CC BY
11
УДК 656.212
ЧекловВ.Ф., к.т.н. (Дон1ЗТ) Панченко Ю.Ю., шженер (Дон1ЗТ) Сушарт €.В., Ыженер (Димиmрiвванmажmранс)
МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ РОЗФОРМУВАННЯ СОСТАВ1В НА НЕМЕХАН1ЗОВАН1Й Г1РЦ1 МАЛО1 ПОТУЖНОСТ1
Постановка задачи Зменшення зносу колiсних пар вагошв при башмачному гальмуваннi значно скорочуе експлуатацiйнi витрати, а технiчний стан колюних пар е однiею з основ безпеки руху та надшноси рухомого складу [1]. Ощнювання та прогнозування ступеня зносу поверхш катання бандажiв i гребенiв колiсних пар при рушенш вагона юзом дозволить визначити фактори, як в найбшьшш мiрi впливають на величину зносу та визначити мiри для зменшення або запоб^ання зносу та ефективност застосування башмачного гальмування та необхщност його замiни на механiзоване регулювання швидкiсть руху вiдчепiв.
Складення математично! моделi зносу колюно! пари в системi «колесо-рейка» повинно провадитись на основi системного пiдходу. Для дослщження тако! складно! системи, необхiдно провести 11 декомпозицiю на пiдсистеми меншо! розмiрностi: система, що дослiджуеться розглядаеться як комплекс функщонально взаемопов'язаних елемент1в (пiдсистем). Для кожно! з шдсистем потрiбно визначити математичну модель 11 функцiонування. З урахуванням цього дшянку скочування вiдчепу з вершини сортувально! гiрки до башмакоскидувача можна подшити на двi частини: пасивну i активну (рисунок 1).
Рисунок 1 - Розташування дiлянок активного i пасивного зносу
AHmi3 останнЫ до^джень та публЫацш. Пасивний знос буде спостершатись вщ вершини гiрки до мiсця укладання ranbMiBHrn башмакiв, а активнiй з моменту за1зду колюно! пари на гальмiвний башмак на всьому шляху прямування до башмакоскидувача. При пасивному знос можна видiлити пiдсистему «колесо-рейка», а при активному двi пiдсистеми: «загальмоване колесо-рейка» та «колесо-гальмiвний башмак-рейка» як пов'язанi мiж собою.
Ступiнь та фактори що впливають на величину пасивного зносу дослщжувались в багатьох роботах. Дослщження взаемоди в системi «колесо-рейка» провадилось в [2 - 6].
На величину активного зносу впливае багато чинниюв. Гальмiвний ефект башмака основуеться на терт^ що виникае при ковзанш башмака та колеса заклинено! ним колюно! пари по другш рейцi.
Основный матерiал до^дження. Весь шлях прямування вщчешв вщ вершини гiрки до башмакоскидувача (Lnp) можна подшити на пасивну (l _) та активну (1 _) дiлянки (рисунок 1). При цьому розрахункова довжина коли (Lp) вщ вершини прки до розрахунково! точки буде незмшною для кожно! коли: LP = const. Вщстань вiд вершини прки до башмакоскидувача (Lnp) для кожно! коли теж буде незмшною i
дор1_внюватиме Lnp =1 _ +1 _ , тобто (1 _ +1 _ ) = const, звiДки 1 _ = Lnp -1 _ , тобто 1 _ залежить вiД 1 _ та вiД вiДстанi вiД вершини
прки до башмакоскидувача, тобто вщ Lnp.
Довжина дшянки активного зносу (1 актиен) буде дорiвнювати довжинi гальмiвного шляху (ковзання башмака по рейщ), яка називаеться юзом (1 ), тобто 1 активн = 1 юзу. А 1 в свою чергу залежить вщ швидкостi руху вiдчепу (Гадчепу), яка в свою чергу залежить вщ маси (штдчепу), початково! швидкостi розпуску (VP), плану та профшю прково! горловини (LP, 11,12, n), погодних умов (швидюсть та напрям вггру, температура
навколишнього середовища, атмосфернi опади i розраховуеться згiдно iз методикою, викладенною в [7, 8]), використання штучних пiдсилювачiв гальмiвного ефекту (шсок), стану поверхонь рейок та шших факторiв.
