CC BY
67
високою надiйнiстю роботи внаслiдок вiдсутностi рухливих частин, а також низьким споживанням електроенерги.
Випробування установки показали, що технолопя з використанням iмпульсiв практично виршила iснуючу проблему вiдчищання вагошв вiд намерзлого вантажу й показала свою ефектившсть.
На пiдставi вищезазначеного, для розвантаження вапна з тввагошв у зимовий перiод року доцшьно обрати електроiмпульсну систему.
Список лтератури
1. Куцел С.А., Примак А.Н. Способы восстановления сыпучести грузов и механизация очистки вагонов. - Днепропетровск: Промшь, 1975.-192 с.
2. В1зняк Р.1. Визначення характеристик мщносп кузова тввагона при вивантаженш сипучих вантаж1в. - Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Харюв: УкрДАЗТ, 2003. - 20 с
3. Кривцов И.П. Автоматизация и механизация погрузочно-разгрузочных работ на промышленном железнодорожном транспорте. - Киев: Вища школа, 1986.
4. Паров П.Г. Исследование и создание устройств с боковой вибрацией для разгрузки и очистки полувагонов от остатков сыпучих грузов. - Дисс ... канд. техн. наук. - Харьков, 1974.
5. Мироненко В.А., Романович Е.В. Исследование динамики частицы груза в процессе виброочистки полувагона // Межвуз. сб. науч. тр. /ХарГАЖТ, 1997.-Вып. 30. -С. 9-14.
УДК 656.212
ЧекловВ.Ф., к.т.н. (Дон1ЗТ) Панченко Ю.Ю., шженер (Дон1ЗТ) Сушарт €.В., iнженер(Димиmрiвванmажmранс)
ВПЛИВ СИСТЕМИ „КОЛЕСО-РЕЙКА" НА РЕГУЛЮВАННЯ ШВИДК1СТЮ В1ДЧЕП1В НА СОРТУВАЛЬНИХ Г1РКАХ МАЛОÏ
ПОТУЖНОСТ1
Постановка задачи Сортувальш прки мало1 потужност на залiзничних станщях за сво1м оснащенням можуть буди мехашзоваш та немехашзоваш.
Експлуатацшш витрати на немехашзованих прках мало1 потужност
можна подшити на декiлька груп:
- поточш витрати на замiну гальмiвних башмакiв, що стираються, та на шсок, що використовуеться для посилення гальмiвного ефекту у зимовий перюд;
- незапланованi збитки через можливi несхороннi перевезення, якi можуть виникнути в наслщок перевищення швидкостi зчеплення вагошв в сортувальному парку (при цьому враховуеться людський фактор, погодш умови та категорiя вiдчепiв), або в результат взаемоди гальмiвного башмака зi стиками рейково! коли (можливе заклинювання башмака, зсув або розсипання вантажу);
- витрати на утримання та ремонт пристро!в верхньо! будiвлi коли (зношення голiвок рейок та !х замiна) та обточування бандажiв колiсних пар вагошв при виникненш повзуна чи зменшенш товщини гребня.
На механiзованих прках мало! потужностi експлуатацiйнi витрати будуть значно меншими. Якщо гiрка обладнана вагонними уповшьнювачами типу РНЗ-2, або аналопчними, то експлуатацiйнi витрати складаються з витрат на !х поточне утримання, замшу зношених гальмiвних балок, витрати на утримання та ремонт пристро!в верхньо! будiвлi коли (зношення голiвок рейок та !х замша) та обточування колюних пар вагошв.
Якщо прка обладнана гiдравлiчними гвинтовими уповшьнювачами [1], то в цьому випадку будуть витрати лише на !х поточне утримання.
Схема експлуатацшних витрат, пов'язаних з гальмуванням вагошв на сортувальних гiрках мало! потужност на вантажних станцiях приведена на рисунку 1.
У системi колесо-рейка при проходженнi составом крутих кривих i при юзi або пробуксовцi колiс по рейках виникае знос. Також при гальмуванш на немехашзованих гiрках виникае знос гальмiвних башмакiв. Згiдно з [2] повзун на поверхт катання у вагошв з роликовими буксовими шдшипниками не повинен перевищувати 1 мм, а товщина гребня не повинна бути менше 25 мм при вимiрюваннi на вiдстанi 20 мм вщ його вершини. При виникненш цих несправностей, для !х усунення колiснi пари пiдлягають обточуванню.
Обточування колю пов'язане iз зрiзом бшьшого об'ему металу (так званий технолопчний знос) з поверхнi кочення. Це ютотно скорочуе термiн служби бандажу. Таким чином в пiдсистемi „колесо-рейка" при гальмуванш на прках мало! потужност потрiбно подовжити термiн служби техшчних засобiв (рухомого складу, верхньо! будiвлi коли та iнших) за рахунок удосконалення засобiв гальмування.
