CC BY
28
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Шкодун, П. К. Разработка комплекса диагностических параметров оценки технического состояния тяговых электродвигателей подвижного состава / П. К. Шкодун. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2020. - № 4 (44). - С. 56 - 65.
Shkodun P. K. Development of a complex of diagnostic parameters for assessing the technical state of traction electric motors of rolling stock. Journal of Transsib Railway Studies, 2020, no. 4 (44), pp. 56 - 65 (In Russian).
УДК 629.423:621.311.004.18
А. А. Бакланов, А. П. Шиляков, А. В. Раздобаров
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ПРИНЦИПЫ КЛАССИФИКАЦИИ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ НА РАСХОД ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНЫМ СОСТАВОМ
Аннотация. Рассмотрены известные подходы к классификации факторов, влияющих на энергозатраты поезда, выявлены их основные недостатки. Оценена обоснованность существующих методов классификации и полнота учета в них влияющих на энергозатраты факторов. Показано, что ни один из известных подходов к классификации не дает полное представление о всех влияющих факторах и степени их влияния на энергозатраты поезда, поскольку не учитывает в полной мере физическую сущность отдельных составляющих и в целом расхода электроэнергии на тягу.
На основе анализа энергетического баланса движения поезда сформулированы принципы и критерии классификации факторов, влияющих на расход электроэнергии, рассмотрены взаимопревращения различных видов энергии и характеризующие их энергетические диаграммы в различных режимах движения поезда.
Проведенный анализ позволил выявить факторы, действующие на расход электроэнергии поезда во всех режимах движения, и оценить их по различным критериям.
Предложена классификация факторов, влияющих на расход электроэнергии поезда, позволяющая обосновать правильную методику учета каждого фактора, разрабатывать мероприятия по уменьшению влияния отдельных факторов на энергозатраты, усовершенствовать систему анализа, нормирования и прогнозирования расхода электроэнергии на тягу поездов, грамотно решать другие задачи энергетики электрической тяги.
Ключевые слова: электровоз, поезд, режимы движения, электроэнергия, энергетический баланс, классификация факторов.
Alexander A. Baklanov, Andrey P. Shilyakov, Aleksey V. Razdobarov
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
PRINCIPLES OF CLASSIFICATION OF INFLUENCING FACTORS ON THE ENERGY CONSUMPTION OF ELECTRIC ROLLING STOCK
Abstract. The known approaches to the classification of factors affecting the energy consumption of the train are considered, and their main disadvantages are identified. The validity of existing classification methods and the completeness of accounting for factors affecting energy consumption are evaluated. It is shown that none of the known approaches to classification gives a complete picture of all the influencing factors and the degree of their influence on the energy consumption of the train, since it does not fully take into account the physical nature of the individual components and the overall power consumption for traction.
Based on the analysis of the energy balance of the train articulated principles and criteria for the classification of factors influencing energy consumption, considers the interconversion of different forms of energy and describe their energy diagrams in the different modes of the train movement.
The analysis made it possible to identify the factors that affect the power consumption of the train in all modes of movement, and evaluate them according to various criteria.
A classification offactors affecting the train's electricity consumption is proposed, which allows us to justify the correct method of accounting for each factor, develop measures to reduce the influence of individual factors on energy consumption, improve the system of analysis, rationing and forecasting of electricity consumption for train traction, and competently solve other problems of electric traction energy.
Keywords: electric locomotive, train, mode of motion, electric energy, energy balance, classification offactors.
Одной из важнейших задач, определяемых стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 г., является повышение энергетической эффективности электрической тяги поездов. Для успешного решения этой задачи необходимо правильно понимать, какие факторы и в какой степени влияют на энергозатраты поездов.