Максимальна швидкiсть входу вагона на гальмiвний башмак (VBXMAX) не повинна перевищувати 4,5 м/с [9], а максимальна швидюсть виходу вщчепа з башмакоскидувача (VmxMIN) - 1,5 м/с [10] для забезпечення безпечного зчеплення вагошв мiж собою на сортувальних колiях. Зпдно iз [7] для зниження швидкост руху вiдчепа вiд VBX до VBHX необхiдну довжину юза можна визначити по формул^
V2 - V2
0 _1л3 ___у вх у вих_^ /1\
1 юзу -10 —п-1, (1)
2 • g •( +&св + ®ск + ®сн + ®г -1)
де VВХ - швидюсть входу вiдчепу на гальмiвний башмак, м/с; VВИХ - швидюсть виходу в^епу з башмакоскидувача, м/с; g' - вiдношення величини ваги частин вагону, що обертаються до його загально! маси, м/с2;
со0 - основний питомий ошр руху вiдчепу, Н/кН;
соСВ - питомий отр вiд середовища та виру, Н/кН; соСК - питомий отр вщ стрiлок i кривих, Н/кН; соСН - питомий отр вщ снiгу тi iнею, Н/кН; сог - штучний опiр вщ гальмiвних засобiв, Н/кН; 1 - ухил дшянки гальмiвного шляху, %о.
Згiдно iз [9, 11] довжина юзу не повинна перевищувати 15 м, для запоб^ання виникнення повзуна на тшснш парi чи приварювання гальмiвного башмака до рейки.
Величина основного питомого опору руху вщчепу складае:
а>1 • ч +ю2 • +... + ю] • ч]
--, (2)
Ча
де ч1 , ч2, - вага брутто вагошв у вiдчепi, т;
а>1,а2,а}- - основний питомий ошр вщповщних вагонiв, Н/кН;
Ча - загальна вага вiдчепу, т.
Величина опору вщ середовища та вгтру складае:
17,8
(°св
Сх • 5 + Е • ^
2 У
V (3)
(273 + X Ч
1
де сх - коефiцiент повiтряного опору першого вагона у вщчеш; сх х- коефiцiент повгтряного опору вагонiв у вiдчепi (о^м першого);
5,- площа поперечного перетину (мiдель) вiдповiдно першого та
наступних вагон1в у в1дчеп1;
т
^ q - вага вщчепу з т вагошв, т;
1
Ур - вщносна швидюсть скочування вщчепу з урахуванням в1тру,
м/с;
г° - температура навколишнього повггря, оС яка визначаеться для зимових несприятливих умов:
Величина штучного питомого опору, що виникае при юз1 башмака та колеса загальмовано! колюно! пари по другш рейщ (шг) згщно 1з [7] складае:
для поодинокого вагона чи деюлькох вагошв 1з однаковим навантаженням на вюь
п
шг = 103 —- (4)
п '
для вщчепу 1з деюлькох вагошв з р1зним навантаженням на в1сь
^г = 103 • , (5)
qo
або з урахуванням юлькост чьтирьох- та восьмивюних вагошв у вщчеш
„ 10з л q8г + 2 • q4Г
шг=10 •л——, (6)
О • С/о
де л - коефщ1ент тертя башмака (та другого колеса по рейщ);
Р0 - навантаження на в1сь, т;
q0 - загальна вага вщчепа брутто, т;
п - загальна кшьюсть осей у вщчеш;
пг - кшьюсть осей у в1дчет, яю гальмуються;
гг
q4 , qГ - загальна вага в1дпов1дно чотирьохвюних 1 восьмив1сних вагошв, що гальмуються у в1дчет.
