CC BY
114
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3
m
УДК 621.01:625.1
Гозбенко Валерий Ерофеевич,
д. т. н., профессор, Иркутский государственный университет
путей сообщения, e-mail: vgozbenko@yandex.ru Бонго Тувшинтур, соискатель, Иркутский государственный университет
путей сообщения,
главный технолог инженерного центра подвижных составов Улан-Баторской железной дороги, e-mail: bongo_tuvshin@yahoo. com
Информация о статье
Дата поступления: 13 августа 2017 г.
DOI: 10.26731/1813-9108.2017.3(55). 159-168 V. E. Gozbenko,
Doctor ofEngineering Science, Prof., Irkutsk State Transport University, e-mail: vgozbenko@yandex.ru Bongo Tuvshintour, external Ph.D. student, Irkutsk State Transport University, Main Technologist of the Rolling Stock Engineering Centre of the Ulaanbaatar Railway, e-mail: bongo_tuvshin@yahoo. com
Article info
Received: August 13, 2017
CНИЖEНИE ИЗНОCA ГРEБНEИ E^ECTL^ ^Р ГРУЗОВЫХ ВAГОНОВ
REDUCED WEAR OF THE WHEELSET RIDGES OF FREIGHT CARS
Аннотация. Уменьшение износа колес подвижного состава и рельсов является важной задачей железнодорожного транспорта. Решение этой задачи не только увеличивает срок службы колес и рельсов, но часто приводит к положительному эффекту снижения расходов топлива на тягу поездов, уменьшает шум при движении поезда в кривых. Интенсивность износа рельсов и колес подвижного состава зависит от многих факторов. Практика Улан-Баторской железной дороги показывает, что с 1992 года интенсивно начал изнашиваться гребень колес, в результате чего увеличиваются эксплуатационные расходы на ремонт, а срок службы колесных пар уменьшается. Для того чтобы определить комплексные меры по повороту колесных пар, а также определиться с интенсивностью износа толщины гребня колесных пар вагонов, были проведены экспериментальные исследования по износу и обточке колесных пар грузовых вагонов. Для обоснования проведения комплексных мер по повороту колесных пар и определения интенсивности износа толщины гребня колесных пар вагоно, в течение года были проведены экспериментальные исследования над грузовым вагонам после капитального ремонта с толщиной гребня около 33 мм, а также проведены исследования профиля гребня для определения, размеров обточки гребня колесных пар вагонов.
Исследования позволили определить критерий браковки, характеристики опасных форм износа гребня, которые представляют собой горизонтальные проекции образующей изношенной поверхности гребня между точками, расположенными примерно на 2 мм ниже его вершины и примерно на 13 мм выше среднего круга катания. Проведены расчеты износа гребней колесных пар полувагонов модели EC70 производства КНР после трехлетней эксплуатации.
Ключевые слова: вагон, колесные пары, снижение износа, толщина гребня, наволакивание металла, остроконечный накат, поворот колесной пары под вагоном.
Abstract. Reduced wear of rails and wheels of rolling stock is a crucial activity of railway transport. The solution to this problem not only increases the lifespan of wheels and rails, but in many cases leads to a reduction of fuel consumption for train traction, reduces noise when the train moves in curves. The intensity of wear of rails and wheels of rolling stock depends on many factors. The practice of Ulaan Baatar railway shows that, since 1992, the crest of the wheels started to be intensively worn, thereby increasing operating costs to repair and reduced service life of the railcar wheelsets. In order to carry out comprehensive measures for the rotation of wheelsets and determine the intensity of wear of flange thickness of railcar wheelsets, experiments on the wear and turning of wheel pairs offreight cars have been conducted. To justify comprehensive measures on turning of wheelsets and to determine the wear intensity of the flange thickness of the railcar wheelsets, experiments on freight cars after the overhaul, with the thickness of the ridge being around 33 mm have been carried out throughout the year. Also, research on the ridge profile has been conducted to determine thickness of the ridge machining for railcar wheelsets.
The studies determined that the rejection criterion characterizing dangerous form of the ridge wear is a horizontal projection forming the wear surface of the ridge between the points located 2 mm below its top and 13 mm above the average taping line. The calculations on the wear of the wheelset ridges of open model EC70 produced in China after three years of operation have been carried out.
Keywords: car, wheelsets, wear reduction, ridge thickness, metal galling, turning wheelsets under cars.
