ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭКИПАЖА И ПУТИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЭЛЕКТРОВОЗА ЭП2К В КРИВЫХ МАЛОГО РАДИУСА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 629.4.027.2

И. И. Галиев, В. Н. Ушак

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭКИПАЖА И ПУТИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЭЛЕКТРОВОЗА ЭП2К В КРИВЫХ МАЛОГО РАДИУСА

Аннотация. В статье рассматриваются особенности конструкции механической и экипажной частей пассажирского электровоза постоянного тока ЭП2К, которые непосредственно оказывают или обусловливают воздействие на рельсовый путь. Цель работы - рассмотреть особенности взаимодействия экипажа и пути при движении данного электровоза в кривых малого радиуса путем оценки сил, возникающих в контакте «колесо - рельс» трехосных тележек электровоза ЭП2К в данных условиях. Необходимость решения такой задачи вызвана результатами анализа статистических данных по износу гребней колес электровозов ЭП2К. Данные электровозы эксплуатируются на объединенном полигоне железных дорог, где встречается большое число криволинейных участков, в том числе и кривые малого радиуса.

Для достижения поставленной цели составлена расчетная схема трехосной тележки электровоза ЭП2К, позволяющая выполнить количественную оценку сил, действующих в контакте гребней колес с головками рельсов. По расчетной схеме составлена система уравнений, решение которой и позволяет оценить силы между гребнем и внутренней гранью головки рельса.

На основании результатов расчета направляющих сил колесных пар трехосной тележки электровоза ЭП2К сделан вывод о том, что значения направляющей силы, действующей на вторую колесную пару, сопоставимы с усилиями воздействия на первую и третью колесные пары, а в некоторых вариантах даже превышают значения данных усилий.

Полученные результаты могут быть использованы для дальнейших исследований по разработке мероприятий, направленных на снижение износа гребней колес электровозов серии ЭП2К в условиях эксплуатации.

Ключевые слова: кривая, направляющие силы, гребень, вписывание, разбег колесной пары, колея, зазор в колее.

Ilkham I. Galiev, Victor N. Ushak

Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation

FEATURES OF THE INTERACTION OF THE CREW AND THE PATH WHEN MOVEMENT OF THE EP2K ELECTRIC LOCOMOTIVE IN SMALL RADIUS CURVES

Abstract. The article discusses the design features of the mechanical and crew parts of the passenger electric locomotive DC EP2K, which directly have or causes an impact on the rail track. The purpose of the work is to consider the features of the interaction of the crew and the track when moving this electric locomotive in small radius curves by evaluating the forces arising in the "wheel-rail" contact of the three-axle bogies of the EP2K electric locomotive under these conditions. The need to solve such a problem is caused by the results of the analysis of statistical data on the wear of the ridges of the wheels of EP2K electric locomotives. These electric locomotives are operated at the united railway landfill, where there are a large number of curved sections, including curves of small radius.

To achieve this goal, a design scheme of a three-axle trolley of an EP2K electric locomotive has been compiled, which allows a quantitative assessment of the forces acting in contact with the wheel ridges with the relay heads. According to the calculation scheme, a system of equations has been compiled, the solution ofwhich makes it possible to estimate the forces between the ridge and the inner face of the rail head.

Based on the results of the calculation of the guiding forces of the wheel pairs of the three-axle bogie of the EP2K electric locomotive, it is concluded that the values of the guiding force acting on the second wheel pair are comparable to the forces acting on the first and third wheel pairs, and in some variants even exceed the values of these forces.

The obtained results can be used for further research on the development of measures aimed at reducing the wear of the ridges of the wheels of electric locomotives of the EP2K series under operating conditions.

Keywords: curve, guiding forces, ridge, fitting wheelset run-up, track, track clearance.

Конструкция пассажирского электровоза постоянного тока ЭП2К имеет некоторые особенности:

локомотив односекционный, 6-осный с двумя 3-осными тележками, тяговым приводом 3-го класса с опорно-рамным подвешиванием тяговых двигателей и редукторов, двухступенчатым рессорным подвешиванием из пружин и гидравлических гасителей колебаний;

средние колесные пары тележек имеют поперечный разбег 14 мм в буксах для облегчения вписывания в кривые участки пути;

кузов опирается на тележки с помощью винтовых пружин;

передача тяговых и тормозных усилий от тележек на кузов осуществляется с помощью двухсторонних тяг и механизма параллелограммного типа.

