Исследование влияния различных эксплуатационных факторов на характеристики поглощающих аппаратов и разработка методики математического моделирования эксплуатационной нагруженности вагона

Цикл статей:
Глава 1 – Оценка влияния эксплуатационных факторов на эффективность работы поглощающих аппаратов автосцепки

Методика математического моделирования эксплуатационной
нагруженности вагона

Методика математического моделирования эксплуатационной нагружен­ности вагона предусматривает:

1. Теоретические исследования влияния факторов эксплуатации и получе­ние математических описаний воздействия факторов.
   1. Планирование и проведение экспериментов для определения влияния фактора.
   1. Построение математических описаний эксплуатационных факторов с учетом данных экспериментов.
   1. Внедрение математических описаний эксплуатационных факторов в ма­тематическую модель поглощающего аппарата.
   1. Идентификация параметров математических моделей и проверка адек­ватности.
   1. Формирование режимов эксплуатации:
2. маневровые соударения на сортировочных горках;
3. поездные режимы.
   1. Расчет показателей эффективности.

В ходе теоретических исследований и анализа опыта эксплуатации погло­щающих аппаратов было выявлено, что основными эксплуатационными факто­рами, влияющими на работу фрикционно-полимерных аппаратов, являются:

• масса вагона, количество вагонов в сцепе – влияние исследовано во многих работах; в данной работе рассматривается в сочетании с другими эксплуатаци­онными факторами;
• температурный фактор – особенно значительно влияние на полимерные элементы современных поглощающих аппаратов автосцепки;
• скорость – исследуется влияние на характеристики полимерных подпорных блоков;
• релаксация полимера – рассматривается как накопление остаточной дефор­мации в полимерных элементах амортизаторов удара;
• фактор износа – проводится уточнение математических моделей фрикцион­ных поглощающих аппаратов, учитывающих его влияние на параметры клино­вой системы.

Для изучения влияния факторов эксплуатации и построения их математи­ческих описаний планировался и проводился комплекс экспериментальных ис­следований, включающий:

• статические (квазистатические) испытания:
• динамические ударные испытания;
• климатические;
• ресурсные.

Статические испытания проходили в лаборатории кафедры «Динамика и прочность машин» (далее ДПМ) Брянского государственного технического университета (далее БГТУ) на прессе ПММ-250.

Схема нагружения и регистрации параметров испытаний представлена на рис. 2.1 и рис. 2.2. Испытуемый образец (поз. 1 рис. 2.1) размещался на столе пресса (поз. 2). На образец устанавливалось силоизмерительное устройство (поз. 3). На силоизмерительное устройство опускалась траверса пресса (поз. 4). При помощи нагружающего устройства пресса стол (поз. 2) поднимался вверх, чем обеспечивал статическое сжатие образца.

Для регистрации хода использовался реохордный датчик перемещения (поз. 5). Результаты испытаний фиксировались ПЭВМ в сочетании с измери­тельно-вычислительным комплексом М1С-026 (НПП «МЕРА» РФ).

Динамические ударные испытания проводились на стенде-горке БГТУ- БСЗ, предназначенном для моделирования соударения вагонов на сортировоч¬ных горках. Схема стенда представлена на рис. 2.3 и рис. 2.4. Ударная тележка (поз. 3 рис. 2.3) массой 44 тонны поднималась лебедкой (поз. 7) на горку (поз. 6), а затем на определенной высоте (поз. 5), в зависимости от требуемой скоро¬сти соударения, отцеплялась и накатывалась на упор (поз. 2), закрепленный в массивном бетонном основании (поз. 1). Скорость соударения фиксировалась пикетами (поз. 8). Ударная тележка и неподвижный упор оборудовались серий-ным автосцепным устройством. Испытуемый объект устанавливался в непо-движном упоре, на ударной тележке вместо поглощающего аппарата использовался жесткий стержень.

В ходе испытаний с помощью измерительно-вычислительного комплекса регистрировались во времени изменения силы сжатия и хода испытуемого объ­екта при различных скоростях ударяющей тележки. Регистрация силы осу­ществлялась с помощью динамометрической автосцепки посредством тензоре- зисторных датчиков, соединенных по безизгибной схеме для измерения про­дольных сил. Ход амортизатора измерялся с помощью реохордного датчика больших перемещений.

Климатические испытания. Несмотря на то, что ОСТ [15] предусматрива­ет оценку характеристик поглощающих аппаратов в зависимости от темпера­туры окружающей среды, в настоящее время отсутствует методика и преце­дент исследования динамических характеристик фрикционных поглощающих аппаратов при низких температурах; в том же стандарте отмечено, что не оце­ниваются и статические характеристики фрикционного поглощающего аппара­та. В связи с этим проводились экспериментальные исследования статических характеристик только полимерных элементов при различных температурах, ко­торые выбирались исходя из статического распределения температурных ре­жимов на территории РФ (табл. 2.1). Элемент помещался в изолированную ем­кость, залитую техническим спиртом (рис. 2.5), охлаждение элемента осу­ществлялось за счет растворения в емкости «сухого» льда — углекислого газа. Непрерывный контроль температуры среды осуществлялся термометром. По достижении необходимой температуры и выдержки в этих условиях в течение 20…30 мин упругий элемент устанавливался в приспособление на стенд ПММ- 250 (рис. 2.2.), где фиксировалась его статическая характеристика при ограни­чении максимальной нагрузки.

