Размещено на http://www.allbest.ru/

Дніпропетровський державний технічний університет

залізничного транспорту

АФАНАСОВ Андрій Михайлович

УДК 629.4.082.053

АВТОМАТИЗАЦІЯ УПРАВЛІННЯ CИСТЕМОЮ ЗМАЩУВАННЯ ГРЕБЕНІВ КОЛІС ЛОКОМОТИВІВ

Спеціальність 05. 22. 07 - рухомий склад залізниць і тяга поїздів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дніпропетровськ - 1999

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано на кафедрі електрорухомого складу Дніпропетровського державного технічного університету залізничного транспорту, Міністерства транспорту України

Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент Гетьман Генадій Кузьмич, Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту, доцент кафедри електрорухомого складу.

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор Данович Виктор Данілович, Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту, завідувач кафедри колії та колійного господарства;

- кандидат технічних наук Марченко Дмитро Миколайович, Східноукраїнський державний університет, старший викладач кафедри залізничного транспорту.

Провідна установа - Харківська державна академія залізничного транспорту, кафедра експлуатації та ремонту рухомого складу.

Захист відбудеться “ 22 ” листопада 1999р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.820.02 при Дніпропетровському державному технічному університеті залізничного транспорту за адресою: 320010, м. Дніпропетровськ, вул. Ак. Лазаряна, 2.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Дніпропетровського державного технічного університету залізничного транспорту.

Автореферат розісланий “ 21 ” жовтня 1999р.

Вчений секретар спеціалїзованої вченої ради Боднар Б.Є.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Сучасний стан проблеми "колесо-рейка" диктує жорсткі вимоги до систем автоматичного змащування гребенів, якими є:

- необхідна міра зниження інтенсивності зношування гребенів колiс i рейок;

- мiнiмальна питома витрата мастильних матерiалiв;

- автоматичне регулювання подачi мастила без втручання локомотивної бригади;

- вiдсутнiсть забруднення мастилом екiпажної частини локомотива та зниження протибоксувочних властивостей локомотива.

Незважаючи на високу ефективнiсть застосування лубрикацiї, зафiксовану при експлуатацiйних випробуваннях ряду систем автоматичного змащування, докорiнно проблема наднормативної iнтенсивностi зносу гребенiв колiс і рейок на мережi залiзниць Украiни не вирiшена. Причиною цього є як достатньо низька надiйнiсть iснуючих приладiв подачi мастила, так i зайве спрощення алгоритмiв управлiння лубрикаторами.

Останнє приводить до надмiрної витрати мастила, значного забруднення ним екiпажної частини локомотивiв, збiльшує ймовiрнiсть боксування. Перелiченi фактори суттєво погiршують умови експлуатацiї та технiчного обслуговування як самих змащуючих приладiв, так i всiєї екiпажної частини локомотивiв, є причиною частих вiдмов вiд використання лубрикацiї з боку локомотивної бригади та ускладнюють широке впровадження гребнезмащувачiв.

Розробка та впровадження систем автоматичного управлiння, що забезпечують рацiональний режим змащування, дозволить значно пiдвищити ефективнiсть гребнезмащувавчiв i знизити iнтенсивнiсть зношування гребенiв рухомого складу i рейок на залiзницях України.

Таким чином, дослiдження в галузi оптимiзацiї режимiв змащування гребенiв, розробка i впровадження систем автоматичного управлiння локомотивними лубрикаторами є актуальними.

Актуальнiсть виконаних дослiджень пiдтверджується внесенням їх до "Програми науково-дослiдницьких i дослідноно-конструкторських робiт з проблеми зниження iнтенсивностi ненормальних зносiв пари колесо-рейка, пiдвищення надiйностi та довговiчностi рейок i колiсних пар рухомого складу", що реалiзується Укрзалiзницею з 1995р.

Мета i задачі дослiдження. Метою роботи є розробка, дослiдження i практична реалiзацiя системи автоматичного управлiння локомотивними лубрикаторами з поширеними функцiональними можливостями та рацiональним алгоритмом регулювання, що забезпечує необхідну міру зниження інтенсивності зношування гребенів колiс рухомого складу i рейок.