С началом эксплуатации электровозов серии ЭП2К на полигонах Западно-Сибирской и Свердловской железной дороги с 2010 по 2015 г. интенсивность износа гребней бандажей колесных пар составляла не более 0,157 мм/10 тыс. км пробега. В 2015 г. полигон обращения был увеличен на Южно-Уральскую и Куйбышевскую железные дороги. С 2015 г. произошло увеличение интенсивности износа гребней с 0,178 мм/10 тыс. км пробега до 0,475 мм/10 тыс. км пробега в 2021 г. Таким образом, произошло снижение ресурса бандажа с 1523 тыс. км в 2010 г. до 606 тыс. км в 2021 г.

По данным ООО «ЛокоТех-Сервис» большая часть всех обточек колесных пар (46 % от общего количества) приходится на вторую и пятую колесные пары по причине предельного износа гребня бандажа.

С расширением полигона эксплуатации электровозов ЭП2К возросло количество участков пути со сложным профилем, характеризующимся наличием большого количества кривых малых радиусов (менее 350 м).

Необходимо исследовать влияние условий эксплуатации электровозов ЭП2К, обусловленных профилем пути в плане, на интенсивность износа гребней колес.

В Правилах эксплуатации железных дорог (ПТЭ) [ 1] при укладке пути для кривых малого радиуса выполняется дополнительное уширение колеи. В зависимости от радиуса кривой это уширение составляет 15, 10 и 0 мм. В связи с этим колея в кривых малого радиуса шире, чем в прямолинейных участках пути. Для численной оценки приняты кривые с радиусами 200, 250, 300, 350 м, альбомные и максимальные зазоры в колее.

В дальнейших расчетах будем считать, что электровоз движется в криволинейном участке пути по круговой кривой с постоянной скоростью. Путь принимается жестким в вертикальном и горизонтальном поперечном направлениях. Движение считается квазистатическим, т. е. установившимся с точки зрения колебаний. Физические параметры всей механической системы известны. Электровоз имеет трехосные тележки, максимальная скорость движения в кривых принята в расчетах 100 км/ч.

Целями расчетных исследований являются составление расчетной схемы и математической модели динамического вписывания экипажа в кривую, оценка направляющих сил, действующих на тележку, построение графиков этих сил в функции скорости и определение основных критериев безопасности движения.

Расчеты представлены для геометрического и квазистатического вписывания экипажа в круговую кривую. Геометрическое вписывание выполнено для этих же радиусов кривых параболическим способом [2] при наибольших и альбомных зазорах в контакте «колесо - рельс» (с учетом уширения А). При этом определялись смещения средней колесной пары тележки и углы поворота продольной оси тележек относительно оси кузова. Результаты построений и анализа приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Параметры геометрического вписывания электровоза ЭП2К в кривых малого радиуса

Радиус, м ^^^^^^ Ф, рад Ф1, рад Y1, м Y2, м Y2, м f1, м

1 200 0,020 - (2o+A) 0,012 0,00 -

250 0,020 - (2o+A) 0,012 0,00 -

300 0,019 - (2o+A) 0,012 0,00 -

350 0,017 - (2o+A) 0,012 0,00 -

2 200 - - (2o+A) 0,0056 (2a+A) 0,013

250 - - (2o+A) 0,0045 (2a+A) 0,012

300 - - (2o+A) 0,0045 (2a+A) 0,011

350 - - (2o+A) 0,0032 (2a+A) 0,0075

Таблица 2 - Смещения средней колесной пары и углы поворота продольной оси тележек электровоза ЭП2К относительно оси кузова в кривых малого радиуса

Параметры Радиус, м f, м Ф1, рад Ф2, рад Фт, рад Ax, м Apop, м Apr, м Spb кН Spop, кН

