УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ПРОЦЕССА ДВИЖЕНИЯ КОЛЕСА ПО РЕЛЬСУ

Полезная модель относится к разделу машиностроения, в частности к исследованию износа пар трения.
Известна испытательная установка А135 фирмы Roell-Amsler. Она позволяет исследовать характеристики трения и износа подобранных пар материалов при наличии и отсутствии смазки. Можно исследовать процессы трения как при скольжении, так и при качении. Перемещение одного из образцов в осевом направлении моделирует процесс набегания гребня. Для проведения исследований машина была полностью переоборудована. Так, все механические измерительные компоненты были заменены электронными. Обычно для исследований используют вращающиеся цилиндрические образцы. Оба вала приводятся во вращение от одного редуктора, причем частота вращения верхнего на 10% ниже. Из результатов исследования геометрии контакта колесо-рельс известно, что наибольший износ рельса вызывается набеганием гребня колеса. В этом режиме происходит наложение движений качения и проскальзывания. Гребень колеса скользит по боковой грани головки рельса при одновременном качении бандажа по ее поверхности катания. В результате пластических деформаций в точках соприкосновения гребня с боковой гранью головки рельса контактная поверхность увеличивается. В связи с этим износ боковой грани под действием набегающего гребня, вызывающим высокие напряжения сдвига, значительно больше, чем в зоне качения. Этим фактором обусловлен выбор специальной формы образцов. [1]
За прототип принято устройство, в котором парой трения являются образцы специальной формы для моделирования процесса набегания гребня колеса на рельс. Устройство основано на базе токарно-винторезного станка 1К62. Оно состоит из модели рельса, выполненной в виде диска с пропилом, закрепленного в шпинделе токарно-винторезного станка при помощи оправки, модели колеса. Крепление модели рельса производится с помощью планшайбы и гайки. На суппорте станка крепится приспособление с расположенными внутри датчиками универсального динамометра и установленной вилкой, в центрах которой размещается модель колеса. Модель колеса с помощью поперечной подачи подводится к модели рельса так, чтобы был устойчивый контакт. В данном устройстве имитируется непрерывность процесса движения колеса по рельсу и пропил на модели рельса имитирует стык рельсов, что максимально приближает работу моделей колеса и рельса к натуральным условиям. Скорость вращения устройства регулируется с помощью коробки скоростей станка. Взаимодействие данных моделей колеса и рельса обеспечивается продольной и поперечной подачами суппорта станка, с помощью которых выставляются усилия, действующие на колесо в процессе эксплуатации, которые в свою очередь контролируются измерительными приборами универсального динамометра. [2]
Недостатком этой установки является недостаточно точная имитация процесса движения колеса по рельсу из-за того, что модель рельса выполнена в виде диска.
На фиг.1 изображена схема устройства.
Новое испытательное устройство было создано на базе поперечно-строгального станка модели 735. Устройство состоит из модели колеса 1, установленной в центрах вилки 2, закрепленной в приспособлении на суппорте поперечно-строгального станка, и модели рельса 3. Модель колеса изготовлена из колесной стали, профиль которого соответствует профилю катания колеса. Модель рельса выполнена прямолинейной из рельсовой стали, жестко закреплена на столе поперечно-строгального станка при помощи плиты 4. Модель рельса имеет профиль, соответствующий профилю рельса. С целью имитации циклического взаимодействия колеса со стыковым соединением звеньев рельсовой нити на модели рельса выполнен пропил 5 (фиг.2) в средней части, параллельный оси вращения модели колеса. Модель колеса имеет возможность нагружения в вертикальном направлении и перемещения вдоль модели рельса.
Форма профилей рабочих поверхностей колеса и рельса на моделях уменьшены в 3 раза.
Таким образом, был получен наиболее эффективный и точный способ оценки поведения материалов в таких комплексных системах, как пара трения колесо-рельс в лабораторных условиях.
1. М.Grebeet al. Eisenbahningenieur, 2001, №4, S.48-57
2. Пат. 98070 Российская федерация, МПК G01M 17/10 Устройство для имитации процесса движения колеса по рельсу/ А.А.Ражковский, А.Г.Петракова, Т.Г.Бунькова; заявитель и патентообладатель Омский гос. ун-т путей сообщения. - №2010118122; заявл. 05.05.10; опубл. 27.09.10 - 2 с.