Эффективность использования железнодорожных путей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

колесо рельса износостойкость гребень

Введение

1. Взаимодействие элементов колёсных пар СПСС и рельсов

1.1 Виды СПСС

1.2 Устройство колесных пар мотовозов

1.3 Взаимодействие колеса и рельса в различных условиях

2. Имеющиеся проблемы в системе «колесо-рельс»

2.1 Система «колесо-рельс»

2.2 Лубрикация - как главное направление усилий по предотвращению износа контактирующих поверхностей

3. Повышение износостойкости гребней колес в системе колесо-рельс на примере МПТ-4

3.1 Возможные варианты решения проблемы

3.2 Внедрение стержней для подачи третьего материала в контактную поверхность

4. Экономическая часть

4.1 Калькуляция затрат

4.2 Срок окупаемости

5. Требования охраны труда при производстве обточке парных колёс

Заключение

Список использованных источников



Введение

Несоответствие параметров взаимодействия пути и подвижного состава на путевой линии стран РФ и других стран привело к резкому росту числа дефектов рельсов, интенсивному износу рельсов и колес.

Устранение чрезмерного сужения рельсов положительно сказалось на уменьшении дефектов рельсов и колес.

Совершенствование методов определения рациональных методов колебательного взаимодействия и контроля за развитием систем, инструментов и материалов, снижения износа элементов гусениц и промышленного прокатного оборудования, а также увеличения срока службы колес, имеющих практическое значение. Реализация этих задач позволяет обеспечить:

увеличение ресурса колес;

снижение устойчивости к движению поездов на кривых и прямых участках пути с экономией топливно-энергетических ресурсов; повышение уровня безопасности движения на железнодорожном транспорте;

случшение экологических показателей железнодорожного транспорта (снижение шума, вибрации и загрязнения окружающей среды).

Условия соединения по бокам рабочих поверхностей колес и штоков определяются опорами. Для решения проблемы увеличения ресурса колес и рельсов необходимо, опираясь на знание литературы, изучить работу локомотива, рассмотреть причины износа и улучшить условия реакции подвижного состава.



1. Взаимодействие элементов колёсных пар СПСС и рельсов

1.1 Виды СПСС

Самоходные специальные передвижные машины-это специальные грузовые машины, предназначенные для перевозки материалов для производственных работ или доставки рабочих на рабочее место, автономные железнодорожные строительные машины для перевозки тяговых вагонов.

В зависимости от вида выполняемых работ локомотивы подразделяются на коробчатые (грузовые и пассажирские), шунтовые и промышленные, в том числе работающие в составе тягового агрегата [1].

Тяговые функции подвижного состава выполняют вагоны: электрические и дизельные поезда, вагоны и некоторые специальные самоходные переносные устройства-локомотивы и взлетно-посадочные полосы. Это самоходный пассажирский транспорт, используемый для перевозки пассажиров, рабочих и оборудования низкой плотности к месту работы, инспекционных поездок и т. д. Достаточное количество самоходных (автоматических) и несамоходных (глубоководных) пассажирских вагонов, кабин главного и заднего управления создает электрическую компанию для профессиональных пригородных или межрегиональных пассажирских перевозок (включая высокоскоростную связь).

В зависимости от источника питания самоходный подвижной состав подразделяется на автономный и неавтономный [1].

Самоходный подвижной состав включает тепловозы, моторные локомотивы, газотурбовозы, тепловозы, двигатели, железнодорожные автобусы и другие самоходные мобильные устройства, оснащенные первичным двигателем, вырабатывающим механическую энергию из жидкого, твердого или газообразного топлива на устройстве.

Тепловозы, дизельные поезда, автобусы, легковые автомобили и самоходные передвижные установки с жидким дизельным топливом, некогда служившие источником энергии, оснащены двигателем внутреннего сгорания-дизелем, преобразующим тепловую энергию сгорания топлива. Это самоходные мобильные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания малой мощности - автоматическими машинами для работы и поддержки, которые нужны.

Газотурбинные двигатели, работающими на топливе низкого качества (мазут, сырая нефть, сжиженный газ), могут развивать очень высокую тягу. В газотурбинном двигателе энергия сжатого и нагретого газа при механическом движении превращается в вал газовой турбины. Недостатком газотурбовозов является их низкий КПД при неполной нагрузке и инерции, поэтому в настоящее время использование таких локомотивов не получило широкого распространения[2].

Паровозы используют паровой двигатель в качестве источника механической энергии, где для нагрева воды используется тепловая энергия сгоревшего топлива, которое, в свою очередь, превращается в пар, расширяется и поочередно присоединяется к поршням к ведущим колесам. Из-за низкого КПД Локомотива (не более 25%) и жесткости его элементов локомотивы были выведены из нормальной эксплуатации.

Это не автономный резервуар, не основной источник энергии, который он получает через существующие коллекторы и контактную сеть стационарных источников - тяговые станции.

Электрическая энергия преобразуется в механическую энергию с электрическими тяговыми двигателями [2].

К неавтономному самоходному подвижному составу (электроподвижному составу, ЭПС) относятся электровозы и электропоезда.

Основные характеристики машин: тип прикладываемой силы, тип трансмиссии, осевой тип, длина (с автоматическими цепями по осям), вес на стыке (комбинированный), высокая тяга и конструктивная скорость.

Самоходные специальные передвижные машины-это специальные грузовые машины, предназначенные для перевозки материалов для производственных работ или доставки рабочих на рабочее место, автономные железнодорожные строительные машины для перевозки тяговых вагонов.

Обычные кузова предназначены для размещения сборочных единиц и комплектов (силовая установка, трансмиссия). Тело также воспринимает и передает вертикальные силы, возникающие в результате аэробных движений и работы специального оборудования.

Дополнительная рама, два продольных квадратных сечения швеллер балок. Балки соединяются друг с другом посредством регулирующих направляющих и промежуточных поперечных креплений. Стороны каркаса усилены продольными каналами, соединенными с опорными кронштейнами и основной продольной балкой. Для установки колесных пар в основную продольную балку приваривают оси, на которые опираются цилиндрические пружины подвески, и направляющие пластины из листовой стали [7].

