CC BY
25
оо ео I
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
15. Eliseev A.V., Sel'vinskii V.V., Eliseev S.V. Dinamika vibratsionnykh vzaimodeistvii elementov tekhnologicheskikh sistem s uchetom neuderzhivayushchikh svyazei [Dynamics of vibrational interactions of elements of technological systems with allowance for unilateral constraints]. Novosibirsk: Nauka Publ., 2015, 332 p.
16. Khomenko, A.P. Dinamika i upravlenie v zadachakh vibrozashchity i vibroizolyatsii podvizhnykh ob"ektov [Dynamic and control in the tasks of vibration protection and vibration isolation of mobile objects]. Irkutsk: IGU Publ., 2000, 296 p.
17. Kashuba V.B., Eliseev S.V., Bol'shakov R.S.Dinamicheskie reaktsii v soedineniyakh elementov mekhanicheskikh kolebatel'nykh system [Dynamic responses in the couplings of elements of mechanical oscillation systems]. Novosibirsk: Nauka Publ., 2017, 331 p.
Информация об авторах
Ермошенко Юлия Владимировна - к. т. н., доцент, Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, e-mail: ermosh_emf@irgups.com
Выонг Куанг Чык - к. т. н., аспирант, НОЦ современных технологий, системного анализа и моделирования, г. Иркутск, e-mail: trucvq1990@gmail.com
Authors
Ermoshenko Yuliya Vladimirovna - Ph.D. in Engineering Science, Assoc. Prof., Irkutsk State Transport University, Irkutsk, email: ermosh_emf@irgups.com
Vuong Quang True - Ph.D. in Engineering Science, Ph.D. student, REC of modern technologies, system analysis and modeling, Irkutsk, e-mail: trucvq1990@gmail.com
Для цитирования
Ю. В. Ермошенко Определение динамических реакций в соединениях элементов подвесок: новые подходы / Ермошенко Ю. В., Выонг Куанг Чык // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2018. - Т. 58, № 2. - С. 118-125. - DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).118-125.
For citation
Yu. V. Ermoshenko, Vuong Quang Truc. Opredelenie dinamich-eskikh reaktsii v soedineniyakh elementov podvesok: novye pod-khody [Determination of dynamic responses in connections of suspension elements: new approaches]. Sovremennye tekhnologii. Sis-temnyi analiz. Modelirovanie [Modern technologies. System analysis. Modeling], 2018, Vol. 58, No. 2, pp. 118-125. DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).118-125.
УДК621.753.4: 621.785 БОГ: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).125-132
Д. В. Буторин, А. В. Лившиц
Иркутский государственный унивeрcитeт путeй cообщeния, г. Иркутск, Российская Федерация Дата поступления: 28 мая 2018 г.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛИУРЕТАНОВОЙ НАКЛАДКИ ФРИКЦИОННОГО КЛИНА ВАГОННОЙ ТЕЛЕЖКИ
Аннотация. Повышение надежности и эксплуатационного ресурса клиновых гасителей колебаний тележек железнодорожного транспорта остается важной проблемой, требующей поиска инновационных конструкторских и технологических решений. Межремонтный пробег фрикционных клиньев грузовых тележек, в соответствии с конструкторской документацией (КД), должен составлять не менее 500 тыс. км, а для грузовых тележек нового поколения - не менее 800 тыс. км. Но по многочисленному ряду причин данный узел выходит из строя значительно раньше, включая и многочисленные эксплуатационные неисправности устанавливаемой на наклонной поверхности клина полиуретановой накладки (износ, расслоение, задиры, деформирование, разрывы, боковые и угловые отщепления, трещины, производственный брак). Поэтому одной из актуальных задач на сегодняшний день является разработка технологий, позволяющих диагностировать дефекты полимерных изделий, таких как полиуретановая накладка фрикционного клина грузовой тележки, а также повышать их эксплуатационные свойства.
Одним из весьма прогрессивных и эффективных методов, способных выполнять описанную задачу, является высокочастотная электротермия. По итогам анализа ВЧ-оборудования и процесса электротермии с учетом геометрической сложности рассматриваемой накладки был сделан вывод о невозможности обеспечения точности и результативности процесса ВЧ-обработки без конструирования соответствующей технологической оснастки для достижения равномерного прогрева накладки по всему объему, что и стало основной целью данной работы.
Разработка методик расчета и проектирования технологической оснастки, исходя из физической сущности протекающих при ВЧ-обработке процессов, позволит реализовать в промышленных условиях равномерный безынерционный саморегулирующийся ВЧ-нагрев всего объема материала с высокой интенсивностью вне зависимости от геометрических размеров и формы обрабатываемых изделий.
