CC BY
53
_НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS» №3/2015 ISSN 2411-717Х_
Шавкун Вячеслав Михайлович канд. техн. наук, E-mail: shavkun1977@mail.ru Скурихин Владислав Игоревич
асистент, E-mail: vladscu@yandex.ru Гарбуз Нонна Владимировна, асистент
E-mail: nonna1212@mail.ru ХНУГХ им. А.Н.Бекетова, г. Харьков, Украина
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗНОСА КОНТАКТНОГО ПРОВОДА ГОРОДСКОГО
ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА
Аннотация
Актуальность. Рассматриваются вопросы процессов износа контактного провода электроснабжения подвижного состава городского электротранспорта. Цель. Повышение надежности и экономичности токосъема. Метод. Математическое моделирования процессов износа контактного провода исходя из требований второго закона термодинамики. Результат. Предложена модель для исследования основных закономерностей динамики износа контактного провода. Выводы. Получена возможность путем компьютерного моделирования определить основные параметры износа контактных проводов, необходимые для проектирования контактных сетей.
Ключевые слова
Электротранспорт, токосъем, надежность, токоприемник, провод, износ, ресурсосбережение, модель,
эксплуатация.
Обеспечения качественного токосъема позволяет значительно повысить уровень ресурсосбережения. Это может быть обеспечено за счет оптимального сопряжения «контактный провод - контактная вставка». На железнодорожном транспорте всегда уделялось и в настоящее время уделяется особое внимание вопросам износа скользящих контактов. Однако на городском электрическом транспорте эти вопросы требуют дальнейшего изучения.
Вопросы износа контактного провода на примере «контактный провод - контактная вставка» были рассмотрены в работах [1], но они окончательно не раскрыты. На базе соответствующих уравнений [2] возможно получить зависимости, связывающие электромеханические, физико-химические и триботехнические характеристики контактного провода относительно условий эксплуатации городского электротранспорта.
Современный анализ процесса изнашивания [3,4] показывает, что система деформирования поверхностного слоя при трении обладает многоуровневым характером. Материалам присущи неоднородность структуры поверхностного слоя и концентрация скопления дефектов, и локализация внутренних напряжений вследствие механического и электрического износа. В результате происходит разрушение поверхности контактного провода.
Снижение интенсивности износа должно сводиться к аннигиляции конфигурационной энтропии [5], то есть к учету требований второго закона термодинамики.
В теориях неуравновешенного состояния и динамики систем [5,6] особое внимание уделяют неустойчивости в этих системах, то есть существенному усилению изначально малых изменений, которые вероятно произойдут с течением времени. Существуют системы с двумя типами поведения: такие, которые относятся к неупорядоченному состоянию при одних условиях и когерентному - при других. Нарушение упорядоченности происходит в области термодинамического равновесия [5]. Порядок может создаваться
_НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS» №3/2015 ISSN 2411-717Х_
лишь вдали от уравновешенности при условии подчинения системы нелинейным законам определенного типа. В этом плане диссипативные структуры следует отнести к когерентным явлениям, поскольку в них проявляется процесс когерентного взаимодействия частиц, который характерен для открытых термодинамических систем [6]. В открытых системах происходит обмен энергией и веществом с внешней средой.
Если рассмотреть взаимодействие контактного провода и вставки токоприемника городского электротранспорта, то можно выделить две системы сил и деформаций: локальную и общую.
Приработки поверхности контактного провода в процессе предыдущей работы и дальнейшей эксплуатации контактной сети городского электротранспорта можно рассматривать в общем случае как макрорельеф, а в локальном - как микрорельеф [6]. Причем макрорельеф будет определяться совокупностью микрорельефов.
В процессе эксплуатации геометрическая форма контактного провода изменяется и представляет собой сложную поверхность n-го порядка, которую при физическом моделировании можно упростить и представить в виде поверхностей второго порядка, которые переходят из одного вида в другой при уменьшении геометрических параметров (рис. 1).
Рисунок 1 - Изменение геометрической формы поперечного сечения контактного провода от начального (нового) до предельного (непригодного в эксплуатации) сечений в процессе эксплуатации контактной сети
городского электротранспорта
Рассмотрим изменение формы сечения контактного провода контактной сети с математической точки зрения, учтя напряженно-деформированное состояние рабочей поверхности [7]. Для этого направим ось ОУ вдоль направления движения контактного провода, а ОХ и 02 в перпендикулярных направлениях для движения токоприемника вдоль контактного провода. Тогда согласно работе [2] координаты точек поверхности контактного провода можно определить по выражениям:
* = /(у, 2, С )±л/в( У, 2, с\); (1)
у = /(х,2,с2)±д/В(X,с2) ; (2)
2 = /(х,у,С3)±д/В(X,у,С3) ; (3)
где Д(у,2,с1), Дх^,С2),/(х,у,сз) - функции, характеризующие износ в сечениях ХОУ, ХО2, Y0Z, которые возникают в процессе трения контактного провода с контактной вставкой;
С1, с2, сз - константы, которые зависят от формы рабочей поверхности контактного провода;
+ В(у,2,С!) , + ^В(X,2,С2) , ± д/В(X,у,С3) - девиаторные части тензора деформаций,
отвечающих за изменение формы контактного провода при взаимодействии с контактной вставкой;
В(у,2,с0, В(х^,С2), В(х,у,сз) - функции перемещения точек рабочей поверхности вставки токоприемника при движении городского электротранспорта в указанных направлениях осей координат.
_НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS» №3/2015 ISSN 2411-717Х_
В результате процесса трения и изнашивания для определения смещения любой точки исходной поверхности на поверхности необходимо провести разложение этих уравнений в ряд Тейлора и ограничиться производными первого порядка, поскольку производные высшего порядка не оказывают существенное влияние на упругодеформированное состояние контактного провода.
В работе [6] деформацию материала в любой точке контактного провода можно определить сокращением любого линейного элемента поверхности, проходящей через эту точку. Координаты элемента по отношению к исследуемой точке равны:
dx = М; dy = Am; dz = An, (4)
где X - начальная высота элемента;
l, m, n - направляющие косинусы, отражающие условия нагружения при протекании соответствующих процессов трения.
Смещение Ux, Uy, Uz элемента вдоль осей координат ОХ, OY, OZ в процессе деформации можно определить по выражениям [4]:
дл ^ дл . f f(y,z) дл „ дл „ f f (y>z)
u = — dy +--dz + -= — Am +--An + -; (5)
дУ dz Vf (y, z, €,) дУ dz Vf (y, z, Ci)'
dA , дл , if(x z) дл „ дл „ ff (x z)
u =— dx +--dz + . =—Al +--An + . ; (6)
У dx dz 4f (x, z, c2) dx dz Vf (x, z, c2)
дл ^ дл ^ f у) дл „ дл n f f(x y)
u = — dx H--dy + = — Al H--Am + (7)
dx дУ Vf (x, у, C3) dx dy Vf (x, y, C3)
В системе уравнений (5) - (7) деформации сжатия x, y, z определяются из выражений, согласно работы
[7]:
д°х + д*ху + dTxz + x = 0
дх ду dz
да дтлп. дтл„
у + ух ■ + yz + у - = 0,
ду дх dz
да + d*zx + d*zy + z = 0
dz дх ду
(8)
где Ох, Оу, а2 - нормальные напряжения вдоль осей координат;
Тху, Тгх, Ту2 - касательные напряжения..
Также, количество поглощенной электромеханической энергии в процессе трения будет выглядеть следующим образом [5]:
А = ^РЬ+ЫлЩ (9)
где р - коэффициент трения;
Р - нагрузка;
Ь - пробег;
к - коэффициент трения при прохождении тока;
1а - сила тока;
и - напряжение контактной сети;
^ - время протекания тока в контакте «контактный провод-токоприемник».
Количество энергии в контакте «контактный провод-токоприемник» зависит от интенсивности подводимой и рассеиваемой энергии. Если интенсивность подводимого потока электромеханической энергии выразить через производную от поглощенной энергии за время I, то получим мощность трения:
<
НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS»
№3/2015
ISSN 2411-717Х
dA
— = jPV + kIAU dt
(10)
Если учесть выражение (9), смещение их, иу, и контактного провода вдоль осей координат ОХ, ОY, OZ в зависимости от пробега электротранспорта будет иметь вид:
Г»т ^т Л
ux =
' kIAUЛ
jP +
V
V
dL dL
— m л--n
dy dz
1 +
i f (У, z) л//(У>z ci) '
i f (x ^) .
Uz =
jUP +
kIAU
V
V
dL dL
— l +--m
dx dy
1 +
i f (x, У)
(11)
(12)
(13)
^ у
Смещение иу (выражение (12)) будет определять координаты точек при смещении их, и скользящего элемента вдоль осей координат ОХ и 02.
Решая систему уравнений (11)-(13) для определенных начальных условий и учитывая геометрию исходного состояния контактного провода, можно найти смещение их, Uz, а затем образовавшееся сечение контактного провода при соответствующем пробеге и эксплуатационных нагрузках городского электротранспорта.
Вывод. Получена математическая модель динамики износа контактного провода (система уравнений (11) - (13)) для определенных начальных условий, решая которую и учитывая геометрию исходного состояния скользящего контакта можно найти износ, а затем определить образовавшееся сечение при соответствующем пробеге и эксплуатационных нагрузках контактной сети городского электротранспорта. Также, решение этой системы уравнений открывает возможность путем компьютерного моделирования определить основные параметры износа контактных проводов, необходимые для проектирования контактных сетей.
Список использованной литературы
1. CKypixiH В.1. Визначення зносостшкосп контактного проводу методом повного факторного експерименту [Текст] / В.1. ^ypix^ // Журнал «Технологический аудит и резервы производства» №1/2 (15), 2014. - С. 26 - 30.
2. Гершман И.С., Буше Н.А. Неустойчивость системы с токосъемом в процессе самоорганизации [Текст] / И.С. Гершман, Н.А. Буше // Трение и износ. - Т. 20. - 1999. - № 6. - С. 623 - 629.