Поставлена мета досягається рiшенням слiдуючих задач:

- встановлення мiри впливу параметрiв плану колії та режимiв руху на iнтенсивнiсть зносу гребенiв колiсних пар локомотива, а також доцiльностi введення в алгоритм управлiння подачею мастила цих параметрiв в якостi керуючих;

- визначення рацiональної величини необхiдного ступеня зниження iнтенсивностi зносу гребенiв;

- встановлення характеристик приладiв i систем подачi мастила як об'єктiв регулювання;

- розробка математичних моделей кiнетики змащувальних шарів в контактi гребеня колеса з рейкою та поза контактом;

- розробка рацiонального алгоритму подачi мастила i системи автоматичного управлiння за даним алгоритмом;

- розробка методики вибору рацiональних параметрiв управлiння лубрикаторами;

- розробка методики інтервальної оцiнки ефективностi системи автоматичного змащування гребенiв, проведення лабораторних та експлуатацiйних випробувань розробленої системи автоматичного управлiння.

Наукова новизна одержаних результатiв:

- запропоновано та науково обгрунтовано рацiональний алгоритм змащування гребенiв, що враховує параметри плану колії, напрямок i швидкiсть руху локомотива, а також змiну в`язкостi мастила при коливаннях температури навколишнього середовища;

- запропоновано методику визначення рацiональної величини ступеня зниження iнтенсивностi зношування гребенiв, що забезпечує відсутність технологічного зносу бандажу локомотива;

- розроблені математичнi моделi кiнетики змащувальних шарів на вiльній поверхнi гребеня i в контактi його з рейкою, що дозволяють оптимiзувати параметри управлiння змащуючими приладами;

- розроблена методика вибору рацiонального перiоду ввімкнення лубрикаторiв по величинi пройденого шляху, а також параметрiв елементiв температурної компенсацiї режимiв змащування;

- отриманi унiверсальнi характеристики регулювання питомої подачi мастила для узагальненого алгоритму управлiння, як за величиною пройденої відстані, так i за часом;

- запропоновано методику iнтервальної оцiнки ефективностi системи автоматичного змащування гребенiв;

- розроблена система автоматичного управлiння локомотивними лубрикаторами з розширенними функцiональними можливостями i рацiональним алгоритмом регулювання подачею мастила; запропоновано новi технiчнi рiшення генераторiв iмпульсiв, датчика кривої, датчика відстані та напрямку руху.

Практичне значення одержаних результатiв. При виконанні наукової роботи було розроблено i виготовлено ряд модифiкацiй систем автоматичного змащування гребенiв для локомотивiв серiй: ВЛ8, ВЛ80, ЧС2, 2ТЭ116, ЧМЭ3, 2М62, які були випробувані у різних умовах експлуатацiї. Експериментальними системами автоматичного змащування гребенiв було обладнано тяговий рухомий склад ряду локомотивних депо Приднiпровської та Одеської залiзниць. Досягнуто зниження iнтенсивностi зношування гребенiв колiсних пар локомотивiв в 2 - 4 рази. Створений гребнезмащувач ГС2 рекомендовано Укрзалiзницею в 1997р. до впровадження на всiй мережi залiзниць Украiни.

Апробацiя роботи. Основнi положення дисертацiйної роботи докладенi, обговоренi i схваленi на:

- IX Мiжнароднiй конференцiї "Проблеми механiки залiзничного транспорту", 1996р.

- Нараді представників Укрзалізниці, залізниць та наукових організацій України, 26.12.1995р.

- Засіданні секції Головного управління локомотивного господарства техніко-економічної ради Укрзалізниці, 26.06.1997р.

- НТС Придніпровської залізниці та наукових семiнарах кафедри Електрорухомого складу ДIIТу.

Публикацiї. Основнi положення дисертацiйної роботи опублiкованi в 8 наукових статтях, авторському посвiдченнi СРСР та двох тезах мiжнародної конференцiї. Статті опубліковані в виданнях, які входять до затвердженого ВАК України переліку наукових видань.

Особистий внесок здобувача. В співавторстві опубліковано одну статтю, авторське посвідчення і тези міжнародної конференції. В роботах [2] і [11] автором було зібрано та оброблено статистичні данні про знос гребенів колісних пар локомотивів, а в роботі [9] запропоновано систему автоматичного управління гребнезмащувачами.

Структура та обсяг роботи. Дисертацiйна робота складаеться з введення, шести роздiлiв, висновку, списка лiтератури i додатка. Мiстить 150 сторiнок основного машинописного тексту, 56 рисункiв, 28 таблиць, список лiтератури iз 130 найменувань, 10 сторiнок додаткiв. Усього 210 сторiнок.

