На железных дорогах Северной Америки продолжают совершенствовать существующие и разрабатывать новые модификаторы трения и устройства для их нанесения. При этом учитывают разнообразные факторы, влияющие на условия взаимодействия колеса и рельса. Необходимость контроля трения в зоне их контакта выявилась вследствие накопления знаний о процессах, происходящих при взаимодействии контактирующих поверхностей. В одних случаях требуется наносить смазку для снижения трения между колесом и внутренним рельсом кривой, т. е. для уменьшения поперечных сил в их взаимодействии и тем самым вероятности раскантовки внутреннего рельса. В других случаях избыток смазки может привести к проскальзыванию колес по рельсам и ухудшению тяговых характеристик локомотива. Поэтому основная задача заключается в поддержании оптимального равновесия между требуемой величиной сцепления колес с рельсами, их износом и уровнем динамических сил взаимодействия подвижного состава и пути. Это равновесие можно обеспечить с помощью модификаторов трения с соответствующими характеристиками. Один и тот же модификатор может снизить коэффициент трения с 0,5 - 0,6 до 0,3, а в другом случае повысить его с нуля до 0,3 (например, при наличии мокрых листьев на рельсах).
Для смазывания колес и рельсов североамериканские железные дороги первого класса продолжают применять обычные консистентные смазки и высококачественные смазочные материалы на графитовой основе. Однако на многих линиях сетей городского и пригородного рельсового транспорта, на малых железных дорогах для регулирования условий контакта между колесом и рельсом используют модификаторы трения. К испытаниям модификаторов в условиях реальной эксплуатации приступили и некоторые железные дороги первого класса. Основным поставщиком модификаторов трения является компания Kelsan Lubricants.
На железной дороге Illionois Сentral испытывают жидкие модификаторы трения двух типов: со средним (HPF) и низким (LCF) коэффициентом трения для оценки их влияния на интенсивность износа рельсов. Модификаторы обоих типов наносят с помощью усовершенствованного роликово-форсуночного устройства корпорации Portec Rail Products, смонтированного на транспортном средстве на комбинированном рельсово-автомобильном ходу. Совместно с Portec испытывают также опытный образец разработанного Kelsan ручного аппликатора, предназначенного для нанесения жидких модификаторов трения HPF и LCF на головку рельса и гребень колеса на участках пути, где из-за интенсивного движения поездов нельзя применять транспортные средства на комбинированном ходу. Кроме того, здесь рассматривают возможность использования обычного напольного лубрикатора для нанесения модификатора HPF на поверхность катания рельса. На железной дороге Paducah & Louisville также испытывают модификаторы трения указанных типов. При этом HPF наносят на поверхность катания головки рельса, а LCF - непосредственно в зону контакта гребня колеса и рельса. Другие железные дороги проявляют повышенный интерес к высокоэффективному модификатору трения Centrac VHPF, который позволяет повысить коэффициент трения до 0,5 - 0,6. Благодаря его применению можно улучшить тяговые и тормозные характеристики локомотива и в конечном счете устранить необходимость в применении песка.
Одновременно с оптимизацией характеристик модификаторов трения и других смазочных материалов совершенствуют смазкоподающие устройства (стержнедержатели и форсунки). Также ведется разработка методов количественной оценки эффективности лубрикации. Компании Salient и GKC Consulting разработали мобильный трибометр, с помощью которого можно определять коэффициент трения в контакте колеса и рельса при движении с высокой скоростью. Проведенные в Центре транспортных технологий (СТТ) испытания подтвердили его достаточную точность, надежность и пригодность для работы в эксплуатационных условиях.
Важнейшим условием эффективного смазывания колес и рельсов является выполнение требований к количеству подаваемой смазки и точности ее нанесения в нужное место. Это достигается за счет совершенствования смазкоподающих систем и подбора смазочных материалов соответствующих характеристик. Так, для стационарных напольных лубрикаторов смазка должна быть менее вязкой, чем для передвижных рельсосмазывателей.
Модификаторы трения HPF, LCF и VHPF могут применяться и в твердом виде, для чего их изготавливают в форме стержней. Одна из железных дорог оснастила все локомотивы устройствами со стержнями LCF и HPF. Твердые модификаторы имеют определенные преимущества: они экологически чистые, более удобные в хранении и применении, позволяют с большей точностью регулировать трение в контакте колеса и рельса. Однако они обходятся дороже обычной высокоэффективной смазки, применяемой в локомотивных лубрикаторах. Это объясняется тем, что для получения надлежащего эффекта стержнями с твердой смазкой надо оснастить не только локомотивы но и все вагоны поезда. Поэтому на данном этапе модификаторы трения на твердой смазке целесообразно использовать в тех условиях, где достигается наибольшая отдача от их применения.
На железной дороге Escalante Western за счет применения модификаторов трения компании Kelsan (ранее здесь применялись напольные лубрикаторы) пробег колес между обточками увеличился с 320 тыс. до 960 тыс. км при одновременном снижении расхода топлива на 4,5 %, на Liberty Railway Services применение твердого модификатора трения LCF в форме стержня позволило в течение более длительного времени сохранять чистоту поверхности гребней колес локомотивов, на LACMTA модификатор LCF сыграл решающую роль в увеличении пробега колес между обточками с 40 тыс. до 200 тыс. км.
Вместе с тем управление трением в зоне контакта колеса и рельса представляет сложную задачу, так как из-за большого числа факторов, определяющих условия трения, эффективность одного и того же модификатора на разных рельсовых звеньях будет отличаться. Эффективность ìîäèôèêàòîðîâ зависит, например, и от того, нанесен ли он на сухие рельсы или на ранее смазанную поверхность. Оценить влияние этого и других факторов запланировано в ходе последующих исследований.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