Количественная сторона взаимопревращения различных видов энергии в процессе движения электровоза с поездом определяется различными факторами. Для выявления действующих факторов и установления степени влияния каждого из них на отдельные составляющие и расход электроэнергии в целом все факторы целесообразно классифицировать. Классификация факторов позволяет глубже и полнее познать их сущность, взаимосвязи и влияние как в отдельности, так и в совокупности на расход энергии, обосновать правильную методику учета каждого из них. Она помогает также разрабатывать мероприятия по уменьшению влияния отдельных факторов на расход энергии.
Существуют разные подходы к классификации и оценке факторов, влияющих на расход электроэнергии поезда. Так, в работах [1 - 3] используется подход, базирующийся в основном на практическом опыте авторов. Для классификации и оценки влияющих на энергозатраты поездов факторов наиболее распространенным является подход, основанный на анализе статистических данных [4 - 6]. При этом выбор влияющих факторов и их количество обычно определяются на основании статистических критериев либо субъективного мнения исследователя. Преимущественно используют математические модели линейной множественной регрессии и коэффициенты влияния отдельных факторов на энергозатраты поезда. Используют также кусочно-линейные и другие модели. В работе [7] на основе существующей теории тяги поездов рассматриваются влияющие на расход энергии факторы с учетом их физической сущности, однако при этом не все факторы учитываются и всесторонняя оценка их влияния на энергозатраты не дается. В работах [8 - 10] рассматривается в основном влияние отдельных факторов на расход электроэнергии поезда на основании экспериментальных данных.
Следовательно, известные примеры классификации факторов, влияющих на расход энергии поездом, как правило, основаны на практическом опыте работы, зачастую не лишенном субъективности, и не учитывают полностью физическую сущность процесса движения поезда, происходящие при этом взаимопревращения различных видов энергии, действующие факторы, их взаимосвязи и т. п. В рассмотренных работах не приводится достаточное обоснование количества принятых во внимание факторов и степени их влияния на расход энергии.
Таким образом, анализ показывает, что ни один из указанных выше подходов не дает полного представления обо всех влияющих факторах и степени их влияния на энергозатраты поезда, поскольку не учитывает в полной мере физическую сущность отдельных составляющих и в целом расхода электроэнергии на тягу. Физическую сущность расхода электроэнергии на тягу, его отдельных составляющих и влияющих факторов раскрывает энергетический баланс движения (ЭБД) поезда [11], базирующийся на основном физическом законе - законе сохранения и превращения энергии.
Введем основные понятия, используемые ниже: объект классификации, признак и класс (группа). В нашем случае объектом классификации являются факторы, влияющие на расход энергии. Для правильной их классификации большое значение имеет выбор наиболее существенных признаков классификации и главных факторов. Учитывая физическую сущность процесса движения поезда и происходящие при этом энергетические преобразования, классификацию факторов, влияющих на отдельные составляющие ЭБД поезда и расход энергии в целом, их разделение на классы (группы) целесообразно произвести по следующим признакам: по виду воздействия - прямые и косвенные; по уровню значимости - основные и дополнительные; по характеру проявления - детерминированные и случайные; по продолжительности - кратковременные и длительные; по управляемости - управляемые и неуправляемые;
по сфере возникновения - технические и организационные; по отношению к производственному персоналу - зависящие от персонала и не зависящие от него.
Общая классификация факторов, влияющих на расход электроэнергии в тяге поездов, характеризующая признаки классификации, уровни управления и планирования, приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Общая классификация факторов, влияющих на расход электроэнергии поезда
Для выявления и систематизации факторов, влияющих на расход электроэнергии поезда, рассмотрим энергетические диаграммы движения поезда, полученные на основании анализа ЭБД поезда, характеризующие составляющие энергобаланса, их направленность и сочетание в отдельных режимах и в целом во всех режимах движения (рисунки 2, 3).