У вступi обгрунтована актуальнiсть роботи, сформульованi мета i здачі дослiдження, приведено її основнi положення та результати, показана наукова новизна та визначено практичне значення результатів досліджень.

У першому роздiлi приведено стислий огляд дослiджень, пов'язаних з проблемою зносу гребенiв колiс рухомого складу i рейок, охарактеризовано сучасний стан проблеми, приведено аналiз причин наднормативного зносу пари колесо-рейка i засобiв його зниження, в тому числi шляхом змащування. Показано, що причина зростання темпу зносу гребенiв i рейок є комплексною i містить у собі цiлий ряд окремих факторiв. З них особливої уваги заслуговує відсутність "природного" змащування рейок, яка виникла після переводу рухомого складу на пiдшипники кочення, завершення якого співпало за часом зi спалахом iнтенсивностi зношування пари колесо-рейка.

Шляхом критичного аналiзу iснуючих систем автоматичного управлiння локомотивними лубрикаторами показано, що використанi у них алгоритми регулювання подачею мастила вiдзначаються надмірною спрощенністю, а самi системи управлiння потребують суттєвого розширення їх функцiональних можливостей.

У другому роздiлi приведено аналіз основних факторiв, що визначають iнтенсивнiсть зношування гребенів колiсних пар локомотивiв i бокових граней рейок, що можуть бути врахованi алгоритмом управлiння лубрикаторами.

В аналiзi розглянуто вплив на фактор зносу: кривизни рейкової колії в планi, положення колiсної пари в екiпажi, величини тягового i гальмового зусиль локомотива, а також швидкостi руху.

Аналiз проводився за найбiльш вiдомими критерiями фактору зносу з використанням результатiв теоретичних i експериментальних дослiджень у галузi взаємодiї колії та рухомого складу.

З усіх розглянутих факторiв в якостi тих, що повиннi враховуватися алгоритмом управлiння лубрикаторами, визначенi кривизна колiї в планi та положення колiсної пари в екiпажi локомотива, так як їх вплив на iнтенсивнiсть зносу пари колесо-рейка є найбільш значним.

Одержанi висновки пiдтвердженi результатами статистичного аналiзу iнтенсивностi зносу гребенiв, приведеними в даному роздiлi.

Розроблено методику визначення оптимальної величини ступеня зниження iнтенсивностi зношування гребенiв, що базується на умовi досягнення відсутності технологiчного зносу локомотивного бандажу.

Третiй роздiл присвячено розробцi i науковому обгрунтуванню алгоритму управлiння змащуючими приладами, а також створенню теоретичних передумов до оптимiзацiї режимiв змащування. З цiєю метою були проведенi теоретичнi та експериментальнi дослiдження кiнетики змащувальних шарів на поверхнi гребеня, характеристик приладiв i систем подачi мастила, виконано теоретичний аналiз регулюючих властивостей систем управлiння лубрикаторами.

Внаслiдок аналiзу кiнетики змащувальних шарів розроблені математичнi моделi, що описують рух мастила по вiльнiй поверхнi гребеня пiд дiєю вiдцентрової сили, а також процеси переносу мастила з гребеня на рейку при їх контактуваннi в кривiй.

Змiна товщини змащувального шару при контактуваннi гребеня колеса з рейкою описується виразом

i= n-1

hn = h0 П [1 аi/(2А)] (1)

i= 0

де n - число обертів колеса;

hn - товщина змащувального шару;

h0 - початкова товщина змащувального шару;

ai - ширина зони контакту бокової гранi рейки з мастилом;

А - ширина змащувального шару на поверхнi гребеня.

На основі розроблених моделей отримано графiки залежності товщини змащувального шару від відстані, яку проходить колесо по зовнiшній нитцi кривої при увімкнутому та вимкнутому змащуючому приладi.

В результаті теоретичних та експериментальних дослiджень характеристик приладiв i систем подачi мастила отримана унiверсальна залежнiсть продуктивностi розпилювачiв вiд в`язкостi мастила, а також залежностi тривалості затримки розпилення i зворотного витiкання мастила в ємкiсть вiд тиску, що створюється розпилювачем, i геометричних параметрiв маслопроводу,. Тривалість затримки розпилення мастила, що обумовлена обмеженням швидкості заповнення ним маслопроводу, визначається виразом

tзп = 16 lмп2 / (Н g d2) (2)

де lмп - довжина маслопроводу;

- в`язкiсть мастила;

H - тиск, що створюється розпилювачем;

g - прискорення вiльного падiння;

d - дiаметр маслопроводу.

