Основные методические положения по сопоставлению износостойкости гасителей колебаний грузовой тележки, эксплуатирующихся в различных условиях

ОСНОВНЫЕ   МЕТОДИЧЕСКИЕ  ПОЛОЖЕНИЯ

ПО  СОПОСТАВЛЕНИЮ  ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

 ГАСИТЕЛЕЙ КОЛЕБАНИЙ ГРУЗОВОЙ ТЕЛЕЖКИ,

ЭКСПЛУАТИРУБЩИХСЯ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ.

Элементы пары трения фрикционного гасителя колебаний грузовой тележки работают при возвратно-поступательных перемещениях в достаточно широком диапазоне сжимающих усилий и, следовательно, при различной величине контактных давлений за один цикл колебаний кузова на рессорах. Кроме того, в процессе эксплуатации тележки происходят относительные перемещения клина и фрикционной планки не только в вертикальном направлении, но и в горизонтальном при существенном перераспределении контактных давлений по вертикальной рабочей поверхности клина, обусловленном забеганием боковых боковых рам двухосной тележки. Исходя из этих обстоятельств, прогнозирование износа пары трения «фрикционный клин –планка» теоретическими методами в настоящее время затруднительно в связи с отсутствием достаточно достоверный данных о статическом характере распределения доли вертикальный перемещений и контактных давлений. Следует отметить, что такое статистическое распределение указанных факторов будет различных регионов сети железных дорог из–за различного соотношения количества прямых и кривых участков пути, скоростей движения, состояния пути и, следовательно, величины коэффициентов  вертикальной и горизонтальной динамики вагонов. Очевидно сложность задачи по прогнозирования износостойкости является главной причиной отсутствия в «Нормах расчета вагонов на прочность» /I/ методики расчета износостойкости пар трения в конструкции вагона. В определенной мере, это обстоятельство учтено только нормированием величины расчетных контактных давлений без учета возможности их превышения из-за перекоса элементов.

В связи с проведением эксплуатационных испытаний чугунных клиньев в различных условиях и под различными вагонами с различными осевыми нагрузками и различными динамическими качествами возникла необходимость разработки методики для ориентировочного расчета пробега вагонов эксплуатирующихся в различных условиях при одинаковой  величине износа элементов гасителя колебаний тележки.

Такая методика позволит прогнозировать пробег вагонов в общесетевых условиях при наличии данных испытаний при при форсированных режимах, как например эксплуатация вагона на экспериментальном кольце   ВНИИЖТе при повышенных осевых нагрузках.

Износ обычно характеризуют интенсивностью изнашивания линейной J  или по массе J_д   /30/

                                            J=υ/L,

где  L –путь трения;

       υ –объем  материала, удаленного на пути трения L.

В работе /30/ изложена методика определения характера износа поверхности для направляющих возвратно-поступательного движения, которая в определенной мере может быть использована также для определения характера износа клина и фрикционной  планки. Согласно этой методике принята предпосылка, что величина износа пропорциональна пути трения и величина давления. Следовательно, для пары трения  фрикционный клин-планка, имеющих неизменную площадь взаимодействия, величина давления может быть заменена величиной силы трения, определяемой через величину коэффициента относительного трения в рессорном комплекте. Следовательно, при разработке методики прогнозирования износа фрикционных элементов гасителя колебаний вагона по результатам форсированных испытаний может быть принят энергетический подход, предлагающий, что величина износа пропорциональна работе сил трения и при равной работе, реализованной в разных парах трения, износ элементов в парах должен быть одинаков.

Если     А₁=А₂=А₃=…=А_ј.

то          υ₁= υ₂= υ₃=…= υ_ј,

где А₁=А₂=А₃=…=А_ј   -работа  сил трения, реализованная в парах тренияработающих в различных условиях;

υ –объем материала, удаленного на пути трения.

Зная площадь поверхности пары трения, не представляет труда определить линейную величину, характеризующую износ и определяемую с использованием стандартных измерительных инструментов и шаблонов.

Работа сил трения  в рессорном комплекте вагона за расчетный период может быть определена из выражения

                        А_ј=η_ј·Т_ј·4а_јі·Р_ј·φ_ј     (II.I)

где                  η_ј   -частота колебаний вагона на рессорах;

                       Т_ј   -расчетное время работы вагона;

                  а_јі    -амплитуда колебаний на рессорах;

                  Р_ј   -номинальная статистическая нагрузка на

                               рессорный комплект;

                  φ_ј   -коэффициент относительного трения в

                                рессорном комплекте;

                              _ј    -номер варианта сопоставляемых вагонов.

Из сопоставления данных, полученных экспериментальным путем для первого варианта ј=1 используя известные динамические характеристики для второго варианта вагона ј=2 из условия, что А₁=А₂ можно определить Т₂ для нового варианта вагона.

Входящая в выражение (II.I) частота вынужденных колебаний вагона на рессорах η зависит от динамических параметров вагона, характеристик пути и скорости движений. Эта величина может быть определена экспериментально для различных участков пути, но в первом приближении можно было бы принять, что частота вынужденных колебаний совпадает с частотой собственных колебаний кузова на рессорах. В этом случае

                           η_ј  ,

где                   С_ј –жесткость пружин рессорного комплекта

                         соответствующего варианта вагона;

                          m_ј –масса обрессоренных элементов вагона.

Однако периодичность вынужденных вертикальных колебаний обусловлена наличием вертикальных неровностей рельсовых нитей. Период таких неровностей равен длине рельсового звена L_р, т.е. 12,5 или 25 м /31/. В этом произведение частоты колебаний на расчетное время работы вагона можно определить используя данные о среднесуточном пробеге S

                          η_ј·Т_ј ,

где                  S –среднесуточный пробег вагона;

                        N –расчетное число лет эксплуатации;

                        L_р –длина расчетного вагона.

Выбор варианта определения частоты колебаний и времени работы гасителя колебаний зависят от характера исходных данных, принимаемых за эталон. Первый вариант предпочтительней при условии использования данных, полученных на стендах. Второй вариант целесообразно использовать при наличии результатов эксперимента с вагоном на строго определенном полигоне, каким, например, является экспериментальное кольцо ВНИИЖТа.

Для определения Т_ј можно воспользоваться стандартными отчетными данными о среднесуточном пробеге и долевом распределении скоростей движения ΔV_ј . можно при этом использовать данные долевом распределении  скоростей движения, приведенном в «Нормах…» /I/  в табл. II.I и II.2.

                                                                                    Таблица II.I

                Долевое распределение скоростей движения

ΔV, м/с	Δ, %	ΔV, м/с	Δ, %	ΔV, м/с	Δ, %	ΔV, м/с	Δ, %	ΔV, м/с	Δ, %
0-12,5	5	12,5-15,0	7	15-17,5	8	17,5-20	10	20-22,5	15
22,5-25	23	25,-27,5	15	27,5-30	10	30-32,5	5	32,5-35	2

                                                                                     Таблица II.2

              Долевое распределение скоростей движения

ΔVі	6,25	13,75	16,25	18,75	21,25	23,75
Δј, %	10	10	20	30	20	10