и<
м ол
■5' я
Я
я
я
»
V!
Я о 03
И Я
•а
»
а
ег
й о я
нн
М
Н
к» о о
о\
£
<1
Прка мало! потужноси
Погочт
Немехашзована
Нез аппанован
Мехашзована
Замша башмшав
Шсок
УповшьнюЕач РНЗ
Кошсш
пари ваг ошв
Поточне утри мання
Пристрт
Нескор онт перевез ення
Зное балок та IX замша
Рейки
Гвинтовий вагонний уповшвнювач
Поточне утримання
Кошст пари
Перевищення швидкот зчеппення
Людсьхий Погодш Кате го рш
фактор умави ЕЩ'ЕШЕ
Рисунок 1 - Дерево /жш, яы вшптаютв на процес гальмування вагогав на сортувальннх прках
мал 01 потужносн
О
4
>
Я
нн
М >
а
5
н
>
>
и
5=1
Я ч
о я
и о о
я
и ч и и
и
м И
я
Аналiз останнЫ до^джень та публшацш. Результати багаторiчних дослщжень дозволили зробити висновок, що на сталях у рiзних умовах реалiзуються чотири типи адгезшно-шщшруемого зносу: задир, схоплювання, защання I та II роду [4]. При використанш гальмiвних башмакiв на сортувальних гiрках наносяться важкi пошкодження бандажам колюних пар i рейкам внаслщок виникнення защання I роду. Причиною утворення повзушв i наварiв на колесах i пробуксовин на рейках е защання II роду. Ушкодження бiчних поверхонь рейок i гребешв колiс е наслiдком задира.
Защання II роду виникае при на^ванш поверхонь. Пiдвищити опiрнiсть бандажiв колюних пар та голiвок рейок можна за допомогою застосування бiльш термостшких матерiалiв або легкоплавко: фази, що виконуе роль змащення пiсля розплавлювання. Оскiльки в процесi нагрiвання протжае вiдпуск загартованих поверхонь, то не доцшьно застосовувати термiчнi та мехатчт методи змiцнення.
Защання I роду виникае з высокоенергетичного аморфного зрiзу мiкронерiвностей. Змiцнення бандажiв колiсних пар та голiвок рейок наклепом, загартуванням, легуванням домшками не надае ефекту.
Основный матерiал до^дження. В залежност вщ погодних умов та пори року на прках мало1 потужносл можливi такi види тертя бандажу колюно1 пари та гальмiвного башмака об рейку: сухе, граничне та рщинне, та таю види зносу: мехашчний, абразивний та водневий (рисунок 2).
Рисунок 2 - Види тертя та зносу бандажу колюно1 пари та гальмiвного
башмака
В системi колесо-рейка !х взаемне положення показано на рисунку 3. При цьому на прямш дшянщ коли мюце контакту 1 буде мiж голiвкою рейки i поверхнею катання колюно! пари. В плямi контакту виникае вертикальний знос голiвки рейки та поверхш катання бандажу колюно! пари.
При башмачному гальмуваннi лiве за напрямком руху колесо колюно! пари буде знаходитись на рейщ (рисунок 4, а), а праве - на гальмiвному башмаку (рисунок 4, б).
В системi загальмоване колесо-рейка при башмачному гальмуваннi буде двi плями контакту: 1 - мiж голiвкою рейки i поверхнею катання бандажа колюно! пари; 2 - мiж боковою гранню рейки i гребнем колюно! пари (рисунок 4а). В першому мiсцi контакту виникае вертикальний знос голiвки рейки та поверхш катання бандажа колюно! пари, а в другому -боковий знос голiвки рейки та зменшення товщини гребня бандажа колюно! пари. Цей процес буде посилюватись в кривих дiлянках колi!.
В системi колесо-гальмiвний башмак-рейка пляма контакту 1 буде мiж гальмiвним башмаком та голiвкою рейки (рисунок 4б). В мiсцi контакту буде вертикальний знос голiвки рейки та знос i зменшення товщини гальмiвного башмака.
а)
б)
130
Рисунок 3 - Контакт рейки i колюно! пари в системi колесо-рейка
а) загальний вигляд; б) поперечний перер1з (1 - мюце контакту).
а)
б)
Рисунок 4 - Взаемне положения котсио! пари, рейки та башмака при
башмачному гальмуваит а) положення л1во! по ходу руху колюно! пари (1 - м1сце контакту поверхш катання та гол1вки рейки; 2 - м1сце контакту гребня бандажу колюно! пари та гол1вки рейки). б) положення право! по ходу руху колюно! пари (1 - м1сце контакту гальм1вного
башмака та гол1вки рейки).