В соответствии с рекомендацией ОАО «ВНИИЖТ» нагружение ограни-чивалось величиной деформации, соответствующей полному ходу поглощающего аппарата, если при этом сила сжатия аппарата не превышает 3 МН; для полимерного блока максимальное усилие составило 500-600 кН.

Ресурсные испытания. Испытания проводились в соответствии с типовой методикой [98] на ударном стенде БГТУ-БСЗ (рис. 2.3, 2.4). Опытный аппарат устанавливался в неподвижном упоре стенда, на накатываемой тележке вместо поглощающего аппарата устанавливался жесткий стержень.

В начале и в конце испытаний проводились регистрация во времени силы удара и хода аппарата при различных скоростях накатывания ударной тележки, обмер основных деталей аппарата, исследование поверхностей фрикционной клиновой системы.

Учитывая, что номинальная энергоемкость аппарата класса Т1 составляет 70 кДж, испытания согласно [98] велись на 3-х уровнях нагружения. Всего бы­ло нанесено 9000 ударов с начальной скоростью 0,88 м/с (энергия удара – 19 кДж), 3600 ударов с начальной скоростью 1,33 м/с (энергия удара – 35 кДж) и 600 ударов с начальной скоростью 1,56 м/с (энергия удара – 59 кДж). Общая введенная энергия составила 319 МДж. Такие же испытания были проведены для аппарата ПМКЭ-110.

По полученным экспериментальным данным строилось математическое описание эксплуатационного фактора.

Если расчетное значение Б-критерия меньше табличного для принятого уровня значимости и чисел степеней свободы, то можно утверждать, что полу­ченная модель адекватно описывает результаты эксперимента. Формирование режимов эксплуатации.

При маневровых операциях происходит соударение вагона (группы ваго­нов) в одиночностоящий вагон или в сцеп вагонов. Моделирование соударения двух вагонов, оснащенных одинаковыми поглощающими аппаратами, аналоной схемой, позволяющей разделить упруго-диссипативные свойства вагона и его поглощающего аппарата [45].

В расчетной модели поезда используют как одномассовые модели вагона, так и упруговязкие двухмассовые. Для решения системы из более 400 нели­нейных дифференциальных уравнений 1-го порядка обязательно применение высокопроизводительных ЭВМ и эффективных численных методов. Наиболее распространенными при решении подобных задач являются метод Рунге-Кутта 2-го или 4-го порядка и различные виды метода Адамса [140], также широко применяются схемы Парка и Ньюмарка [141]. Эти методы использовались для решения дифференциальных уравнений, описывающих динамический процесс движения поезда:

Температурный фактор

Исследование влияния температурного фактора имеет большое значение: как показывает опыт эксплуатации, характеристики поглощающих аппаратов, работающих в различных климатических условиях и температурных режимах (табл. 2.4), существенно зависят от температуры [142].

Наиболее подвержен влиянию температуры полимерный подпорный блок поглощающего аппарата. Данная часть работы посвящена исследованию влия­ния температурного фактора на количественные и качественные характеристи­ки полимерных элементов поглощающих аппаратов автосцепки и разработке математической модели амортизатора удара, учитывающей влияние температу­ры.

Полимер не может быть однозначно охарактеризован понятиями фазово­го и агрегатных состояний. В связи с этим было введено представление о фи­зических состояниях, в которых могут находиться полимеры: вязкотекучее, высокоэластическое и стеклообразное.

Вязкотекучее состояние полимеров характерно тем, что в нем возможно интенсивное тепловое движение отдельных звеньев и сегментов, а также перемещение макромолекул друг относительно друга как целого. Это состояние типично для жидкостей, в том числе, и низкомолекулярных [143].

При понижении температуры как полимерные, так и низкомолекулярные жидкости, находящиеся в вязкотекучем состоянии, обычно переходят в стек­лообразное состояние. В этом состоянии могут реализовываться лишь ко­лебательные (главным образом, крутильные) движения групп в основной цепи и боковых групп. Однако полимеры при охлаждении, как правило, из вязкотекучего состояния вначале переходят в высокоэластическое состояние, а лишь затем – в стеклообразное.

В высокоэластическом состоянии происходит усиленное тепловое движе­ние, однако движение макромолекул, как отдельных кинетических единиц, невозможно. Полимеры в высокоэластическом состоянии обладают уни­кальными механическими свойствами. Они способны испытывать очень боль­шие обратимые деформации, достигающие нескольких сотен процентов. Сущность этого явления заключается в изменении структуры (“разворачива­нии”) свернутых гибких цепей под влиянием приложенного напряжения и в их возвращении («сворачивании») к исходной структуре после снятия нагрузки под действием внутримолекулярного теплового движения [143].

Нахождение полимера в каком-либо физическом состоянии зависит от темпера­туры. Помимо этих трех крайних состояний из физики полимеров [144] известно, что механические свойства термопластичных полимеров (к которым относятся и применяемые на подвижном составе полимерные элементы) в каждом из состояний существенно зависят от температуры (рис. 2.8).

Для поглощающих аппаратов автосцепки наибольший интерес представля­ет высокоэластическое состояние полимеров. Стеклообразное состояние может привести к разрушению полимерных элементов при маневровых операциях на горках, а вязкотекучее состояние – к падению со временем начальной затяжки, за счет необратимых изменений подпорного блока.