В статье приведены результаты исследований, направленных на создание методики проектирования технологической оснастки путем условного разбиения всех поверхностей обрабатываемого изделия на множество дифференциально малых конденсаторов с последующим определением их емкости.
Ключевые слова: технологическая оснастка, высокочастотная обработка, диагностика, электротермия, полимеры, емкость конденсатора.
© Д. В. Буторин, А. В. Лившиц, 2018
125
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
D. V. Butorin, A. V. Livshits
Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation Received: May 28, 2018
THE TECHNIQUE FOR CALCULATION AND DESIGN OF TECHNOLOGICAL ATTACHMENTS FOR HIGH-FREQUENCY PROCESSING OF POLYURETHANE LINING OF THE FRICTION WEDGE OF THE TRUCK
Abstract. Increasing the reliability and service life of wedge dampers of oscillations of railway trucks remains an important problem requiring the search for new innovative design and technological solutions. Service interval of friction wedges of cargo trucks, in accordance with the design documentation (DD), should be at least 500 thousand km., and as for the new-generation cargo trucks -not less than 800 thousand km. But, for a number of reasons, this assembly breaks down much earlier, including numerous operational malfunctions of the polyurethane lining installed on the inclined wedge surface (wear, stratification, scoring, lamination, tears, lateral and angular splittings, cracks, production faults).
Therefore, one of the most urgent tasks today is to develop the technologies that make it possible to diagnose defects in polymer products, such as a polyurethane lining of the friction wedge of the cargo truck, and also to increase their operational properties.
One of the most progressive and effective methods capable ofperforming the described task is high-frequency electrothermy. Analyzing HF equipment and the process of electrothermy and taking into account the geometric complexity of the lining in question, it was concluded that it is impossible to ensure the accuracy and efficiency of the HF treatment without designing the appropriate technological attachments in order to achieve the uniform warming of the lining throughout the volume, which was the main goal of this work.
The development of methods for calculating and designing the equipment, proceeding from the physical nature of the processes occurring during HF processing, will make it possible to implement in industrial conditions a uniform, self-limiting, self-regulating HF heating of the entire volume of material with a high intensity, regardless of the geometric dimensions and shape of the products being processed.
The article presents the results of studies aimed at creating a technique for designing attachments by conditional splitting of all surfaces of a processed product into a set of differentially small condensers with subsequent determination of their capacity.
Keywords: technological attachments, high-frequency processing, diagnostics, electrothermy, polymers, condenser capacity.
Введение
В конструкции ряда современных грузовых тележек железнодорожного транспорта (модели 18-578, 18-194, 18-194-1) для гашения колебаний вагона, возникающих под воздействием неровностей железнодорожного пути, применяются фрикционные клинья из термоупрочненного высокопрочного чугуна ВЧ 120 с полиуретановыми накладками (рис. 1) [1-4]. При этом межремонтный пробег фрикционных клиньев грузовых тележек, в соответствии с конструкторской документацией (КД), должен составлять не менее 500 тыс.
км, а для грузовых тележек нового поколения - не менее 800 тыс. км [5-7].
Но, несмотря на такие серьезные гарантии, фрикционный клин зачастую выходит из строя значительно раньше из-за широкого ряда причин, включая и многочисленные эксплуатационные неисправности накладки (износ, расслоение, задиры, деформирование, разрывы, боковые и угловые отщепления, трещины, производственный (заводской) брак) (рис. 2) [8, 9], устанавливаемой на наклонной поверхности клина.
Рис. 1. Фрикционный клин тележки модели 18-194-1 с полиуретановой накладкой
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
Износ
I
а б в
Рис. 2. Некоторые виды износа полиуретановой накладки на примере тележки модели 18-194: а, б - износ и расслоение; в - задиры на рабочей поверхности
Все это позволяет говорить об актуальности проведения работ по диагностированию дефектов и повышению эксплуатационных свойств поли-уретановых накладок любыми подходящими способами [10].
Наряду с этим, в работах [11-16] отмечается высокая прогрессивность и эффективность применения высокочастотной (ВЧ) электротермии при обработке и диагностировании полимерных изделий с целью восстановления и повышения их эксплуатационных свойств, что является весьма целесообразным для рассматриваемой в данной работе проблемы.