В режиме тяги (рисунок 2, а) подводимая к электровозу электрическая энергия Аэт затрачивается на увеличение кинетической Акт и потенциальной Апт энергии поезда, преодоление работы сил сопротивления движению Аст, собственные нужды Аснт, потери в энергетической цепи Аэцт и избыточное проскальзывание колес электровоза относительно рельсов Аскт. Та часть электроэнергии, которая расходуется на преодоление сил сопротивления движению, собственные нужды, потери в энергетической цепи и избыточное проскальзывание колес электровоза относительно рельсов, в конечном итоге диссипирует, т. е. рассеивается в окружающее пространство. Следовательно, потребляемая электровозом электрическая энергия в режиме тяги преобразуется в механическую (МЭ) и частично в тепловую энергию (ТЭ). В этом же режиме часть накопленной механической энергии может затрачиваться на преодоление сил сопротивления движению.
В режиме выбега (рисунок 2, б) движение поезда осуществляется за счет накопленной им ранее механической энергии (кинетической А кв и потенциальной Апв), которая компенсирует работу сил сопротивления движению Асв, т. е. происходит полная диссипация механи-
ческой энергии. Потребляемая в этом режиме электроэнергия Аэв расходуется только на собственные нужды электровоза и поезда в целом.
ЭЭ
МЭ
ЭЭ
МЭ
ЭЭ
МЭ
Рисунок 2 - Энергетические диаграммы движения поезда в различных режимах: а - тяга; б - выбег; в - механическое торможение; г - рекуперативное торможение
а
б
в
г
В режиме торможения (рисунки 2, в, г) накопленная ранее механическая энергия поезда частично затрачивается на преодоление работы сил сопротивления движению Аср, а оставшаяся ее часть Ар, представляющая собой полную избыточную энергию поезда, либо рассеивается в окружающее пространство с помощью механического или реостатного торможения (см. рисунок 2, в), т. е. превращается в тепловую энергию, либо с помощью системы рекуперативного торможения преобразуется в электрическую энергию Аэр и возвращается в тяговую сеть (см. рисунок 2, г). В последнем случае часть вырабатываемой электроэнергии затрачивается на компенсацию потерь в энергетической цепи Аэцр, избыточное проскальзывание колес электровоза относительно рельсов Аскр и собственные нужды электровоза Аснр. Следовательно, в режиме торможения накопленная механическая энергия поезда превращается либо полностью в тепловую, либо в тепловую и электрическую энергию, при этом последняя используется полезно другими потребителями. Потребляемая в режиме механического или реостатного тормоза электроэнергия Аэр расходуется только на собственные нужды электровоза и поезда в целом.
Результирующие энергетические диаграммы движения поезда с механическим тормозом (рисунок 3, а) и с рекуперативным и механическим тормозами (рисунок 3, б) получены путем синтеза энергетических диаграмм движения поезда в отдельных режимах. Они показывают прежде всего, что во всех режимах для движения поезда может частично или полностью использоваться накопленная им ранее механическая энергия с превращением кинетической энергии в потенциальную и наоборот. Следовательно, происходит своеобразное перекачивание энергии и чем больше кинетической энергии превратится в потенциальную и наоборот, тем меньше получится расход подведенной к электровозу электрической энергии. Снижению расхода электроэнергии способствует также более высокая степень использования механической энергии поезда в режиме рекуперативного торможения, т. е. максимальное ее преобразование в электрическую энергию.
В общем виде энергетические диаграммы характеризуются выражениями:
в режиме тяги -
Аэт Акт + Апт + Аст + Аэцт + Аскт + Аснт (Акт + Апт + Аст)/'Лдт + Аснт;
(1)
в режиме выбега -
Аэв Аснв; (2)
в режимах механического или реостатного торможения -
Аэр Аснр; (3)
в режиме рекуперативного торможения -
Аэр Акр + Апр + Аср + Аэцр + Аскр + Аснр (Акр + Апр + Аср)Лдр + Аснр, (4)
где Пдт, Пдр - эксплуатационные КПД энергетической цепи тяговых двигателей электровоза в режимах тяги и рекуперативного торможения.