В настоящее время наибольшее распространение в поглощающих аппара­тах, применяемых на железных дорогах РФ, получили полимерные элементы: Hytrel (США), Durel (Германия) и ПрогТех (Беларусь). Все они являются тер- моэластопластами и при нормальных условиях находятся в высокоэластиче­ском состоянии. В работе представлены данные исследований полимерных элементов Durel, устанавливаемых на поглощающих аппаратах ПМКП-110.

В соответствии с методикой были проведены эксперименты по определе­нию статических характеристик полимерного подпорного блока при различных температурах.

По результатам испытаний были построены силовые характеристики под­порного блока для различных температур окружающей среды (рис. 2.9).

В результате исследований получена зависимость максимальной дефор­мации комплекта полимерных элементов от температуры (рис. 2.10). По зави­симости видно, что подпорный блок, при температурах выше 10 °С (т.е. с веро­ятностью более 50%) находится в высокоэластическом состоянии (горизон­тальный участок), а при более низких – вынужденно-эластическом состоянии (находящимся в интервале температур от температуры хрупкости до темпера­туры стеклования). Вынужденно-эластическое состояние обеспечивает боль­шие деформации при значительных напряжениях, что повышает энергоемкость полимерных элементов.

В процессе испытаний не было случаев потери начальной затяжки поли­мерного комплекта, а максимальный диаметр упругих элементов не превышал конструктивно допустимых значений. По экспериментальных силовым характеристикам строилась математиче­ская модель подпорного блока; использовались степенные полиномы с различ­ным количеством членов ряда. Коэффициенты полиномов определялись по ме­тоду наименьших квадратов.

В расчетах использовался полином пятой степени с нечетными степенями, который даёт достаточную сходимость с полученными экспериментальными данными и не усложняет математическую модель поглощающего аппарата в целом (коэффициенты полинома для различных температур приведены в табл. 2.3):

(не наблюдается потеря начальной затяжки), что также свидетельствует об адекватности полученных зависимостей.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие вы­воды:

1. Построена математическая модель поглощающего аппарата ПМКП-110, учитывающая температурный фактор.
2. Рассчитана зависимость начальной затяжки аппарата от температуры окружающей среды.
3. Модель может быть использована для расчета нагруженности вагона, а также надежности поглощающих аппаратов с полимерными элементами.

Влияние скорости соударения

При маневровых операциях на сортировочных горках происходят соударе­ния вагонов с различными скоростями (табл. 3.6). И хотя временная доля дан­ных режимов эксплуатации мала, но их вклад в повреждаемость вагонов явля­ется существенным.

Правила технической эксплуатации железных дорог предусматривают, что скорость соударения вагонов при маневровых работах, в том числе и при ро­спуске их с горок не должна превышать 5 км/ч. Однако проверки показали, что при роспуске с горок значительное количество отцепов соударяются с вагонами в подгорочном парке со скоростями более 5 км/ч., а отдельные отцепы соударя­лись со скоростями до 15 км/ч. Выполнение маневровых работ с повышенными скоростями является следствием необходимости пропустить потребные вагоно- потоки. На многих направлениях станционные сортировочные горки достигли максимума своих пропускных способностей и стали задерживать формирова­ние и отправление поездов [145]. Помимо несогласованности с ПТЭ скоростей соударения свой негативный вклад вносит несоответствие профилей горочных, подгорочных и маневровых путей техническим требованиям. Подгорочные пути ряда станций имеют укло­ны около 2%, а ускоряющим уклоном для вагонов на роликовых подшипниках является уклон более 1% и, таким образом, большинство подгорочных путей являются ускоряющими. Это приводит к тому, что отцепы, выпущенные с по­зиции подгорочных замедлителей со скоростью 1…2 км/ч, на участке 200…300 м могут развить скорость до 10 км/ч и, соударяясь с впереди стоящи­ми отцепами, повреждаются. Кроме того, к аналогичным повреждениям приво­дят недостатки в работе маневровых технических средств, которые иногда не обеспечивают необходимые для должного торможения вагонов силы нажатия на колеса, а иногда, наоборот, приводят к выжиманию вагонов на тормозных позициях со сходом их с рельс [145].

Влияние скорости на характеристики фрикционных, гидравлических, резинометаллических и пружинных амортизаторов удара давно исследовано и вне­сено в математические модели [54], остаётся открытым вопрос о влиянии дан­ного фактора на работу полимерных и фрикционно-полимерных поглощающих аппаратов, получивших распространение в последнее время.

Одной из особенностей полимеров при деформировании является релакса­ционный характер реакции полимера на механическое воздействие, выражаю­щийся в зависимости деформации и напряжений от скорости (частоты) воздей­ствия. Если скорость деформации очень высока (удар), то развитие вынужден­но-эластической деформации не происходит, сравнительно невелика и дефор­мация полимера. При очень малых скоростях деформирования вынужденно- эластическая деформация проявляется даже у жесткоцепных полимеров [146].

Таким образом, свойства полимерных материалов зависят не только от температурного фактора, а также и от скорости нагружения. Как правило, уменьшение скорости деформации имеет такое же влияние на соотношение напряжение-деформация (силы нагру­жения – деформации), как и повышение температуры (рис. 2.13).