При ВЧ-обработке обрабатываемый материал помещается между обкладками конденсатора (высокопотенциальный и низкопотенциальный электроды), на которые подается ток высокой частоты. При смене заряда на обкладках полярные диполи материала перемещаются в противоположных направлениях, в результате возникает молекулярное трение с выделением теплоты. Энергия электромагнитных волн, затрачиваемая на преодоление этих трений, будет превращаться в тепло.
По итогам анализа ВЧ-оборудования и процесса электротермии, а также с учетом геометрической сложности (разнотолщинность) полиурета-новой накладки и рекомендаций, изложенных в работе [12], был сделан вывод о невозможности обеспечения точности и результативности процесса ВЧ-обработки без конструирования соответствующей технологической оснастки (сложнопро-фильных электродов) для достижения равномерного прогрева накладки по объему.
Исходя из вышеизложенного, целью настоящей работы стала разработка методики проектирования технологической оснастки для реализации процесса ВЧ-обработки изделий сложной конфигурации в промышленных условиях.
Методика проектирования
технологической оснастки
Из основного уравнения электротермии (1) следует, что мощность, выделяющаяся в единице объема полимера в виде тепла, квадратично реагирует на изменение межэлектродного расстояния С и напряжения на обкладках рабочего конденсатора и:
P
уд.
-11 2
= 5, 53 • 10 11 • E • f • e'xtgg, (1)
E = U d
(2)
где Руд. - удельная мощность диэлектрических потерь, Вт/см3; Е - напряженность электрического поля, В/м; /- частота поля, Гц; е' - относительная диэлектрическая проницаемость обрабатываемого полимера; tg5 - тангенс угла диэлектрических потерь обрабатываемого полимера.
Напряжение конденсатора зависит от его емкости С (3)
qd
C z Z S
и=q=
(3)
где q - заряд конденсатора, Кл; £ - площадь обкладки конденсатора, м2; ео = 8,854 • 10-12 Ф/м -диэлектрическая постоянная.
Тогда для решения задачи планируемого процесса ВЧ-обработки, заключающейся в достижении равномерного прогрева полимерной накладки по всему объему, необходимо обеспечить равные значения емкости в каждом участке детали введением воздушного зазора. Для этого требуется произвести условное разбиение поли-уретановой накладки на ряд отдельных элементарных поверхностей (рис. 3) с множеством равных по площади дифференциально малых конденсаторов и произвести расчет емкости каждого полученного конденсатора, что, в свою очередь, позволит определить величину необходимого воздушного зазора.
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
С = Ь £о£'5г £ й
(4)
где п - количество дифференциально малых конденсаторов.
Исходя из наличия в цилиндрической части накладки прорези, толщина которой меньше общей толщины данной части, необходимо произвести расчет ёмкости конденсаторов, состоящих из емкости накладки и емкости воздушного зазора. При этом в соответствии с рис. 4 имеем последовательное соединение емкости конденсатора, которая вычисляется по формуле (5):
1- = -и-^, (5)
С С С
2 ^возд
где Свозд - емкость воздушного конденсатора (зазора), которая равна
С1С 2 5*15* 2
С в()3д =
С 2 С1 15 2 й 2 тогда величина воздушного зазора равна
возд 52 - й2 5 )
йвозд =
(6)
(7)
Рис. 3. Схема разбиения накладки фрикционного клина тележки модели 18-194-1 на элементарные поверхности, где 1 - цилиндрическая часть; 2 - боковая поверхность; 3, 5, 6 - выступы;
4 - углубления
В первую очередь производим расчет емкости конденсаторов условной поверхности с наибольшей толщиной (рис. 3, поз. 1).
Расстояние между электродами составляет 35 мм. Поскольку, все полученные в результате разбиения элементарные поверхности плоскопараллельны, то достаточно разделить каждую поверхность на 1-е количество конденсаторов с площадью 1 у. е.2 Тогда общая емкость конденсатора равна
Рис. 4. Схема цилиндрической части накладки
Следующим этапом является расчет емкости дифференциально малых конденсаторов остальных поверхностей в соответствии со схемой, представленной на рис. 5.
Вид А
И
<- бозд &
Ж
Рис. 5. Схема конденсаторов поверхностей 2-6 накладки
Расчет емкости конденсаторов остальных поверхностей производится аналогичным образом в соответствии с уравнениями (4)-(7).
Для полиуретановой накладки фрикционного клина грузовой тележки модели 18-194 (рис. 6) методика проектирования технологической оснастки аналогична.
2 / I
4 о о -О ф о
ООО
где г'возд - относительная диэлектрическая проницаемость воздуха.