Рама имеет пол из гофрированного стального листа, в котором имеются отверстия и ворота для установки оборудования и входа. Например, лампы с высокой мощностью двигателя представляют собой нижнюю дверь в консольной части шасси, которая позволяет двигателю управлять снизу и предотвращает попадание пыли, снега и других посторонних предметов под капот.

В зависимости от конструкции примененного на ССПС автосцепного оборудования концевая часть рамы может иметь свои особенности. Так, если на ССПС устанавливается фрикционная автосцепка, на раме предусматриваются упоры 7, для установки поглощающего аппарата. При установке на ССПС жесткой паровозной автосцепки на буферном брусе болтами закрепляется ударная розетка 11.

На раме предусмотрены кронштейны 9, 10 для крепления оборудования. В местах захода на платформу предусмотрены подножки. В зависимости от назначения ССПС конструкция боковых сторон рамы может также быть различной. Например, на раме автодрезины ДГК^У имеются откидные борта, а на раме автомотрис АДМ - металлические ограждения высотой 1000 мм.

Под буферными брусьями рамы устанавливаются путеочистители для очистки пути от посторонних предметов[8].

Листовые рамы применяются на мотовозах ТГК-2М.

рис. Листовая рама мотовоза ТГК-2М: 1 - продольные боковые листы; 2, 7 - торцовые листы; 3 - опоры дизеля; 4 - настильный лист; 5 - розетка; 6 - опоры домкратов; а - буксовые вырезы

Листовая рама состоит из двух основных продольных листов 1, связанных между собой торцовыми 2 и промежуточными креплениями. Боковые продольные листы рамы имеют по два прямоугольных буксовых выреза а.

1.2 Устройство колесных пар мотовозов

Колесные пары ССПС являются наиболее ответственными частями экипажа. На ось ведущей колесной пары передается от двигателя через трансмиссию вращающий момент, стремящийся вращать колеса вокруг их оси. Сила трения, возникающая между колесами и рельсами, препятствует проскальзыванию колес по рельсам. В результате образуется внешняя сила тяги, за счет которой осуществляется поступательное движение ССПС вдоль рельсов, в сторону направления движения вращения колес.

На ССПС в основном применяются ведущие колесные пары (рис. 1), состоящие из: двух колес 1, оси 2 и шестерни осевого редуктора 3.

Рис. 1 Приводная колесная пара: 1 - колеса; 2 - ось; 3 - шестерня осевого редуктора

На-- о--сно--вны--х ти--па--х ССПС при--ме--ня--ю--тся-- сле--ду--ю--щи--е-- ко--ле--сны--е-- па--ры-- с по--дши--пни--ка--ми-- ка--че--ни--я--:

- с цельнокатаными колесами диаметром по кругу катания 1050 мм, шейками оси диаметром 120 мм и 160 мм и подшипниками на горячей посадке (дрезины ДГКу, ДГКу-5, мотовозы МПТ-4, МПТ-6, автомотрисы АС-3М, АС-4);

- с цельнокатаными колесами диаметром по кругу катания 710 мм, шейками оси диаметром 90, 100 и 110 см и подшипниками на горячей посадке (автодрезины АГМу, АГМс АС-1А, автомотрисы АГД-1А, АГС-1, прицепы УП-3, УП-4);

- с составными колесами диаметром 600 мм по кругу катания, с буксовыми шейками оси диаметром 85 мм (автомотрисы АМ-1, АМ-3).

Типы колес и их основные размеры приведены на рисунке 2.



Рис. 2 Типы колес и их основные размеры: а) цельнокатаное колесо; б) составное колесо

D₁ - диаметр колеса по кругу катания; D₂ - диаметр внутренней поверхности обода цельнокатаного колеса, у составного колеса диаметр посадочной поверхности бандажа; D₃ - диаметр поверхности ступицы колеса; B₁ - ширина ступицы колеса; B₂ - ширина обода колеса

Колеса бывают чугунные с закаленной (отбеленной) поверхностью катания или стальные литые. Чугунные колеса с закаленным ободом невозможно обточить по поверхности катания: они подвержены частым поломкам.

В настоящее время для мотовозов и автодрезин разработано цельнолитое стальное колесо, которое отливается из мартеновской стали, обод колеса закаливается и имеет первоначальный диаметр 650 мм, а при ремонте может перетачиваться до 590 мм. Расстояние между центрами колес называется колесной базой [3,8].



1.3 Взаимодействие колеса и рельса в различных условиях

Данная дисциплина представляет собой науку, изучающую движение железнодорожных путей и спецэффекты, которая включает в себя изучение процесса обучения их использованию как части движения, удара, железнодорожных поездов и, в то же время, считается частью железной дороги. Наиболее важным является показатель движения, который предполагает изучение материи, процесс происходит в движении, но у них также есть важный показатель, потому что они определяют ширину колеи.

Исследование данного взаимодействия является основополагающим физическим процессом при движении вагонов, локомотивов и поездов по железным дорогам, так как во многом определяет такие важнейшие показатели, как ширина колеи, нагрузка на ось, статическая нагрузка вагонов, масса и скорость движения составов, а также безопасность движения поездов.

Взаимодействие колеса и рельса является ключевым в проблемах движения колеса относительно рельса. В этом взаимодействии должен быть по возможности низкий уровень трения для обеспечения движения больших масс с малым сопротивлением, но вместе с тем уровень трения должен быть достаточным для обеспечения требуемой силы тяги. Чтобы обеспечить этот материал, которого будет достаточно для стабильной прочности конструкции и вертикального напряжения, только в том случае если взаимная реакция между колесами и рельсами увеличивалась, колесо двигалось по рельсам и приводило к разрушению содержащихся в них элементов по вертикали и горизонтали. Однако ограничение скорости, а также любая высокая экономическая эффективность привода не должны быть основным недостатком, чтобы избежать бесконечной цепи [1].

