Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области исследования процессов трения и изнашивания, в частности к способам определения коэффициента колеса тяговой единицы с рельсом. Задачей является повышение эффективности и точности определения коэффициента сцепления колеса с рельсом путем учета многофакторного влияния климатических условий, а также моделирования реальных условий эксплуатации. Способ определения коэффициента сцепления колеса с рельсом состоит в том, что задают движение колесу относительно рельса, в момент трогания определяют величину силы тяги на ободе колеса, нагрузку и их отношение - коэффициент сцепления. Одновременно регистрируют параметры окружающей среды: температуру и относительную влажность, а также температуру поверхности головки рельса. Определяют величину степени увлажнения поверхности трения, соответствующую найденному значению коэффициента сцепления. Испытания проводят в климатической камере на физически подобной модели, что позволяет задавать степень увлажнения поверхности трения. По результатам испытаний формируют банк данных о зависимостях коэффициента сцепления от степени увлажнения поверхности трения для различных условий эксплуатации, получают информацию со спутника о параметрах окружающей среды: температуре и относительной влажности, а также температуре поверхности головки рельса для конкретных районов эксплуатации железных дорог, и путем увеличения информации из банка данных получают уточненное значение коэффициента сцепления для реальных объектов. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2075057
Класс(ы) патента: G01N19/02
Номер заявки: 5014268/28
Дата подачи заявки: 08.07.1991
Дата публикации: 10.03.1997
Заявитель(и): Лужнов Юрий Михайлович; Кондратенко Сергей Александрович; Евдокимов Юрий Андреевич; Дымов Николай Владимирович; Алексенко Владимир Михайлович; Матва Александр Михайлович; Волков Игорь Васильевич
Автор(ы): Лужнов Юрий Михайлович; Кондратенко Сергей Александрович; Евдокимов Юрий Андреевич; Дымов Николай Владимирович; Алексенко Владимир Михайлович; Матва Александр Михайлович; Волков Игорь Васильевич
Патентообладатель(и): Лужнов Юрий Михайлович; Кондратенко Сергей Александрович; Евдокимов Юрий Андреевич; Дымов Николай Владимирович; Алексенко Владимир Михайлович; Матва Александр Михайлович; Волков Игорь Васильевич
Описание изобретения: Изобретение относится к способам определения коэффициента сцепления колеса с рельсом.
Известен способ определения коэффициента сцепления колеса с рельсом, заключающийся в том, что задают движение колесу относительно рельса, в момент трогания определяют силу тяги на ободе колеса, нагрузку и их отношение - коэффициент сцепления /1/.
Недостатком известного способа является то, что не учитывается влияние климатических факторов на состояние поверхности трения.
Известен также способ определения коэффициента сцепления колеса с рельсом, заключающийся в том, что регистрируют температуру поверхности головки рельса, температуру и относительную влажность окружающей среды; по психрометрическим таблицам определяют степень увлажнения Р/РS поверхности трения, одновременно задают движение колесу относительно рельса, в момент трогания определяют величину силы тяги на ободе колеса, нагрузки и их отношение коэффициент сцепления, соответствующий данной степени увлажнения поверхности трения /2/.
Данный способ не позволяет ввиду невозможности в процессе испытаний управления климатическими факторами в широком диапазоне варьировать величину степени увлажнения Р/РS поверхности трения, что исключает возможность учета многофакторного влияния климатических условий на величину коэффициента сцепления. Кроме того, проведение испытаний на участках железнодорожного пути, находящегося в постоянной эксплуатации, предполагает выделение "окон" в графике движения поездов и снижает показатели безопасности движения.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и точности определения коэффициента сцепления колеса с рельсом путем учета многофакторного влияния климатических условий, а также моделирования реальных условий эксплуатации.
Для выполнения этой задачи в известном способе, заключающемся в том, что задают движение колесу относительно рельса, в момент трогания определяют величину силы тяги на ободе колеса, нагрузку на колесо, определяют температуру tp поверхности головки рельса, температуру t и относительную влажность ρ окружающей среды, с учетом которых определяют степень увлажнения Р/РS рельса, определяют для этих параметров коэффициент jo сцепления колеса с рельсом, согласно изобретению, испытания проводят в климатической камере на физически подобной модели, задают изменение степени увлажнения Р/РS и различные соотношения tp, t и ρ, получают банк данных о зависимостях коэффициента сцепления jo от степени увлажнения рельса и параметров окружающей среды: температуре окружающей среды t, температуре рельса tp и относительной влажности окружающей среды для конкретных районов эксплуатации железных дорог, по которым определяют уточненное значение коэффициента сцепления Ψo для реальных объектов.
На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа определения коэффициента сцепления колеса с рельсом.