200 По оси пути 0,066 0,038 0,0031 0,012 0,041 0,016 0,0124 5,602 5,602

Сдвиг - 60 мм 0,005 0,033 0,00002 0,012 0,0035 0,00001 0,011 2,533 2,533

250 По оси пути 0,053 0,030 0,00197 0,0099 0,033 0,00099 0,099 4,904 4,904

Сдвиг - 60 мм 0,007 -0,042 0,00004 0,0099 -0,0046 0,00002 -0,014 2,095 2,095

300 По оси пути 0,044 0,025 0,0014 0,00833 0,028 0,00069 0,082 4,087 4,087

Сдвиг - 60 мм -0,016 0,009 0,00019 0,00833 0,010 0,00009 -0,030 1,511 1,511

350 По оси пути 0,038 0,021 0,001 0,00714 0,024 0,00051 0,071 3,503 3,503

Сдвиг - 60 мм -0,022 -0,013 0,00004 0,00714 -0,014 0,00018 -0,042 3,065 3,065

400 По оси пути 0,033 0,019 0,00077 0,00625 0,021 0,00038 0,062 0,694 0,694

Сдвиг - 60 мм -0,027 -0,016 0,00053 0,00625 -0,017 0,00026 -0,051 0,487 0,487

В таблицах 1 и 2 приняты следующие обозначения:

f - смещение оси шкворней от оси пути внутрь, к центру кривой, м;

Ф1 - угол поворота продольной тяги, рад;

Ф2 - угол поворота рычагов шкворней, рад;

Фт - угол поворота продольной оси тележки относительно оси пути, рад;

Apop - поперечное смещение пружин центрального подвешивания на тележке, м;

Apr - продольное смещение пружин центрального подвешивания на тележке, м;

Spr - продольная сила в тягах (механизма передачи сил тяги - МПСТ), кН;

Spop - поперечная сила в тягах МПСТ, кН.

Квазистатическим считается движение тележки электровоза в круговой кривой с постоянной скоростью. При этом представляются три возможных положения [3, 4] тележки в колее: наибольший перекос (НП), свободная установка (СУ) и хордовая (Хорд.). Различие этих положений характеризуется тем, как располагается в колее последняя колесная пара. В первом случае гребень прижат к головке внутреннего рельса и воспринимает направляющую силу Y3. Во втором - гребни колес этой колесной пары не воспринимают направляющих сил, а могут только соприкасаться с головками рельсов. В третьем положении гребень колеса начинает воспринимать направляющую силу Y3 со стороны наружного рельса.

Для количественной оценки направляющих сил составлена расчетная схема, представленная на рисунке 1.

й& у

05

У

ш

а?

№

Г}

А

V ■.

тУ-

\

/ а.=

а

Гг

а;

ш

О

п

У

у..

о о

Мт

■м

е С

'¡% А

аэ У,

О О

Пг

А¿_

м

ПО О-

х-

Рисунок 1 - Расчетная схема движения тележки в кривой (положение наибольшего перекоса в рельсовой колее)

На расчетной схеме (см. рисунок 1) и далее в уравнениях приняты следующие обозначения:

Ык, тт, ткр - массы кузова, рамы тележки и колесной пары соответственно; 71, 7з - направляющие силы первой и третьей колесных пар соответственно, кН; Ц - эквивалентная центробежная сила, действующая на тележку, кН; Т - эквивалентная тангенциальная сила, возникающая из-за возвышения наружного рельса над внутренним, от действия силы тяжести, приходящейся на тележку, кН.

F - сила трения скольжения колеса по головке рельса, (р

т Р

= ц

Рк X кН;

Рк - сила статического вертикального воздействия колеса на рельс, кН; Ылр, Ыg - моменты сил трения между кузовом и рамой тележки и возвращающих устройств;

R - радиус круговой кривой, м;

2S - расстояние между кругами катания, м;

2а - колеснаяа база тележки, м;

Н - возвышение наружного рельса над внутренним, м;

п, Г2, гз - расстояние от полюса поворота до точки опоры каждого колеса на головку рельса, м;

Х1 - полюсное расстояние, м; П2 - число колесных пар в тележке;

«1, а2, аз - углы между продольной осью тележки и радиусом, соединяющим полюс поворота с точкой опоры каждого колеса на рельс;

/ - коэффициент трения скольжения (л = 0,25); А - дополнительное уширение колеи, м; V - скорость движения, км/ч.

На расчетной схеме (см. рисунок 1) представлены силы, как угодно расположенные на плоскости.