Рис. 6. Схема разбиения накладки фрикционного клина тележки модели 18-194 на элементарные поверхности, где 1 - цилиндрическая часть;
2 - боковая поверхность; 3 -углубление; 4 - выступ
В соответствии с описанной методикой были определены величины воздушных зазоров, необходимых для достижения равномерного прогрева полимерной накладки по всему объему при ВЧ-обработке, что позволило приступить к конструированию технологической оснастки.
оо оо I
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
Конструирование технологической
оснастки
При конструировании технологической оснастки был проведен анализ рекомендаций по материалам для изготовления электродов. Наиболее подходящим материалом стал алюминиевый сплав АД1, т. к. данный вид сплава отличается высокой электропроводностью, он мало подвержен коррозии и обладает хорошими технологическими свойствами.
Исходя из конфигурации рассматриваемого изделия, наиболее целесообразно производить обработку накладки в два цикла, разбив поверхности накладки на плоскую и цилиндрическую части.
Общий вид полученной технологической системы и разработанной в рамках данной работы технологической оснастки с разбиением по циклам обработки представлен на рис. 7. Экспериментальная часть Апробация описанной методики и разработанной технологической оснастки для электротермической обработки исследуемой полиуретановой накладки фрикционного клина осуществлялась на промышленной установке модели УЗП 2500 (рис. 8) с рабочей частотой 27,12 МГц [17].
Установка исследуемой накладки фрикционного клина тележки модели 18-194-1 и разработанной для нее технологической оснастки осуществлялась путем охвата накладки, при одновременном приложении давления низкопотенциаль-
1
©
ным электродом и оснастки, контактно соединенной с высокопотенциальным электродом рабочего конденсатора, подключенного к высокочастотному генератору (рис. 9).
Цикл обработки начинается в момент нажатия оператором кнопки «НАГРЕВ» высокочастотного генератора, расположенной на пульте. Момент окончания цикла обработки также фиксируется оператором. Для апробации описанных выше работ был произведен нагрев полиуретановой накладки напряжением настроечного конденсатора, равным U = 4000 В, в течение 70 с.
Далее производилась серия измерений температуры накладки в разных участках. Исходя из невозможности при ВЧ-обработке прямого контроля температуры, как на поверхности, так и внутри полимерного изделия, измерения температуры осуществлялись бесконтактно на боковой поверхности накладки (рис. 10) инфракрасным пирометром модели ADA TemPro 700 с точностью измерения ±1,5 °С по истечении 70 с. ВЧ-нагрева.
Экспериментально были получены следующие средние значения температур нагрева по каждому участку: участок 1 - 137,4 °С; участок 2 -132,8 °С; участок 3 - 149,2 °С. Полученные значения отражают некоторые отклонения значений температуры, наибольшая величина которых составляет 7,9 % от экспериментально полученного значения температуры участка 3.
б
а
Рис. 7. Общий вид технологической системы ВЧ-обработки полимерной накладки фрикционного клина тележки модели 18-194 при нагреве плоской части (а) и цилиндрической части (б), где 1 - фиксаторы; 2 -высокопотенциальный электрод; 3 - низкопотенциальный электрод; 4 - полимерная накладка;
5 - технологическая оснастка
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
Рис. 8. Промышленная установка ВЧ-нагрева модели УЗП 2500
цилиндрической части (б) полиуретановой накладки (в)
Рис. 10. Разнотолщинные участки измерения температуры боковой поверхности накладки
Полученные отклонения экспериментальных данных обусловлены: во-первых, точностью измерительного прибора; во-вторых, не учетом краевых эффектов (скин-эффект) электрического конденсатора, поскольку классический подход к определению электрических параметров конденсатора предусматривает пренебрежение габаритными размерами обкладок конденсатора и рассматривает лишь плоскопараллельный конденсатор с электродами бесконечной длины [18-20].
Целью дальнейших исследований будет развитие описанной выше методики, учитывающей скин-эффекты электрического конденсатора.
Тем не менее полученные результаты позволяют говорить о работоспособности предложенной методики и перейти к разработке технологии высокочастотного диагностирования и повышения прочностных свойств полимерных изделий различной конфигурации ВЧ-энергией.
Заключение
Предложенная методика расчета и проектирования технологической оснастки для реализации процесса ВЧ-обработки полимерных изделий сложной конфигурации дает возможность равномерного прогрева обрабатываемых изделий по всему объему.