Простейшими моделями, описыва­ющими поведение полимера, являются модель Максвелла (рис. 2.14, а) и мо­дель Кельвина-Фойгта (рис. 2.14, б), со­стоящие из последовательного и парал­лельного соединения пружины и демп­фера.

Сравнение теории, основанной на модели Максвелла или модели Кельви- на-Фойгта, с результатами эксперимента показало, что обе эти модели только ка­чественно передают поведение линейно­го (модель Максвелла) и сшитого поли­меров (модель Кельвина-Фойгта) [147].

В реальных полимерах общая де­формация сочетает в себе истинно упру­гую деформацию, необратимую дефор­мацию смещения макромолекул и упру­гую, развивающуюся во времени (высокоэластическую) вследствие раскручивания макромолекул. Таким обра­зом, более точное описание свойств реального по­лимера может быть получено сочетанием всех этих моделей (рис. 2.15) [10]. Типичная зависимость деформации от времени приложения нагрузки для полимерного амортизато­ра приведена на рис. 2.16 и дает схожие качествен­ные результаты с обобщенной моделью полимера.

Данная зависимость приведена для первого нагружения полимерного блока, последующие нагружения приводят к уменьшению остаточной деформации до нуля (рис. 2.17), что не наблюдается ни в обобщенной модели полимера, ни в модели Максвелла, но описывается моделью Кельвина-Фойгта.

Были рассмотрены полимерные элементы различных производителей: Hytrel (США), Durel (Германия) и ПрогТех (Беларусь). Так как полимеры отно­сятся к одному типу – термоэластопласты, исследования дали схожие результа­ты.

Экспериментальные исследования проводились с целью построения ма­тематической модели и идентификации её параметров.

Статические испытания проводились в лаборатории ДПМ БГТУ на прес­се ПММ-250 (рис. 2.1.); фиксировалась силовая характеристика полимерного подпорного блока. Скорость сжатия не превышала 1 мм/с. Температура в по­мещении составила +20…+25 °С.

Для проведения динамических испытаний фрикционная часть поглощающего аппарата заменя­лась специально изготовленным силоизмерительным устройством, собранном вместе с комплектом поли­мерных элементов на стяжном болте. Таким образом моделировалась работа подпорного полимерного блока в поглощающем аппарате (рис. 2.18).

Динамические испытания проводились на стенде-горке БГТУ-БСЗ (рис. 2.3). В ходе испытаний регистрировались во времени изменения силы сжа­тия и деформации при различных скоростях накаты­вания ударяющей тележки. Регистрация силы осу­ществлялась с помощью специально изготовленного силоизмерительного устройства, заменяющего фрик­ционную часть аппарата. Перерывы между соударе­ниями составили 10 минут, чтобы устранить влияние релаксации. Испытания проводились при температу­ре окружающей среды +15.. .+25 °С.

Экспериментальные статическая силовая характеристика, а также харак­теристики при минимальной и максимальной скорости соударения представле­ны на рис.2.19.

Таким образом, в данном разделе:

1. Построена математическая модель полимерного подпорного блока, учитывающая фактор скорости.
2. Разработанная модель включена в математическую модель поглощаю­щего аппарата (2.3).
3. Модель может быть использована для расчета нагруженности вагона, а также надежности поглощающих аппаратов с полимерными элементами.

Релаксация полимера

Согласно ГОСТ 22253-76 «Аппараты поглощающие пружинно- фрикционные для подвижного состава железных дорог колеи 1520мм. Техниче­ские условия» усилие начальной затяжки Р₀ – минимальная сила, которую необходимо приложить к поглощающему аппарату при статическом нагруже- нии, чтобы он начал сжиматься. В связи с необходимостью сохранения в амор­тизаторах удара регламентированной затяжки, целью настоящего исследования была оценка значимости вязкоупругих эффектов при деформировании термоэ- ластопласта в условиях сжатия. Экспериментальные исследования релаксации напряжений проводились в лаборатории ДПМ БГТУ. Комплект полимерных элементов был сжат усилием, равным по величине начальной затяжке в аппара­те, при помощи болта, на котором последовательно с элементом устанавлива­лось динамометрическое кольцо, обеспечивающее постоянство усилия. Для ре­гистрации силы на кольцо по безизгибной схеме наклеивалось четыре тензоре- зистора (рис. 2.25). Регистрация силы (напряжений) производилась в течение трех лет [51].

За этот промежуток времени напряжения полимерного элемен­та существенно не изменились.

В ходе эксплуатации погло­щающий аппарат испытывает по­стоянные соударения как при ма­невровых операциях (с относи­тельно большим интервалом вре­мени и большой деформацией), так и при поездных режимах (в относительно малые промежутки времени и с малым ходом). Релак­сационный режим деформирова­ния полимеров способствует за­медленному снижению деформации во времени и при достаточно малом времени между деформациями может привести к появлению остаточной деформации. При повторениях подобного цикла нагружения и отдыха кар­тина окажется точно такой же, од­нако каждый новый цикл будет начинаться не от нуля, а от уров­ня, отличающегося от предыдуще­го на величину E_0СТ. Таким обра­зом, остаточные деформации бу­дут накапливаться (рис. 2.26) [146]. При достаточно большом накоплении остаточных деформа­ций (в случае превышения значепервоначальной начальной затяжки комплекта полимерных элементов по­глощающего аппарата) подпорный блок перестает поддерживать клиновую си­стему и происходит резкое падение характеристик амортизатора.