Метою теоретичного аналiзу регулюючих властивостей системи управлiння було визначення можливостей i обмежень регулювання питомої подачi мастила параметрами системи управлiння. В аналiзi розглядався узагальнений змiшаний алгоритм управлiння як за величиною пройденої відстані, так i за часом.

Внаслiдок аналiзу отримана унiверсальна залежність питомої подачі мастила від швидкості руху та періоду спрацювання системи змащування

М = f(S0, V) (3)

де М - питома подача мастила;

S0 - перiод увiмкнення змащуючих приладiв по величинi пройденого шляху;

V - швидкiсть руху.

Запропоновано методику чисельного дослiдження унiверсальної характеристики М (S0, V) в трьох ортогональних площинах проекцiй.

На пiдставi результатiв проведених дослiджень розроблено i науково обгрунтовано рацiональний алгоритм управлiння лубрикаторами, а також запропоновано функцiональну схему, що забезпечує управління за даним алгоритмом.

Система автоматичного управлiння містить вiдповiдно до схеми, приведеної на рис. 1, датчик пройденої відстані ДП, датчик швидкостi ДС, дiльник частоти ДЧ, генератор iмпульсiв ГИ, датчик напряму руху ДН, датчик кривої ДК, пiдсилювачi У1-У4, електричнi приводи змащуючих приладiв ЭП1-ЭП4 та логiчнi елементи, що зв'язують мiж собою перелiченi блоки вiдповiдно до логiки управлiння. Схема забезпечує подачу мастила в кривій на гребінь колеса, що рухається по зовнiшнiй рейцi, передньої по напрямку руху колiсної пари кожній секцiї.

Синхронiзацiя подачi мастила по величинi пройденої відстані забезпечується датчиком відстані, а перiодичнiсть увiмкнення лубрикаторiв регулюється дiльником частоти. Датчик швидкостi забезпечує вiдключення змащуючих приладiв при низьких швидкостях руху локомотива. Асинхронний запуск генератора iмпульсiв на початку кожної кривої забезпечується зв'язком виходу датчика кривої зi входом генератора через логiчнi елементи ИЛИ1, ИЛИ2.

У четвертому роздiлi запропоновано схемнi рiшення блокiв системи автоматичного управлiння, а саме: генератора iмпульсів, датчика кривої, датчика пройденої відстані та напряму руху, дiльника частоти.

Генератор iмпульсiв виконано за функцiональною схемою, що забезпечує змiшаний алгоритм управлiння (рис. 2), та містить два одновiбратора ОВ1, ОВ2, перший з яких формує робочий iмпульс тривалiстю tі, а другий - тривалiсть Т несприйнятливого до впливу вхiдних iмпульсiв стану генератора. Кожний одновiбратор має два входи запуску, вiд вибору яких залежать тривалість iмпульсiв. При запуску генератора вiд датчика пройденої відстані тривалiсть iмпульса tі дорiвнює необхiдній тривалості розпилення tp. При запуску генератора вiд датчика кривої тривалiсть tі бiльше на величину tзп.

До схеми генератора входить напiвпровiдниковий терморезистор, що забезпечує постiйнiсть порцiї наносимого мастила при коливаннях температури та змiнах в`язкостi мастила.

Датчик кривої виконано за функцiональною схемою, яка приведена на рис. 3, i містить два датчика повороту вiзка ДПТ1, ДПТ2. Така логiчна схема датчика кривої дозволяє знизити ймовiрнiсть його помилкового спрацьовування приблизно в 5 разів.

Датчик повороту вiзка виконано з використанням герметизованих магнiтокерованих контактiв (рис. 4).

Вiдсутнiсть жорсткого механiчного контакту кузова локомотива з корпусом датчика, розмiщеного на рамi вiзка, дозволила значно пiдвищити надiйнiсть i ресурс датчика в порiвняннi з вiдомими прототипами.

Датчики пройденої відстані та напряму руху виконано у виглядi одного прилада, виконуючого обидвi функцiї одночасно. Датчик виконано безконтактним, герконовим (рис. 5). Напрям руху визначається електронною схемою по черговостi замикання герконiв у залежностi вiд напрямку обертання приводу швидкостемiру.

