CC BY
52
Секция «Проектирование машин и робототехника»
Профиль зуба: В планетарных и волновых передачах - это эвольвента, и это является причиной малой нагрузочной способности передач, кроется это в отсутствии физического контакта делительных окружностей. В данном редукторе изменен профиль зуба, благодаря этому совмещены делительные окружности с реальными телами колеса и шестерни. Так как зубья
прилегают по сферическим плоскостям, то контактные давления малы.
На конструкцию редуктора оформлена заявка на изобретение.
© Павлова О. А., 2013
УДК 625.731.813.001.5
И. А. Паулин1, А. Д. Холин1, И. В. Хабаров2, Р. А. Денисов2
Научный руководитель - А. В. Стручков 1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева 2 Красноярский институт железнодорожного транспорта филиал Иркутского государственного университета путей сообщения, Красноярск
АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЛЬСОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПУТЕЙ АВИАСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Рассмотрен вопрос взаимодействия колеса и рельса, приведен анализ причин износа рабочих поверхностей головки рельса технологических путей авиа- и ракетостроительных предприятий, влияющего на безопасность движения поездов при транспортировке изделий ракетно-космической техники, грузов снабжения на технологических путях самолетостроительных заводов, космодромов и способов повышения их износостойкости.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Взаимодействие пути и подвижного состава (система «колесо-рельс») является фундаментальной комплексной проблемой железнодорожного транспорта, обеспечивающей гарантированную безопасность движения поездов и транспортировку изделий ракетно-космической техники, грузов снабжения, как на магистралях, так и на технологических путях самолетостроительных заводов, космодромов.
Одной из наиболее актуальных проблем взаимодействия пути и подвижного состава является интенсивный износ гребней колес и боковой износ головки рельса на криволинейных участках [1].
Трибологическая пара «колесо-рельс» работает в тяжелых эксплуатационных условиях, которые определяются внешними факторами и внутренними факторами, что приводит к преждевременным износам в паре. Боковые поверхности рельсов подвергаются усиленному износу в кривых, где возникают значительные радиальные силы, особенно на технологических путях предприятий, в том числе авиа- и ракето-строительных предприятий и космодромов. Ситуация осложняется тем, что на многих участках технологических путей используются незакаленные рельсы, а радиусы кривых могут быть значительно меньше, что приводит к более интенсивному износу боковых рабочих поверхностей рельсов. Все это усугубляется увеличением массы грузовых составов. Эксплуатация технологического подвижного состава с высокими осевыми нагрузками существенно влияет на условия взаимодействия пути и вписывания в кривые участки. Высокие колесные нагрузки специализированного подвижного состава вызывают большие контактные напряжения, приводящие к пластическим деформациям головок рельсов [2].
Многолетний опыт эксплуатации и исследований железнодорожных путей промышленных предприятий показывает, что при сравнительно невысоких скоростях движения подвижного состава происходит быстрый выход из строя элементов верхнего строения пути, резко сокращается срок службы промежуточных рельсовых скреплений и шпал, рельсов. На технологических путях износ рельсов в 8-10 раз выше, чем на магистральных [2].
В сложных условиях эксплуатации на промышленном транспорте стойкость рельсов становится недостаточной, появляются интенсивный износ головки рельсов изломы, развиваются контактно-усталостные дефекты. Все это приводит к сложностям в обеспечении технологических перевозок и сокращению межремонтных сроков.
Специфические условия эксплуатации железнодорожных путей промышленного железнодорожного транспорта диктуют повышенные требования к потребительским свойствам рельсов, их эксплуатационной стойкости и надежности.
В соответствии с теорией трения износы в трибо-сопряжении можно уменьшить в основном двумя путями:
- Применение смазки в зоне трения (лубрикация).
- Увеличение твердости поверхности трения.
Лубрикация хотя и широко применяется на РЖД,
но имеет ряд существенных недостатков (значительные затраты на смазочные материалы и системы смазки, загрязнение окружающей среды, непостоянство трибологической системы «рельс-колесо» и др.).
Увеличение твердости поверхности трения выполняется закаливанием ТВЧ в условиях производства рельсов. Известны способы закаливания высокочастотным электромагнитным полем индуктирующего проводника, но они широкого применения не нашли.
Износ боковых поверхностей рельсов идет в несколько стадий, что определяется слоистой структурой головки рельса. В первоначальный период изнашивается поверхность на глубину 7-10 мм (бейнита), а затем начинается процесс пластической деформации головки (сорбит, тростит) и металл рельса выдавливается в ее нижнюю часть, образовывая наплывы, которые периодически скалываются. Такой износ может достигать 15-17 мм, и считается оптимальным, так как рельса получает профиль наиболее соответствующий усредненному (эксплуатационному) профилю колес. Далее сложившийся профиль рельса продвигается вглубь головки, достигая предельных величин износа.
Следует отметить, что незакаленные рельсы имеют срок службы в кривых в два раза меньше, чем закаленные.
Таким образом, чтобы управлять процессом износа рельсов в паре с колесом, необходимо резко повысить твердость контактного слоя и контролировать износ его в пределах 1,5-2,0 мм. Такой подход позволит возобновлением твердости поверхности контакта рельсов с колесами избавиться от осповидного износа и увеличить срок службы рельсов до предельных значений на проблемных участках в 10-20 раз.
Для решения данной проблемы - закаливания и подзакаливания рабочих поверхностей головки рельса без демонтажа, а соответственно без нарушения про-издственных процессов, предлагается устройство для непрерывной поверхностной электроконтактной термообработки рабочей боковой поверхности головки рельса.
Библиографические ссылки
1. Вопреки логике и здравому смыслу. Проблема «колесо-рельс» //Евразия Вести. 2012. № 1. С. 11.
2. О перспективах использования рельсов повышенной износостойкости на технологических путях промышленных предприятий // Промышленный транспорт XXI век. 2011. № 5-6. С. 48-51.
© Паулин И. А., Холин А. Д., Хабаров И. В., Денисов Р. А., 2013
