Моделювання процесу зношування колісної пари локомотива та рейки під час буксування у кривій
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро
Abstract
UKR: Мета. У цій статті передбачено провести аналіз процесу зношування бандажів колісної пари локомотива та рейок у кривих ділянках рейкової колії з використанням формалізації показника зносу гребенів за цикл буксування колісної пари. Методика. У процесі розробки моделі зношування колісної пари локомотива було розглянуто явище буксування під час реалізації тягового моменту та визначено функції швидкості ковзання в точці контакту колеса з рейкою. На основі отриманих функцій запропоновано аналітичний вираз для визначення фактора зносу бандажів і гребенів. Для спрощення практичних розрахунків уведено поняття відносного показника зносу гребеня колісної пари й запропоновано аналітичний вираз для його визначення. Результати. Проведені дослідження показують, що буксування колісних пар локомотивів під час реалізації тягового моменту є одним із вирішальних факторів, який визначає знос гребенів. Істотного зниження результуючого ковзання гребеня під час буксування можна досягти за рахунок зменшення часу спрацьовування пристроїв протибуксувального захисту. Також слід відзначити, що результуюче ковзання зменшується більшою мірою, ніж збільшується швидкодія протибуксувального захисту. Наукова новизна. У цьому дослідженні вперше запропоновано модель процесу зношування бандажів і гребенів колісних пар під час буксування локомотива у кривій, де фактор зносу гребеня колеса представлено у вигляді сумарної робота сил тертя за цикл буксування. Практична значимість. Запропоновану аналітичну модель можна використовувати під час прогнозування ресурсу бандажів колісних пар локомотивів та в разі нормування мас поїздів на ділянках залізниці зі складним планом і профілем колії.
ENG: Purpose. This article is aimed at analyzing the wear process of locomotive wheelset and rail bands in curved sections of the rail track using the formalization of the ridge wear indicator for the wheelset slippage cycle. Methodology. In the process of developing a model for the wear of a locomotive wheelset, the phenomenon of slippage during the realization of traction torque was considered and the sliding speed functions at the point of contact between the wheel and the rail were determined. On the basis of the obtained functions, an analytical expression for determining the wear factor of the rims and ridges is proposed. To simplify practical calculations, the concept of the relative wear rate of the wheel ridge is introduced and an analytical expression for its determination is proposed. Findings. Our studies show that the slippage of locomotive wheelsets during the realization of traction torque is one of the decisive factors that determines the wear of the ridges. A significant reduction in the resulting ridge slip during slippage can be achieved by reducing the response time of anti-skid devices. It should also be noted that the resulting slip decreases to a greater extent than the speed of the snowplow protection increases. Originality. In this study, for the first time, a model of the wear process of wheel set tires and rims during locomotive slippage is pro-posed in a curve, where the wheel rim wear factor is represented as the total work of friction forces per slippage cycle. Practical value. The proposed analytical model can be used to predict the service life of locomotive wheel sets and to standardize train weights on railroad sections with a complex track plan and profile.
ENG: Purpose. This article is aimed at analyzing the wear process of locomotive wheelset and rail bands in curved sections of the rail track using the formalization of the ridge wear indicator for the wheelset slippage cycle. Methodology. In the process of developing a model for the wear of a locomotive wheelset, the phenomenon of slippage during the realization of traction torque was considered and the sliding speed functions at the point of contact between the wheel and the rail were determined. On the basis of the obtained functions, an analytical expression for determining the wear factor of the rims and ridges is proposed. To simplify practical calculations, the concept of the relative wear rate of the wheel ridge is introduced and an analytical expression for its determination is proposed. Findings. Our studies show that the slippage of locomotive wheelsets during the realization of traction torque is one of the decisive factors that determines the wear of the ridges. A significant reduction in the resulting ridge slip during slippage can be achieved by reducing the response time of anti-skid devices. It should also be noted that the resulting slip decreases to a greater extent than the speed of the snowplow protection increases. Originality. In this study, for the first time, a model of the wear process of wheel set tires and rims during locomotive slippage is pro-posed in a curve, where the wheel rim wear factor is represented as the total work of friction forces per slippage cycle. Practical value. The proposed analytical model can be used to predict the service life of locomotive wheel sets and to standardize train weights on railroad sections with a complex track plan and profile.
Description
А. Афанасов: ORCID 0000-0003-4609-2361; С. Голік: ORCID 0000-0002-7697-3832; С. Буряк: ORCID 0000-0002-8251-785Х; О. Кравчуновський: ORCID 0000-0001-9817-4807; Є. Федоров: ORCID 0000-0002-2930-2796; О. Гололобова: ORCID 0000-0003-1857-8196
Keywords
моделювання, залізничний транспорт, локомотив, зношування, фактор зносу, буксування, колісна пара, гребінь колісної пари, бандаж колісної пари, рейки, крива, modeling, railroad transport, locomotive, wear, wear factor, slippage, wheelset, wheelset ridge, wheelset band, rails, curve, КЕРС, КАТ, КТМ
Citation
Афанасов А. М., Голік С. М., Буряк С. Ю., Кравчуновський О. Г., Федоров Є. Ф., Гололобова О. О. Моделювання процесу зношування колісної пари локомотива та рейки під час буксування у кривій. Наука та прогрес транспорту. 2023. № 1. С. 47–54. DOI: 10.15802/stp2023/280012.