В пункте 2.3 было показано, что механическая модель подпорного блока полимерных элементов, применяемых в поглощающих аппаратах, достоверно описывается моделью Кельвина-Фойгта (рис. 2.12, б). Релаксация деформации по модели описывается экспоненциальной зависимостью (рис. 2.27):

Комплект полимерных элемен­тов собирался в специальном при­способлении, имитирующем начальную затяжку в поглощаю­щем аппарате (рис. 2.28). Проводи­лась серия нагружений с записью силовой характеристики полимер­ного комплекта. Эксперимент предусматривал 13 нагружений до силы 400 кН с интервалами 3, 5, 10, 20, 30 минут, 1, 2, 6, 12 часов, 1 сутки, 3 суток, 1 неделя. Элементы были предварительно прожаты, чтобы исключить влияние пласти­ческой деформации.

Нахождение остаточной де­формации осуществлялась следу­ющим образом: 1) находилось мак­симальное перемещение при каж­

дом нагружении (х^тах); 2) вычислялась остаточная деформация (абсолютная) как разница между максимальными перемещениями двух последовательных нагружений (Дх_£ = хр^ах — х™1^х); 3) для определения времени, при котором накопление остаточной деформации останавливается, находилась разница меж­ду максимальными перемещениями для ¡-того нагружения и первого; 4) по найденному вектору разниц строилась точечная диаграмма и определялось время прекращения накопления остаточной деформации (точка максимума).

По результатам эксперимента была построена точечная диаграмма зависи­мости деформации при силе 400 кН от времени между нагружениями (рис. 2.29). Время релаксации системы составило т = 2,43 минуты. Установлено, что при максимальной деформации комплекта (г₀ = 0,301) накопление остаточной деформации останавливается, если время ожидания превышает 20-30 минут.

Для подтверждения результатов статических испытаний были проведены динамические испытания, имитирующие маневровые операции. На рис. 2.30 приведены силовые характеристики подпорного блока поглощающего аппарата ПМКП-110 при одинаковых скоростях нагружения с перерывом между соуда­рениями 30 минут и серии нагружений с перерывами 3 минуты.

Влияние фактора износа

Длительный срок эксплуатации (срок службы большинства аппаратов со-ставляет 24-32 года), а также особенности работы некоторых типов поглощаю-щих аппаратов приводят к необходимости учета фактора износа. Наиболее под-верженными влиянию данного фактора являются фрикционные и комбиниро-ванные (гидрофрикционные, полимерно-фрикционные) поглощающие аппара¬ты автосцепки, эффективность работы которых напрямую зависит от фрикци¬онной составляющей.
Влияние износа на работу подобных амортизаторов удара может прояв¬ляться в следующем:

1. Изменение свойств фрикционной части (изменение коэффициента тре¬ния).
2. Падение начальной затяжки, связанное с уменьшением размеров деталей из-за износа.
3. Изменение углов клиновой системы за счет неравномерного износа.
4. Выход из строя амортизатора удара при сверхнормативном износе.
   В данном разделе приведены результаты исследования фрикционно-полимерного поглощающего аппарата ПМКП-110 (аналогичные результаты были получены для фрикционно-эластомерного поглощающего аппарата ПМКЭ-110), при этом расчетные модели и методики могут быть применены и для других подобных аппаратов.
   Поглощающий аппарат ПМКП-110 содержит пары трения (рис. 2.31), причем основными и наиболее изнашиваемыми являются пары трения, обеспе¬чивающие поглощение энергии на рабочем ходе аппарата (поз. 1-3). Основные пары трения с металлокерамическими элементами (поз. 1,2) обладают повышенной стабильностью свойств при износе, что позволяет не учитывать изменение свойств материалов, в частности коэффициент трения. Обследование де¬талей пар трения поглощающего аппарата ПМКП-110 в процессе ресурсных испытаний, а также опыт эксплуатации показывает, что износ является линейным и не приводит к изменению геометрических параметров клиновои системы.

Для учета фактора износа

необходимо по­лучить матема­тическую мо­дель зависимо­сти износа от времени и внед­рить её в мате­матическую мо­дель поглощаю-

щего аппарата. Таким образом, можно количественно оценить влияние износа на падение начальной затяжки поглощающего аппарата и, соответственно, вли­яние износа на эффективность работы амортизатора.

Износ поверхностей 1,2,3 значительно превышает износ остальных дета­лей и можно утверждать, что начальная затяжка зависит только от износа этих пар трения.

Зависимость изменения начальной затяжки от износа деталей пар трения 1, 2, 3 имеет вид:

Для оценки интенсивности износа различных металлокерамических мате­риалов проводились экспериментальные исследования на стенде-горке БГТУ- БСЗ (рис. 2.3) по следующей методике. Металлокерамические элементы прива­ривались к неподвижным пластинам поглощающего аппарата ПМКП-110 или ПМКЭ-110. Перед сборкой аппарата измерялась толщина пластин (места заме­ра приведены на рис. 2.32).

Аппарат устанавливался в автосцепное устройство неподвижного упора стенда- горки. Набегающей те-лежкой массой 44000 кг наносились удары с раз- различной скоростью, обеспечивающей максимальную приработку металлокерамических элементов по всей поверхности.

После испытаний непо­движные пластины измеряли, определяя средний линейный износ по двум пла­стинам, и исследовали поверхность металлокерамических элементов.