Ввeдeниe развернутой длины главных путей. 272 км пути
Развернутая длина пути Улан-Баторской эксплуатируются на железобетонных шпалах, железной дороги составляет 2430 км, из них а 842 км пути - на деревянных шпалах. Стрелоч-
1814,13 км - главный путь, 379,39 км станционные пути, 211,61 км - подъездные пути. Главная магистраль от границы Российской Федерации до границы Китайской Народной Республики составляет 1113 км. В главных путях 350 км составляют рельсы типа Р65, 1435,74 км - рельсы типа Р50. Приведенный износ рельсов до 3 мм. Протяженность кривых участков пути радиусом менее 600 м составляет 551 км, т. е. 30 % от
ных хозяйств всего по дороге 1528 шт., в том числе с рельсами Р65 - 141 шт., Р50 - 1124 шт. Все стрелочные переводы эксплуатируются на деревянных брусьях. На 900 км пути главной магистрали балласт щебеночный, на остальных участках - песчано-гравийная смесь. Около 30 % пути на щебеночном балласте имеют толщину слоя под шпалой менее 15 см с загрязненностью более 20 %.
© В. Е. Гозбенко, Бонго Тувшинтур, 2017
159
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
Уменьшение износа колес подвижного состава и рельсов является очень важной задачей железнодорожного транспорта [1-3]. Решение подобной задачи не только увеличивает срок службы колес и рельсов, но и во многих случаях приводит к снижению расходов топлива на тягу поездов, уменьшает шум при движении поезда.
Интенсивность износа рельсов и колес зависит от множества факторов. Между тем за последние 10 лет в конструкции пути и подвижного состава произошли существенные изменения, вызванные техническим прогрессом на железнодорожном транспорте [4, 5]. Опыт УБЖД показывает, что начиная с 1992 года интенсивно изнашивается гребень колес, в результате чего увеличиваются эксплуатационные расходы на ремонт, а также уменьшается срок службы колесных пар вагонов.
Для уменьшения износа колесных пар, а также увеличения срока службы колес на Улан-Баторской железной дороге были тщательно проведены экспериментальные исследования, связанные с обеспечением гарантированной безопасности движения поездов. По результатам исследований выдвинуты следующие
предложения: 1) допускаемый размер толщины гребня колес уменьшить; 2) колесные пары, имеющие тонкий обод, обтачивать с иным профилем по кругу катания и запускать в эксплуатацию; 3) для определения остроконечного наката гребня на рабочих поверхностях колесных пар внедрить шаблон ДШ-4; 4) минимальный размер толщины гребня колесных пар установить в 24 мм при эксплуатации; 5) ввести лубрикацию рельсов [6, 7].
По данным отчётов формы ВУ-53 грузового вагонного депо ВЧД-1 станции Дзунхара Уланбаторской железной дороги, за 2014 год обточены 3740 колесных пар по разному дефекту, но большинство обточенных колес занимают износ гребня.
Анализ колесных пар вагонов и их дефектов показал, что главными из них являются: 1) № 14 (тонкий гребень) - 41 %; 2) № 22 (выщербины) - 36 %; 3) № 20 (ползун) - 21 %. Другие дефекты, например № 73 (разность диаметров колес), в вагонном депо не выявлены, но данные депо говорят, что он достигает 19 %.
Прежде, при колее 1524 мм вначале увеличивался прокат по кругу катания, а затем медленнее начинал увеличиваться износ гребня [8]. После произведенной перешивки колеи ситуация из-
менилась - быстрее стал изнашиваться гребень. В течение 5 месяцев (июнь - октябрь 1995 года) у колесных пар грузовых вагонов (УБЖД) толщины гребней колесных пар достигли предела, т. е. стала менее 23 мм. Прокат стал увеличиваться медленнее, поэтому соответствующие обточки свелись к минимуму. Поэтому ресурс колесных пар существенно уменьшился. В результате этих мероприятий сроки службы колесных пар стали уменьшаться. Для увеличения времени службы колесных пар вагонов на Улан-Баторской железной дороге в 1995-1998 годах проводили ряд мероприятий [9, 10]. При достижении толщины гребня 25-26 мм осуществлялся поворот вагонных колесных пар, с января 1998 года внедрялась технология наплавки гребней, поворот колесных пар осуществляли поочередно при достижении требуемых размеров толщины гребня и заменяли первую на третью, вторую колесную пару на четвертую и т. д. Для проведения определенных комплексных мер по повороту колесных пар и определения интенсивности износа толщины гребня колесных пар вагонов проведены экспериментальные исследования по определению износа и обточке колесных пар грузовых вагонов.