Результирующее уравнение для всех режимов движения поезда, характеризующее общий расход электроэнергии, имеет вид:
Аэ _ Аэт + Аэв + Аэр. (5)
Здесь нужно иметь в виду, что в уравнении (5) в случае применения рекуперативного торможения величина Аэр будет отрицательная.
Детальный анализ показывает, что составляющие ЭБД поезда зависят от конкретных факторов, при этом каждая составляющая зависит от массы поезда и длины участка следования поезда, т. е. от времени и скорости движения, а также от своих специфических факторов, рассмотренных в работе [11].
ЭЭ
МЭ
V V V_
а
ЭЭ
Ч^МЭ
\7 ^^ О
б
Рисунок 3 - Результирующие энергетические диаграммы движения поезда: а - с механическим тормозом; б - с рекуперативным и механическим тормозами
Исходя из принятых выше основных принципов классификации к прямым относятся факторы, которые непосредственно влияют на расход электроэнергии и входят в уравнения отдельных составляющих ЭБД поезда [11]. Это такие факторы, как масса, скорость движения и ее изменения и характеристика сопротивления движению поезда, профиль и план пути, мощность собственных нужд и КПД тяговых двигателей электровоза, продолжительности режимов движения, время хода и длина участка. Косвенными являются факторы, которые не входят в уравнения (1) - (5), но тем не менее действуют непосредственно на прямые факторы и опосредованно на расход энергии. Это прежде всего техническое состояние подвижного состава, пути, устройств электроснабжения, сигнализации и связи, квалификация машинистов и другие факторы.
К основным факторам относятся масса и скорость движения поезда, профиль и план пути и т. д. Дополнительными факторами являются, например, износ (прокат) бандажей колесных пар подвижного состава, схема формирования состава вагонов поезда и т. п.
К детерминированным факторам относятся параметры поезда и участка пути, допускаемые скорости движения на станциях и перегонах и т. д. Случайными факторами являются условия движения (поездная ситуация), климатические факторы и т. п.
К зависящим от производственного персонала факторам можно отнести режим ведения поезда, фактическую скорость его движения, поездную ситуацию и т. д. Не зависящими от персонала являются климатические факторы; не зависят от локомотивных бригад, а зависят от работников подразделений других служб параметры и техническое состояние состава вагонов, пути, устройств электроснабжения, сигнализации и связи.
Аналогично все факторы могут быть классифицированы и по другим признакам. Необходимо отметить, что некоторые факторы в зависимости от решаемой задачи могут быть отнесены к одному либо к другому классу, т. е. они занимают промежуточное положение по отношению к рассмотренным выше классам. Например, скорость движения поезда с одной стороны определяется параметрами электровоза, состава вагонов и других технических устройств, а с другой стороны зависит от организации движения поездов на данном участке, поэтому в конкретных задачах она может быть техническим либо организационным фактором.
Одни и те же факторы могут быть отнесены к разным классам в зависимости от уровня планирования и управления железнодорожным транспортом, на котором они рассматриваются. Например, масса и другие параметры поезда, параметры профиля и плана пути участка на уровне поездки являются конкретными, т. е. детерминированными, факторами, а на более высоких уровнях (ОАО «РЖД», дорога и др.) их можно считать случайными факторами. Перечень факторов, влияющих на расход электроэнергии поезда, приведен на рисунке 4.
Выполненный анализ взаимопревращений различных видов энергии при движении поезда и разработанная классификация факторов позволяют перейти к подробному изучению количественных соотношений между отдельными составляющими ЭБД поезда и действующими на них факторами.
Расход электроэнергии поезда в каждом конкретном случае определяется количеством, сочетанием и значениями действующих факторов, зависящих в свою очередь от параметров поезда, электровоза, профиля и плана пути, условий движения, прежде всего скорости движения, параметров устройств тягового электроснабжения, сигнализации и связи, климатическими факторами, квалификацией обслуживающего персонала и др.