Колея представляет собой тележечное колесо, которое испытывает сложное воздействие на горизонтальную и вертикальную оси (а также снизу) отдельно: вертикальное давление рельсов, поднимаемых вверх и поддерживается ими под давлением гусеницы на шейке.

В данном случае верхняя часть, проходящая через вершину конуса, к верхней части которого прикреплена нижняя рейка.

От колес подвижного состава на путь передается сложное силовое воздействие, которое можно разложить на вертикальные и горизонтальные (поперечные и продольные) составляющие: вертикальное давление, вызывающее осадку пути и изгиб рельсов; боковое давление, стремящееся сдвинуть путь в сторону, и продольные силы - причина угона (продольного смещения) рельсошпальной решетки.

Вертикальное давление на рельс - это нормальные (перпендикулярные к поверхности) силы, которые через колеса подвижного состава передаются на рельсы.

Процесс вибрации происходит, особенно в движении. Колеса образуют из-за множества различий компонентов рельса их длина вызывает связь между изменением орбиты оси движения.

Нагрузка, передаваемая подвижным составом на рельсы при движении, называется динамической. Динамическое воздействие подвижного состава на путь определяется сложными колебательными процессами, возникающими при движении. Они обусловлены наличием различных неровностей на поверхностях соприкасания колес с рельсами, упругой деформируемостью пути, рессор и других элементов ходовых частей, особым характером движения жестко соединенных между собой осей подвижного состава в рельсовой колее при изменяющейся по протяжению пути траектории движения подвижного состава.

В общем случае взаимодействие пути и подвижного состава определяется особенностями конструкций ходовых частей подвижного состава и рельсовой колеи, а также качеством технического содержания локомотивов, вагонов и пути [3].

В кривых участках железнодорожного пути рельсовая колея устраивается с учетом следующих особенностей:

1. Сама кривая состоит из гравитационной силы, движущейся по часовой стрелке. Хлыст в железнодорожном вагоне встроен в стоимость усилия под давлением пружин, поэтому рельс используется быстро, когда происходит повышение напряжения в цепи между рельсовым элементом, что неудобно при движении.

При движении железнодорожного экипажа по кривой появляется сила инерции, которую обычно называют центробежной силой. Эта сила создает дополнительное давление на наружную рельсовую нить и вызывает крен кузова на рессорах, в связи с этим рельсы быстрее изнашиваются, возникают отбои рельсовых нитей, увеличиваются напряжения в элементах верхнего строения пути, пассажиры испытывают неприятные ощущения. С целью нейтрализации вредного влияния центробежной силы в кривых приподнимают наружную рельсовую нить над внутренней, т. е. устраивают возвышение наружной рельсовой нити.

2. Наклонные плоскости вместе с наклонной линией образуют противоположные силы. Чтобы избежать этого, для исключения динамического эффекта - внезапного воздействия экипажа на путь, вызывающего боковой толчок при входе экипажа в кривую и выходе их нее, между круговой кривой и прямой устраивают особую кривую - переходную.

3. Для облегчения вписывания (прохода) тележек экипажей в кривые участки пути (R < 350 м) устраивают уширение рельсовой колеи.

4. Для кривой увеличивают пространство и удовлетворяют требованиям двух устройств и размер входного пространства

5. При подвешивании рельсовых стыков на бордюре ("уголке") притягиваются к внутренним граням рельсов.

Параметры рельсовой колеи как в прямых, так и в кривых участках пути должны обеспечивать безопасное движение экипажей и минимизировать их силовое воздействие на путь. Поэтому размеры и конструктивное оформление рельсовой колеи определяются во взаимосвязи ее с ходовыми частями подвижного состава, т. е. размерами и конструктивными особенностями ходовых частей экипажей в частности, колесных пар [3.4].

МПТ4 (рис. 3) -- Мотовоз Погрузо-Транспортный, тип - 4. Выпускался с 1985 по 2012 год на Тихорецком машиностроительном заводе. Построено 1492 единицы.

Мотовоз предназначен для ремонтно-строительных работ. Имеет кран консольного типа грузоподъёмностью 5 т и эксплуатируется с платформой. МПТ4 способен генерировать ток 380 / 220 В и питать потребителей сжатым воздухом до 8 атм.

Оснащён дизельным двигателем ЯМЗ-238 Б-33 мощностью 300 л.с., в движение приводится через гидравлическую передачу УГП-300.

Особенности:

§ Мотовоз оснащлн краном консольного типа и платформой

§ Может питать потребителей током 380/220 В, 50 Гц и сжатым воздухом до 8 атм

§ Применяется для проведения путевых ремонтных и маневровых работ

Рисунок 3 схема МПТ

Технические характеристики:

§ Вместимость -- 11 чел.

§ Высота -- 5250 мм

§ Длина -- 12 960 мм

§ Ширина -- 3150 мм

§ Колея -- 1520 мм

§ Конструкционная скорость -- 110 км/ч

§ Минимальный радиус прохождения кривых -- 60 м

§ Мощность двигателя (ЯМЗ-238 Б-33) -- 300 л.с.

§ Осевая формула -- 2_г

§ Служебная масса -- 30 т

§ Грузоподъёмность -- 8 т

§ Тип передачи -- гидравлическая



2. Имеющиеся проблемы в системе «колесо-рельс»

2.1 Система «колесо-рельс»

В настоящее время около половины колес грузовых вагонов выведены из строя на земле из-за дыр и дефектов на поверхности.

Основными причинами образования отверстий и регуляторов доступа являются ошибки при термомеханической обработке. Одностороннее повреждение колес происходит в основном на несмываемых придирчивых рельсах, которые являются двусторонними из-за заноса при торможении.

Чтобы избежать этого, необходимо принять ряд мер: улучшить чистоту стальных рельсов, строго придерживаться технологий железнодорожного производства, оптимизировать их неразрушающий контроль, следить за интенсивностью износа рельсов и колес

Причиной изъятия из пути значительной части рельсов (от 20 до 40 процентов всех изъятых) служат дефекты контактно-усталостного характера. Для их недопущения необходимо осуществить целый комплекс мер: повысить чистоту рельсовой стали, строже соблюдать технологии изготовления рельсов, оптимизировать их неразрушающий контроль, управлять интенсивностью износа рельсов и колес.