Экспериментальные исследования. Эксперимент № 1
Для проведения комплексных мер по повороту колесных пар и определению интенсивности износа толщины гребня колесных пар вагонов в течение года осуществлялись экспериментальные исследования по определению износа грузового вагона после капитального ремонта с толщиной гребня 33 мм. В результате этих исследований получены данные, приведеные в табл. 1.
При проведении эксперимента учли расчётный износ толщины гребня колесных пар вагонов по формуле
Н = Ь х Н,
где Ь - пробег вагона (км), Н = 0,00008 - износ гребня за 1 км пробега вагона (мм).
При расчёте износа толщины гребня колесных пар вагонов необходимо учитывать местоположение колесной пары (рис. 1) под вагонами (К^, температуру среды (К2), овальность гребня (К3). Данные коэффициенты приведены в табл. 3-5.
Результаты экспериментальных исследований толщины гребня приведены в табл. 2.
1ШШ Транспорт jQl
оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3
Т a б л и ц a 1
Дата CpaBHm^b ный pa3Mep 811935
колесная пара 1 колесная пара 2 колесная пара 3 колесная пара 4
сторона А сторона Б сторона А cTopoHa Б сторона А сторона Б сторона А сторона Б
Первоначальная толщина г] зебня
1/V Толщина гребня 31,7 32,1 32,1 32,2 32,7 32 32,6 31,7
Через 4947 км пробега
1/VI Толщина гребня 30,2 31,4 31,4 31,5 31,1 31,4 31,6 30,9
Износ 1,5 0,7 0,7 0,7 1,6 0,6 1 0,8
Износ за 100 км 0,011 0,005 0,005 0,005 0,012 0,004 0,007 0,006
Через 12449 км пробега
1/VIII Толщина гребня 29,1 30,3 30,6 30,1 29,1 30,9 30,9 30
Износ 1,1 1,1 0,8 1,4 2 0,5 0,7 0,9
Износ за 100 км 0,008 0,008 0,006 0,011 0,016 0,004 0,005 0,007
Через 12775 км пробега
1/X Толщина гребня 28,4 29,4 30 29,7 28,4 30,4 30,6 29,6
Износ 0,7 0,9 0,6 0,4 0,7 0,5 0,3 0,4
Износ за 100 км 0,014 0,018 0,012 0,008 0,014 0,010 0,006 0,008
Всего через 30171 км пробега
Износ 3,3 2,7 2,1 2,5 4,3 1,6 2 2,1
Износ за 100 км 0,010 0,008 0,006 0,008 0,014 0,005 0,006 0,006
Интенсивность износа 2,0 pa3a 1,6 pa3a 1,2 pa3a 1,6 pa3a 1,75 pa3a минимальный 1,2 pa3a 1,2 pa3a
Т a б л и ц a 2
Время эксплуатации Толщина гребня, мм Примечание (принятые меры)
Толщина гребня стороны А Толщина гребня стороны Б
0 33 33
Через 6 месяцев 28 32 Поворот колесных пар
32 28 Повторный поворот колесных пар
Через 12 месяцев 27 26
Через 16 месяцев 25 25 Обточка колесных пар
Всего 22 месяца
Сторона Л
Нечётное направлен не
Стороне Е
Рте. 1. Мecтоположeниe колecных ^р
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
Мecтоположeниe колecной миры под вaгоном
Т а б л и ц а 3
Место колесной пары колесная пара 1 колесная пара 2 колесная пара 3 колесная пара 4
А Б А Б А Б А Б
К1 1,16 0,96 1,0 1,12 1,45 1,09 1,0 1,2
Значения коэффициента К2 (температура среды)
Т а б л и ц а 4
Месяц 2: 3: 4: 9: 10 5: 6: 7: 8 11: 12: 1
К2 1,0 1,3 0,95
Диаграмма износа толщины гребня при коэффициенте К2, равном единице, приведена на рис. 2.
При проведении эксперимента расчёт износа толщины гребня колесных пар вагонов вели по уточненной формуле
Н = 1Х х 0,00008 X К X К2 X К3,
где 0,00008 - износ гребня за 1 км пробега вагона (мм); Ь - пробег вагона (км); К1 - коэффициент местоположения колесных пар; К2 - коэффициент температуры среды; К3 - коэффициент овальности гребня.
