Спосіб підвищення зчеплення в зоні контакту колеса з рейкою

1. Спосіб підвищення зчеплення в зоні контакту колеса з рейкою, що полягає в продавлюванні 3 забруднень і створюють ефективну шорсткість для досягнення високих зчіпних якостей локомотива, та мікрорельєф поверхні з керуємими, в залежності від умов експлуатації та режимів руху, параметрами мікрогеометрії поверхні, управління мікрорельєфом контактуючих поверхонь колеса і рейки, виконують керуванням швидкості руху повітряноабразивної суміші та кута нахилу сопла. Таким чином досягається зниження зносу контактуючих поверхонь, спричинене відсутністю абразивного матеріалу у контакті при взаємодії, підвищення коефіцієнту зчеплення колеса з рейкою за рахунок створення оптимального для пари тертя «колесо-рейка» мікрорельєфу з керуємими, в залежності від умов експлуатації, параметрами мікрогеометрії поверхонь. 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 трубопровід 3 та сопло 4; Фіг.2 - схему зняття забруднень з контактуючої поверхні рейки; Фіг.3 - вид зверху мікрорельєфу контактуючих поверхонь до обробки (2а - ширина плями контакту, 2b - довжина плями контакту, Rmax - найбільша висота профілю нерівностей, S1, S2- шаг контакту колеса з рейкою в межах базової довжини - довжина відрізку середньої лінії між проекціями на неї двох точок виступу в межах контакту колеса з рейкою, Lср1, Lср2 - шаг місцевих виступів макрошорсткості в межах базової довжини - довжина відрізку середньої лінії між проекціями на неї двох сусідніх місцевих виступів); Фіг.4 - вид збоку мікрорельєфу контактуючих поверхонь до обробки; Фіг.5 - вид зверху мікрорельєфу контактуючих поверхонь після обробки; Фіг.6 - вид збоку мікрорельєфу контактуючих поверхонь після обробки. Спосіб поліпшення зчеплення в зоні контакту колеса з рейкою реалізується наступним чином. 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 1 замаслені або вологі, на контактуючу поверхню рейки (Фіг.1) або в контакт подають абразивний 2 матеріал. Абразивні 2 частинки направляють струменем повітря, і вони рухаються з великою швидкістю, яка залежить від довжини, діаметру трубопроводу 3 та сопла 4, що дозволяє регулювати швидкість в залежності від умов експлуатації. При продавлюванні плівок забруднень зусиллям прямого удару повітряно-абразивного потоку ріжуть шар 5 забруднень, відшарування та відрив виконують відображеним ударом (Фіг.2), який відносить продукти очищення. Чим більші частинки, тим вище сила їхнього зіткнення з поверхнею, що очищується, і навпаки. Об'єм забруднень, що знімається з контактуючої поверхні, визначають формулою: 48516 4 V 2 k c Rh (2 ) 5 ( ) 32 d , 0 kc де - коефіцієнт стружкоутворення; h - глибина проникнення частинки; R - характерний розмір частинки рівний радіусу описуваного кола; h x hmax hmax ; . Максимальна глибина проникнення абразивної частинки: hmax 0, 2k m5 V0R sin де km r 3k R c s , - коефіцієнт, який враховує вплив сусі дніх частинок; - кут нахилу сопла до поверхні k рейки; – щільність матеріалу частинки; R коефіцієнт, що враховує вплив зернистості абразивної частинки на фактичну площу контакту; c коефіцієнт, що оцінює несучу спроможність контаr ктної поверхні; s - границя плинності матеріалу рейки. До обробки мікрошорсткість (Фіг.3, 4) виглядає дуже нерівномірною, з гострими вершинами та глибокими впадинами. Після обробки змінюється шорсткість та мікрорельєф поверхонь, при цьому мікрошорсткість стає більш згладженою та збільшується контурна площа плями контакту взаємодіючих поверхонь, що забезпечує підвищення зчеплення колеса з рейкою (Фіг.5, 6). Управління шорсткістю та мікрогеометрією поверхні, в залежності від рівня забруднень колеса 6 і рейки 1 та умов руху локомотива, здійснюють при продавлюванні плівок забруднень твердими абразивними частинками, змінюванням тиску, швидкості подачі повітряно-абразивної суміші, кута нахилу сопла 4, що змінює кут розпилення, діаметра та довжини трубопроводу 4 і сопла 3. Для економічного піскоструминного очищення необхідне стиснене повітря високого тиску. Сопло 4 по відношенню до робочої поверхні рейки 1 розташовують під гострим кутом, що сприятиме проникненню повітряноабразивного потоку під забруднення 5 і розламуванню його на шматки. Робота очищення поверхонь окремою частинкою повітряно-абразивної суміші різна, що пов'язано із різною геометрією поверхонь частинок. Круглі або майже круглі компактні зерна матеріалу очищають за допомогою енергії зіткнення з поверхнею й дають ефект однорідності очищення. Частинками матеріалу у вигляді компактних, ребристих зерен, а також зерен з майже округленими крайками впливають на поверхню комбінованою дією, що зачищає та полірує. Подовженими розсипчастими частинками з гострими краями очищають поверхню за допомогою тертя і різання поверхні. Вони зачищають і приводять до виникнення необхідної шорсткості та мікрорельєфу поверхонь, що приводе до високих зчіпних якостей та поліпшення зчеплення в зоні контакту колеса з рейкою. Таким чином, застосування запропонованого способу підвищення зчеплення в зоні контакту колеса з рейкою сприятиме зниженню зносу контактуючих поверхонь та опору руху, що досягається 5 відсутністю абразивного матеріалу в контакті при взаємодії, підвищенню коефіцієнта зчеплення колеса з рейкою створенням оптимального для пари тертя «колесо-рейка» мікрорельєфу з керуємими, в залежності від умов експлуатації, параметрами мікрогеометрії поверхонь. Джерело інформації: 1. Осенін Ю.І., Марченко Д.М., Шведчикова І.О. Фрикційна взаємодія колеса з рейкою. - Луганськ: Вид-во СУ ДУД 997. - 226с. 2. Хлебников В.Н. Исследование фрикционного взаимодействия колес с рельсами //Реферативный сборник «Железнодорожный транспорт за рубежом» /ЦНИИ ТЭИ МПС. №3. 1976. с.3-23 48516 6 3. Вербек Г. Современное представление о сцеплении и его использовании //Железные дороги мира. №4. 1974. - с.23-53. 4. Горбунов Н.И., Каптура О.Л., Кравченко Е.А., Попов СВ., Фесенко А.И. Пути решения проблем повышения тяговых качеств локомотивов //Международный информационный научнотехнический журнал «Локомотивинформ», №5, 2008. - с.8-11. 5. Тамарин М.А., Азарова А.И. Теоретические основы оптимизации процессов обработки деталей свободными абразивами / Технология машиностроения. №6. 2002. - С.50-54. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 48516 8 Підписне Тираж 28 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