CC BY
13
АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАН1КА, ЗВ'ЯЗОК УДК 625.03
ШЛЯХИ УДОСКОНАЛЕННЯ СТР1ЛОЧНИХ ПЕРЕВОД1В ЗАЛ1ЗНИЦЬ УКРА1НИ ПРИ ВИКОРИСТАНН1 СИСТЕМ ДОЗОВАНОГО ВВОДУ
МАСТИЛЬНИХ МАТЕР1АЛ1В
Листов €. М., д.т.н., професор (УкрДАЗТ) Астахов В. М., к.т.н., професор (УкрДАЗТ) Воротн С. В., к.т.н., доцент (УкрДАЗТ) Тулей Ю. Л., шженер (Укрзалiзниця)
При експлуатацп стршочних переводiв, особливо таких що працюють на мапстральних напрямках руху, мае мюце пiдвищений знос основних елеменлв, пов'язаний iз високими динамiчними навантаженнями, виникаючими при контактi колеса з рейками. Швидюсть такого зносу визначае, в цшому, ресурс переводiв та рiвень безпеки руху по!здв, тому на сучасному етапi виникае необхщнють розробки ефективних шляхiв модершзацп переводiв з метою збiльшення !х ресурсу.
Стрточний перевiд е складним механiзмом, елементи якого повиннi надшно виконувати сво1 функцii протягом усього термшу служби. З огляду на це, основною вимогою до стрточного переводу е рiвний ресурс усх його елементiв. Однак, навiть при простому аналiзi поверхонь контакту «колесо -рейка» по окремих елементах переводу, зрозумто, що ця вимога не може бути виконана без впровадження спещальних заходiв зменшення контактних напружень. Внаслiдок цього, ресурс стрточного переводу обмежений ресурсом меншоi частини його елементiв, наприклад, вiстряки стрщки, осердя хрестовини, рейка переводноi кривоi тощо [1]. Тому при розробщ спецiальних засобiв пiдвищення ресурсу переводiв слiд керуватися необхiднiстю зменшення зносу, в першу чергу, названих елеменпв.
На сьогоднiшнiй день iснують два мапстральних шляхи тдвищення ресурсу швидкозношуваних елементiв стрiлочних переводiв, таких як удосконалення iх матерiалiв, конструкцii та пiдбiр рацiональних геометричних параметрiв [2, 3], а також впровадження в експлуатацп систем дозованого вводу змащувального матерiалу в мiсця контакту «колесо-рейка» з найбшьшими контактними напруженнями [4, 5, 6]. Другий метод
добре зарекомендував себе на зашзницях США i Свропи [4], дослщжуеться та впроваджуеться у Росп [5, 6] та е найбiльш перспективним з точки зору його впровадження в експлуатацii зашзниць Украши. Не зважаючи на достатню кiлькiсть виробникiв, сьогоднi не юнуе загального пiдходу до обгрунтування параметрiв (перiодичнiсть уведення та величина дозування) автоматичних систем змащення стрiлочних переводiв та вибору змащувального матерiалу з урахуванням його несучоi здатностi. Комплексне виршення таких питань дозволить не тшьки збiльшити ресурс елементiв переводiв, але й мiнiмiзувати витрати на iх модернiзацiю.
З урахуванням юнуючих даних по iнтенсивностi зношування та дшчим навантаженням в окремих елементах стршочних переводiв [1, 2] можна уявити типову карту змащення, наприклад, звичайного одиночного переводу, як показано на рисунку 1.
Рисунок 1 - Карта змащення звичайного одиночного переводу
Стад вiдзначити, що на картi змащення, наведенiй на рисунку 1, пропонуеться змащувати не тшьки бокову поверхню головки рейки у найбшьш напружених мiсцях контакту, але й зовшшш стики контакту «кромка шдошви рейки - шдкладка» для перевiдноi кривоi, оскшьки контактш напруження в цих мiсцях iнодi перевищують допустимi [2]. Звичайно, це стосуеться тшьки переводiв, що працюють на магiстральних напрямках руху.