Большое внимание уделяется разработке и реализации технологий восстановления поврежденных поверхностей наплавкой и напылением. Также необходимо ускорить разработку детонационных технологий, позволяющих на порядок теоретически снизить коэффициент трения [7].

Колесо и рельс - это механизмы, лежащие в основе работы построенной железной дороги.

Колесо и рельс являются тем фундаментальным механизмом, на котором построено функционирование железной дороги. Колесная пара не только обеспечивает восприятие вертикальной нагрузки, но и осуществляет направляющую функцию, а также передачу тяговой и тормозной энергии. Процессы взаимодействия экипажа и пути, происходящие под влиянием различных факторов, имеют свои особенности в прямых и кривых.

Регулировка кривой - это динамический процесс, при котором силы в круговой системе уравновешивают силы, создаваемые устройством (в основном из-за инерции) во время сборки:

Взаимодействие между командой и рельсом зависит от скорости движения, динамических процессов поезда, внешних сил, параметров пути и процесса парковки в системе колес и рельсов [9].

Среднее значение кадра в этой области - это количество рабочих скоростей небольших динамических деталей (до 90 км/ч), от исключительного ускорения до его максимального значения интервала (+0,2). Действительно, при положительном ускорении система привода будет работать с высоким ускорением, несмотря на нестабильность из-за нарушения траектории, она в основном направлена за пределы кривой, а процессы инверсии, которые отличаются от поведения системы, являются отрицательными.

Во втором случае силы, действующие внутри кривой, в большей степени определяются процессами трения:

При разной подуклонке рельсов в колее происходит боковое смещение колесной пары в сторону рельса с большей подуклонкой с ударным взаимодействием головки рельса с боковой выкружкой гребня колеса. Сила соударения рабочей грани рельса с выкружкой гребня колеса связана с подуклонкой рельсов в колее и зависит от осевой нагрузки, скорости движения, от полноты колесной пары, зазора между колесом и рельсом на расчетном уровне, величины бокового смещения [9].

Из-за многократного воздействия колес на боковую рабочую поверхность наклона, над головкой происходит значительное повышение твердости металла, а также появление и образование горизонтальных продольных поперечных трещин перед разрушением. Но главный "виновник" возникновения и образования дефектов зависит от качества рельса.

Таким образом, условия для появления и развития большинства железнодорожных дефектов с точки зрения проблем с колесами и рельсами связаны с низким качеством и точностью рельсовых решеток в зависимости от параметров железной дороги.

Однако нынешнее понимание природы повреждений, вызванных усталостью от трения рельсов, связано только с качеством стальных рельсов, что неверно. Качество железных рельсов является необходимым условием, хотя и не полностью, для эксплуатации рельсов во время транспортировки [10].

Проблема взаимного износа колес и рельсов существовала и сохраняется вечно, поскольку поворот сопровождается контактом пары контактов.

Работа Митрохина содержит много влиятельных материалов, доказывающих, что сужение железнодорожной линии, как и все другие факторы, привело к увеличению износа в необычных местах (наклоны колес, боковые внутренние поверхности рельсов).

Переход узкого тора был обусловлен желанием уменьшить зазор между рельсами и колесами, чтобы уменьшить движение колес, и тем самым уменьшить усилие боковых колес на рельсах, особенно на высоких скоростях, и был связан с износом шин, пробегом, износом колес. насыщение парка транспортных средств для создания колеи.

Выезд на дорогу без соответствующего изменения геометрических параметров колеса существенно изменяет характер износа. Даже в случае выхода из строя втулки вместо подшипников скольжения используются подшипники [7].

Эффективное использование топлива и энергетических ресурсов является одной из важнейших экономических целей, как и страны энергетической безопасности и энергетической независимости.

Транспортный комплекс является одним из крупнейших потребительских и энергетических ресурсов страны.

Уровень взаимодействия - это основа физического вагона, локомотивов и поездов, движения, процесса. Сила трения обусловленная потерями вращения до 5-10% силы, также как и активные колеса и головки рельсов боковых поверхностей износа [6].

Переход на суженную колею был вызван стремлением уменьшить зазор между рельсами и колесами в целях снижения виляния колесных пар, а следова­тельно, и уменьшения боковых сил воздействия колес на рельсы, особенно при высоких скоростях, и связанного с износом рельсов, ходовых час­тей подвижного состава, создания более устойчи­вого пути в плане и спокойного хода поездов.

Размеры и профили цельнокатаных и бандажных колес остались прежними. Сужение колеи без соответствующего изменения геометрических параметров колесных пар в корне изменило характер износа. Но об этом молчат. Даже приписывается вина буксам, в которых вместо подшипников скольжения применены роликовые [7].

Рисунок 4 Система «Колесо-рельс»

2.2 Лубрикация - как главное направление усилий по предотвращению износа контактирующих поверхностей

Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов является одной из важнейших задач, стоящих перед экономикой и обеспечивающей энергетическую безопасность и энергонезависимость страны.

Транспортный комплекс является одним из крупнейших потребителей топливно-энергетических ресурсов в стране. Взаимодействие подвижного состава и пути - основополагающий физический процесс при движении вагонов, локомотивов и поездов по железным дорогам. В системе взаимодействия «колесо - рельс» поверхность катания колеса образует с рельсом открытую фрикционную пару трения. Сила трения приводит к потерям до 5-10 % тяговой мощности локомотива, а также к активному износу гребней колес и боковой поверхности головки рельса [6].

Жир, как технический инструмент, более важный для увеличения колес и рельсов системных ресурсов и снижения энергопотребления, играет важную роль в общей разработки стратегии, в повышении эффективности отрасли в целом, эффективности и конкурентоспособности.