В табл. 2.7 приведены результаты испытаний износостойкости металлоке­рамических элементов марки К-23 (применяется на поглощающем аппарате ПМКП-110), а также построена точечная диаграмма зависимости суммарного износа от введенной энергии (рис. 2.33).

Учитывая, что в среднем за год эксплуатации аппарат воспринимает энер­гию 28 МДж [148] (износ в основном происходит при маневровых операциях, когда аппарат работает на максимальный ход), можно построить зависимость износа от времени эксплуатации (рис. 2.34).

Список литературы

51. Белоусов, А.Г. Разработка конструкции и методики расчета фрикционно- полимерных поглощающих аппаратов. Дис… канд. техн. наук / А.Г. Белоусов.- Брянск, ГУП ВПО БГТУ, 2006. – 136 с.
52. Ступин, Д.А. Разработка российского эластомерного поглощающего аппа¬рата для автосцепного устройства грузовых вагонов / Д.А. Ступин, В.И. Беляев // Вестник ВНИИЖТ. – 1998. – № 6. – с. 29-31.
53. Беспалько, С.В. Математическая модель гидрогазового поглощающего ап-парата ГА-500 / С. В. Беспалько, H.A. Корниенко // Вестн. ВНИИЖТ. 2001. – № З.-С. 41 -45.
54. Болдырев, А.П. Научные основы совершенствования поглощающих аппара-тов автосцепки: Дисс…. д-ра.техн. наук/ А.П. Болдырев.- Брянск, 2006. – 360 с.
55. Болдырев, А.П. Исследование работы гидрополимерного поглощающего аппарата автосцепки грузового вагона / А.П. Болдырев, Ю.В. Абель, A.M. Гу¬ров // Проблемы и перспективы развития вагоностроения: Материалы науч. практ. конф. (21-22 дек., 2006 г., г.Брянск) / Под ред. В.В. Кобищанова. – Брянск: БГТУ, 2006 с. 13-15.
56. Болдырев, А.П. Сравнительная оценка продольной нагруженности контей-нерной платформы при переходных режимах движения поезда / А.П. Болды¬рев, Д.В. Бакун // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. – Брянск: БГТУ, 2002. – с. 58-64.
57. Болдырев, А.П. Расчетная оценка эффективности работы поглощающих ап-паратов ЭПА-120 при поездных режимах движения / А.П. Болдырев, Д.В. Ба¬кун, А.Н. Николайчик // Динамика, прочность и надежность транспортных ма¬шин: Сб. науч.трудов,- Брянск: БГТУ, 2002.- с. 50-57.
58. Болдырев, А.П. Расчет характеристик фрикционного амортизатора удара с полиуретановыми упругими элементами / А.П. Болдырев, Д.В. Бакун, Т.Н. Прилепо // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. -Брянск: БГТУ, 2000.- с. 37-45.
59. Болдырев, А.П. Аспекты инновационного развития высокоэффективных поглощающих аппаратов автосцепки на железнодорожном транспорте / А.П. Болдырев, A.M. Гуров, Б.Г. Кеглин // Территории развития: образование, наука и инновации: тез.докл. Всерос. онф. (23-24 ноября 2006 г., г Брянск) / под ред. О.А. Горленко, В.И. Попкова.- Брянск: БГТУ, 2006, с. 65-66.
60. Болдырев, А.П. Влияние начальной затяжки эластомерного поглощающего аппарата автосцепки на продольную нагруженность вагона / А.П. Болдырев, A.M. Гуров, Э.А. Фатьков // Вестник ВНИИЖТ № з, 2007, с. 37-40.
61. Болдырев, А.П. Оценка статистического распределения масс грузовых ва-гонов железных дорог России / А.П. Болдырев, A.M. Гуров, Э.А. Фатьков // Проблемы и перспективы развития вагоностроения: Материалы науч. практ. конф.(21-22 дек.,2006г., г. Брянск) / Под ред. В.В. Кобищанова.- Брянск: БГТУ, 2006, с. 16-18.
62. Болдырев, А.П. Характеристики перспективных поглощающих аппаратов в поездных условиях эксплуатации / А.П. Болдырев, A.M. Гуров, Э.А. Фатьков // В1сник Дншропетровського нацюнального ушверситету залгзничного транс¬порту iMeHi академпса В. Лазаряна. Вип. 15 – Д.: Вид-во Дншропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. iM. акад. В. Лазаряна, 2007, с. 146-153.
63. Болдырев, А.П. Перспективные конструкции поглощающих аппаратов авто-сцепки / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин // Железнодорожный транспорт.- 2005. – № 6.-с. 41-45.
64. Болдырев, А.П. Разработка и внедрение перспективных поглощающих ап-паратов автосцепки для грузовых вагонов / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин // Тя-желое машиностроение.- 2005.- № 12.- с. 20-24.
65. Болдырев, А.П. Расчет и проектирование амортизаторов удара подвижного состава / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин.- M.: Изд-во «Машиностроение -1», 2004. -199 с.
66. Болдырев, А.П. Расчетно-экспериментальная оценка продольной нагружен- ности железнодорожных вагонов при различных режимах эксплуатации / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин // Механика и трибология транспортных систем – 2003: Сб. докл. международного конгресса. – Ростов – на – Дону: Рост.гос. ун-т путей сообщения, 2003. – с. 76-82.
