Збільшення міжремонтних пробігів колісних пар локомотивів за рахунок раціонального вибору допускових параметрів зносу коліс

Abstract

UA: У роботі дістала подальшого розвитку теорія моделювання фрикційної взаємодії коліс локомотива з рейками. Розроблено методи збільшення пробігів колісних пар між обточуваннями бандажів за рахунок раціонального вибору допускових параметрів зносу коліс. Встановлено, що однією з істотних причин зниження ресурсу бандажів локомотивів є необґрунтований вибір допускових параметрів зносу гребенів, що створює передумови для передчасних обточувань бандажів і, як наслідок, штучно зменшує міжремонтні пробіги колісних пар. Запропоновано внести зміни до «Інструкції з формування, ремонту й утримання колісних пар тягового рухомого складу залізниць України колії 1520 мм» відносно значень допускових параметрів, а саме мінімально- допустимого параметра крутості гребеня і мінімально-допустимої товщини гребеня. Пропозиції автора дають змогу сподіватися на збільшення міжремонтних пробігів колісних пар на 20-25%. RU: В работе получила дальнейшее развитие теория моделирования фрикционного взаимодействия колес локомотива с рельсами. Разработаны методы увеличения пробегов колесных пар между обточками бандажей за счет рационального выбора допусковых параметров износа колес. Усовершенствована математическая модель взаимодействия колесных пар и пути, которая отличается от известных учетом жесткости элементов стрелочного перевода и отклонения его параметров от нормативных. Автором исследованы условия безопасности по сходу с рельсов при противошерстном движении локомотива в стрелочном переводе. В частности, установлено, что величина критического соотношения вертикальной нагрузки и направляющего усилия, действующих на колесо, зависят от угла набегания колесной пары. Автором предложена формула для минимально-допустимого значения этого отношения. Установлено, что влияние скорости движения на коэффициент запаса устойчивости при наезде на остряк стрелочного перевода менее значительно, чем на коэффициент запаса устойчивости по всползанию гребня на рамный рельс. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации обеспечиваются благодаря использованию при моделировании износа колес и проверке теоретических результатов данных многолетнего мониторинга износа поверхностей катания колес по Укрзалізниці. При исследованиях учтены эксплуатационные отклонения параметров профилей колес и параметров стрелочных переводов от номинальных, как в пределах нормативных, так и в сверхнормативных значений. При математическом моделировании динамических процессов вписывания в стрелочные переводы использовались функции, описывающие нелинейные связи между элементами экипажа, в частности, характеристики сил продольного и поперечного сцепления в основных и гребневых контактах колес с рельсами. Показано, что одной из существенных причин снижения ресурса бандажей локомотивов есть необоснованный выбор допусковых параметров износа гребней, что создает предпосылки для преждевременных обточек бандажей и, как результат, искусственно уменьшает межремонтные пробеги колесных пар. Впервые, теоретически обоснованна и экспериментально доказана зависимость между допусковыми параметрами износа поверхностей катания колес локомотивов и интенсивностью изнашивания гребней колес в эксплуатации. Предложены изменения к «Инструкции по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог Украины колеи 1520 мм» (ВНД 32.0.07.001.2001) в части нормативно- допусковых параметров износа: минимально-допустимого параметра крутизны и минимально-допустимой толщины гребня. Впервые, концептуально обоснован комплексный подход к выбору допусковых параметров износа поверхностей катания колес локомотивов на основе двух основных факторов: межремонтного пробега бандажей колесных пар и безопасности движения относительно схода колесных пар с рельсов. Научную значимость работы составляют: развитие научных методов системного обоснования допусковых параметров технического состояния подвижного состава, в частности, предельно допустимых параметров износа профилей колес; усовершенствование методов моделирования фрикционного динамического взаимодействия элементов транспортных систем, в частности, процесса контактирования гребней колес с элементами стрелочного перевода. В работе предложена усовершенствованная система мониторинга износа колес локомотивов путем индивидуализации сбора и обработки данных об износе по колесным парам на основе общей базы данных Укрзалізниці. Существующая методика оценки интенсивности изнашивания гребней в процессе мониторинга, а именно измерение горизонтального износа гребней за единицу времени работы локомотива (мм за месяц), не является объективной, так как не учитывает действительной напряженности работы бандажа. Предложенный автором метод расчета показателей износа по пробегам локомотивов и программно-техническая система мониторинга износа бандажей позволят получать объективную информацию о влиянии разных факторов на межремонтные пробеги колесных пар и способствовать внедрению мероприятий для их увеличения. Предложения автора позволяют надеяться на увеличение межремонтних пробегов колесных пар на 20-25%. Экономический эффект от внедрения предложенных в диссертации мероприятий составляет для одного тепловоза 2ТЭ116 − от 25 до 120 тыс. грн. в год; а для парка локомотивов Укрзалізниці − от 50 до 240 млн. грн. в год. EN: Mathematical modeling of frictional wheel-rail contact has received further development in the dissertation. Methods of increasing the service life of wheelset between bandages repairs by choosing the rational parameters of wheels wearing. One of the major reasons for lower lifetime of locomotive bandages is determined. This reason is the unreasonable choice of parameters ridges wear. It predisposes premature repairs of bandages and, consequently, artificially reduces service life of wheelsets. The amendment of the departmental normative document "Regulations of the formation, repair and maintenance of wheelsets of traction rolling stock of Ukraine 1520" is proposed. The amendments concern such parameters: minimally-acceptable steepness parameter of the crest and minimally-acceptable thickness of the crest. Introduction of offers of the author will allow to increase service life of wheelsets by 20-25 %.