CC BY
31
№ 10 (79)
AunI
ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2020 г.
ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ СДВИГА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ БАНДАЖА КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ЛОКОМОТИВА В ЗОНАХ КОНТАКТА С ЧУГУННЫМИ ТОРМОЗНЫМИ КОЛОДКАМИ
Файзибаев Шерзод Собирович
д-р техн. наук, профессор, Ташкентский государственный транспортный университет,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: meravaz@gmail. com
Косимое Обид Тоирджонович
ст. преподаватель,
Ташкентский государственный транспортный университет,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
MODELING OF THE SURFACE LAYER SHIFT OF THE LOCOMOTIVE WHEELSET BRACE IN THE AREAS OF CONTACT WITH CAST IRON BRAKE PADS
Sherzod Fayzibayev
Doctor of technical Sciences, Professor Tashkent state transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Obidjon Kosimov
Senior lecturer, Tashkent state transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассмотрена модель слоя сдвигаемой полосы на поверхности бандажа, вращающегося вокруг оси колесной пары с окружной скоростью. При этом бандаж совместно с колесном центром и осью колесной пары образуют жесткие соединения, деформации которых не учитываются. В качестве примера для расчета принят бандаж тепловоза UzTE16M2.
ABSTRACT
In this article, we consider a model of a layer of a shifted strip on the surface of a bandage rotating around the axis of a wheelset with a circumferential speed. In this case, the band together with the wheel center and the axle of the wheel pair form rigid joints, deformations of which are not taken into account. As an example for the calculation, the band of the UzTE16M2 diesel locomotive is used.
Ключевые слова: колесная пара, локомотив, тормозные колодки, износ.
Keywords: a pair of wheels, the locomotive, the brake pads wear.
Расходы на текущее содержание увеличиваются с каждым годом, однако в не зависимости от увеличения расходов и потребления материалов необходимо обеспечить беспрерывную работу железнодорожного транспорта, в особенности тягового подвижного состава [1, 2].
При разработке данной модели приняты следующие допущения:
1. Рассмотрена модель сдвигаемой полосы (МС) на поверхности бандажа радиуса Як, вращающегося вокруг оси колесной пары с окружной скоростью Ук.
Бандаж совместно с колесным центром и осью колесной пары образуют жесткие соединения, деформации которых не учитываются.
Модель( МС), имеющая форму полосы шириной Ьк и длиной 1к , размещена в поверхностном слое радиуса Як с наличием упругого основания с модулем упругости 0о относительно основного материала бандажа. Деформации сдвига характеризуются функцией И ((. /) на поверхности радиуса Я,-. где /. = <р II координата, учитывающая расположение сечения,
Библиографическое описание: Файзибаев Ш.С., Косимов О.Т. Моделирование сдвига поверхностного слоя бандажа колесной пары локомотива в зонах контакта с чугунными тормозными колодками // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 10(79). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/10815
№ 10 (79)
AunI
ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2020 г.
t - время процесса колебаний. Глубина поверхностного слоя Ик, до которого доходят деформации сдвига.
2. Нагружение сечений модели МС интенсивностью сил трения.
nJO) = n„
4 ж
1-cos — (С+ Г7)
£ г,
(1)
Уравнение колебаний МС получили с использованием методики включающей функции:
Кинетической энергии.
Потенциальной энергии от воздействия сил трения тормозных колодок.
Потенциальной энергии от внутренних силовых факторов.
Функционала Остроградского-Гамильтона [3]
- -{ИЖ <!у+>
о (, V 2 0 dt у ^ 2 0 L dl
(к
(2)
d Сdt
получили члены уравнения
d_ dt
dL
du
du
du
.dt
= Н
d\i_ d_
dt 'df:
dL
= Ж„
df
= G0u=nu((:,t) и все уравнение
г)2 Л Г? И
Ис-г-Ж— + G0n=nu(U) (3)
Решение уравнения (3) выполнили для учета интенсивности динамической нагрузки по (1)
м ^-Жс^ + С0н2=-пи cos^ + Vt) (4)
dt2
dt
Частное решение (4) получено в виде
4 ж
u2((J) = u2 cos — (С0 +Vf) (5)
f- г,
где и2 - амплитуда установившихся колебаний сдвига модели МС от воздействия импульсных сил трения тормозных колодок.