Рис. 9. Общий вид технологического устройства при ВЧ-обработке плоской части (а) и
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Великанов, А. В. Фрикционные клинья из высокопрочного чугуна / А. В. Великанов, Б. В. Борщ // Вестник ВНИИЖТ. -2007. - № 2. - С. 19-22.
2. Жевнов, П. М. Совершенствование тележек грузовых вагонов по результатами их испытаний и эксплуатации / П. М. Жевнов, В. Н. Белоусов // Проблемы и перспективы развития грузового вагоностроения : материалы науч.-практич. конф. - Екатеринбург; Нижний Тагил, 2005. - С. 128-131.
3. Великанов, А. В. Технология производства, качество и работоспособность закаленных фрикционных клиньев из высокопрочного чугуна / А. В. Великанов, Б. В. Борщ, В. М. Федин, А. И. Борц, Е. И. Юрьева // Вестн. ВНИИЖТ. - 2007. - № 5. - С. 1924.
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
4. Габец, А. В. Оценка износа фрикционного клина гашения колебаний тележки грузового вагона / А. В. Габец, И. В. Левкин, М. В. Сапетов, А. В. Семенов // Ползуновский вестник. Барнаул: ФГБОУ ВО "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова", 2015. - №4. - Т.1. - С. 16-18.
5. Бороненко, Ю. П. Стратегические задачи вагоностроителей в развитии тяжеловесного движения / Ю. П. Бороненко // Транспорт Российской Федерации. - 2013. - № 5 (48). - С. 3-6.
6. Бороненко, Ю. П. Дорожная карта создания инновационных вагонов нового поколения / Ю. П. Бороненко // Подвижной состав XXI века: Инновации в грузовом вагоностроении: материалы Междунар. науч.-технич. конф. - СПб., 2014. - С. 17-19.
7. Буторин, С. М. Фрикционные клинья грузовых тележек с повышенным межремонтным ресурсом / С. М. Буторин, В. П. Ефимов // Известия ПГУПС. - СПб.: ПГУПС, 2017. - №4. - С. 605-614.
8. Инструкция по ремонту и эксплуатации грузовых вагонов, оборудованных узлом фрикционного гасителя колебаний, изготовленного по технологии «А.Стаки Компани» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://vunivere.ru/work7617/page2 (дата обращения 16.04.2017)
9. Неисправности тележек грузовых вагонов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.вагонник.рф/2016/05/blog-post_17.html (дата обращения 19.04.2017).
10. Chrysostomou A., Hashemi S. Journal of Materials Science, Kluwer Academic Publishers, 1998. - №33. - С. 11-65.
11. Филиппенко, Н. Г. Автоматизация управления процессом высокочастотной обработки полимерных материалов: дис. ... кан. тех. наук 05.13.06: защищена 2012 / Филиппенко Николай Григорьевич. - Иркутск: 2012. - 161 с.
12. Ларченко, А. Г. Система автоматизированного управления высокочастотным диагностированием при производстве и эксплуатации изделий из полимерных материалов: дис. ... кан. тех. наук 05.13.06: защищена 2014 / Ларченко Анастасия Геннадьевна.
- Иркутск: 2014. - 164 с.
13. Лившиц, А. В. Автоматизированное управление технологическими процессами высокочастотной электротермии полимеров: дис. ... док. тех. наук 05.13.06: защищена 2016 / Лившиц Александр Валерьевич. - Иркутск: 2016. - 351 с.
14. Попов, С. И. Автоматизация управления технологическими процессами восстановления эксплуатационных свойств полимеров: дис. ... кан. тех. наук 05.13.06: защищена 2013 / Попов Сергей Иванович. - Иркутск: 2013. - 150 с.
15. Лившиц А.В., Филиппенко Н.Г., Каргапольцев С.К. Высокочастотная обработка полимерных материалов. организация систем управления. Иркутск, 2013.
16. Буторин, Д. В. Комплексированный метод автоматизированного высокочастотного контроля фазовых превращений в полимерных материалах / Д. В. Буторин, Н. Г. Филиппенко, А. В. Лившиц // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.
- Москва: Издательство "Научтехлитиздат", 2016. - Вып. 10. - С. 10-18.
17. Установка для сварки пластмасс / Завод «Промышленная электроника Габрово» // Паспорт УЗП 2500А, 412. 921.055, 1987.
- 60 с.
18. Winders J.J. Power Transformers: Principles and Applications - Marcel Dekker, 2002. — 286 pages.
19. Хайновский, В. И. Определение диэлектрических параметров семян сельскохозяйственных культур с учетом эффектов бокового электрического поля измерительного конденсатора / В. И. Хайновский, А. Е. Козырев, О. С. Копылова, П. В. Никитин // Научный журнал КубГАУ. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - №85(01).