30 40 50 60 70 £0 пробег вагона ;юоо км)
Рис. 2. Диаграмма износа толщины гребня
Т а б л и ц а 5
Пробег Ь\ (км) Износ гребня (мм) Износ гребня при пробеге 1 км (мм) Коэффициент К3
До 10000 33- 9 0,0004 5,0
10000-20000 29-28 0,0001 1,25
20000-60000 28-26 0,00005 0,63
60000-100000 26-25 0,000025 0,31
Износ толщины гребня можно рассчитать по формуле
^ и =Н + и 2 +.....+нп.
С января 2014 года в качестве экспериментальных подобрали 4 полувагона после проведения деповского ремонта, определили в один состав и использовали на перевозке угля по маршруту Улан-Батор - Багануур. Для исследования были разработаны методики и опро-
бованы следующие вагоны. Два вагона по действующей инструкции по обточке колесных пар грузовых вагонов использовали с толщиной гребня 33 мм. У двух следующих вагонов обточку проводили с толщиной гребня примерно 30 мм. В поездках в апреле и июле 2014 года провели измерения толщины гребней колесных пар у всех четырех исследуемых вагонов и сравнили измерения.
1ШШ Транспорт ^
оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3 ^
Экcпeримeнт № 2
Эксперемент проводится с целью исследования профиля гребня дляопределения толщины, с которой необходимо провести обточки гребней колесных пар вагонов.
Принято, что рабочая поверхность гребней в месте соприкосновения с головкой рельса должна выпускатся под углом 60° (рис. 3).
tg 60 =1,732 tg 70°=2,747
При эксплуатации гребни часто изменяют форму, поэтому рабочие поверхности наклонены примерно под углом 71°. Такой вид дефекта на железной дороге называется остроконечным накатом, и колесную пару с таким дефектом запрещают подавать под вагон. На основе изменений толщин гребней и исследовании геометрических данных колеса можно примерно определить, как изменяются толщина и другие параметры бандажа после обточки колеса (табл. 6).
Приведенная табл. 6 дает возможность заранее определиться, при каком виде ремонта и под какие вагоны подавать после проведенной обточки колесные пары (табл. 7).
Используя указанные в табл. 6 и 7 данные, определим экономические показатели после проведенной обточки колес с толщиной гребней 24 мм и толщинами бандажа 40 мм.
Рте. 3. Определение профиля грeбней колесных мир шп онов
Т a б л и ц a 6
Данные по обточке колесных пар вагонов при износе гребней 24 мм
Уменьшение толщины бандаж (мм)
Толщина гребня(мм) при рабочей поверхности под углом
60° 70°
33 15,6 24,7
32 13,8 22,0
31 12,0 19,2
30 10,4 16,5
29 8,7 13,7
28 7,0 11,0
27 5,2 8,3
Т a б л и ц a 7
Размеры исследуемых колесных пар мри ремонте
Вид ремонта Размер колесных пар
Толщина гребней (мм) Толщина бандажей (мм)
Капитальный 30-33 не менее 35
Деповской 28-33 не менее 27
Текущий 26-33 не менее 24
Если провести обточку колес с толщиной гребня 33 мм, то бандаж становится размером 24,4 мм, и такую колесную пару уже можно подавать под вагон, но только с текущим ремонтом. Если обточка проводится с толщиной гребня примерно 30 мм, тогда толщина бандажа становится 29,6 мм и эту колесную пару уже воможно подать под вагон не только с деповским, но и с текущим ремонтом.
Эксперимент № 3
При исследовании износа гребня нам удалось определить, что если толщина гребня может изнашиватся до 29-26 мм у рабочей кромки
гребня обязательно появляется наволакивание металла в вершину головки гребня. Из-за подобных дефектов на УБЖД пришлось отцепить и отремонтировать более 500 вагонов, что привело к большим экономическим затратам.
На рис. 4 показано исследуемое положение остроконечного наката гребня в верхней части гребня (около 2 мм ниже верхушки гребня) перед вкатыванием колеса на остряк, который прилегает к рамному рельсу с зазором 3 мм.
Критерий отбраковки, характеризующий критическую форму износа гребня, можно представить как горизонтальную проекцию
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
образующей изношенной поверхности гребня от точки, расположенной на 2 мм ниже его вершины и точки на 13 мм выше среднего круга катания.
Остроконечный накат, согласно принятой терминологии, - это наволакивание металла к вершине гребня на грань перехода изношенной части к неизношенной. Это наволакивание чаще всего происходит под действием сил трения при двухточечном контактировании колеса с рельсом, что, как правило, происходит в кривых,тогда, когда контакт по ходу движения по гребню в отличие от нормального контакта не опережает, а отстает по кругу катания, а вектор сил скольжения гребня по боковой поверхности рельса направлен в сторону вершины [11, 12].
