Спосіб підвищення зчеплення в зоні контакту колеса з рейкою

Спосіб підвищення зчеплення з зоні контакту колеса з рейкою, який полягає у продавлюванні плівок забруднень і утворенні контакту між колесом і рейкою твердими абразивними частинками, що уминаються у поверхні контактуючих тіл, який відрізняється тим, що як згадані тверді частинки використовують гранули сухого льоду, створені у блоці створення гранул сухого льоду (БСГСЛ), де енергією рекуперативного гальмування переробляють вуглекислий газ, який відбирають від відпрацьованих газів дизеля, а подачею на контактуючі поверхні гранул сухого льоду на локомотиві керують за допомогою встановленої на локомотиві мікропроцесорної системи керування. (19) (21) a200908738 (22) 20.08.2009 (24) 10.05.2011 (46) 10.05.2011, Бюл.№ 9, 2011 р. (72) ГОЛУБЕНКО ОЛЕКСАНДР ЛЕОНІДОВИЧ, ГОРБУНОВ МИКОЛА ІВАНОВИЧ, КАШУРА ОЛЕКСАНДР ЛЕОНІДОВИЧ, КОСТЮКЕВИЧ ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ, КРАВЧЕНКО КАТЕРИНА ОЛЕКСАНДРІВНА, ПОПОВ СЕРГІЙ ВАЛЕРІЙОВИЧ, КОВТАНЕЦЬ МАКСИМ ВОЛОДИМИРОВИЧ, КРИСАНОВ МАКСИМ АНДРІЙОВИЧ (73) СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ (56) SU 1164120 A1; 30.06.1985 US 3850691; 26.11.1974 US 4230045; 28.10.1980 GB 1424201 A; 11.02.1976 3 ня, очищення та створення ефективної мікроструктури поверхні колеса та рейки. Поставлена задача вирішується тим, що у способі підвищення зчеплення з зоні контакту колеса з рейкою, який полягає у продавлюванні плівок забруднень і утворенні контакту між колесом і рейкою твердими абразивними частинками, що уминаються у поверхні контактуючих тіл, відповідно до винаходу, як тверді частинки застосовують гранули сухого льоду, створені у блоці створення гранул сухого льоду (БСГСЛ), енергією рекуперативного гальмування переробляють вуглекислий газ, який відбирають від відпрацьованих газів дизеля, для управління подачею на контактуючі поверхні гранул сухого льоду на локомотиві встановлюють мікропроцесорну систему керування, при роботі системи під дією стисненого повітря сухий лід прискорюється, взаємодіє та охолоджує робочі поверхні колеса і рейки, так як температура гранул на виході з сопла дорівнює близько - 79 °С, а температура оброблюваної поверхні є позитивною, то, враховуючи різні коефіцієнти температурного розширення, знижується адгезія між забрудненням та контактуючою поверхнею, що сприяє відшаруванню поверхневого забруднення від основного матеріалу колеса й рейки, за рахунок ковзання гранул по робочій поверхні контактуючих тіл на ній створюється необхідна шорсткість та мікрорельєф, що забезпечує підвищення зчеплення в зоні контакту колеса з рейкою. Таке рішення забезпечує підвищення зчеплення колеса з рейкою за рахунок ефективного очищення контактуючих поверхонь колеса і рейки, утворення необхідної шорсткості та мікрорельєфу поверхонь; мінімально шкідливий вплив на навколишнє середовище; економічність процесу очищення; можливість безвідхідного процесу циклу; усунення абразивного впливу на поверхню та її зносу; відсутність пилу в процесі очищення [2]. Основними перевагами пропонованого способу у порівнянні з прототипом є: - "сухий" лід - неабразивний матеріал, тому він не ушкоджує поверхню колеса і рейки; - підвищення коефіцієнта зчеплення за рахунок очищення від забруднень, охолодження контакту колеса з рейкою та керування мікроструктурою контактуючих поверхонь; - економічна ефективність, пов'язана із ефективним використанням енергії рекуперативного гальмування та отриманням матеріалу для очищення поверхонь від вже виробленого газу, який на даний час викидається у атмосферу, при цьому підвищується екологічність роботи рейкового транспорту в цілому та зникає необхідність у придбанні абразивного матеріалу; - екологічно безпечний процес (відсутність вторинних відходів обробки, хімікатів та дрібних частинок, безпека для навколишнього середовища відповідає положенням USDA, FDA та ЕРА); - зниження об'єму