Схема реализации способа определения коэффициента сцепления колеса с рельсом содержит образец 1, представляющий собой физическую модель колеса, совершающий движение относительно контробразца 2, являющегося физической моделью рельса, блок измерения параметров окружающей среды 3, установленный для регистрации температуры и относительной влажности воздуха, датчик 4 поверхностной температуры головки рельса, датчик нагрузки 5, датчик силы тяги 6, климатическую камеру 7, блок обработки информации 8, спутник 9 и реальный рельс 10 железнодорожного пути.
Способ реализуется следующим образом. С применением метода физического подобия создают физическую модель колеса и рельса, испытания проводят в климатической камере, задают сочетания уровней температуры окружающей среды и относительной влажности, задают движение модели колеса относительно модели рельса, определяют температуру поверхности головки рельса, в момент трогания определяют величину силы тяги на ободе колеса, нагрузку на колесо и их отношения коэффициент сцепления, определяют степень увлажнения рельса Р/РS и получают банк данных о зависимости коэффициента сцепления от степени увлажнения поверхности трения Ψo= f(P/Ps) получают информацию о параметрах окружающей среды температуре окружающей среды t, температуре рельса tp и относительной влажности окружающей среды ρ для конкретных районов эксплуатации железных дорог и получают уточненное значение коэффициента сцепления jo для реальных объектов.
Конкретный пример осуществления заявляемого способа.
Заявляемый способ был реализован на физической модели рельса, выполненной в масштабе 1 5 из одинаковых с оригиналом материалов. Моделировались процессы "трения-сцепления" электровоза ВЛ8. Нагрузка на колесо при моделировании составила 255 Н. В процессе испытаний два параметра окружающей среды фиксировались, а третий варьировался таким образом, чтобы полученные по психрометрическим таблицам значения степени увлажнения Р/РS поверхности трения располагались относительно равномерно во всем диапазоне изменения данного параметра, заключенном в интервале от 0 до 1. Исследуемая зависимость Ψo= f(P/Ps) представляет собой существенно нелинейную функцию, которая в общем случае аппроксимируется полиномом 9-ой степени. Для наглядности воспользуемся опытными данными, отвечающими пологому участку кривой Ψo= f(P/Ps), в пределах которого не имеются локальные экстремумы исследуемой функции. Этому участку кривой соответствуют опытные данные, полученные в результате фиксации двух параметров окружающей среды: относительной влажности ρ 80% и температуры рельса tp 22oC, путем варьирования третьего параметра температуры окружающей среды t. Задавалась температура t 16,6oC, по психрометрическим таблицам найдено значение Р/РS 0,648.
На физической модели этой степени увлажнения поверхности трения отвечает значение коэффициента сцепления jo= 0,327. После определения значений Р/РS и Ψo эта пара опытных данных поступает в блок обработки информации, в котором формируется банк данных. Аналогично получаем при t 20,9oC Р/РS 0,748, которому соответствует значение Ψo 0,335, а при t 23o и Р/РS 0,85 значение Ψo 0,352. Со спутника поступила информация, что в рассматриваемом районе эксплуатации параметры окружающей среды принимают следующие значения: t 18,2oC, ρ 62% tp 15,4oC. Находим по таблицам значение Р/РS 0,741, в соответствии с которым из банка данных извлекаются отвечающие рассматриваемому типу электровоза Вл8 опытные данные, аппроксимированные посредством известных математических методов. Для рассматриваемых трех пар опытных данных блоком обработки информации в соответствии с алгоритмом метода наименьших квадратов при среднеквадратичной погрешности аппроксимации ε = 1,08·10-11 получена следующая зависимость:
Ψo= 0,483-0,519(P/Ps)+0,429(P/Ps)2.
подстановка в которую значения Р/РS, определенного для сочетания параметров окружающей среды рассматриваемого района эксплуатации, позволяет определить уточненное значение коэффициента сцепления Ψo= 0,334 который может быть реализован при данной степени увлажнения поверхностей трения в пятне контакта колеса и рельса.
Формула изобретения: Способ определения коэффициента сцепления колеса с рельсом, заключающийся в том, что задают движение колесу относительно рельса в момент трогания, определяют величину силы тяги на ободе колеса и нагрузку на колесо, регистрируют температуру tр поверхности головки рельса, температуру t и относительную влажность ρ окружающей среды, с учетом которых определяют степень Р/Рo увлажнения рельса и определяют для этих параметров коэффициент jo сцепления колеса с рельсом, отличающийся тем, что испытания проводят на физически подобной модели в климатической камере, в которой задают изменение степени Р/Рo увлажнения рельса и различные сочетания параметров tр, t и ρ окружающей среды, определяют зависимости коэффициента jo сцепления от степени увлажнения и параметров окружающей среды, по котором получают уточненное значение коэффициента сцепления для реальных объектов.