Датчик швидкостi являє собою пороговий прилад у виглядi цифрового фiльтру високої частоти, а дiльник частоти виконано на базi цифрового лiчильника з дешифрованим виходом i дозволяє регулювати перiодичнiсть увімкнення лубрикаторiв по величинi пройденої відстані в межах 66-297 м з інтервалом 33 м.

П`ятий роздiл присвячено розробцi методик вибору рацiональних параметрiв управлiння лубрикаторами i формування характеристики елементiв температурноi компенсацiї генератора iмпульсiв.

Запропоновано вирази для визначення рацiональних значень порцiї мастила Q1, тривалостi робочого iмпульсу tі та часу несприйнятливого стану генератора Т.

Рацiональний перiод увімкнення змащуючих приладiв Sо знаходиться по схемi, наведеній на рис. 6, як

S0 = Sр Sвсу (4)

де Sp і Sвсу - відстані, пройдені локомотивом відповідно за час розпилення мастила tи та при вимкнутому стані приладів змащування.

Кривi h(Sp) i h(Sвсу), які визначають товщину шару мастила, будуються по математичним моделям кiнетики змащувальних шарів, наведеним у третьому роздiлi.

З допомогою запропонованих моделей одержанi залежностi рацiонального перiоду ввімкнення лубрикаторiв S0 вiд швидкостi руху в кривiй та продуктивністi розпилювачiв. Мiнiмальна товщина шару мастила hmin одержана з точки зору утворення в контактi гребеня колеса з рейкою умови граничного тертя, що забезпечує достатній ступінь зниження iнтенсивностi зношування.

Методика формування характеристики елементiв температурної компенсацiї засновується на досягненнi співпадіння зкоректованої характеристики терморезистора з необхiдною, що забезпечує постiйнiсть порцiї мастила.

Необхiдна характеристика визначається за параметрами розпилювача i системи підводу мастила, а корекцiя природньої характеристики терморезистора виробляється за схемою, наведеною на рис. 7.

По розробленій методицi можуть бути визначенi необхiднi опори коректуючих резисторiв залежно вiд природної характеристики терморезистора, параметрiв хронометруючих ланцюжкiв генератора iмпульсiв, характеристик розпилювачiв та системи підводу мастила.

У шостому роздiлi наведенi результати лабораторних та експлуатацiйних дослiджень розробленої системи автоматичного управлiння локомотивними лубрикаторами.

Результати лабораторних дослiджень підтверджують правильнiсть запропонованої методики температурної компенсацiї, а також достатню адекватнiсть математичних моделей, приведених у роботi.

Шляхом вибору рацiональних параметрiв елементiв температурної компенсацiї досягненi такi умови змащування, при яких порцiя мастила Q1 в дiапазонi температури вiд 10 до 300С практично не змiнюється, а при подальшому зниженнi температури незначним чином зростає.

Запропоновано методику iнтервальної оцiнки ефективностi системи автоматичного змащування, яка дозволяє визначити ймовiрнiсть перевищення ступеня зниження iнтенсивностi зношування гребенiв будь-якого наперед заданого значення. Ця iмовiрнiсть визначається у виглядi

p(e еmin) = 0,5 + Ф [(m1 еmin m2)/ 12 еmin 22 ] (5)

де emin - задане значення мiнiмальної ефективностi;

m1, m2 - середнi статистичнi вибiрок даних, які порівнюються;

1, 2 - середнi квадратичнi вiдхилення вибiрок;

Ф - функцiя Лапласа.

Одержані залежностi ймовiрностi перевищення ефективнiстю значення emin=1 (тобто iснування ефекту взагалi) вiд рiзницi середнiх статистичних зрiвнювальних вибiрок для декiлькох значень параметра. Показано, що при значній варiацiї iнтенсивності зношування гребенiв зрiвнювальних локомотивiв об`єктивнiсть порiвняльної оцiнки суттєво залежить вiд рiзницi середнiх статистичних. В разі незначності цiєї рiзницi результати порiвнювання будуть невизначеними.