3. Гершман И.С. Токосъемные углеродно-медные материалы [Текст] / И.С. Гершман // Вестник ВНИИЖТ. - 2002. - № 5. - С. 15-20.
4. Буше Н.А. Трение, износ и усталость в машинах [Текст] / Н.А. Буше. - М.: Транспорт, 1987. -223 с.
5. Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безизносность [Текст] / Д.Н. Гаркунов. - М.: Машиностроение, 2001. - 616 с.
6. Гершман И.С., Бучнев Л.М. Токосъемные углеродные материалы нового поколения [Текст] / И.С. Гершман, Л.М. Бучнев // Вестник ВНИИЖТ. - 2003. - № 6. - С. 36 - 41.
7. Кузьменко А.Г. Методи розрахунюв i випробувань на зношування та надшнють: Навчальний пошбник [Текст] / А.Г. Кузьменко. - Хмельницький: ТУП, 2002. - 151 с.
© Шавкун В. М., Скурихин В. И., Гарбуз Н. В., 2015
_НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS» №3/2015 ISSN 2411-717Х_
ИСТОРИЧЕСКИЕ НАУКИ
Дегтярева Наталья Александровна
канд. истор. наук, доцент ОГУ г. Оренбург, РФ E-mail: Degtjareva-nata@rambler.ru
ЛЕЧЕНИЕ ИСКУССТВОМ (О ШЕФСКОЙ ПОМОЩИ СЕЛЬСКИХ ЖИТЕЛЕЙ ГОСПИТАЛЯМ
ЮЖНОГО УРАЛА В 1941 - 1945 ГГ.)
Аннотация
Многое сделали для победы над фашистской Германией сельские труженики. В данной статье автор поставил цель комплексно изучить основные направления культурно-художественной помощи сельских жителей раненым и больным воинам в госпиталях Южного Урала в 1941 - 1945 гг. В результате рассмотрены деятельность военно-шефских комиссий, бригад художественного обслуживания раненых, школьных и студенческих кружков самодеятельности. Автором привлечен широкий круг неопубликованных источников.
Ключевые слова
Госпиталь, культурное шефство, раненый красноармеец, сельские жители, Южный Урал.
Большой вклад в организацию лечения раненых и больных воинов Красной Армии внесли трудящиеся нашей страны. Еще в годы гражданской войны зародилось шефство над ранеными со стороны общественных организаций и предприятий. 29 октября 1919 г. В. И. Ленин и М. И. Калинин подписали постановление СНК и ВЦИК об учреждении Всероссийского комитета помощи раненым и больным красноармейцам. Перед комитетом поставили задачу содействовать органам Советской власти в деле помощи ранбольным в период их лечения путем привлечения широких народных масс к этому делу. В стране проводилась большая работа по развитию шефского движения. Благодаря этому к началу Великой Отечественной войны накопился определенный опыт помощи выздоравливающим.
О необходимости развертывания шефства говорилось в первых партийных документах, принятых правительством после начала Великой Отечественной. Идея помощи ранбольным была близка и понятна массам трудящихся страны. Газета «Правда» в передовой статье 29 августа 1941 г. писала: «Страна, государство, народ не жалеют ни сил, ни средств для того, чтобы обеспечить бойцу наилучший уход, наилучшее лечение, наилучшие условия для восстановления здоровья и сил». [9, с. 1]
Для оказания помощи раненым воинам со стороны общественности правительство образовало специальные органы. В соответствии с решением Государственного Комитета обороны ЦК ВКП (б) постановлением от 8 октября 1941 г. учредил Всесоюзный Комитет помощи по обслуживанию больных и раненых и командиров Красной Армии. На основании указанного документа и в Чкаловской области создали данный комитет. [17, л.29] На него возложили функцию по оказанию помощи органам здравоохранения в приеме ранбольных на вокзалах, в подготовке госпиталей к зиме, привлечение шефов, а также организацию культурно - политической работы среди раненых. [13, с.159]
В первые дни войны ЦК ВЛКСМ, ЦК ВЦСПС, исполком обществ Красного Креста и Красного Полумесяца, ЦК МОПР, центральные советы спортивных обществ, рабочие, служащие и, конечно, колхозники приняли решение об установлении шефства над ранеными. Как обращение к советским людям в печати, прозвучали слова В. И. Ленина: «...все наши трудности и мучения - ничто по сравнению с тем, что выпало на долю раненому красноармейцу, проливающему кровь в защиту рабочей и крестьянской власти. Пусть же каждый в тылу помнит о своем долге - помогать всем, чем можно, раненому красноармейцу».
Успешная работа эвакогоспиталей Чкаловской области в 1941 - 1945 гг. находилась в прямой зависимости не только от состояния их материальной, но и духовной базы. Заполняли духовный мир раненых работники искусства. С первых дней войны в театрах, филармониях и других творческих объединениях создавались военно-шефские комиссии, которые возглавили обслуживание раненых воинов. Для