№ 4(44) 2020
Рисунок 4 - Факторы, влияющие на расход электроэнергии поезда
Наиболее строгая и объективная классификация факторов, влияющих на расход электроэнергии поезда, может быть произведена только на основе энергетического баланса движения поезда, который полностью соответствуют закону сохранения и превращения энергии, позволяет систематизировать все влияющие факторы, получить их качественную и количественную оценку.
Разработанная классификация факторов, влияющих на расход электроэнергии поезда, позволяет обосновать правильную методику учета каждого фактора, составлять мероприятия по уменьшению влияния отдельных факторов на энергозатраты, усовершенствовать систему анализа, нормирования и прогнозирования расхода электроэнергии на тягу поездов, грамотно решать другие задачи энергетики электрической тяги.
Список литературы
1. Рациональные режимы вождения поездов и испытания локомотивов / под ред. С. И. Осипова. - Москва : Транспорт, 1984. - 280 с. - Текст : непосредственный.
2. Кирик, Н. В. Энергоэффективные технологии эксплуатации локомотивов / Н. В. Ки-рик. - Текст : непосредственный // Транспорты системи та технологи перевезень: Збiрник наукових праць Дншропетровського нац. ун-ту замзничного трансп. iм. академжа В. Лазаря-на. - Дншропетровськ : Дншропетровський нац. ун-т зашзничного трансп. iм. академжа В. Лазаряна, 2015. - № 10. - С. 44 - 49.
3. Цукало, П. В. Экономия электроэнергии на электроподвижном составе / П. В. Цукало. -Москва : Транспорт, 1983. - 174 с. - Текст : непосредственный.
4. Статистика железнодорожного транспорта : учебник / под ред. А. А. Вовка, А. А. Поликарпова. - Москва : Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2012. - 515 с. - Текст : непосредственный.
5. Котюков, В. И. Многофакторные кусочно-линейные модели / В. И. Котюков. - Москва : Финансы и статистика, 1984. - 216 с. - Текст : непосредственный.
6. Мугинштейн, Л. А. О нормировании и анализе расхода топливно-энергетических ресурсов в депо / Л. А. Мугинштейн, А. В. Лохач. - Текст : непосредственный // Локомотив. -2002. - № 3. - С. 35 - 37.
7. Современная методология технического нормирования расхода топливно-энергетических ресурсов локомотивами на тягу поездов / Л. А. Мугинштейн, А. И. Молчанов [и др.]. - Текст : непосредственный // Сборник трудов ученых ОАО «ВНИИЖТ». - Москва : ВМТ-Принт, 2014. - 144 с.
8. Мазнев, А. С. Повышение эффективности электроподвижного состава / А. С. Мазнев, А. М. Евстафьев. - Текст : непосредственный // Железнодорожный транспорт. - 2010. - № 9. - С. 33 - 36.
9. Мельниченко, О. В. Повышение энергетических показателей электровозов / О. В. Мельниченко, Ю. В. Газизов. - Текст : непосредственный // Железнодорожный транспорт. - 2010. -№ 3. - С. 50 - 51.
10. Сопов, В. И. Количественная оценка объемов энергии тяги и торможения на основе обработки экспериментальных данных / В. И. Сопов, А. А. Штанг, Е. А. Спиридонов. - Текст : непосредственный // Транспортные системы Сибири : материалы междунар. науч.-техн. конф. -Красноярск : Красноярский гос. техн. ун-т, 2004. - С. 143.
11. Бакланов, А. А. Энергетический баланс движения для решения задач снижения расхода электроэнергии на тягу поездов / А. А. Бакланов. - Текст : непосредственный // Транспорт: наука, техника, управление. - 2005. - № 6. - С. 32 - 35.