Експлуатацiйнi випробування ряду модифiкацiй систем автоматичного управлiння локомотивними лубрикаторами для локомотивiв серiй: 2М62, ВЛ8, ВЛ80, ЧС2, 2ТЭ116, ЧМЭ3, які експлуатуються у рiзних умовах, проводилися на тяговому рухомому складi Приднiпровської та Одеської залiзниць в перiод з 1989 по 1997р. Пiд час наукових дослiджень, що проводилися по ряду договорiв з метою створення високоефективного лубрикатора, було розроблено та виготовлено ряд систем автоматичного управлiння для перелiчених серiй локомотивiв, якi вiдрiзняються один вiд одного в залежностi вiд специфiки їх експлуатацiї, але в цiлому мають усi вузли та елементи системи автоматичного управлiння, запропонованійй у данiй роботi.

Внаслiдок експлуатацiйних випробувань одержанi слiдуючi результати:

- досягнуто зниження середньої iнтенсивностi зношування гребенiв колiсних пар локомотивiв у 2-4 рази;

- за рахунок використання логiчної схеми датчика кривої, яка наведена на рис.3, досягнено практично повне вилучення помилкових спрацьовувань датчика на прямих дiлянках (спостерiгалися одиночнi помилки датчика);

- зафіксовано суттєве збiльшування товщини шару мастила на бокових гранях зовнiшніх рейок на початку кривих колії при введеннi в систему автоматичного управлiння асинхронного запуску генератора iмпульсiв вiд датчика кривої;

- пiд час випробувань у дослiдних поїздках впливу подачi піску на режим змащування установлено, що наявнiсть піску у зонi контакту приводить до повного зникнення мастила з поверхнi гребеня;

- завдяки використовуванню температурної компенсацiї режиму змащування зникла необхiднiсть ручного регулювання тривалостi робочого iмпульсу генератора при змiнi температури навколишнього середовища, досягнена тривала робота розпилювачiв при низьких температурах;

- при вимиканнi датчика кривої та напрямку руху зафіксовано рiзке пiдвищення витрати мастила, забруднення екiпажної частини локомотивiв та часті боксування колiсних пар при практично незмiнній iнтенсивностi зношування гребенiв бандажiв;

Результати проведених лабораторних дослiджень та експлуатацiйних випробувань системи автоматичного управлiння локомотивними лубрикаторами вказують на те, що запропонованi в дисертацiйнiй роботi математичнi моделi, методики та технiчнi рiшення є ефективними i можуть бути широко використані при проектуваннi та впровадженнi систем автоматичного змащування гребенiв колiсних пар локомотивiв.

В додатках приведено статистичні дані щодо інтенсивності зносу гребенів локомотивів, які одержані за результатами обмірювань колісних пар у локомотивних депо Придніпровської залізниці.

боксування колiсний змащувальний локомотив

ВИСНОВОК

Робота присвячена рiшенню важливої, актуальної, що має велике практичне значення, задачі - автоматизацiї змащування гребенiв колiс рухомого складу, зокрема локомотивiв, з метою зниження інтенсивності зносу гребенів, а також зниження питомої витрати мастила та забруднення мастилом екіпажної частини рухомого складу і колії.

В ходi виконання даної роботи одержані слiдуючi результати:

1. Шляхом аналiзу факторiв, впливаючих на iнтенсивнiсть зносу гребенiв колiс локомотивiв, встановлено, що до параметрiв, які обов'язково повинні враховуватися системою автоматичного управлiння лубрикаторами, необхiдно вiднести кривизну колії та розташування колiсної пари в екiпажi по вiдношенню до напрямку руху локомотива.

2. Запропоновано методику визначення оптимального ступеня зниження інтенсивності зношування гребенів, що забезпечує відсутність технологічного зносу бандажу локомотива.

3. Встановлено мінімальну товщину шару мастила на поверхні гребеня, що забезпечує потрібний ступінь зниження інтенсивності його зносу при мінімальній питомій витраті мастила.

4. Внаслідок дослідження характеристик пристроїв і системи подачі мастила одержані експериментальні залежності продуктивності розпилювачів вiд величини тиску повiтря та в`язкостi мастила. Запропоновано теоретичні та експериментальнi залежностi тривалості затримки розпилення вiд параметрiв маслопроводу, в`язкостi мастила та розріджування, що створюється розпилювачем.

5. Проведено теоретичнi та експериментальнi дослiдження кiнетики змащувальних шарiв на поверхнi гребеня з урахуванням дії на мастило відцентрової сили. Встановлено максимально допустиму з умов забезпечення необхідної якості лубрикації дозу мастила в залежностi вiд швидкостi руху.