Предварительно находили частные производные от (5)
d2u2(Cj) \6ж2У2
dt2
d2u2{Lt) 16ж2
d(2
L
4ж
•cos — (C + Vt) 4ж
•cos —(f + F/)
f n
После подстановки этих производных в (4) получили
Ж,
16ж2
+ °о "Я
16ж2К2
р- 0 f-1 о 1 о
(6)
Условиями возбуждения колебаний по (6) являются
Ж,
16ж2
16ж2К2
/)2 О г с „2
- О С О
= 0
откуда получена формула для расчета резонансной скорости торможения колесной пары локомотива
v =А.
" 4 я"'
\(
G0 +
167Г_
л
Ж.
■Мс
(7)
3. В качестве примера выполнен расчет для условий нагружения бандажа колесной пары тепловоза [4] ШТЕ16М2 от 2 тормозных колодок усилием
К=3000 кг при 1К = 0,4м, Ьк = 0,14 м 0а=0=8 109 кг/м2, ус = 7860 кг/м3, Як=0,525 м,
1о = 3,297м, Б* = Ьк 1к = 0,14 0,4 = 0,056 м2 Жс = ScGo = 0,056 8 • 109 = 4,48 • 108 кг
Не =■
Ccy 0,056•7860
= 44,87
кгс
д 9,81 м-
3.1. По формуле (7) определяем резонансную скорость торможения колесной пары от деформаций сдвига
V =
3,297 4ж 1
9 •lO9
16ж2 3,2972
• 4,48•lO8 1:44,87 = 4•lO3 м/
3.2. Использовано допущение об связи интенсивности щ сил давления с силами трения
пи = nf■ !т = 0,1nf
где f, = 0,1 принято значение коэффициента трения
тормозных колодок об поверхность бандажа с учетом. При щ = 7500 кг/м получили пи = 750 кг/м.
3.3. По формуле (6) определили амплитуды колебаний сдвига
U = 750 •
4,48 108
16ж
3,2972
- + 9 •10"
750
1,06 -101'
= 6,604 •Ю"8 м
3.4. Введено допущение об износе за 1 оборот колесной пары слоя материала тормозной колодки толщиной и и площадью Sc
Уш = и2Бс = 6,604-10"8 • 0,056 = 3,718•10~9м3
о
№ 10 (79)
Aun!
ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2020 г.
В этом случае за 1 торможение будет изношена масса тормозной колодки
Оит = 4ТУш-гс = 192• 3,718•10~9 • 7860 = 0,00561к^
3.5. При известной массе браковочного износа 1 колодки Окб=7 кг определили число торможений, которое может обеспечить такая колодка
N =СкБ
1 * VII
7
GUT 0,00561
■ = 1248 шТ
3.6. По закону Гунна при сдвиге определили амплитуду деформаций при толщине бандажа Ь<=75 мм
ÄhK = uc =
к • fT К
300 • 0,075
GSc 9 • 109 • 0,056
= 4,405 -10 мм
эта величина близка к и2 .
3.7. По формуле (6) при ( = to определили
"i(0 =
Щ, _ 750 Go 9-109
= 8,33-10~8 м
3.8. Диапазон колебаний деформаций сдвига
„i ((о)+и2 = Ю-8 (8,33 + 6,604) = (14,973) -10~8л/
4. При функции колебаний поверхностного слоя бандажа
4л
и2 cos — ((+ Ft) = и2 ((. /) выполнили диффе-
^ о
ренцирование функции
dun и^4л . 4л , „ *
—- = —— sin — (( + Vt) и определили напряжения в поверхностном слое
^ du, ^ 4л м, . 4л- , „ .
rn=G--=- = G--sin — (C + Vt)
d(n í (' y '
2 o o
амплитуда напряжений сдвига равен
r0 = 8 -10"
4л
• 6,604 -10~8 = 1006 кг/
3,287
эта цифра меньше напряжений сжатия по ST = 0,056 м2
К 3000 __ . , 2 ■ = 5,3 57-104 кг / м2
S 0,056
Список литературы:
1. Бабахалов Н.Э. Мерганов А.М., Гуламов А.А. Тарифная политика АО «Узбекистан темир йуллари»: проблемы и решения. Монография. - Т.: Изд-во Fan va texnologiya. 2017 г. 164с.
2. Khadjimukhametova М., Merganov A.M. Method for calculating the injection effect to create air circulation inside containers // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. 2019. 3222-3224 pp. DOI: 10.35940/ijitee.A9160.119119.
3. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1965. 559с. 100-120.
4. Глущенко А.Д., Файзибаев Ш.С. Моделирование импульсного динамического и теплового нагружения материала колесных пар локомотива. Ташкент: Фан, 2002г. 160с. 25-30.
