При исследовании в лабораторных условиях положение контактных точек постоянно изменяется из-за того, что верхний образец периодически сдвигают в осевом направлении. Максимальное давление на поверхностях образцов, составляющее 895 Н/мм2, рассчитано по той же эмпирической формуле, что и для пары колесо — рельс.
В проводившихся исследованиях частота вращения нижнего образца была принята равной 300 об/мин, что при используемой геометрии соответствует средней скорости качения 0,79 м/с. В результате путь, пройденный за 1 млн. оборотов, составил 157 км. При этом верхний образец перемещается в осевом направлении 28 раз в минуту, что соответствует 8330 набеганиям бандажа.
Для трибологических исследований влияния материала на характеристики износа использовали жидкую смазку, которая применяется в эксплуатации. Она содержит твердые смазочные примеси и биологически разлагается в грунте. При помощи лубрикатора смазку наносили на поверхность образца в зоне галтели (рис. 3). После этого в ходе испытаний смазку дозированно (0,25 см3) подавали в распылитель через каждые 30 мин. В шланг подачи смазки с интервалом 5 мин поступал сжатый воздух, благодаря чему смазка равномерно распылялась на поверхности гребня. Различная тактовая частота подачи смазочного материала и воздуха способствовала равномерному распределению смазки на поверхности образцов.
Изменения атмосферных условий на испытательном стенде не моделировались. Средняя температура в помещении составляла 24 °C при относительной влажности 50 %. Не учитывалось также воздействие пыли, песка, осадков и ультрафиолетового излучения. Однако в дальнейшем предполагается включить в программу исследований воздействие посторонних твердых частиц на характеристики износа.
При постоянной разнице частот вращения валов с образцами, равной 10 %, режим проскальзывания можно было реализовать только за счет разных диаметров образцов. Поскольку положение точек их контакта постоянно менялось в результате осевого смещения верхнего образца, изменялось также и соотношение диаметров качения. Геометрия образцов была выбрана таким образом, что величина проскальзывания изменялась в интервале 1,7 – 3,8 %.
Первой серии испытаний предшествовало однократное смазывание образцов. Как впоследствии выяснилось, этого недостаточно для проведения испытаний с большим общим числом оборотов. Так, для образцов из стали 700 А оно составило 500 тыс., из 700 НН — 145 тыс., 900 А — 39 тыс. и 1200 НН — 21 тыс. оборотов. Без смазки общее число не превышает 500 оборотов, а минимальное составляет 150.
Рис. 3. Смазывание гребня бандажа:1 — сопло; 2 — поверхность катания колеса; 3 — галтель гребня; 4 — боковая грань гребня; 5 — вершина гребня; 6 — внутренняя грань гребня |
Для обеспечения регулярного смазывания образцов с определенным интервалом времени на испытательной машине было смонтировано специально разработанное смазочное устройство.
Первая серия испытаний показала, что нагрузки, вызывающие износ рельсов, можно моделировать в лабораторных условиях. Об этом свидетельствует сравнение частиц, теряемых при износе образцами и поверхностью катания рельса.
Следует заметить, что нагрузки, испытываемые образцами в лабораторных условиях, чрезвычайно высоки. В эксплуатации такие нагрузки возможны лишь при движении подвижного состава в кривых малого радиуса. Измерения температуры рельсов, выполнявшиеся с помощью инфракрасного датчика во время опытной поездки, показали, что указанные нагрузки не вызывают чрезмерного нагрева. Температура рельсов не превышала 45 °C. Это значит, что затраты энергии на преодоление сил трения, упругую и пластическую деформацию невелики. В связи с этим износ в лабораторных условиях значительно выше, чем в эксплуатации.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.