Сегодня видно, что большая часть бокового износа рельсов, а также износ гребней колес происходит в кривых радиусами менее 1000 м. Номинальная ширина колеи в кривых радиусами 350 м и более -1520 мм, в пределах 350 - 300 м - 1530 мм, менее 300 м - 1535 мм (максимально допустимая -- 1546 мм). Однако средняя фактическая ширина колеи в 2005 -- 2006 гг. по результатам разных анализов в кривых радиусами 450 - 1000 м составляет 1530 - 1533 мм, 350 - 450 м -1535 - 1537 мм, менее 300 м - 1540 мм.

Колеса и уровень взаимодействия с системой электропитания определяет множество факторов, наиболее важным из которых является зависимость от транспортных средств, конструкции, технического состояния маршрута, условий их взаимодействия и трибологические характеристики: контактное давление, скольжение, состояние поверхности, температурный режим [6].

В качестве одного из основных мероприятий, направленных на уменьшение износа колес и рельсов, применяется лубрикация гребней колес и боковой поверхности наружного рельса. К настоящему времени накоплен большой опыт, созданы новые эффективные смазки, оборудование и технологии нанесения их на гребни колес и рельсы. Гребнесмазывание как способ уменьшения износа гребней колес было применено на немецких Федеральных железных дорогах (ОВ) в начале 60-х годов.

Мировой опыт показывает, что использование масла является наиболее эффективным способом защиты колес от износа. Использование соответствующих нефтяных технических средств, увеличивает расход топлива, энергоэффективность, а также увеличивает срок службы колес и рельсов, гарантируя, что движение в пути будет безопасным и снижает шум окружающей среды [9].

Железнодорожный транспорт должен развивать технические средства в особенности железнодорожного контакта смазки и удовлетворять следующие требования:

- быть универсальным для различных типов транспортных средств и режимов;

- не должны иметь эксплуатационных ограничений по скорости движения базового подвижного состава при нанесении смазки в широком диапазоне температур окружающей среды;

- должны обеспечивать наличие смазочных материалов и поддержание оптимальных трибологических характеристик смазочных материалов в зоне контакта «колесо - рельс» на протяжении всего цикла взаимодействия подвижного состава и пути [11].

Опыт, накопленный на железных дорогах, показал, что надежнее и проще наносить смазку на боковые поверхности рельсов с помощью специальных приспособлений (салазок), установленных на подвижном составе (локомотивах, поездах, вагонах).

Однако, помимо рельсовых лубрикаторов, широко применяется и другой метод - установка гребнесмазывателей колесных пар на тележках локомотивов.

Конкретные условия эксплуатации подвижного состава и конструкция системы смазки диктуют ряд требований к смазочному материалу.

- Он должен легко наноситься, не разбрызгиваться, не рассыпаться и не скалываться.

- Существует устойчивое состояние, когда колеса трутся о боковую поверхность головкирельса по всей длине поезда и когда скорость транспортного средства составляет от 3 км/ч до 140 км/ч.

располагать хорошей адгезией с поверхностным упрочнением на глубину 1-2 мм без прогрева бандажа в целом, так как глубокий прогрев последнего может привести к ослаблению бандажа или к его разрушению.
Кроме того, смазочный материал, который нанесён на гребень колеса, обязан быть устойчив к атмосферным осадкам, стабильным по структурау и состоянию при хранении и применении [12].

Но можно представить ряд слабых мест технических средств лубрикации, которые реализуют бесконтактную схему нанесения смазочного материала, которые снижают результативность ее использования:
1. Ограничение быстроты движения базового подвижного состава при лубрикации.

Реализация технологического процесса рельсосмазывания первостепенных путей может осуществляться при быстроты не более 40-60 км/ч по причине влияния ветровой нагрузки и ухудшения условий движения базового подвижного состава по причине попадания сегменты смазочного материала в зону продажи тягового старания.

При существующей интенсивности перевозочного процесса это ограничение не помогает современным передвижным рельсосмазывателям с автоматической подачей смазочного материала обеспечить которая необходима результативность без особых «окон» в расписании движения даже при включении рельсосмазывателей в состав организованных поездов.

2. Низкие рабочие свойства жидких, пластичных (консистентных) смазочных материалов в условиях их использования в контакте «колесо - рельс».

3. Непроизводительный расход смазочного материала за счет разброса его центробежными силами и ветровой нагрузкой и как итог - интенсивное загрязнение (замасливание) элементов методы и подвижного состава, в том числе тяговых поверхностей колес локомотивов и рельсов.

4. Жидкие смазочные материалы не эффективны в открытых узлах трения. Жидкий смазочный материал эффективно функционирует в тех условиях, где имеется вероятность образования масляного клина, т.е. в закрытых узлах трения в режимах граничного и жидкостного трения (в зубчатых передачах, подшипниках скольжения и т.д.). Формирование данных режимов в открытом узле трения «колесо - рельс» исключено.

5. Взаимосвязь физико-механических свойств жидких и пластичных смазочных материалов от температуры, деструкция состава, расслоение на элементы, неудовлетворительная проходимость пластичных смазочных материалов по системам подачи при отрицательных температурах, ограниченный срок хранения.

6. Ограниченный ресурс которые используются смазочных материалов за счет низкого показателя показателя «невыдавленный объем». Низкая которая несёт способность (до 500 МПа) и слабая адгезия к металлу рельса смазочного материала приводят к быстрому истиранию смазочного слоя, очень на участках со трудным профилем методы [7,8].

Анализ исследований влияния трибологического состояния рельсов на взаимодействие колес подвижного состава и методы показывает дальнейшее.

1. Лубрикация рельсов эффективно уменьшает износ гребней колес и рельсов, помогает уменьшить расход энергии на тягу поездов и увеличить срок службы колес и рельсов.

2. Совершенствуется технология лубрикации рельсов и гребней колес локомотивов с разработкой и испытаниями новых типов смазочного материала.

3. Ведутся деятельные исследования по профилированию контактирующих поверхностей колес и рельсов с целью усовершенствования их условий нетворкинга и увеличения безопасности движения.

4. Развернуты деятельные комплексные исследования по применению комбинированного смазывания кривых боковых граней наружного рельса и поверхности катания внутреннего рельса с целью снижения поперечных сил нетворкинга колес с рельсами и предупреждения сходов подвижного состава в кривых.