Рис. 4. Гребень с остроконечным накатом в период въезда колеса на остряк
На основании большого круга исследований был внедрен в эксплуатацию шаблон ДШ-4 (рис. 5). В результате этих действий уменьшилось количество отцепляемых вагонов по рассматриваемых дефектам колесной пары с остроконечным накатом на 80 %, что, соответственно, принесло экономию затрат при маневровых работах.
Эксперимент № 4
Проведен расчет износа гребней колесных пар полувагонов модели ЕС70 производства КНР после трехлетней эксплуатации, при этом пробег вагонов составляет 60-70 тысяч километров, основными грузами являются железные руды на участках между станциями Ероо - Дзамын-Удэ Улан-Баторской железной дороги.
Статические данные для расчёта получены по 248 вагонам, прошедшим деповской ремонт в грузовом вагонном депо Дзунхара Улан-Баторской железной дороги. Как известно, колесные пары выпускаются с гребнем толщиной 33 мм [9, с. 15, рис. 2.2.]. При эксплуатации данных вагонов в течение 3 лет после выпуска изменение толщины гребня колесных пар вагонов колеблется в пределах 0-7 мм. Объем выборки п = 496 -^1984 в зависимости от колесных пар вагонов. Уровень значимости принимаем а = 0,005 , надежность у = 0,95.
Проведем статическое исследование для колесных пар 248 вагонов. Расчёт ведется по результатам полученных данных по первым колесным парам, вторым колесным парам, третьим колесным парам, четвертым колесным парам, первой тележке, второй тележке, по левым колесам, по правым колесам и по данным всех колесных пар.
Составим ряд распределения выборки [13, 14], разбивая на 7 частей, и найдем длину / 7 - 0
частичного интервала п =-= 1.
7
Ряд распределения частот выборки и распределение относительных частот
представлены в табл. 8 и 9.
а!"
Рис. 5. Схема шаблона ДШ-4
\Щ} Транспорт ^
оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3 ^
Найдем выборочные числовые где к - число интервалов
характеристики по формулам Результаты вычислений представлены
Х„ =
I
i=1
X,n,
I
Д = i=1
, г^ в
Х Пг
n
X I2;
в табл. 10.
Построим гистограмму плотности относительных частот ( рис. 4).
s
=4дВ,
Т a б л и ц a 8
Числовой интeрвaл 0-1 1,5-2 2,5-3 3,5-4 4,5-5 5,5-6 6,5-7
ni 1 11 113 192 135 42 2
V 0,002 0,022 0,228 0,387 0,272 0,085 0,004
/n
Т a б л и ц a 9
0,5 1,75 2,75 3,75 4,75 5,75 6,75
n/ / nh 0,002 0,022 0,228 0,387 0,272 0,085 0,004
Т a б л и ц a 10
i ni u2 ni (u, +1)2
1 0,5 1 0,5 0,5 0,25 2,25
2 1,75 11 1,75 19,25 33,69 83,19
3 2,75 113 2,75 310,75 854,56 1589,06
4 3,75 192 3,75 720 2700,00 4332,00
5 4,75 135 4,75 641,25 3045,94 4463,44
6 5,75 42 5,75 241,5 1388,63 1913,63
7 6,75 2 6,75 13,5 91,13 120,13
1946,75 8114,19 12503,69
3,925 0,95
250
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
Т a б л и ц a 11
Первая колесная тра 1 11 113 192 135 42 2
0,002 0,022 0,228 0,387 0,272 0,085 0,004
Функция плотности нормaльного зaконa рacпрeдeлeния
-(х-а Т
/ (х ) =
1
— п-1
где а = х , а в
= а = 4.
п
Далее таходим доверительный интeрвaл для мaтeмaтичecкого ожидaния м (х) и cрeднeе квaдрaтичecкое отклонeние а(х) c нaдeжноcтью
у = 0,95
х -гч<м(х)<х + гч
в у V ' в у ,
л/п ып
4(1 - д) < а < 4(1 + д) при д < 1, 0 < а < 4(1 + д) при д > 1 . д тайдем, иcпользуя [15, прил. 4] Для провeрки cпрaвeдливоcти выдвинутой гипотезы иcпользуeм критeрии cоглacия Пирcонa при уровне знaчимоcти а = 0,05. Нaблюдaeмоe знaчeниe критeрия подсчита^ем по формуле
С набл
=Е
* (п - п )2
гдe
П1
,=1 п
cтaтиcтичecкиe
чaстоты,
тeорeтичecкиe чaстоты, определяемые в
cлучae нормгльного зaконa рacпрeдeлeния по формулaм
п =
пк
4
1
х, - х„
4
и кaпитaльном рeмонтaх. При этом появляется возможноcть увeличения cрока экcплуaтaции колecной тары нa 44 мecяцa.