викидів відпрацьованих газів дизеля; - оптимальний час очищення робочих поверхонь колеса і рейки в умовах руху локомотива; - зниження експлуатаційних витрат на 70-80 %, завдяки високій ефективності процесу й відсут 94498 4 ності необхідності демонтажу й розбиранню устаткування, що очищає, і збирання речовини, яка очищує. Суть способу поліпшення зчеплення в зоні контакту колесо-рейка пояснюється кресленнями, де зображено: фіг. 1 - загальний вид пристрою для здійснення способу підвищення зчеплення в зоні контакту колеса з рейкою, який містить мікропроцесорну систему керування 1, блок створення гранул сухого льоду 2; фіг. 2 - схема очищення поверхні гранулами сухого льоду. Спосіб підвищення зчеплення в зоні контакту колеса з рейкою реалізується наступним чином. При роботі рекуперативного гальмування блоком створення гранул сухого льоду 2 (БСГСЛ) відбирають енергію для переробки вуглекислого газу, який утворюється при роботі дизеля, у гранули сухого льоду 3. При зрушенні локомотива з місця для зменшення небезпеки боксування, при проходженні зі складом у кривих, на підйомі чи при різкому гальмуванні (щоб уникнути юза) особливо якщо поверхні рейок замаслені або вологі спрацьовує мікропроцесорна система керування 1 (фіг. 1), якою управляють БСГСЛ 2 та подальшою очисткою рейки. Вуглекислий газ СО2 пропускають через БСГСЛ 2, де створюють у твердій формі гранули сухого льоду 3. Для продавлювання плівок забруднень і утворення контакту між колесом і рейкою стисненим повітрям гранули сухого льоду 3 подають на забруднену поверхню контактуючих тіл. Для видалення забруднень необхідні перманентний механічний вплив гранул на забруднену поверхню і кінетична енергія гранул сухого льоду (функція щільності, маси й швидкості частинок) або енергія їх руху, що забезпечує цей процес. Так як гранули СО2 відносно нетверді, для досягнення необхідної енергії взаємодії, вони рухаються до поверхні зі швидкістю, близькою до швидкості звуку. Температура гранул на виході із сопла дорівнює - 79 °С, а температура оброблюваної поверхні є позитивною, у зв'язку з чим при зіткненні з робочою поверхнею колеса 4 і рейки 5 до гранул підводиться величезна кількість тепла. В результаті твердими частинками сухого льоду охолоджують контактуючі поверхні, миттєво нагріваються та переходять у газоподібний стан, розширюючись у сотні разів, чим знижують адгезію між забрудненнями та поверхнею. Утворений газ частково проникає у простір між очищуваною поверхнею та забрудненням (фіг. 2). При продавлюванні плівок забруднень виникає так званий "газовий клин", яким знімають під тиском частинки забруднення з контакту взаємодіючих поверхонь. Під дією ковзання гранул по контактуючих поверхнях змінюють шорсткість та мікрорельєф поверхні, що ефективно впливає на зчеплення в контакті. Тим самим досягаються поліпшення умов взаємодії колеса і рейки та високі тягово-зчіпні якості локомотива. Таким чином, застосування запропонованого способу забезпечить підвищення зчеплення колеса з рейкою за рахунок ефективної очистки поверхні взаємодіючих поверхонь колеса і рейки та 5 94498 утворення необхідної шорсткості та мікрорельєфу поверхонь, мінімально шкідливий вплив на навколишнє середовище, економічність процесу очищення, можливість безвідхідного процесу циклу, усунення абразивного впливу на поверхню, відсутність пилу в процесі очищення. Джерело інформації: 1. Осенін Ю.І., Марченко Д.М., Шведчикова І.О. Фрикційна взаємодія колеса з рейкою. - Луганськ: Вид-во СУДУ, 1997. - С. 226. Комп’ютерна верстка М. Мацело 6 2. Галынский В.А. Льдоструйная очистка поверхности деталей машин и оборудования при техническом обслуживании и ремонте. Автореф. дис. ... канд. техн. наук: М. - 2007. -23 с. 3. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О. Триботехніка та основи надійності машин: Навчальний посібник. - К.: Інформавтодор, 2006.-216 с. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601