По расчетной схеме составлена математическая модель, т. е. система уравнений, решение которой дает результаты расчетов направляющих сил, действующих со стороны пути (головок рельсов). Система алгебраических уравнений имеет вид:

= 0; (1) -Y1 + Y2 + C - T /2 + 2 • F • (cos а1 + cos а2 + cos а3) = 0; (2)

-Y1- x1 + Y 2 • (X1 -а)+MTp + Mg + 2 • F (r1 + г 2 + r 3) = 0. (3)

Система уравнений составлена для положения наибольшего перекоса с учетом направляющих сил, действующих на крайние колесные пары. Чтобы использовать эти уравнения и для других положений тележки в колее, необходимо учесть, что в общем случае имеется четыре неизвестных: положение тележки в колее, зависящее от x1 - полюсного расстояния; направляющие силы первой и последней колесных пар; скорости движения тележки в кривой. Решение этой системы уравнений возможно в следующем порядке. Определяются граничные скорости движения в кривой, когда происходит переход из одного положения в следующее. Это связано со скоростью движения, так как она определяет центробежные силы, действующие на все конструктивные элементы тележки. В результате расчетов получим граничные скорости движения перехода от наибольшего перекоса к свободной установке и далее к хордовой.

Условия для определения граничных скоростей аналогичны: принимаются значения направляющих сил последней колесной пары, равные нулю. Одновременно принимаются значения полюсных расстояний x1 для положения наибольшего перекоса и, соответственно, для хордовой установки, в результате получим граничные скорости У1и V2. При построении графиков направляющих сил как функций скорости уже будем иметь четыре точки будущих линий графиков. В зависимости от значений этих скоростей осуществляется дальнейшее действие по расчету направляющих сил для всех положений тележки в колее. При решении данной задачи возможен вариант, когда граничная скорость V1 является мнимой. Это означает, что положения наибольшего перекоса для этих исходных значений всех параметров не существует. Следовательно, для расчетов остаются свободная и хордовая установки.

Для каждого положения тележки в колее разрабатывается программированное вычисление величин исходя из условий решения системы в общем случае (в буквенных обозначениях). Результаты представляются в виде графиков, построенных с помощью математических программ или другим методом.

Квазистатический способ вписывания экипажа в кривую позволяет определять силы взаимодействия в первую очередь для крайних колесных пар. Как правило, деформация упругих связей между кузовом и рамой тележки в поперечном направлении не учитывается. Оцениваются обычно направляющие силы всей тележки по крайним колесным парам. При выполнении расчетов в данном случае определялись возможности силового взаимодействия гребня средней колесной пары с головкой наружного рельса. Для этого рассматривалась схема возможных перемещений элементов электровоза в поперечном направлении. Схема приведена на рисунке 2, где обозначены поперечные перемещения соответственно: ук - кузова; ут - рамы тележки; у1 - первой колесной пары; у2 - второй колесной пары; у3 - третьей колесной пары.

Указанные взаимные перемещения появляются за счет поперечной упругости связей. Вычисление этих перемещений позволяет сделать предварительную физическую оценку происходящих процессов.Во-первых, крайние колесные пары при жестком пути сразу прижаты к головкам наружных рельсов. Во-вторых, рама тележки, перемещаясь к наружному рельсу за счет центробежной силы (с «помощью» кузова), начинает деформировать рессорное подвешивание. По этой причине возникает воздействие на колесные пары с тяговыми электродвигателями (ТЭД), прижимая их к наружному рельсу.

Воздействие кузова на раму тележки действительно способствует увеличению силовой нагрузки.

Целью настоящего анализа является определение направляющей силы воздействия на вторую колесную пару. Необходимо при этом доказать, что вторая колесная пара действительно будет передавать силу на головку наружного рельса.

Особенностью второй колесной пары тележек электровоза ЭП2К является то, что колесная пара в буксах имеет относительно свободный поперечный разбег (± 14 мм). При нахождении колесной пары в кривой имеется дополнительный зазор между гребнем и головкой рельса, который рассчитывается в зависимости от радиуса кривой R и колесной базы тележки.

Расчет направляющих сил при хордовой установке тележки в кривой с изменением знака направляющей силы для оценки перемещения и сил взаимодействия между элементами электровоза ЭП2К проводится по схеме, приведенной на рисунке 1.

В связи с обозначенным для средней колесной пары перемещением возникает условие, когда сумма всех перемещений этой колесной пары станет больше нуля с учетом свободного разбега и зазора, зависящего от радиуса кривой.

Расчеты показывают, что формирование направляющих сил для всех колесных пар определяется главным образом центробежными силами, которые зависят от скорости движения и радиуса кривой. Соотношение их с другими силами представлено на графиках рисунка 3.