6. Запропоновано математичну модель кiнетики шарiв мастила при контактуваннi гребеня колеса локомотива з голiвкою рейки. Одержано залежність змiни середньої товщини мастильного шару на поверхнi гребеня від числа обертів колеса.

7. Отримано універсальну залежність питомої подачі мастила від швидкості руху та періоду спрацьовування приладів змащування, яка дозволяє прогнозувати витрати мастила при будь-якому алгоритмі управління.

8. Запропоновано раціональний алгоритм управління змащувальними приладами, а також методику вибору рацiональних параметрiв регулювання подачею мастила, які забезпечують високу ефективність змащування гребенів при мінімальній витраті мастила.

9. Розроблено систему автоматичного управлiння змащувальними приладами, що забезпечує виконання запропонованого раціонального алгоритму.

10. Запропоновано методику iнтервальної оцiнки ефективностi системи автоматичного змащування гребеня, яка дозволяє визначити ймовiрнiсть перевищення ступеня зниження iнтенсивностi зношування гребенiв будь-якого наперед заданого значення.

11. Використання результатів досліджень, приведених в дисертації, забезпечує зниження iнтенсивностi зносу гребенiв колiсних пар локомотивiв у 2 - 4 рази.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ:

1. Афанасов А.М. Анализ результатов испытаний распылителей для смазки гребней колес локомотивов системы ДИИТа / Совершенствование устройств электрического транспорта. Сборник научных трудов. ДИИТ, 1995. - С.41 - 44.

2. Афанасов А.М., Гетьман Г.К., Михайленко Ю.В. Анализ результатов эксплуатации гребнесмазывателей системы ДИИТа на Приднепровской железной дороге / Совершенствование устройств электрического транспорта. Сборник научных трудов. ДИИТ, 1995. - С. 53 - 57.

3. Афанасов А.М. Системы автоматического управления гребнесмазывателями локомотивов Совершенствование устройств электрического транспорта. Сборник научных трудов. ДИИТ, 1995. - С. 28

4. Афанасов А.М. Математическая модель кинетики смазочных слоев при контактировании гребня колеса с рельсом / Математичне моделювання в інженерних та економічних задачах транспорту. Збірник наукових праць. ДІІТ, 1999. - С. 29 - 33.

5. Афанасов А.М. К интервальной оценке степени снижения интенсивности изнашивания гребней колесных пар локомотивов / Математичне моделювання в інженерних та економічних задачах транспорту. Збірник наукових праць. ДІІТ, 1999. - С. 26 - 29.

6. Афанасов А.М. Анализ кинетики смазочных слоев на свободной поверхности гребня колеса рельсового транспортного средства / Підвищення ефективності роботи приладів електричного транспорту. Міжвузівський збірник наукових праць. Дніпропетровськ, 1999. - С. 154 - 159.

7. Афанасов А.М. Теоретические и экспериментальные исследования режимов подачи смазки жидкостными лубрикаторами эжекционного типа в зависимости от температуры окружающей среды / Приднiпровський науковий вiсник. 1998.-N105(172) - С.24 - 27.

8. Афанасов А.М. К определению минимальной толщины смазочного слоя гребней колес рельсового подвижного состава / Приднiпровський науковий вiсник. 1998.-N101(168) - С.95 - 97.

9. А.с. 1759703 СССР, МКИ В61 К 3/02. Устройство для смазки гребней колесных пар / Г.К. Гетьман, А.И. Кийко, Г.П. Круш, А.М. Афанасов, В.С. Сахарюк {CCCР). - № 4817990/11; Заявлено 24.04.90. Опубл. 07.09.92. Бюл. № 33.

10. Афанасов А.М. Оптимизация управления режимами смазывания гребней колесных пар локомотивов // Труды IХ Междунар. конф. “Проблемы механики железнодорожного транспорта”. -1996.- С.48.

11. Гетьман Г.К., Афанасов А.М., Швец А.В. Статистический анализ износа гребней колесных пар локомотивов на Приднепровской железной дороге // Труды IХ Междунар. конф. “Проблемы механики железнодорожного транспорта”. -1996.- С.69.

АНОТАЦІЇ

Афанасов А.М. Автоматизацiя управлiння системою змащування гребенів коліс локомотивів. - Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата технiчних наук за спецiальнiстю 05.22.07 - рухомий склад залiзниць і тяга поїздiв. -Днiпропетровський державний технiчний унiверситет залiзничного транспорту, Дніпропетровськ, 1999.