2. Рекомендуем шaблон ДШ-4 ввecти в экcплуaтaцию на железной дороге.
3. При толщине бaндaжa до 33-36 мм обточку проводить ж рекомендуется. Для мaкcимaльного иcпользовaния рecурcа колecной тары нужно обтачивать грeбни до 27 мм и затем использовать под вaгонами, прошедшими тeкущий отцепочный рeмонт. Необходимо внecти измeнeния в инcтрукцию по оcмотру и оcвидeтeльcтвовaнию колесных пaр вaгонов.
4. Нeобходимо cоcтaвить грaфик поворотa колecной тары под вaгонaми исходя из дaнных пробeгов вaгонов. Это привeдeт к экономии зaтрaт по зaмeру колесных пaр при оcмотрe вaгонов.
5. Уcтaновить мaкcимaльную толщину гребня колec при обточи. Принятaя мeрa дaeт возможность избeгaть интeнcивного изноca грeбня поcлe обточки и можeт увeличить cрок службы колecной тары (риc. 6).
) = — * * 2 2л
Знaчeния ) нгходим по [1, прил. 1]
Поcлe вычисления знaчeния критeрия дeлaeм вывод о cпрaвeдливоcти выдвинутой гипотезы.
Заключение
1. При cрaвнении толщины грeбня 30 мм и 33 мм выявлено, что колecныe тары c толщиной 30 мм имeют возможноcть избeгaть интeнcивного изноcа грeбня при пробеге в 120-130 тыс. км, т. e. при износе примерно до 27 мм. Поэтому прeдлaгaeтся выпус^ть на линию колесные тры с исходной толщиной 30 мм при деповском
¿Я &
I
=3 17 16
25
ив /пенс "1 ¡6НЬ 1й из НОС
1
пож ъпенг 1е ос прок онеч\ чого чака па
/ г
<9 Я) 30 40 50 И 70 80 90 100
пробег вагона (юоо им) Рис. 7.
6. Cоглacно инструкции по осмотру и оcвидeтeльcтвовaнию колесных тар вaгонов при обточке колес необходимо оcтaвлять черновины та гребне с глубиной не более 2 мм, рacположeн-ные от вершины гребня не более чем от 10 до 18 мм для колесных тар без нaплaвки гребня, вследствие чего обод будет обтaчивaтьcя та 3-4 мм меньше (рис. 8).
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3
гребня - поверхность, расположенная в границах 2 мм от вершины - 13 мм от поверхности катания» (рис. 9).
Рис. 9.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Моделирование системы колесо-рельс // Железные дороги мира. 2005. №2. С. 45-52.
2. Лысюк В.С. Взаимодействие рельсов и колес в кривых // Путь и путевое хозяйство. 2005. № 10. С. 11-17.
3. Богданов А.Ф. Чурсин В.Г. Эксплуатация и ремонт колесных пар вагонов. М. : Транспорт. 1985.
4. Галиев И.И., Нехаев В.А., Николаев В.А. Безопасность движения грузовых поездов и динамические свойства ходовой части вагона // Известия Транссиба. 2012. № 1. С. 107-112.
5. Договор о «Правилах пользования грузовыми вагонами в международном сообщении» (ПГВ) : договор ОСЖД от 01.07.2012 с изм. на 01.07.2017 г.
6. Монахов И.К. Ширина. Возвышение. Лубрикация // Путь и путевое хозяйство. 2008. № 11. С. 20-24.
7. Использование отходов производства в композициях для лубрикации рельсов / Н.С. Назаров и др. Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та. 2003.
8. Карпущенко Н.И., Величко Д.В., Бобовникова Н.А. Влияние ширины колеи и состояния ходовых частей подвижного состава на интенсивность износов // Транспорт Российской Федерации. 2010. №3 (28) С. 10-14.
9. Инструкция по осмотру и освидетельствованию колесных пар вагонов. УБЖД, 2009.