Сухе тертя може спостер^атись за умови сухо! погоди, иизькш вологост повгтря, вщсутиост опад1в. При сухому терт! контактують не змазат поверхт, як1, покрии ок1сиими пл1вками та найтоншими шарами молекул газ1в i води, адсорбованими з иавколишиього середовища. При юз1 по сухих рейках повзун бракувальних розм1р1в утвориться на колес за деклька секунд.
Граиичие тертя може спостер^атись за умови похмуро! погоди, тдвищеио! вологост повгтря, туману, мряки. При цьому в м1ст1 контакту кр1м окiсиих плiвок та найтонших шарiв молекул газiв i води також присутиi молекули мастильних матерiалiв у виглядi тонкого шару товщиною в декшька молекул, як мiцио пов'язат з поверхнею.
Сухе та граничне тертя подiбиi по сво!й природi та мають загальт закоиомiриостi. Причиною служить та обставииа, що при граничному терт мономолекулярт шари змащеиия мiцио пов'язат iз твердою поверхнею, мають твердоподiбиi властивост i як би служать продовженням твердо! фази. Тому, як i при сухому тертi, фактичио мае мiсце контакт двох твердих поверхоиь. Вiдмiннiсть проявляеться в рiзиих значениях коефщента тертя. Якщо при сухому терт вiи звичайио бiльше 0,2, то при граничному його величина зиаходиться в iитервалi 0,05-0,2.
Рщиние тертя може спостер^атись за умови дощово! погоди, забруднеиия рейок сторонтми мастильиими матерiалами. В цьому випадку шар рiдкого мастила повиiстю роздляе сполучеиi поверхнi.
Мехашзм виникнення тертя пояснюе молекулярно-механiчна теорiя тертя. Вiдповiдно до ще1 теори тертя мае дво1сту молекулярно-механiчну природу. Силу тертя можна представити як суму молекулярно1 (адгезшно1) i мехашчно! (деформащйно1) складових. Молекулярна складова обумовлена опором розриву молекулярних або мiжатомних зв'язюв, якi виникають мiж контактуючими тiлами. Механiчна складова викликана опором пружному та пластичному вщтискуванню вистушв контактуючих тiл, що виникли при рус в контроповерхнi. Численнi дослщження показали, що для металiв деформацшна складова коефiцiента тертя приблизно в 100 разiв менше, нiж адгезшна. Тому коефiцiент тертя в першому наближеннi дорiвнюе адгезiйнiй складовiй.
Вщност перемiщення контактуючих поверхонь i 1хт механiчнi взаемодп приводять не тшьки до змiн стану та властивостей матерiалiв поверхневих шарiв, але й до !х руйнування. Звичайне руйнування вiдбуваеться у формi вiддiлення вщ поверхонь тертя дрiбних часток матерiалу, що приводить iз часом до змши розмiрiв i форми контактуючих деталей. Це явище й називають зношуванням.
Основним iнiцiатором зношування е деформащя матерiалу контактуючих поверхонь шд дiею контактних напруг i температурш флуктуацп. 1х наслiдком е накопичення дефек^в структури з концентрацiею в поверхневому шарг текстурування матерiалу в напрямку ковзання; хiмiчнi реакци матерiалу пари з активними компонентами середовища; перенос речовини з поверхнi тертя в глибину, або назад, i обмш речовиною контактуючих тiл i т. п.
Основнi поняття, термши та визначення в областi зношування регламентоваш [5]. Зокрема, результат зношування визначений термшом зносу.
Абразивне зношування виникае якщо в зонi контакту присутш стороннi абразивнi частки, наприклад шсок, що використовуеться взимку для збшьшення коефiцiента тертя та пiдсилення гальмiвного ефекту, або якщо одна iз поверхонь покрита iржею. Абразивнi частки роблять на поверхнях тертя руйшвну дш у двох основних формах. Гострi абразивнi частки дряпають, роблять хаотичним процес мiкрорiзання. Другий характерний мехашзм зношення - деформацiйна дiя «тупих» абразивних часток, якi не дряпають, а видавлюють лунки або борозенки та викликають при багаторазовому повторены локальнi утомленi руйнування. При використанш пiску для посилення гальмiвного ефекту мiж башмаком i рейкою виникае абразивне зношування.
До корозшно-мехашчного зношування вiдносять:
- окисне зношування;
- фреттшг-коррозш;
- водневе зношування.