При використанш систем змащення рейок та iнших елеменлв переводiв одним з головних питань е вибiр змащувального матерiалу [6], оскшьки несуча здатнiсть мастильного шару, який утворюеться на контактуючих поверхнях, е вирiшальною у розподiлi контактних напружень. Тобто мiцнiсть такого шару в значнш мiрi визначае штенсившсть процесiв пластичного деформування поверхневих шарiв i втомного зношування деталей. Зпдно класичних робiт з трибологii [7, 8, 9] несуча здатшсть граничного змащувального шару визначаеться, з одного боку, силовим полем поверхш тертя, а з шшого, поверхневою актившстю молекул, що входять до складу змащувального матерiалу, рисунок 2. Крiм несучо!' здатностi шару, до його головних характеристик з точки зору розробки параметрiв систем змащення слщ вщнести «латентний перiод», тобто час «життя» пiд дiею навантажень, а також час формування такого шару з моменту подачi порцii мастильного матерiалу до поверхнi тертя [7]. Обидва показники визначають режим роботи системи змащення (перюдичшсть уведення та величина дозування) при дii перюдичних навантажень вiд колiс на стршочний перевiд.
1 - мономолекулярний шар молекул присадки;
2 - полiмолекулярнi шари молекул присадки.
Рисунок 2 - Розташування поверхнево-активних молекул присадки в
змащувальному шарi
Традицiйно, ефект формування на поверхнях тертя досягаеться за рахунок розробки i введення в мастильш матерiали присадок, молекули яких, за рахунок рознесення позитивних та негативних електричних зарядiв володiють власним електричним полем. За рахунок цього поля утворення змащувального шару на поверхнях контакту вщбуваеться бшьш штенсивно, а утвореш шари, як показано на рисунку 2 мають високу несучу здатшсть. Сучасш пластичнi та рщю мастильнi матерiали, якi могли б бути використаш в системах дозованого змащення стрiлочних
переводiв, мають великий вмют функцiональних присадок [10], як слщ велику вартiсть. Тому вони здебшьшого використовуються в циркуляцiйних система змащення, ДВЗ, гiдравлiчнi системи та шш. Оскльки системи дозованого вводу мастильних матерiалiв стршочних переводiв е вщкритими, то одним з перспективних рiшень щодо вибору змащувальних матерiалiв е використання вiдпрацьованих мастил шсля iх регенерацii. Така регенерацш повинна складатися з деклькох основних етатв:
- збiр та сортування вщпрацьованих мастил;
- дiагностика стану мастил по критерiям в'язкостi, кислотного числа, вмюту води, вмiсту механiчних домшок;
- вибiр для систем змащення переводiв таких вiдпрацьованих мастил, як за показниками в'язкостi i кислотного числа не досягли сво'х граничних значень. З досвщу експлуатацii мобшьно!' та шляхово!' технiки, до таких мастил можуть бути вiднесенi iндустрiальнi та гiдравлiчнi мастила, що працюють в умовах помiрних температур та тисюв [11];
- проведення тонко!' очистки обраних мастил вщ води та мехашчних домiшок;
- введення пакету протизношувальних i антифрикцiйних присадок до мастил. При виборi присадок слщ керуватися показниками !'х «латентного перюду» i несучоi здатностi в залежност вiд концентрацii, дiапазоном робочих температур та вартютю.
Використання регенерованих мастил може привести до значного економiчного ефекту при експлуатацп стршочних переводiв лише у випадку дотримання розробленоi технологii регенерацii. Цей напрямок е актуальною науковою задачею, особливо в контекст використання регенерованих мастил для змащення елеменпв стрiлочних переводiв.