References
1. Osipov S. I. Ratsional'nyye rezhimy vozhdeniya poyezdov i ispytaniya lokomotivov (Rational train driving and locomotive testing). Moscow: Transport Publ., 1984, 280 p.
2. Kirik N. V. Energy efficient technologies for locomotive opération [Energoeffektivnyye tekhnologii ekspluatatsii lokomotivov]. Transportnye sistemy i tekhnologii perevozok: Sbornik
nauchnyh trudov Dnepropetrovskogo nacional'nogo universiteta zheleznodorozhnogo transporta imeni akademika V. Lazaryana (Transport systems and transport technologies: Collection of scientific papers of the Dnepropetrovsk national University of railway transport named after academician V. Lazaryan). - Dnepropetrovsk, 2015, no. 10, pp. 44 - 49.
3. Tsukalo P. V. Ekonomiya elektroenergii na elektropodvizhnom sostave (Saving electricity on electric rolling stock), Moscow: Transport Publ., 1983, 174 p.
4. Vovk A. A., Polikarpov A. A. Statistika zheleznodorozhnogo transporta: uchebnik (Railway statistics: textbook). Moscow: Uchebno-metod. tsentr po obrazovaniyu na zh.-d. transp. Publ. , 2012, 515 p.
5. Kotyukov V. I. Mnogofaktornyye kusochno-lineynyye modeli (Multivariate piecewise linear modelsels). Moscow: Finansy i statistika Publ., 1984, 216 p.
6. Muginshtein L. A., Lokhach A. V. On rationing and analysis of the consumption of fuel and energy resources in the depot [O normirovanii i analize raskhoda toplivno-energeticheskikh resur-sov v depo]. Lokomotiv - The Locomotive, 2002, no. 3, pp. 35 - 37.
7. Muginshtein L. A., Molchanov A. I., Vinogradov S. A., Popov K. M., Shkolnikov E. N. O normirovanii i analize raskhoda toplivno-energeticheskikh resursov v depo: sbornik trudov uchenykh OAO «VNIIZHT» (Modern methodology of technical regulation of fuel and energy resources consumption by locomotives for train traction: collection of works of scientists of JSC «VNIIZHT»). Moscow: VMT-Print Publ., 2014, 144 p.
8. Maznev A. S., Evstafiev A. M. Improving the efficiency of electric rolling stock [Povysheni-ye effektivnosti elektropodvizhnogo sostava]. Zheleznodorozhnyy transport - The Railway transport, 2010, no. 9, pp. 33 - 36.
9. Melnichenko O. V., Gazizov Yu.V. Increasing the energy performance of electric locomotives [Povysheniye energeticheskikh pokazateley elektrovozov]. Zheleznodorozhnyy transport - The Railway transport, 2010, no. 3, pp. 50 - 51.
10. Sopov V. I., Shtang A. A., Spiridonov E. A. Quantification of traction and braking energy volumes based on experimental data processing [Kolichestvennaya otsenka ob"yemov energii tyagi i tormozheniya na osnove obrabotki eksperimental'nykh dannykh]. Materialy II mezhdunarodnoy nauch.-tekh. konf. «Transportnyye sistemy Sibiri» (Materials of the second international scientific and technical. conf. «Transport systems of Siberia»). - Krasnoyarsk: KSTU Publ., 2004, p. 143.
11. Baklanov A. A. Energy balance of movement to solve problems of reducing electricity consumption for traction of trains [Energeticheskiy balans dvizheniya dlya resheniya zadach snizheniya raskhoda elektroenergii na tyagu poyezdov]. Transport: nauka, tekhnika, upravleniye - The Transport: science, technology, management, 2005, no. 6, pp. 32 - 35.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Бакланов Александр Алексеевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-34-19.
E-mail: [email protected]
Шиляков Андрей Петрович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-34-19.
E-mail: [email protected]
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Baklanov Alexandr Alexeevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department «Rolling stock of electric Railways», OSTU.