Рельсосмазывание считаю основным способом предотвращения преждевременного бокового износа головки рельса и износа гребней колесных пар локомотивов. Локомотивные бригады рельсосмазывателей руководствуются в своей работе технологическими инструкциями, составленными для каждого участка обращения, перечнями подлежащих смазыванию кривых с координатами начала и конца смазывания, журналом наблюдений за износом рельсов. В депо ведутся журналы учета работы рельсосмазывателей, в них фиксируется количество смазанных за поездку километров, расход смазки, все нарушения графика и их причины [13].

Рельсосмазывательная машина РСМ (рис.5) - дизельный подвижной состав предназначен для нанесения смазки на внутренние грани головок рельсов. После одной проходки РСМ1 по участку боковой износ рельсов и гребней колес снижается более чем в 4 раза. При этом экономия топлива при ведении поездов достигает 10%. Рельсосмазывательная машина может использоваться как тяговая единица для перевозки платформы с грузом общим весом 34 т, а также для доставки группы пассажиров [14].



Рисунок 5 РСМ1

Новая техника оснащена четырехтактным двенадцатицилиндровым V-образным дизелем ЯМЗ-240Д с жидкостным охлаждением.

Трансмиссия включает в себя гидропередачу ГП-320 с комплексным гидротрансформатором и механической двухступенчатой коробкой передач. Который крутит момент передается от дизеля через которые названы валы и осевые редукторы на колесные пары.

Оригинально решена конструкция ходовой сегменты. Двухосный экипаж с пружинным рессорным подвешиванием и результативным демпфированием вертикальных и горизонтальных колебаний кузова создает прекрасную изменение движения. Машинальный прямодействующий тормоз с двухсторонним нажатием колодок на колесо крепко обеспечивает безопасность перемещения на перегоне и при маневрах. Кузов РСМ1 - вагонного типа. В нем расположено машинное отделение, отсек подготовки и подачи смазки, салон для пассажиров. Два тамбура и две кабины, из которых осуществляется управление движением и подачей смазки к рельсам, обеспечивают неплохие условия работы для обслуживающей бригады [17].

Министерство путей сообщения РФ приняло программу широкомасштабного внедрения технических средств и технологии лубрикации боковой поверхности головки рельсов с использованием передвижных рельсосмазывателей, которые работают на графитосодержащих смазочных материалах.

За счет внедрения данных устройств, планируется достигнуть ряд целей. Прежде всего, увеличить безопасность движения, а также ликвидировать или значительно снизить непроизводительные затраты дорог, которые связаны с дополнительными обточками, ремонтом и переформированием колесных пар, неплановой заменой рельсов в кривых. Внушительная получается при данном и экономия топливно-энергетических ресурсов [15].

Во ВНИТИ (Научно-исследовательском институте тепловозов и путевых машин) созданы и поставляются стальным магистралям навесные модульные рельсосмазыватели. Они работают на быстросохнущей антиизносной графитосодержащей рельсовой смазке типа РС6, которая изготавливается Воскресенским химкомбинатом Московской области.

В мотопарке с целью снижения интенсивности износа гребней колесных пар подвижного состава и бокового износа рельсов в кривых участках методы, уменьшения затрат на их содержание, экономии топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов были введены в эксплуатацию электровозы, которые оборудованы модульными навесными рельсосмазывателями конструкции ВНИТИ.

Попарно навешиваются через особые рамы и кронштейны на внешние сегменты тележек электровоза или тепловоза. Каждый модуль включает в себя гребневой ролик диаметром 250 мм, шарнирнo-рычажный механизм подвески его к раме, пневмопружинный механизм подъема и опускания ролика на рельс, механизм стопорения модуля в транспортном состоянии, бесконтактную форсунку с системой масло- и пневмопроводов. Для смазочных покрытий имеется 2 контейнера, закрепляемые на внешних лобовых частях локомотива, с устройствами непрерывного перемешивания смазки. Разовой заправки хватает на смазывание плеч до 400 км. Управление модулями осуществляется со особых пультов руководства которые размещены в кабинах локомотивов. Рабочими выступают задние по ходу локомотива модули.

Удаленный пульт в кабине машиниста помогает нормально манипулировать рельсосмазывателем, кроме того каждый модуль имеет суверенное автономное управление. В том числе и выключая определённый тумблер электропневматического вентиля, сообщающего пневмоцилиндр механизма подъема и опускания ролика с воздушной магистралью, машинист руководит работой устройства. При подъезде рельсосмазывателя к кривой, подлежащей смазке, приблизительно за 50 м до такого оператор на пульте руководства включает тумблер заднего модуля, находящегося под наружной рельсовой ниткой, в положении "ролик опущен".

При выезде из кривой, тумблер устанавливают в положение "ролик поднят". На боковую поверхность рельса смазка наносится бесконтактной форсункой всеобщий пленкой шириной 12-15 мм на 6-8 мм ниже поверхности катания. Которая нанесена на рельс смазка высыхает до отлива в течение 3-5 мин, после чего представляет собой твердую пленку с матовым оттенком. Очень эффективный режим лубрикации достигается при быстроты 30-60 км/ч. Смазка пригодна для использования в пределах температур ± 50°С. Частота смазывания находится в зависимости от профиля методы, веса поездов и интенсивности движения.

После нанесения смазки РС6 трибологические свойства в зоне контакта гребней колес локомотивов и вагонов с боковой гранью рельса в кривых радиусом 500-600 м равны 0,06-0,08 и являются такими при проходе 1000-1200 осей подвижного состава [15].

Далее относительный показатель трения поэтапно увеличивается и после прохождения 4000-4500 осей достигает 0,15.

Это в 2 раза ниже, чем на несмазанном рельсе.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способам смазывания рельсов на криволинейных участках железнодорожного методы, и может быть использовано для увеличения износостойкости рельсов и реборд колесных пар железнодорожных транспортных средств.