67. Болдырев, А.П. Разработка и исследование гидрополимерного поглощаю¬щего аппарата автосцепки / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин, A.B. Абрашин // Visnik oft he East Ukrainian National University name dinmemory of Vladimir Dal. – Луганск, 2005.- № 8 (90).- с. 22-25.
68. Болдырев, А.П. Эффективность работы поглощающих аппаратов новых ти¬пов при низких температурах / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин, A.B. Абрашин // Visnik of the East Ukrainian National University name dinmemory of Vladimir Dal.- Луганск, 2004.- № 8 (78). – с. 48-52.
69. Болдырев, А.П. Разработка и исследование фрикционно-полимерного по-глощающего аппарата ПМКП-110 класса Т1 / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин, A.B. Иванов // Вестник ВНИИЖТ № 4, 2005.- с. 40-44.
70. Болдырев, А.П. Разработка и исследование фрикционно-эластомерного по-глощающего аппарата класса Т2ПМКЭ-110 / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин, А.П. Шлюшенков // Вестник БГТУ.- Брянск: БГТУ, 2004.- №3 (3).- с. 54-61.
71. Болдырев, А.П. Расчетная оценка характеристик фрикционного поглощаю-щего аппарата с эластомерным подпорным блоком / А.П. Болдырев, C.B. Кли- менков // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов. – Брянск: БГТУ, 2002.- с. 65-69.
72. Болдырев, А.П. Исследование по повышению долговечности гидроаморти-заторов (гидровставок) комбинированных поглощающих аппаратов автосцепки / А.П. Болдырев, A.A. Овелян // Динамика, прочность и надежность транспорт¬ных машин: Сб. науч. трудов.- Брянск: БИТМ, 1992.- с. 45-52.
73. Болдырев, А.П. Расчетная оценка продольной нагруженности рефрижера-торной секции, оснащенной поглощающими аппаратами ПМКГ-110, при ма-невровых соударениях / А.П. Болдырев, А.Н. Прасолов // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Сб. науч. трудов.- Брянск: БИТМ, 1990.- с. 18-29.
74. Болдырев, А.П. Разработка и внедрение перспективных конструкций по-глощающих аппаратов автосцепки / А.П. Болдырев // Наука в транспортном измерении: Тез.докл. I международной науч.- практич. конф.- Киев, 2005.- Спец. выпуск № 3/1. – с. 196.
75. Болдырев, А.П. Разработка перспективных конструкций гидрофрикционных поглощающих аппаратов автосцепки / А.П. Болдырев, П.Ю. Шалимов // Моло¬дые ученые и специалисты – развитию промышленного и сельскохозяйственно¬го производства области: Науч. техн. конф.- Брянск, ЦНТИ, 1988.- с. 18-19.
76. Болдырев, А.П. Исследование закономерностей работы гидровставки ком-бинированного фрикционно-гидравлического поглощающего аппарата при низких (до -60 С) температурах / А.П. Болдырев, П.Ю. Шалимов, A.A. Овелян // Вопросы качества, надежности, прочности и долговечности машинострои¬тельной продукции: Тез.докл. XIV науч. техн. конф.- Тверь, 1991.- с. 39-40.
77. Гуров, A.M. Расчетная оценка эффективности работы перспективных по-глощающих аппаратов автосцепки / A.M. Гуров // Вестник Брянского государ-ственного технического университета №1 2006 г., г. Брянск, с. 20-26.
78. Гуров, A.M. Сравнительный расчет показателей поглощающих аппаратов автосцепки / A.M. Гуров // Проблемы и перспективы развития железнодорож¬ного транспорта: Тезисы LXVI Международной научно-практической конфе¬ренции.- Д.: ДИИТ, 2006. с. 24.
79. Гуров, A.M. Исследование переходных режимов движения длинносостав- ных поездов, вагоны которых оборудованы перспективными поглощающими аппаратами / A.M. Гуров, А.П. Болдырев, Э.А. Фатьков // Проблемы и пер-спективы развития вагоностроения: Материалы II междунар. науч.-практ.
    конф. г. Брянск, 6-7 дек. 2005 г. /Под ред. В.В. Кобищанова. – Брянск: БГТУ, 2005, с. 30-33.
80. Гуров, A.M. Сравнительная оценка показателей поглощающих аппаратов автосцепки / A.M. Гуров, В.В. Полыциков // Молодые ученые Сибири: Матери¬алы Всероссийской молодежной научно-практической конференции.- Улан- Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2007, с. 138-139.
81. Гуров, A.M. Оценка влияния параметров современных амортизаторов удара на продольную динамику поезда: Дисс… канд.техн.наук / A.M. Гуров. – Орел, 2007.-131с.;
82. Кеглин, Б.Г. Основные направления совершенствования амортизаторов удара подвижного состава железных дорог /Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев // «Справочник». Инженерный журнал». – Прил. № 11. – 2004. – С. 5-8.
83. Кеглин, Б.Г. Проблемы совершенствования поглощающих аппаратов по-движного состава / Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев // Проблемы и перспективы раз-вития ж.-д. транспорта: Тез.докл. 65 Междунар. науч-практич. конф.- Днепро-петровск, 2005. – с. 44-45.
