посадок подшипников скольжения, с натягом для соединения зубчатого венца со ступицей, переходных посадок для соединения червячного колеса с валом. Материал зубчатого венца. Диапазон и число членов параметрического ряда механизма.
курсовая работа [458,4 K], добавлен 20.11.2010Выбор электродвигателя и кинематический расчет редуктора, определение параметров зубчатых колес, валов, шестерни и колеса. Проверка долговечности подшипников, шпоночных соединений. Выбор посадок зубчатого колеса и подшипников. Выбор сорта масла.
курсовая работа [195,3 K], добавлен 20.11.2010Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчет зубчатых колес редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса. Расчет клиноременной передачи. Этапы компоновки редуктора. Проверка долговечности подшипников. Посадки зубчатого колеса и звездочки.
курсовая работа [298,5 K], добавлен 22.08.2013Описание работы зубчатого колеса и предъявляемые к нему требования. Химический состав, механические свойства и температуры критических точек стали 18ХГТ. Технология химико-термической обработки зубчатого колеса из стали 18ХГТ, контроль качества.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 29.11.2014Карта технологического маршрута обработки червячного колеса. Расчет припусков и предельных размеров на обработку изделия. Разработка управляющей программы. Обоснование и выбор зажимного приспособления. Расчет вентиляции производственных помещений.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 29.08.2012Силовые и кинематические параметры привода. Скорость скольжения в зоне контакта. Контактное напряжение на рабочей поверхности зуба колеса. Коэффициент неравномерности распределения нагрузки. Расчет сил зацепления и петлевой расчет червячной передачи.
курсовая работа [88,6 K], добавлен 21.05.2009Расчет на прочность пера лопатки рабочего колеса первой ступени компрессора высокого давления. Прочностной расчет лопаточного замка: замковой части лопатки и диска рабочего колеса. Расчет динамики первой формы колебаний пера рабочей лопатки колеса.
курсовая работа [958,5 K], добавлен 27.02.2012Краткие сведения из геометрии и кинематики эвольвентных зубчатых зацеплений. Характеристика основных видов разрушения зубьев и методы производства зубчатых колес. Основные составляющие зубчатых редукторов: валы, оси и подшипники качения и скольжения.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.10.2012Изучение проектирования зубчатой передачи, выбора подшипников и способа смазки и смазочного материала для узлов, конструирования зубчатого колеса. Расчет шпоночного соединения зубчатого колеса с валом. Анализ техники безопасности при сборке и монтаже.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 02.05.2011Недостатки резьбовых соединений. Стандартизованные элементы детали. Передача вращательного движения от одного вала к другому. Ориентировочные соотношения размеров зубчатого колеса. Соединение с помощью призматической шпонки. Эскиз зубчатого колеса.
реферат [1,2 M], добавлен 15.04.2014Коэффициент смещения инструмента при нарезании червячного колеса. Допускаемые контактные напряжения при длительном сроке эксплуатации для шестерни. Действующие напряжения изгиба у ножки зуба червячного колеса. Мощность на выходном и ведущем валах.
курсовая работа [490,1 K], добавлен 09.01.2015Материал для изготовления зубчатых колес, их конструктивные и технологические особенности. Сущность химико-термической обработки зубчатых колес. Погрешности изготовления зубчатых колес. Технологический маршрут обработки цементируемого зубчатого колеса.
реферат [16,6 K], добавлен 17.01.2012Технологический маршрут обработки ступицы переднего колеса автомобиля и выбор режущих инструментов. Необходимость введения изменений в конструкцию детали, проектирование станочного приспособления и производственного участка и оптимизация режимов резания.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 17.10.2010Условия работы червячного колеса в зацеплении с червячным валом редуктора привода лифта. Анализ технических условий на изготовление изделия. Определение типа и организационной формы производства. Разработка управляющей программы на станке с ЧПУ.
дипломная работа [180,5 K], добавлен 25.07.2012Розробка пристосування для ремонту і відновлення деталі переднього колеса автомобіля ГАЗ-53. Розрахунок режимів при розточуванні (надання отвору правильної форми). Технічні характеристики токарно-гвинторізального верстата 1К-62, його основні вузли.
курсовая работа [736,5 K], добавлен 13.03.2013Расчет посадки в сопряжении внутреннего и наружного кольца подшипника со стаканом. Определение гладких цилиндрических сопряжений. Расчет жестких калибров и диаметров номинального профиля резьбового соединения. Шлицевое соединение вала привода колеса.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 14.11.2012Центробежные насосы и их применение. Основные элементы центробежного насоса. Назначение, устройство и техническая характеристика насосов. Капитальный ремонт центробежных насосов типа "НМ". Указания по дефектации деталей. Обточка рабочего колеса.
курсовая работа [51,3 K], добавлен 26.06.2011