20. Шелюто, В. А. Простая формула для емкости кольцевого конденсатора, учитывающая краевые эффекты // Журнал технической физики. - Л.: Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева, 1991. - Т. 61. - №2.
REFERENCES
1. Velikanov, A. V., Borshch B. V. Friktsionnye klin'ya iz vysokoprochnogo chuguna [Friction wedges made of high-strength cast iron]. Vestnik VNIIZhT [Vestnik of the Railway Research Institute], 2007, No. 2, pp. 19-22.
2. Zhevnov, P. M., Belousov V. N. Sovershenstvovanie telezhek gruzovykh vagonov po rezul'tatami ikh ispytanii i ekspluatatsii [Improvement of freight car trucks by the results of their testing and operation]. Problemy iperspektivy razvitiya gruzovogo vagonostroeniya : materialy nauch.-praktich. konf.[ Problems and prospects of development offreight car building: materials of scientific-practical. conf.]. Ekaterinburg; Nizhnii Tagil, 2005, pp. 128-131.
3. Velikanov, A. V. Borshch B. V., Fedin V. M., Borts A. I., Yur'eva E. I. Tekhnologiya proizvodstva, kachestvo i rabotosposobnost' zakalennykh friktsionnykh klin'ev iz vysokoprochnogo chuguna [Technology of production, quality and efficiency of hardened frictional wedges made of high-strength cast iron]. Vestn. VNIIZhT [Vestnik of the Railway Research Institute], 2007, No. 5, pp. 19-24.
4. Gabets, A. V., Levkin I. V., Sapetov M. V., Semenov A. V. Otsenka iznosa friktsionnogo klina gasheniya kolebanii telezhki gruzovogo vagona [Evaluation of the wear of a friction wedge of the freight car truck oscillation]. Polzunovsky vestnik. Barnaul: FSBEI of Higher Education "I.I. Polzunov Altai State Technical University" Publ., 2015, No.4, Vol.1, pp. 16-18.
5. Boronenko, Yu. P. Strategicheskie zadachi vagonostroitelei v razvitii tyazhelovesnogo dvizheniya [Strategic tasks of car builders in the development of heavy traffic]. TransportRossiiskoi Federatsii [Transport of the Russian Federation], 2013, No. 5 (48), pp. 3-6.
6. Boronenko, Yu. P. Dorozhnaya karta sozdaniya innovatsionnykh vagonov novogo pokoleniya [Road map for the creation of innovative railway cars of new generation]. Podvizhnoi sostav XXI veka: Innovatsii v gruzovom vagonostroenii: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhnich. konf [Rolling stock of the XXI century: Innovations in freight car building: materials of Intern. scientific-technical. conf], St. Petersburg, 2014, pp. 17-19.
7. Butorin, S. M., Efimov V. P. Friktsionnye klin'ya gruzovykh telezhek s povyshennym mezhremontnym resursom [Frictional wedges of freight tracks with increased overhaul life]. Izvestiya PGUPS [Proceedings of Petersburg Transport University]. St. Petersburg: PGUPS Publ., 2017, No.4, pp. 605-614.
8. Instruktsiya po remontu i ekspluatatsii gruzovykh vagonov, oborudovannykh uzlom friktsionnogo gasitelya kolebanii, izgotovlen-nogo po tekhnologii «A.Staki Kompani»[ Instructions for the repair and operation of freight cars equipped with a friction vibration damper assembly manufactured using the "A.Staki Company" technology] [Electronic resource]. Access mode: https://vunivere.ru/work7617/page2 (access date: 16.04.2017)
9. Neispravnosti telezhek gruzovykh vagonov [Faults of freight car trucks] [Electronic resource]. Access mode: http://www.vagonnik.rf/2016/05/blog-post_17.html (access date: 19.04.2017).
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
10. Chrysostomou A., Hashemi S. Journal of Materials Science, Kluwer Academic Publishers, 1998, No.33, pp. 11-65.
11. Filippenko, N. G. Avtomatizatsiya upravleniya protsessom vysokochastotnoi obrabotki polimernykh materialov: dis. ... kan. tekh. nauk 05.13.06: zashchishchena 2012 []. Irkutsk: 2012, 161 p.