При використаннi для змащення переводiв мастил з поверхнево активними присадками слщ вiдзначити наявнiсть специфiчного фiзичного явища, котре негативно вiдбиваеться на змащувальних властивостях. Це явище полягае у взаемодп молекул присадок мiж собою в об'емi мастильного матерiалу з утворенням надмолекулярних структур, що сприяють попршенню умов формування змащувального шару на поверхнях [12, 13], i мае мiсце як у регенерованих та i у нових мастилах. Проведеними рашше дослiдженнями на машиш тертя встановлено, що запоб^ти негативнiй дii вказаного явища можливо за рахунок обробки рiдких мастильних матерiалiв електричними полями, оскiльки природа взаемодп присадок мiж собою також електрична. В результат^ досягаеться значне збшьшення несучоi здатностi полiмолекулярного змащувального шару, рисунок 3.
п, об/хв
1 - без електричноi обробки мастила;
2 - з обробкою.
Рисунок 3 - Змша несучоi здатност змащувального шару вiд числа оберпв
Запропонована технологiя також може бути використана для удосконалення стрiлочних переводiв залiзниць Укра'ни. Для цього необхщно провести оснащення систем дозованого вводу мастильних матерiалiв пристроями для 'х електричноi обробки.
Висновки. При експлуатацп стрiлочних переводiв, оснащених системами дозованого вводу мастильних матерiалiв можна видшити два основних шляхи 'х удосконалення:
- розробка та впровадження засобiв регенерацii вiдпрацьованих мастил з метою створення для дозованих систем мастильних матерiалiв з високою несучою здатшсть та максимальним «латентним перiодом»;
- введення в систему змащення тдготовчого етапу, спрямованого на тдвищення несучо' здатностi та «латентного перiоду» мастильних матерiалiв для систем дозованого вводу. Такий етап полягае в обробщ мастильного матерiалу зовнiшнiми електромагнiтними полями безпосередньо у момент вводу матерiалу в зону контакту.
Сукупна дiя наведених процешв дозволить у короткий термш перейти до створення та впровадження на заизницях Укра'ни ефективних систем дозованого вводу мастил, при одночасному забезпеченш максимального рiвного по елементах ресурсу стршочних переводiв та мшмальних витрат на 'х модершзацш i експлуатацiю.
Список лтератури
1. РТМ 32/ЦП-3-75. Признаки дефектных и остродефектных элементов стрелочных переводов. МПС СССР, Москва.
2. Волошко Ю. Д., Орловский А. Н. Как работают стрелочные переводы под поездами. - М.: Транспорт, 1987. - 120 с.
3. T. Kageyama, Y. Hori. International Railway Journal, 2001, № 9, р. 25 - 26.
4. M. Luczak. Railway Age, 2000, № 4, p. 66 - 67.
5. В. М. Богданов, С. М. Захаров. Современные проблемы системы колесо - рельс // Железные дороги мира. Вып.1. - 2004.
6. Л. И. Бартенева, В. Е. Никитин. Технология комплексного снижения износа гребня колеса и рельса c помощью передвижных рельсосмазывателей // Железные дороги мира. Вып. 1. - 2004.
7. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. - М.: Физматгиз, 1963 - 471 с.
8. Основы трибологии /Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2001 - 664 с.
9. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника)/Под общ. ред. А.В. Чичинадзе . - М.: Машиностроение, 2003 - 576с.
10. Топлива, смазочные материалы и технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочное изд. /Под ред. В.М. Школьникова. - М.: Издательский центр «Техинформ», 1999 - 596 с.
11. Руднев В.К., Венцель Е.С., Лысиков Е.Н. Эксплуатационные материалы для строительных и дорожных машин: Учебное пособие. - Киев: ИСИО, 1993 -236 с.
12. Е.Е. Александров, И.А. Кравец, Е.Н. Лысиков и др. Повышение ресурса технических систем путем воздействия электрическими и магнитными полями. -Харьков: НТУ «ХПИ», 2006 - 544с.
13. Лысиков Е. Н., Косолапов В. Б., Воронин С. В. Надмолекулярные структуры жидких смазочных сред и их влияние на износ технических систем. - Харьков: ЭДЭНА, 2009 - 274 с.