Енергетична висота будь-якого вщчепу, що гаситься гальм1вним башмаком залежить вщ довжини гальм1вного шляху тобто вщ 1 юзу та вщ
гальм1вного питомого шг
hr = 10-3 ш • l ™, (7)
Для збiльшення гальмiвного питомого опору вiдчепiв iз декшькох вагонiв, потрiбно вкладати башмаки шд передню та промiжнi осi. Виходячи iз умов безпеки та технологи роботи регулювальниюв швидкостi руху вщчешв максимальна кiлькiсть осей у вiдчепi, що можуть бути загальмованi дорiвнюe кiлькостi вагонiв у вiдчепi збшьшено! на один, тобто
пГ = т +1, (7)
де m - к1льк1сть вагон1в у вщчеш.
З формули 6 отримаемо загальну вагу вагошв, що гальмуються у вщчеш
тг = qr + 2. qrA = (8)
8 ■ qo-Шг
При цьому кшьюсть осей шд як вкладаеться гальм1вний башмак повинна бути мш1мальною, тобто пГ ^ min. З цього слщуе, що загальна вага вагошв, що гальмуються у вщчеш повинна бути максимальною, тобто q-Г + 2 ■ qr ^ max. Гальм1вш башмаки потр1бно вкладати пщ першу та найбшьш навантаженш ос у вщчеш. При цьому можна видшити наступш обмеження:
vbxmax < 4,5м/с
^ВИХMIN ^ 1,5м / С 1 ^ ^ min
пГ ^ min
q8r + 2 ■ qr ^ max
(9)
На рисунку 2 наведено узагальнений алгоритм моделювання процесу розформування состав1в на немехашзованш (а) та мехашзованш (б) сортувальнш прщ мало! потужность
а) б)
Рисунок 2 - Узагальнений алгоритм моделювання процесу розформування состав1в на сортувальнш прщ мало! потужносп:
а) - немехашзованш; б) - мехашзованш.
Висновки. Проанал1зувавши юнуюч1 обмеження та з урахуванням динам1чних якостей прки та в1дчепа, та шших фактор1в що ддать шд час розпуску на вщчеп, можливо визначити мш1мальну необхщну кшьюсть гальм1вних башмаюв та оптимальний порядок !х вкладання тд вщчеп або
оптимальний режим гальмування. Це дозволить onraMi3yBara процес гальмування i отримати модель розпуску cocTaBiB на сортувальних прках мало! потужностi при рiзних засобах гальмування.
Список лтератури
1 Чеклов В.Ф., Панченко Ю.Ю., Сушарш С.В. Вплив системи "колесо-рейка" на регулювання швидкiстю вiдчепiв на сортувальних прках мало! потужност Збiрник наукових праць Дон1ЗТ, Донецьк: Дон1ЗТ, 2006. - Випуск №7. - С. 49 - 57
2 Моделирование системы колесо - рельс S. Iwnicki. Glasers Annalen, 2004, № 4, р. 140 - 149.
3 Д. П. Марков Оптимизация колесно-рельсовой трибосистемы. - Сайт Вестник ВНИИЖТ
4 В. М. Богданов, С. М. Захаров Современные проблемы системы колесо - рельс. - Сайт Вестник ВНИИЖТ
5 Д. П. Марков Типы катастрофического изнашивания колесно-рельсовых сталей. - Вестник ВНИИЖТ, 2004, №2
6 А. Я. Коган Взаимодействие колеса и рельса при качении. - Сайт Вестник ВНИИЖТ
7 Проектирование механизированных и автоматизированных сортировочных устройств. - Сайт Вестник ВНИИЖТ
8 Железнодорожные станции и узлы. Под ред. В.М. Акулиничева. Учебник для вузов ж.-д. транспорта. - М.: Транспорт, 1992
9 Пособие к СНиП 2.05.07-85 Пособие по проектированию промышленных железнодорожных станций. - СоюзпромтрансНИИпроект
10 Правила техшчно! експлуатацп зaлiзниць Укра!ни. - Ки!в, 2002