Phone: +7 (3812) 31-34-19.
E-mail: [email protected]
Shilyakov Andrey Petrovich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department «Rolling stock of electric Railways», OSTU.
Phone: +7 (3812) 31-34-19.
E-mail: [email protected]
Раздобаров Алексей Васильевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Старший преподаватель кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС.
Тел.: (3812) 31-34-19.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Бакланов, А. А. Принципы классификации влияющих факторов на расход энергии электроподвижным составом / А. А. Бакланов, А. П. Шиляков, А. В. Раздобаров. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. -2020. - № 4 (44). - С. 65 - 75.
Razdobarov Aleksey Vasilevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Senior lecturer of the department «Rolling stock of electric railways», OSTU.
Phone: (3812) 31-34-19.
E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Baklanov A. A., Shilyakov A. P., Razdobarov A. V. Principles of classification of influencing factors on the energy consumption of electric rolling stock. Journal of Transsib Railway Studies, 2020, no. 4 (44), pp. 65 - 75 (In Russian).
УДК 629.4-592
Ю. В. Кривошея, Д. С. Кривошея
Донецкий институт железнодорожного транспорта (ДонИЖТ), г. Донецк, Донецкая Народная Республика
КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ ПОКОЯ ДИСКОВОГО ТОРМОЗА
Аннотация. Статья посвящена экспериментальному исследованию силового взаимодействия рабочих элементов дискового тормоза с целью установления зависимости коэффициента трения покоя, принятого в качестве критерия потенциальных фрикционных свойств узла трения, от силы прижатия тормозных накладок к тормозному диску и коэффициента взаимного перекрытия. Эксперименты выполнены на натурном стенде, основой которого являются электрический привод мощностью 75,0 кВт и натурный дисковый тормоз трамвая ЛТ-10. Стенд позволяет осуществлять замеры силы трения покоя в условиях реальных сил, давлений, геометрии области контакта, а также коэффициента взаимного перекрытия. В качестве фрикционных материалов для тормозных накладок взяты TR119 и УТ22-В, у первого из которых согласно заявленным производителем характеристикам коэффициент трения снижается с ростом температуры, у второго - растет. Данные материалы при проведении экспериментов работали в паре трения с материалом сталь 35, из которого изготовлен тормозной диск. Результаты экспериментов обработаны с помощью методов математической статистики и представлены в графической форме. Показано, что в диапазоне нагрузок, реализуемых при торможении, напряженно-деформированное состояние области контакта рабочих элементов дискового тормоза по критерию микродеформаций соответствует ненасыщенному упругому контакту. Этот вид контакта характерен для исследуемых коэффициентов взаимного перекрытия (0,33; 0,66; 0,98). Установлено, что с ростом силы прижатия тормозных накладок к тормозному диску коэффициент трения покоя имеет тенденцию к снижению, а с ростом коэффициента взаимного перекрытия наблюдается увеличение коэффициента трения покоя для всех заданных величин усилия прижатия. При этом для материала УТ22-В характерны более низкие значения коэффициента трения покоя по сравнению с материалом TR119. Область применения результатов: разработка и проектирование перспективных конструкций дисковых тормозов.
Ключевые слова: торможение, коэффициент трения покоя, коэффициент взаимного перекрытия, упругий ненасыщенный контакт.
Yuriy V. Krivosheya, Darya S. Krivosheya
Donetsk Institute of Railway Transport (DRTI), Donetsk, Donetsk People's Republic
DISC BRAKE STATIC FRICTION COEFFICIENT
Abstract. The article is devoted to the experimental study of the force interaction of the working elements of a disc brake in order to establish the dependence of the coefficient of static friction, taken as a criterion for the potential fric-tional properties of the friction unit, on the pressing force of the brake linings to the brake disc and the coefficient of mutual overlap. The experiments were performed on a full-scale stand, the basis of which is an electric drive with a