Рисунок 3 - Центробежные и тангенциальные силы элементов электровозов (кр - колесной пары, td - ТЭД, г - рамы тележки, кЬ - колесно-моторного блока)

Решение системы уравнений при определении граничных скоростей VI и V2 сводится к вычислению скорости V, направляющей силы для первой колесной пары (направляющая сила третьей колесной пары равна нулю) и соответствующих значений х1: для наибольшего перекоса и хордовой установки. Результаты расчетов VI и V2, выбранных для анализа параметров кривых, приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Расчет граничных скоростей VI и У2

-—--..Положение Наибольший перекос Свободная Хордовая установка

Кривая установка

Радиус Зазор У3, кН У1, кН V1, км/ч - V2,км/ч У1, кН У3,кН

200 тах 0 84.909 19.06 i - 71.485 84.707 0

тт 0 84.909 19.06 i - 71.485 84.707 0

250 тах 0 90.406 42.72 i - 79.829 84.418 0

тт 0 79.391 40.579 - 79.829 84.418 0

300 тах 0 99.869 49.95 i - 87.391 84.230 0

тт 0 79.277 44.68 - 87.391 84.230 0

350 тах 0 91.859 51.07 i - 94.438 84.081 0

тт 0 79.674 60.92 - 94.438 84.081 0

R = 200 м

160

140 — 120 —

h = 0,040 м а = 0,0195 м А = 0,015 м

100 —

Y9(V9)

Y8(V9) 80 131^9) Y25(V9) 60

Из анализа данных таблицы 3 следует, что для больших зазоров в колее положения наибольшего перекоса для выбранных радиусов кривых не существует, так как значение первой граничной скорости V! представляет собой мнимое число. Граничная скорость V2 и направляющие силы У1 и У3 зависят только от радиуса кривой, а от зазора в колее не зависят (см. таблицу 3). При этом значение граничной скорости V2 пропорционально радиусу кривой (в этих условиях движения).

Расчеты показали, что при действии только центробежных сил даже для R = 200 м перемещение средней колесной пары в пределах зазоров могло бы проходить и далее, деформируя рельс, при условии, что путь упругий. Так как при решении этой задачи путь принят жестким, то тележка переходит в несколько другое положение хордовой установки при действии направляющих сил на все колесные пары. При этом направляющие силы могут перераспределяться по своим значениям. Конструкцией предусмотрено разное расстояние крайних колесных пар от средней

(а2 = 1950 и а1 = 2650 мм). Поэтому направляющие силы и становятся действующими на первую и вторую колесные пары. Пример для одного из вариантов расчетов для направляющих сил приведен на рисунке 4.

"20

100

V9

Рисунок 4 - Направляющие силы первой У1 (У9), второй У2 (У25) и третьей У3 (У8) колесных пар

На основании выполненных расчетов и анализа графиков, представленных на рисунке 4, можно сделать следующие выводы.

1. В классической методике решения такой задачи (квазистатический способ) не представляется возможности оценить взаимодействие второй колесной пары с головкой рельса для трехосной тележки.

2. Оценка направляющей силы для второй колесной пары проведена с учетом поперечной упругости рессорного подвешивания. При этом силы, действующие на раму тележки и колесные пары, позволяют второй колесной паре прижиматься к головке наружного рельса.

3. Значения направляющей силы, действующей на вторую колесную пару, сопоставимы со значениями усилий воздействия на первую и третью колесные пары, а в некоторых вариантах даже превышают их.

Список литературы

1. Приказ Минтранса РФ от 21 декабря 2010 г. № 286 «Об утверждении Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» (с изменениями и дополнениями) // base.garant.ru : сайт. - Текст : электронный. - URL: https://base.garant.ru/55170488/ (дата обращения: 20.06.2022).

2. Николаев, И. И. Динамика локомотивов / И. И. Николаев. - Москва : Транспорт, 1962. - 319 с. - Текст : непосредственный.

3. Ушкалов, В. Ф. Статистическая динамика рельсовых экипажей / В. Ф. Ушкалов, Л. М. Резников, С. Ф. Редько. - Киев : Наукова думка, 1982. - 359 с. - Текст : непосредственный.

4. Медель, В. Б. Подвижной состав электрических железных дорог: конструкция и динамика / В. Б. Медель. - Москва : Транспорт, 1974. - 232 с. - Текст : непосредственный.