Известен способ увеличения износостойкости рельсов и реборд колес железнодорожных транспортных средств, который состоит в том, что предварительно на исходную поверхность реборды колеса на участке ее возможного контакта с поверхностью головки рельса наносят твердую смазку, а далее создают на данном участке постоянно чередующиеся выступы и впадины.

Далее поверхности выступов и впадин, а также участки их сопряжения осуществляют с дополнительными углублениями, аккумулирующими смазку. В итоге увеличивается износостойкость рельсов и реборд железнодорожных транспортных средств.

Недостатком данного способа представляет собой необходимость создания на поверхности реборды постоянно меняющихся выступов и впадин, что связано с технологическими проблемами [16].

Известен также способ смазывания гребней колес подвижного состава, который заключается в том, что поджимают твердый смазочный материал в виде диска к трудовой поверхности гребня. Регулируют интенсивность подведения твердого смазочного материала с помощью размещения грузов на торцевой поверхности гребня. В зону трения диска о гребень вводят жидкий вспомогательный материал. Интенсивность введения такого материала обеспечивается с помощью размещения его внутри корпуса диска и совмещения каналов, которые выполнены в наружной поверхности и корпусе диска, с каналами, выполненными во втулке, размещенной в корпусе диска и упруго которая связана с корпусом диска.

Известен также способ подачи смазки и песка на рельсы, который заключается в подаче смазки при движении по кривым участка методы и в подаче песка при возникновении буксования колес, при данном при прохождении кривых участков методы прерывают подачу песка на наружный рельс, а смазку подают на оба рельса [17].

Недостатком популярных способов смазки представляет собой то, что при их реализации не осуществляется контроль за состоянием поверхности рельсов, в результате чего наличие на нем загрязнений, в том числе и абразивных частиц, песка и др., которые предварительно не удаляются, дерзко уменьшает эффективность операции смазки и не редко не ведет к желаемым результатам.

Очень близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению представляет собой популярный способ уменьшения износа боковой поверхности рельсов и гребней колес железнодорожного транспортного средства, который заключается в воздействии магнитного поля на боковую поверхность рельсов и гребней колес, далее механической очистке их и подаче охлаждающего химического агента для обеспечения оседания влаги из воздуха в виде изморози как смазки на контактирующих поверхностях колеса и рельса.

Недостатком данного способа представляет собой низкая эффективность популярного способа, так как смазкой представляет собой оседающая из воздуха изморозь, а не намеренно которые предназначены для смазки вещества, существенно уменьшающие трение поверхностей рельсов и гребней колес на криволинейных участках железнодорожного методы.

Кроме того, влияние магнитным полем на боковую поверхность рельсов и гребней колес ведет к негативному эффекту, так как в данном случае к трущимся намагниченным поверхностям из окружающего пространства притягиваются магнитные частички загрязнений, металлическая пыль, крошка, в том числе и абразивные частицы, что повышает относительный показатель трения при взаимодействии гребней колес железнодорожного транспортного средства и поверхностей рельсов [14].

Технический результат, который заключается в снижении силы трения при фрикционном взаимодействии пары гребень колеса-рельс, что обеспечивает увеличение срока службы гребней колес подвижного состава и увеличение износостойкости рельсов, достигается в предлагаемом методе смазки железнодорожных рельсов, заключающемся в подаче сигналов руководства на исполнительные механизмы, которые расположены на движущемся рельсовом транспортном средстве, и воздействии исполнительных процессов на поверхности трения головок рельсов и колесных пар с помощью нанесения смазывающего вещества, тем, что по крайней мере один из исполнительных процессов смазки располагают за последней ведущей колесной парой рельсового транспортного средства, а перед одним или несколькими исполнительным механизмами смазки в направлении движения рельсового транспортного средства располагают исполнительный механизм очистки от загрязнений поверхностей трения головок рельсов, контактирующих с поверхностью трения колесных пар, кроме того управляющий сигнал смазки подают после управляющего сигнала очистки или в то же время с ним.

Кроме того, технический эффект достигается тем, что которое смазывает вещество наносят с помощью исполнительного механизма смазки на гребень колесных пар и переносят его во время движения рельсового транспортного средства на поверхности рельсовых головок, контактирующих с поверхностью трения колесных пар, при данном которое смазывает вещество подается в жидком виде или которое смазывает вещество переносят с рабочего тела исполнительного механизма смазки, кроме того рабочее тело прижимают к смазываемой поверхности [18].

Совместно с тем, вышеуказанный технический эффект достигается тем, что перед исполнительным механизмом очистки устанавливают датчик оценки загрязнения поверхностей трения головок рельсов, сопоставляют степень сигнала, который сформирован которые указаны датчиком, с пороговым степенью и при превышении этого показателя сигналом с упомянутого датчика загрязнения создают сигнал очистки, подаваемый на исполнительный механизм очистки.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

На локомотиве (рис.6) располагают исполнительные механизмы смазки за последней ведущей колесной парой рельсового транспортного средства. Перед первым исполнительным механизмом смазки в направлении движения рельсового транспортного средства располагают исполнительный механизм очистки от загрязнений поверхностей трения головок рельсов, контактирующих с поверхностью трения колесных пар, а также датчик оценки загрязнения.

С помощью указанного датчика определяют степень загрязненности поверхностей трения головок рельсов. Датчик оценки загрязнения поверхностей трения головок рельсов устанавливают перед исполнительным механизмом очистки. С помощью датчика создают сигнал загрязненности.

В цифровом блоке анализа и руководства сопоставляют уровень сигнала, который сформирован которые указаны датчиком, с определённым пороговым степенью.

При превышении этого показателя сигналом с упомянутого датчика загрязнения создают сигнал очистки, подаваемый на исполнительный механизм очистки.

При данном управляющий сигнал смазки подают на загрязненных участках рельсов после управляющего сигнала очистки или в то же время с ним для того, дабы смазка попадала на подготовленные после очистки поверхности трения.

Которое смазывает вещество наносят с помощью исполнительного механизма смазки на гребень колесных пар и переносят его во время движения рельсового транспортного средства на поверхности рельсовых головок, контактирующих с поверхностью трения колесных пар.