Захищається рукопис, що мiстить опис шляхiв оптимiзацiї управлiння режимами змащування гребенiв колiсних пар локомотивiв бортовими лубрикаторами. Запропоновано рацiональний алгоритм управлiння змащуючими приладами, що забезпечує значну економiю змащувальних матерiалiв, зниження ступеня забруднення мастилом екiпажної частини локомотива та ймовiрностi боксування колiсних пар в режимі змащування при високому ступені зниження iнтенсивностi зношування гребенiв.

Розроблено систему автоматичного управлiння, що реалiзує оптимальний алгоритм регулювання режимiв змащування, а також методику вибору рацiональних параметрiв управлiння.

Отриманi результати можуть бути використані при розробці приладiв та систем автоматичного змащування гребенiв колiс рейкового рухомого складу.

Ключовi слова: локомотив, гребінь колiсної пари, iнтенсивнiсть зношування, лубрикатор, система автоматичного управлiння, ефективнiсть, боксування, математичне моделювання.

Afanasov А.М. Automation of control by lubrication system of locomotive wheel flanges.- Мanuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.22.07 - mobile structure of railways and draft of trains. The Dniepropetrovsk state technical university of a railway transport, Dniepropetrovsk, 1999.

The manuscript including the description of ways of optimisation of controlling by modes of greasing of flanges of wheel pairs of locomotives onboard lubricator is protected. The rational algorithm of controlling of greasing devices is offered which provides significant economy of lubricant materials, decrease of a degree of pollution with greasing mechanical of a part of the locomotive and probability boxing of wheel pairs at a high degree of intensity of wear process of flanges.

The system of automatic control realising optimum algorithm of regulation of modes of greasing, and also technique of a choice of rational parameters of management is developed.

The received results can be used at the decision of tasks of development of devices and systems of automatic greasing of flanges of wheels of the rail rolling-stock.

Key words: the locomotive, flanges of wheel pair, intensity of deterioration, lubricator, system of automatic control, efficiency, boxing, mathematical modelling.

Афанасов А.М. Автоматизация управления системой смазывания гребней колес локомотивов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.07 - подвижной состав железных дорог и тяга поездов.- Днепропетровский государственный технический университет железнодорожного транспорта, Днепропетровск, 1999 .

Защищается рукопись, включающая описание путей оптимизации управления режимами смазывания гребней колесных пар локомотивов бортовыми лубрикаторами. Предложен рациональный алгоритм управления смазывающими устройствами, учитывающий кривизну рельсового пути в плане, скорость и направление движения локомотива. Постоянство удельной подачи смазки обеспечивается путем применения алгоритма управления лубрикаторами по длине пройденного пути.

Предложена математическая модель кинетики смазочных слоев при контактировании гребня колеса с головкой рельса при движении в кривой, позволяющая оптимизировать периодичность включения лубрикаторов. Получена зависимость рационального периода включения лубрикаторов по длине пройденного пути от скорости движения локомотива в кривой и производительности смазывающих устройств.

Разработана система автоматического управления локомотивными лубрикаторами, обеспечивающая оптимальный алгоритм регулирования подачей смазки, позволяющий снизить удельный расход смазочного материала, степень загрязнения смазкой экипажной части локомотива и вероятность боксования колесной пары в режиме смазывания. Использование в системе автоматического управления элементов температурной компенсации обеспечивает поддержание постоянства порции подаваемой смазки при изменениях производительности распылителей из-за колебаний температуры окружающей среды и изменения вязкости смазки.

Предложена методика определения рациональной степени снижения интенсивности изнашивания гребней, а также методика интервальной оценки эффективности системы автоматической смазки гребней, дающая возможность определения вероятности превышения эффективностью заданного минимального уровня.

Результаты лабораторных исследований, приведенные в диссертации, подтверждают адекватность разработанных в работе математических моделей и высокую эффективность предложенных методик.

В результате проведенных эксплуатационных испытаний разработанной системы автоматического управления локомотивными лубрикаторами получено снижение интенсивности износа гребней колесных пар локомотивов в 2 - 4 раза.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке устройств и систем автоматической смазки гребней колесных пар тягового подвижного состава.

Ключевые слова: локомотив, гребень колесной пары, интенсивность изнашивания, лубрикатор, система автоматического управления, еффективность, боксование, математическая модель.

Размещено на Allbest.ur