References

1. Prikaz Mintransa RF ot 21 dekabria 2010 g. N 286 «Ob utverzhdenii Pravil tekhnicheskoi ekspluatatsii zheleznykh dorog Rossiiskoi Federatsii» (s izmeneniiami i dopolneniiami) (Order of the Ministry of Transport of the Russian Federation No. 286 dated December 21, 2010 "On Approval of the Rules of Technical Operation of Railways of the Russian Federation" (with amendments and additions)), Available at: https://base.garant.ru/55170488/ (accessed 20.06.2022).

2. Nikolaev I. I. Dinamika lokomotivov (Locomotive dynamics). Moscow: Transport Publ., 1962, 319 p.

3. Ushkalov V. F., Reznikov L. M., Red'ko S. F. Statisticheskaia dinamika rel'sovykh ekipazhei (Statistical dynamics of rail crews). Kyiv: Naukova dumka Publ., 1982, 359 p.

4. Medel V. B. Podvizhnoi sostav elektricheskikh zheleznykh dorog: konstruktsiia i dinamika (Rolling stock of electric railways: design and dynamics). Moscow: Transport Publ., 1974, 232 p.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Галиев Ильхам Исламович

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Доктор технических наук, профессор, президент ОмГУПСа, профессор кафедры «Теоретическая и прикладная механика».

Тел.: +7 (3812) 31-16-09.

E-mail: Prezident@omgups.ru

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Galiev Ilkham Islamovich

Omsk State Transport University (OSTU).

35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.

Doctor of Sciences in Engineering, Professor, president of OSTU, professor of the department «Theoretical and applied mechanics».

Phone: +7 (3812) 31-16-09.

E-mail: Prezident@omgups.ru

Ушак Виктор Николаевич

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Теоретическая и прикладная механика», ОмГУПС.

Тел.: +7 (3812) 31-16-88.

E-mail: UshakVN@omgups.ru

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Галиев, И. И. Особенности взаимодействия экипажа и пути при движении электровоза ЭП2К в кривых малого радиуса / И. И. Галиев, В. Н. Ушак. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2022. -№ 2 (50). - С. 108 - 116.

Ushak Viktor Nikolaevich

Omsk State Transport University (OSTU).

35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, associate professor of the department of the department «Theoretical and applied mechanics», OSTU.

Phone: +7 (3812) 31-16-88.

E-mail: UshakVN@omgups.ru

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Galiev I. I., Ushak V. N. Features of the interaction of the crew and the path when movement of the EP2K electric locomotive in small radius curves. Journal of Transsib Railway Studies, 2022, no. 2 (50), pp. 108-116 (In Russian).

УДК 629.424.15:629.4.016.015

С. М. Овчаренко1, И. С. Ринг1, С. С. Овчаренко2

1Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация;

2Петербургский государственный университет путей сообщения (11ГУПС), г. Санкт-Петербург,

Российская Федерация

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОВОЗОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Аннотация. Надежность работы тепловозного дизеля в значительной степени зависит от его температурных режимов. Стабильность температурных режимов должна обеспечивать система охлаждения, которая регулирует отвод тепла от охлаждающей жидкости в зависимости от ее температуры и режима работы дизеля. В процессе эксплуатации при существующих алгоритмах работы штатных систем охлаждения наблюдаются существенные перепады температуры охлаждающей жидкости за довольно короткие интервалы времени. Это негативно сказывается на надежности работы дизеля. На различных сериях тепловозов система регулирования работы вентиляторов холодильника может существенно различаться. Для регулирования потока воздуха через секции холодильника применяется алгоритм включения или выключения определенного количества мотор-вентиляторов или изменения потока масла через гидромашину аксиально-поршневого типа, или регулирования уровня масла в гидротрансформаторе. Для разработки алгоритма управления работой системы охлаждения с целью стабилизации температурных режимов необходимо изучить процессы, реализуемые в эксплуатации.

В статье приведены результаты исследования температурных колебаний охлаждающей жидкости в процессе эксплуатации тепловозов. По результатам исследования установлены реализуемые скорости увеличения и уменьшения температуры охлаждающей жидкости с учетом инерционности процесса. Установлено, что штатные системы охлаждения не допускают превышения установленных ограничений, но не исключают значительных перепадов температуры охлаждающей жидкости при смене режима работы дизеля. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования управления теплообменными процессами с целью стабилизации температурных режимов дизеля, что позволит повысить надежность его работы.

Ключевые слова: тепловозный дизель, система охлаждения, температура охлаждающей жидкости, теп-лообменный процесс, режим работы дизеля.