10. Правила технической эксплуатации. УБЖД, 2007.
11. Кузнецов В.М. Об остроконечном накате на гребнях колесных пар // Путь и путевое хозяйство. 2000. № 9. С. 16-19.
12. Расчётно-экспериментальный метод определения материальных параметров упруго-пластических материалов на траекториях активного деформирования малой кривизны / С.А. Корнеев и др. // Омский научный вестник. 2006. № 4 (38). С. 8690.
13. Кузьмин О.В. Комбинаторные методы моделирования дискретных распределений. Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2006. 138 с.
14. Докин В.Н., Кузьмин О.В. О рандомизации B-распределений // Комбинаторные и вероят-ностные проблемы дискретной математики : сб. науч. тр. Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2010. С. 34-46.
15. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистики. М. : Высшая школа, 1979.
REFERENCES
1. Modelirovanie sistemy koleso-rel's [Modeling of the wheel-rail system]. Zheleznye dorogi mira [Railways of the world], 2005, No.2, pp. 45-52.
2. Lysyuk V.S. Vzaimodeistvie rel'sov i koles v krivykh [Interaction of rails and wheels in curves]. Put' iputevoe khozyaistvo [Railway Track and Facilities], 2005, No. 10, pp. 11-17.
3. Bogdanov A.F. Chursin V.G. Ekspluatatsiya i remont kolesnykh par vagonov [Operation and repair of wheel pairs of wagons]. Moscow: Transport Publ., 1985.
4. Galiev I.I., Nekhaev V.A., Nikolaev V.A. Bezopasnost' dvizheniya gruzovykh poezdov i dinamicheskie svoistva khodovoi chasti vagona [The safety of freight trains and the dynamic properties of the running gear of the car]. Izvestiya Transsiba [Journal of Transsib Railway Studies], 2012. No. 1, pp. 107-112.
5. Dogovor o «Pravilakh pol'zovaniya gruzovymi vagonami v mezhdunarodnom soobshchenii» (PGV) : dogovor OSZhD ot 01.07.2012 s izm. na 01.07.2017 g [Agreement on "Rules for the use of freight cars in international traffic" (UFC): OSJD contract dated 01.07.2012 with amend. as of 01.07.2017].
6. Monakhov I.K. Shirina. Vozvyshenie. Lubrikatsiya [Width. Elevation. Lubrication]. Put' iputevoe khozyaistvo [Railway Track and Facilities], 2008, No. 11, pp. 20-24.
7. Nazarov N.S. et al. Ispol'zovanie otkhodov proizvodstva v kompozitsiyakh dlya lubrikatsii rel'sov [Use of production waste in rail lubrication compositions]. Irkutsk: Irkut. state un-ty Publ., 2003.
Рис. 8.
7. Следует соблюдать технические требования согласно «Памятки осмотрщику вагонов № 724-2009 ПКБ ЦВ» по п. 4.2.1 «острая кромка в вершинных частях гребня, не имеющего подреза, браковке не подлежит. Рабочая часть
острая кромка на eepuiURR ьие частях греоня
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
8. Karpushchenko N.I., Velichko D.V., Bobovnikova N.A. Vliyanie shiriny kolei i sostoyaniya khodovykh chastei podvizhnogo sostava na intensivnost' iznosov [Influence of the track width and the condition of running parts of rolling stock on the intensity of deterioration]. Transport Rossiiskoi Federatsii [Transport of the Russian Federation], 2010, No.3 (28), pp. 10-14.
9. Instruktsiya po osmotru i osvidetel'stvovaniyu kolesnykh par vagonov [Instructions for inspection and inspection of wheelsets of wagons]. Ulaanbaatar Railways Publ., 2009.
10. Pravila tekhnicheskoi ekspluatatsii [Rules of technical operation]. Ulaanbaatar Railways Publ., 2007.
11. Kuznetsov V.M. Ob ostrokonechnom nakate na grebnyakh kolesnykh par [On the pointed ridge on the crests of wheelsets]. Put'i putevoe khozyaistvo [Railway Track and Facilities], 2000, No. 9, pp. 16-19.
12. Korneev S.A. et al. Raschetno-eksperimental'nyi metod opredeleniya material'nykh parametrov uprugo-plasticheskikh materialov na traektoriyakh aktivnogo deformirovaniya maloi krivizny [A computative experimental method for determining the material parameters of elastoplastic materials on the trajectories of active deformation of small curvature]. Omskii nauchnyi vestnik [Omsk scientific bulletin], 2006, No. 4 (38), pp. 86-90.