84. Кеглин, Б.Г. Разработка и исследование эластомерно-фрикционных амор-тизаторов удара подвижного состава железных дорог / Б.Г. Кеглин, А.П. Бол-дырев // Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия: Материалы междунар. науч. симпозиума.- Орел: ОГТУ, 2000. – с. 152-153.
85. Кеглин, Б.Г. Моделирование продольной нагруженности контейнерной платформы при переходных режимах движения поезда / Б.Г. Кеглин, А.П. Бол-дырев, Д.В. Бакун, A.B. Абрашин // Прогрессивные технологии и системы ма-шиностроения: Междунар. сб. науч. трудов.- Донецк: ДонГТУ.- 2002.- Вып. 20. – с. 42-46.
86. Кеглин, Б.Г. К оценке энергетической нагруженности поглощающих аппа¬ратов автосцепки в условиях реальной эксплуатации грузового вагона / Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев, A.M. Гуров, Э.А. Фатьков,
    A.B. Абрашин // Visnik of the east Ukrainian national university name dinmemory of Vladimir Dal №8 (102) 2006, c. 75-78.
87. Кеглин, Б.Г. Экспериментальные исследования гидрополимерного погло-щающего аппарата автосцепки ГП-120 / Б.Г. Кегли, А.П. Болдырев, A.M. Гуров // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тезисы докладов 67 Международной научно-практической конференции.- Д.: ДИИТ, 2007, с.16-17.
88. Кеглин, Б.Г. Методы повышения ударозащиты грузовых вагонов подвижно¬го состава железных дорог / Б.Г. Кегли, А.П. Болдырев, A.M. Гуров // Актуаль¬ные проблемы динамики и прочности материалов и конструкций: модели, ме¬тоды, решения: материалы международной научно-технической конференции.- Орел: ОрелГТУ, 2007, с 272-273.
89. Кеглин, Б.Г. Повышение эксплуатационных качеств фрикционных погло-щающих аппаратов автосцепки / Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев, Т.Н. Прилепо // Качество машин: Сб. трудов 4-й междунар. науч.-техн. конф.- Брянск: БГТУ, 2001.-с. 61-63.
90. Кеглин, Б.Г. Термоэластопласты в амортизаторах удара: анализ механиче¬ских свойств / Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев, Т.Н. Прилепо, С.В. Шилько // По¬лимерные композиты – 2000: Тез.междунар. науч.-техн. конф.- Гомель: ИММС НАНБ, 2000. – с. 75-76.
91. Ступин, Д.А. Определение рациональных параметров эластомерных погло-щающих аппаратов автосцепного устройства грузовых вагонов: Дис… канд. техн. наук / Д.А. Ступин.- М., ГУП ВНИИЖТ, 2001.- 107 с.
92. Феоктистов, И.Б. Поглощающие аппараты грузовых вагонов / И.Б. Феокти-стов, Д.А. Ступин // Ж.-д. транспорт.- 2000. – № 3. – с. 37-39.
93. Шалимов, П.Ю. Разработка конструкций и математических моделей гидро-резиновых поглощающих аппаратов автосцепки вагонов для перевозки опасных и ценных грузов: Автореф. дис… канд. техн. наук / П.Ю. Шалимов. – Брянск, 1994.-26 с.
94. Автосцепное устройство подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Типовые методики испытаний: СТ ССФЖТ ЦВ-ЦЛ 09.01-99- СТ ССФЖТ 09.10-99. Стандарт системы сертификации на Федеральном железнодорожном транспорте. Методика испытаний поглощающих аппаратов автосцепного устройства при соударении вагонов, 1999. – с. 55-61.
95. Автосцепное устройство подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Типовые методики испытаний: СТ ССФЖТ ЦВ-ЦЛ 09.01-99 – СТ ССФЖТ 09.10-99. Стандарт системы сертификации на Федеральном железнодорожном транспорте. Методика поездных динамических испытаний поглощающих аппа-ратов автосцепного устройства, 1999. – с. 63-63.
96. Автосцепное устройство подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Типовые методики испытаний: СТ ССФЖТ ЦВ-ЦЛ 09.01-99 – СТ ССФЖТ 09.10-99. Стандарт системы сертификации на Федеральном железнодорожном транспорте. Методика поездных эксплуатационных испытаний поглощающих аппаратов автосцепного устройства, 1999. – с. 73-77.
97. Автосцепное устройство подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Типовые методики испытаний: СТ ССФЖТ ЦВ-ЦЛ 09.01-99 – СТ ССФЖТ 09.10-99. Стандарт системы сертификации на Федеральном железнодорожном транспорте. Методика ресурсных испытаний поглощающих аппаратов авто-сцепного устройства, 1999. – с. 45-51.
98. Автосцепное устройство подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Типовые методики испытаний: СТ ССФЖТ ЦВ-ЦЛ 09.01-99 – СТ ССФЖТ 09.10-99. Стандарт системы сертификации на Федеральном железнодорожном транспорте. Методика статических испытаний поглощающих аппаратов авто-сцепного устройства, 1999. – с. 27-33.
99. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520мм (не самоходных). – М.: ГосНИИВ – ВНИИЖТ, 1996. – 186 с.
100. Нормы для расчета и проектирования вагонов-самосвалов (думпкаров) колеи 1520 мм. – М.: ВНИИВ, 1986. – 154 с.
101. Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520мм (не самоходных). – М.: ВНИИВ – ВНИИЖТ, 1983.-94 с.