Которое смазывает вещество подается в жидком виде, или его переносят с рабочего тела исполнительного механизма смазки, кроме того рабочее тело прижимают к смазываемой поверхности [23].

Предлагаемый способ реализуется в одном из потенциальных вариантов организации лубрикации железнодорожных рельсов.

Рисунок 6 схема работы

Система (рис.6) содержит которые расположены на транспортном средстве 1 блок 2 анализа и руководства, устройства 3 для нанесения смазки на поверхности трения рельсов 4, датчик 5 оценки степени загрязнения и усилитель-формирователь 6 которые управляют сигналов. На транспортном средстве 1 показаны также крайние лидерские колесные пары 7 и исполнительный механизм 8 очистки от загрязнений поверхностей трения головок рельсов 4. По крайней мере одно из устройств 3 нанесения смазки расположено за последней ведущей колесной парой 7 рельсового транспортного средства 1, датчик 5 оценки степени загрязнения расположен перед устройством 3 нанесения смазки в направлении движения рельсового транспортного средства 1.

Блок 2 анализа и руководства (рис.7) содержит вычислитель 9, узел 10 памяти, интерфейс и аналого-электронный преобразователь 11 и интерфейс 12.

Входы преобразователя 11 выступают информационными входами блока 2, а выход подключен к информационному входу вычислителя 9, соединенному с узлом памяти 10, интерфейсом 12 и входами усилителя-формирователя 6.

Информационные входы блока 2 анализа и руководства (рис.7) соединены с выходами датчиков 5 (которых может быть немного). Выходы усилителя-формирователя 6 подключены к управляющим входам устройств 3 для нанесения смазки 3 и исполнительного механизма 8 очистки от загрязнений поверхностей трения головок рельсов 4.

В качестве датчиков 5, кроме датчика оценки степени загрязнения, в системе может использоваться датчик быстроты и датчик центростремительного ускорения рельсового транспортного средства на криволинейных участках железнодорожного методы, а также датчик показателя лубрикации рельсов (не показаны).

Блок 1 анализа и руководства предназначен для приема сигналов от датчиков 5, анализа и обработки таких сигналов по специальным программам и создания которые управляют сигналов для влияния на устройства 3 смазки и исполнительный механизм 8 очистки.

Датчик показателя лубрикации рельсов расположен в конце локомотива 1 или в конце железнодорожного состава (не показано).

Система, смонтированная на железнодорожном транспортном средстве, к примеру локомотиве 1, функционирует следующим образом.

При движении транспортного средства 1 по рельсовой колее учитываются быстрота движения, центростремительное ускорение, характеристики внешней среды - температура, влажность, а также степень загрязненности поверхностей трения головок рельсов 4 (наличие отложений на поверхностях рельсов в виде пыли, грязи, абразивных частиц, пленки воды, снега, льда, что оказывает влияние на относительный показатель трения трущихся поверхностей колес транспортного средства и головок рельсов 4).

На криволинейных участках методы требуется понижать трение между трущимися поверхностями пар колес, для чего предназначены устройства 3 для нанесения смазки. Но смазку нужно наносить после главных пар колес 7 на очищенную от загрязняющих отложений поверхность головок рельсов 4.

Датчик 5 загрязнения и исполнительный механизм 8 очистки располагаются на уровне и около рабочих поверхностей (поверхностей трения) рельсов [24].

От датчиков 5 сигналы в аналоговом виде поступают на преобразователь 11, с выхода которого сигналы в электронном виде поступают на информационный вход вычислителя 9. В узле памяти 10 записаны программы, в соответствии с которыми вычислитель 9 производит обработку данных по заданному алгоритму.

При данном осуществляется развитие которые управляют сигналов, которые поступают через усилитель-формирователь 6 на исполнительные механизмы - устройства 3 смазки, которые расположены после главных пар колес 7, и механизм 8 очистки рельсов от загрязнений, который расположен в начале локомотива.

В зависимости от быстроты движения транспортного средства 1, центростремительного ускорения на криволинейных участках рельсового методы, а также прочих параметров, значения которых поступают от датчиков 5, определяется который необходим расход смазки, которая поступает от устройств 3 на поверхности трения на которые соответствуют участках методы. При данном загрязненные участки рельсов предварительно очищаются с помощью исполнительного механизма 8. В то же время осуществляется контроль за загрязненностью головок рельсов 4 с помощью датчика 5 оценки степени загрязненности. Могут быть разные вариации осуществления указанного датчика (в виде упругого пластинчатого элемента с термодатчиком, с использованием сканирующей оптики и др.).

В блоке 2 уровень сигнала, который сформирован которые указаны датчиком, сравнивается с определённым пороговым степенью, и при превышении этого показателя сигналом складывается сигнал очистки, подаваемый на исполнительный механизм 8 очистки. При данном управляющий сигнал смазки подают на загрязненных участках рельсов после управляющего сигнала очистки или в то же время с ним [23].

Совместно с тем, вычислитель 9 осуществляет через интерфейс 12 обмен информацией с окружающим устройством обработки данных (не показано), которое может вводить поправки на работу блока 9.

Которое смазывает вещество может наноситься с помощью устройств 3 смазки различными способами:

- на гребень колесных пар и далее переноситься его во время движения рельсового транспортного средства 1 на поверхности рельсовых головок 4, контактирующих с поверхностью трения колесных пар;

- подаваться в жидком виде или переноситься с рабочего тела (не показано) устройств 3 смазки, кроме того рабочее тело прижимают к смазываемой поверхности.

Датчики 5 организации и блок 2 выполнены на базе элементов аналоговой и цифровой вычислительной техники. Исполнительные устройства 3 и механизм 8 содержат соленоиды, с помощью которых осуществляется управление механизмами, на пример дозирование смазочного материала, который может подаваться как напрямую на поверхности головок рельсов 4, так и на поверхности трения колес 5, с помощью которых смазка переносится на рельсы.



Рисунок 7 Схема блока

Предлагаемый способ прошел опытные испытания и показал высокую эффективность в работе по сравнению с наиболее близким аналогом.

...