12. Larchenko, A. G. Sistema avtomatizirovannogo upravleniya vysokochastotnym diagnostirovaniem pri proizvodstve i ekspluatatsii izdelii iz polimernykh materialov: dis. ... kan. tekh. nauk 05.13.06: zashchishchena 2014 [The automated control system for high-frequency diagnostics in the manufacture and operation of products made of polymer materials: Ph.D. (Engineering) thesis 05.13.06:: defended 2014]. Irkutsk: 2014, 164 p.
13. Livshits A. V. Avtomatizirovannoe upravlenie tekhnologicheskimi protsessami vysokochastotnoi elektrotermii polimerov: dis. ... dok. tekh. nauk 05.13.06: zashchishchena 2016 [Automated control of technological processes of high-frequency electrothermy of polymers: D. Sci. (Engineering) thesis 05.13.06: defended in 2016]. Irkutsk: 2016, 351 p.
14. Popov S. I. Avtomatizatsiya upravleniya tekhnologicheskimi protsessami vosstanovleniya ekspluatatsionnykh svoistv polimerov: dis. ... kan. tekh. nauk 05.13.06: zashchishchena 2013 [Automation of control over technological processes of restoration of operational properties of polymers: Ph.D. (Engineering) thesis 05.13.06: defended in 2013]. Irkutsk: 2013, 150 p.
15. Livshits A.V., Filippenko N.G., Kargapol'tsev S.K. Vysokochastotnaya obrabotka polimernykh materialov. Organizatsiya sistem upravleniya [High-frequency processing of polymeric materials. Organization of control systems]. Irkutsk, 2013.
16. Butorin, D. V., Filippenko N. G., Livshits A. V. Kompleksirovannyi metod avtomatizirovannogo vysokochastotnogo kontrolya fazovykh prevrashchenii v polimernykh materialakh [A complex method for automated high-frequency control of phase transformations in polymer materials]. Pribory i sistemy. Upravlenie, kontrol', diagnostika [Instruments and Systems: Monitoring, Control, and Diagnostics]. Moscow: "Nauchtekhlitizdat" Publ., 2016, Issue 10, pp. 10-18.
17. Ustanovka dlya svarki plastmass. Zavod «Promyshlennaya elektronika Gabrovo» [Installation for welding of plastics. Factory "Industrial Electronics Gabrovo"]. Pasport UZP 2500A, 412. 921.055, 1987 [Passport UZP 2500A, 412. 921.055, 1987], 60 p.
18. Winders J.J. Power Transformers: Principles and Applications - Marcel Dekker, 2002, 286 p.
19. Khainovskii V. I., Kozyrev A. E., Kopylova O. S., Nikitin P. V. Opredelenie dielektricheskikh parametrov semyan sel'skokho-zyaistvennykh kul'tur s uchetom effektov bokovogo elektricheskogo polya izmeritel'nogo kondensatora [Determination of the dielectric parameters of seeds of agricultural crops taking into account the effects of the lateral electric field of the measuring capacitor]. Nauchnyi zhur-nal KubGAU [Scientific Journal ofKubSAU]. Krasnodar: KubGAU Publ., 2013, No.85(01).
20. Shelyuto V. A. Prostaya formula dlya emkosti kol'tsevogo kondensatora, uchityvayushchaya kraevye effekty [A simple formula for the capacitance of an annular capacitor, taking into account edge effects]. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. Leningrad: D.I. Mendeleyev AllUnion Scientific Research Institute of Metrology Publ., 1991, Vol. 61, No.2.
Информация об авторах
Authors
Буторин Денис Витальевич - аспирант кафедры «Автоматизация производственных процессов», Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, e-mail: den_butorin@mail.ru
Лившиц Александр Валерьевич - д. т. н. профессор кафедры «Автоматизация производственных процессов» Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, e-mail: livnet@list.ru
Butorin Denis Vital'evich - Ph.D. student, the Subdepartment of Automation of Production Processes, Irkutsk State Transport University, Irkutsk, e-mail: den_butorin@mail.ru
Livshits Alexandr Valerevich - Doctor of Engineering Science, Prof., of Automation of Production Processes, Irkutsk State Transport University, Irkutsk, e-mail: livnet@list.ru
Для цитирования
For citation
Буторин Д. В. Методика расчета и проектирования технологической оснастки для высокочастотной обработки поли-уретановой накладки фрикционного клина вагонной тележки / Д. В. Буторин, А. В. Лившиц // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2018. - Т. 58, № 2. - С. 125-132. - DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).125-132.