Окисне зношування пов'язане з активащею окисних процеЫв поверхневих шарiв тертьових поверхонь за рахунок пластично1 деформацп, шдвищено1 температури, ди циклiчних навантажень i наявностi кисню в змащеннi та навколишшм середовищi. Окисне зношування - це процес, при якому руйнуеться не матерiал деташ, що зношуеться, а його вторинш структури - оксиди, що утворяться в процес тертя.
Фреттiнг-коррозiя звичайно спостерiгаеться в номшально нерухомих з'еднаннях, пiдданих вiбрацil. При фреттинг-коррозп циклiчнi мiкроперемiщення в контакт викликають локальнi тепловi флуктуацп, багаторазове пластичне деформування, iнтенсивне нагромадження дефекпв структури, утворення мiкро - i макротрiщин, по яких у глибину вщ поверхонь дифундуе кисень i iншi активнi компоненти середовища. Частки, що вiддiлилися, абразивно впливають на поверхню.
Водневий знос спостершають у нарiзних сполученнях, золотникових i плунжерних парах, гальмових колодках i iнших вузлах тертя. Водень у парах тертя утвориться в атомарнш формi при электрохiмiко-термiчному розкладаннi води, змащень, пластмас. Такий водень по мжродефектах матерiалу дифундуе в поверхневий шар. При цьому металевi зв'язки замшяються слабкими водневими, а матерiал становиться крихкiм.
Однак, незважаючи на бшьшу специфiку, у всiх видiв зношування е загальнi закономiрностi. Слщ зазначити, що в чистому видi кожний з вiдзначених механiзмiв зношування практично не зустрiчаеться, найчастiше переважае провщний механiзм зношування та супутш форми залежно вiд особливостей конструкци та умов роботи вузла тертя.
Основним способом руйнування матерiалу на поверхнях тертя при вЫх видах зношування е утворення та накопичення ушкоджень у тонких поверхневих шарах матерiалу. При цьому наявшсть абразиву, хiмiчних перетворень або явища переносу може лише змшювати штенсившсть руйнування або убж прискорення, або уповшьнювання.
Iснуючi розрахунковi моделi зношування можна умовно роздшити на чотири типи: емшричш, напiвемпiричнi, енергетичнi та кшетичш.
Емпiричнi моделi являють собою математичну апроксимащю експериментальних результатiв. Напiвемпiричнi моделi включають параметри, для кожного з яких встановлений зв'язок з фiзико-механiчними властивостями матерiалiв, характеристиками процесiв i т.д. Енергетичнi моделi з'явилися на основi термодинамiчного аналiзу процесу зношування. Кшетичш моделi зношування побудованi на базi термофлуктуацiйноl
концепци мщност твердих тш.
Для моделювання зношування юнують р1зш тдходи. В основ! концептуального шдходу лежать наступи припущення:
- зношування пропорцшне шляху тертя;
- зношування пропорцшне робот сили тертя;
- зношування визначаеться ф1зичними параметрами процесу та мехашчними властивостями матер1ал1в.
Висновки. В систем1 колесо-рейка виникае вертикальний знос гол1вки рейки та поверхш катання бандажу колюно! пари. В систем1 загальмоване колесо-рейка при башмачному гальмуванш виникае вертикальний та боковий знос гол1вки рейки та поверхш катання \ зменшення товщини гребня колюно! пари. В систем1 колесо-гальм1вний башмак-рейка виникае вертикальний знос гол1вки рейки та знос \ зменшення товщини гальм1вного башмака. Якщо знос гребешв можна зменшити за рахунок !х загартування, то виникнення повзуна { зносу гальм1вного башмака не можливо запоб1гти змшою ф1зичних властивостей контактуючих поверхонь в систем1 колесо-рейка. Тому необхщно зменшувати к1льк1сть немехан1зованих гальм1вних позицш, це зменшить витрати на обточування бандажу колюних пар вагон1в при виникненш повзуна чи зменшенн1 товщини гребня при башмачному гальмуванш.
Список лтератури
1 Луханш М. I., Чеклов В. Ф., Панченко Ю. Ю. Анал1з техн1чного забезпечення вантажних станцш/ 1нформац1йно-керуюч1 системи на зал1зничному транспорт1. - 2006. -№3.-С. 19-22.
2 Правила техшчно! експлуатацИ зал1зниць Укра!ни. - Ки!в, 2002.
3 Трибология. Физические основы, механика и технические приложения: Учебник для вузов/И.И. Беркович, Д.Г. Громаковский; Под ред. Д.Г. Громаковского; Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2000. 268 с.
4 Вестник ВНИИЖТ, 2004, №2. Д. П. Марков Типы катастрофического изнашивания колесно-рельсовых сталей.
5 ГОСТ 27674-88 «Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения.