13. Kuz'min O.V. Kombinatornye metody modelirovaniya diskretnykh raspredelenii [Combinatorial methods for modeling discrete distributions]. Irkutsk: Irkut. state un-ty Publ., 2006, 138 p.
14. Dokin V.N., Kuz'min O.V. O randomizatsii B-raspredelenii [On the randomization of B-distributions]. Kombinatornye i veroyatnostnye problemy diskretnoi matematiki : sb. nauch. tr. [Combinatorial and probabilistic problems of discrete mathematics: coll. of sci. works] Irkutsk: Irkut. state un-ty Publ., 2010, pp. 34-46.
15. Gmurman V.E. Rukovodstvo k resheniyu zadach po teorii veroyatnostei i matematicheskoi statistiki [A guide to solving problems in probability theory and mathematical statistics]. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 1979._
УДК 629.734/. 735, 519.635.4
Скоробогатова Марина Викторовна,
старший преподаватель, Иркутский филиал МГТУ ГА, e-mail: skorobogatova. mv@if-mstuca. ru
Аршинский Леонид Вадимович,
Иркутский государственный университет путей сообщения,
e-mail: larsh@mail.ru
Информация о статье
Дата поступления: 08 августа 2017 г.
DOI: 10.26731/1813-9108.2017.3(55). 168-174
M. V. Skorobogatova,
Asst. Prof., the Irkutsk branch of Moscow State Technical University of Civil Aviation e-mail: skorobogatova. mv@if-mstuca. ru L. V. Arshinskiy Irkutsk State Transport University e-mail: larsh@mail. ru
Article info
Received: August 8, 2017
МЕТОДИКА ЧИСЛЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ФОРМЫ НИЗКОЛЕТЯЩЕГО КРЫЛА КАК ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ «ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ - ПОВЕРХНОСТЬ»
A METHOD OF NUMERICAL DETERMINATION OF OPTIMAL SHAPE OF A GROUND-EFFECT WING AS A ELEMENT OF THE "AIRCRAFT-SURFACE" SYSTEM
Аннотация. В статье рассмотрена проблема выбора оптимальной профилировки нижней поверхности прямоугольного в плане низколетящего крыла с прямолинейной задней кромкой, движущегося в стационарном потоке на сверхмалом отстоянии от твердой границы при умеренных возмущениях. Сам летательный аппарат рассматривается как часть системы «летательный аппарат - поверхность», неотъемлемым компонентом которой является крыло. Особенностью движения в таких условиях является существенная зависимость устойчивого движения аппарата от его аэродинамической компоновки и формы несущей поверхности. При этом основной вклад в соответствующие аэродинамические характеристики вносит нижняя поверхность, расчету которой и посвящена работа.
Задача решается с помощью метода Релея - Ритца, который является частным случаем метода пробных функций. Особенностью математической постановки задачи является ее некорректность, связанная с перегруженностью граничными условиями: их число превышает порядок дифференциального уравнения необходимого условия экстремума. Решение искалось на так называемых крыльях Мунка, известных тем, что они обеспечивают минимум индуктивного сопротивления при заданной подъемной силе. Полученный результат сравнивается с существующими результатами в этой области. Делается вывод, что форма крыла, повышающего самостабилизированность летательного аппарата, качественно близка форме крыла с максимальной подъемной силой, исследованной ранее.
Ключевые слова: Теория оптимальной несущей поверхности, низколетящее крыло, самостабилизация, метод Релея - Ритца, крыло Мунка.
Abstract. The article deals with the problem of the choice of optimum profiling of the lower surface rectangular in respect of the low-flying wing with a rectilinear back edge moving in a stationary stream on a midget distance from firm border at moderate indignations. The aircraft is considered as a part of system the flying device surface which integral component is the wing. Feature of the movement in such conditions is essential dependence of the steady movement of the device on its aerodynamic configuration and a form of the bearing surface. At the same time the main contribution to the corresponding aerodynamic characteristics is made by the lower surface to which calculation work is devoted. The problem is solved with help of the Rayleigh-Ritz method which is a special case of a method of trial functions. Feature of mathematical problem definition is its incorrectness connected with congestion boundary conditions: their number exceeds an order of the differential equation of a necessary condition of an extremum. The decision was looked for with so-called Munk wings known for that they provide a minimum of inductive resistance with the set carrying power. The obtained result is
168
© М. В. Скоробогатова, Л. В. Аршинский, 2017