Butorin D. V., Livshits A. V. Metodika rascheta i proektirovaniya tekhnologicheskoi osnastki dlya vysokochastotnoi obrabotki poli-uretanovoi nakladki friktsionnogo klina vagonnoi telezhki [The technique for calculation and design of technological attachments for high-frequency processing of polyurethane lining of the friction wedge of the truck]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern technologies. System analysis. Modeling], 2018, Vol. 58, No. 2, pp. 125-132. DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).125-132._
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
УДК 621.33.025
DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).133-138
А. И. Романовский, Е. Ю. Дульский, П. Ю. Иванов, Н. И. Мануилов
Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация Дата поступления: 7 мая 2018 г.
ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР НА РАБОТУ АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы повышения надежности аппаратов защиты при эксплуатации электровозов в условиях низких температур. Предметом исследования принят основной аппарат защиты электрооборудования электровоза - главный выключатель, исправность которого зависит, в большей степени, от надежного функционирования пневмопривода. Расположение главного выключателя на электровозе определяет его условия эксплуатации, при которых образование конденсата внутри аппарата, особенно в зимний период, неизбежно. Одним из основных параметров, определяющих техническое состояние пневмопривода, является воздух, а именно его температура и влажность. Анализ причин повреждений элементов конструкции главного выключателя показывает, что самой распространенной причиной является несвоевременный спуск конденсата, который, попадая в блок клапанов, замерзает и закупоривает воздухопроводы и пневмопривод вала разъединителя, в результате чего при срабатывании выключателя происходит замедление его работы, и как следствие, возникает переброс электрической дуги по контактам ножей разъединителя. В случае попадания большого количества конденсата в пневмопривод происходит полное его заклинивание и отправка на неплановый ремонт.
В ходе исследований получены зависимости относительной влажности от температуры воздуха внутри пневмоси-стемы главного выключателя, т. е. определены температура и влажность воздуха, при которых появляется конденсат во время эксплуатации электровозов. Для ликвидации влаги из пневмосистемы главного выключателя предложена система автоматического спуска конденсата. Предложенная система обеспечит надежную работу главного выключателя в условиях низких температур и снизит вероятность отказов электрооборудования электровоза. Статья представляет интерес для специалистов в области ремонта и технического обслуживания тягового электрооборудования электроподвижного состава железных дорог.
Ключевые слова: температура, конденсат, главный выключатель, надежность, электронный конденсатоотводчик.
A. I. Romanovskii, E. Yu. Dul'skii, P. Yu. Ivanov, N. I. Manuilov
Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation Received: May 7, 2018
INFLUENCE OF LOW TEMPERATURES ON THE WORK OF ALTERNATING CURRENT LOCOMOTIVES PROTECTION DEVICES
Abstract. The article considers questions of increase in reliability of devices ofprotection during the operation of electric locomotives in the conditions of low temperatures. The object of research is the main protection device of electric equipment of electric locomotive - the main switch which serviceability depends, to a greater degree, on the reliable functioning of the pneumatic actuator. The arrangement of the main switch on the electric locomotive defines its service conditions, under which condensate is inevitably formed in the device, especially during the winter period. One of key parameters determining technical condition of the pneumatic actuator is air, namely its temperature and humidity. The analysis of the causes of damages of the main switch design elements shows that the most common cause is the untimely drain of condensate which gets into the valve block, freezes and clogs the air ducts and the pneumatic actuator of the disconnector shaft. Therefore, when the switch activates, its operation is delayed and, as a result, there is a swing of an electric arc through the contacts of the disconnector knives. In case of a large amount of condensate in the pneumatic actuator, it is completely jammed and sent to an unscheduled repair.
In the course of researches, dependences of relative humidity on the air temperature in the pneumatic system of the main switch are obtained, i.e. temperature and humidity of air are determined, at which condensate occurs during the operation of electric locomotives. To eliminate moisture from the pneumatic system of the main switch, the authors offer an automatic condensate drain system. The proposed system will ensure reliable functioning of the main switch in the conditions of low temperatures and will reduce a probability of failures of the electric equipment of electric locomotives. The article is of interest to experts in the field of repair and maintenance of traction electric equipment of the electric rolling stock.
Keywords: main switch, electronic steam trap, temperature, condensate, reliability.
Введение
Вопросам повышения надежности современных электровозов уделяется большое внимание. Кардинальное решение данной проблемы возможно только при использовании возможно-
стей современных научных основ. При этом следует учесть, что требуемый уровень надежности узла электровоза должен соответствовать степени ответственности его функций [1]. Если данный узел выполняет функции, связанные с обеспечени-
© А. И. Романовский, Е. Ю. Дульский, П. Ю. Иванов, Н. И. Мануилов, 2018
133
