Створення трибологічної моделі контактного зношування залізничних рейок залежно від параметрів процесу шліфування

Abstract

Проблематика. Сучасні умови експлуатації залізничного транспорту характеризуються збільшенням потужностей локомотивів, швидкостей руху поїздів, вантажопідйомності вагонів, що призводить до збільшення силових впливів на залізничну колію. Екстремальні умови експлуатації призводять до збільшення зношування і пошкодження рейок, від надійності яких залежить не тільки безпеку руху, а й економічні показники діяльності залізниці. Шліфуванням рейок виконують видалення дефектних шарів матеріалу з їх поверхні. Таким чином забезпечуються необхідні розміри і точність форми, а також якість поверхні рейок в процесі їх експлуатації. Мета дослідження. Розробка трибологічної моделі контактного зношування рейок під час їх експлуатації залежно від параметрів процесу шліфування (температура t, припуск на обробку ae, лінійна швидкість шліфувального круга V). Методика реалізації. Дослідження зношування та контактного пошкодження поверхонь зразків, вирізаних із шліфованих рейок, проводилися на машині тертя М-22М. Дослідження здійснювались шляхом сухого тертя зразка (вирізаний з рейки) із контрзразком з матеріалу, що використовується при виготовленні залізничних коліс, протягом 1 години при цьому шлях тертя складав - 3,60 км. Зразки зважувались на вагах ВЛР-200 до та після виконання дослідження на машині тертя. В результаті для кожного зразка було визначено величину масового зношування. В програмі ANSYS створена чисельна модель для моделювання методом скінчених елементів контакту колеса з рейкою для встановлення розподілу контактних тисків та величини інтенсивності зношування рейки. Результати дослідження. На основі результатів трибологічних досліджень була отримана емпірична залежність інтенсивності зношування зразка рейки від параметрів процесу шліфування. Оскільки умови контакту зразка рейки з контрзразком під час трибологічних досліджень та при реальному контакті колеса з рейкою різні, було виконано приведення отриманої емпіричної залежності до реальних умов контакту колеса з рейкою. Моделювання контакту колеса з рейкою виконувалось в програмі ANSYS. Залежності, що наведені в роботі, використовувались в програмі для обчислення інтенсивності зношування рейки відповідно до розподілу контактного тиску в контактній зоні колеса і рейки. Результати роботи можуть знайти практичне застосування на залізничному транспорті для прогнозування впливу параметрів процесу шліфування на інтенсивність зношування рейки. Висновки. На основі експериментальних даних, отриманих з трибологічних експериментів на машині тертя М-22М із шліфованими зразками рейок, була отримана залежність для наближеного вичначення інтенсивності зношування рейки в залежності від параметрів процесу шліфування (температура t, припуск на обробку ae, лінійна швидкість шліфувального круга V). Розроблена математична модель для обрахунку контактного тиску та величини інтенсивності зношування рейки в залежності від кількості циклів навантаження в програмі ANSYS.

Keywords

• шліфування рейок
• інтенсивність зношування
• поверхнева твердість
• трибологічні властивості.