Повышение износостойкости гребней колес в системе колесо-рельс, на примере путевой машины МПТ-4, МПТ-6

Введение
Несоответствие параметров взаимодействия пути и подвижного состава на путевой линии стран РФ и других стран привело к резкому росту числа дефектов рельсов, интенсивному износу рельсов и колес.
Устранение чрезмерного сужения рельсов положительно сказалось на уменьшении дефектов рельсов и колес.
Совершенствование методов определения рациональных методов колебательного взаимодействия и контроля за развитием систем, инструментов и материалов, снижения износа элементов гусениц и промышленного прокатного оборудования, а также увеличения срока службы колес, имеющих практическое значение. Реализация этих задач позволяет обеспечить:
увеличение ресурса колес;
снижение устойчивости к движению поездов на кривых и прямых участках пути с экономией топливно-энергетических ресурсов; повышение уровня безопасности движения на железнодорожном транспорте;
случшение экологических показателей железнодорожного транспорта (снижение шума, вибрации и загрязнения окружающей среды).
Условия соединения по бокам рабочих поверхностей колес и штоков определяются опорами. Для решения проблемы увеличения ресурса колес и рельсов необходимо, опираясь на знание литературы, изучить работу локомотива, рассмотреть причины износа и улучшить условия реакции подвижного состава.






1. Взаимодействие элементов колёсных пар СПСС и рельсов
1.1 Виды СПСС
Самоходные специальные передвижные машины-это специальные грузовые машины, предназначенные для перевозки материалов для производственных работ или доставки рабочих на рабочее место, автономные железнодорожные строительные машины для перевозки тяговых вагонов.
В зависимости от вида выполняемых работ локомотивы подразделяются на коробчатые (грузовые и пассажирские), шунтовые и промышленные, в том числе работающие в составе тягового агрегата [1].
Тяговые функции подвижного состава выполняют вагоны: электрические и дизельные поезда, вагоны и некоторые специальные самоходные переносные устройства-локомотивы и взлетно-посадочные полосы. Это самоходный пассажирский транспорт, используемый для перевозки пассажиров, рабочих и оборудования низкой плотности к месту работы, инспекционных поездок и т. д. Достаточное количество самоходных (автоматических) и несамоходных (глубоководных) пассажирских вагонов, кабин главного и заднего управления создает электрическую компанию для профессиональных пригородных или межрегиональных пассажирских перевозок (включая высокоскоростную связь).
В зависимости от источника питания самоходный подвижной состав подразделяется на автономный и неавтономный [1].
Самоходный подвижной состав включает тепловозы, моторные локомотивы, газотурбовозы, тепловозы, двигатели, железнодорожные автобусы и другие самоходные мобильные устройства, оснащенные первичным двигателем, вырабатывающим механическую энергию из жидкого, твердого или газообразного топлива на устройстве.
Тепловозы, дизельные поезда, автобусы, легковые автомобили и самоходные передвижные установки с жидким дизельным топливом, некогда служившие источником энергии, оснащены двигателем внутреннего сгорания-дизелем, преобразующим тепловую энергию сгорания топлива. Это самоходные мобильные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания малой мощности - автоматическими машинами для работы и поддержки, которые нужны.
Газотурбинные двигатели, работающими на топливе низкого качества (мазут, сырая нефть, сжиженный газ), могут развивать очень высокую тягу. В газотурбинном двигателе энергия сжатого и нагретого газа при механическом движении превращается в вал газовой турбины. Недостатком газотурбовозов является их низкий КПД при неполной нагрузке и инерции, поэтому в настоящее время использование таких локомотивов не получило широкого распространения[2].
Паровозы используют паровой двигатель в качестве источника механической энергии, где для нагрева воды используется тепловая энергия сгоревшего топлива, которое, в свою очередь, превращается в пар, расширяется и поочередно присоединяется к поршням к ведущим колесам. Из-за низкого КПД Локомотива (не более 25%) и жесткости его элементов локомотивы были выведены из нормальной эксплуатации.
Это не автономный резервуар, не основной источник энергии, который он получает через существующие коллекторы и контактную сеть стационарных источников - тяговые станции.
Электрическая энергия преобразуется в механическую энергию с электрическими тяговыми двигателями [2].
К неавтономному самоходному подвижному составу (электроподвижному составу, ЭПС) относятся электровозы и электропоезда.
Основные характеристики машин: тип прикладываемой силы, тип трансмиссии, осевой тип, длина (с автоматическими цепями по осям), вес на стыке (комбинированный), высокая тяга и конструктивная скорость.
Самоходные специальные передвижные машины-это специальные грузовые машины, предназначенные для перевозки материалов для производственных работ или доставки рабочих на рабочее место, автономные железнодорожные строительные машины для перевозки тяговых вагонов.
Обычные кузова предназначены для размещения сборочных единиц и комплектов (силовая установка, трансмиссия). Тело также воспринимает и передает вертикальные силы, возникающие в результате аэробных движений и работы специального оборудования.
Дополнительная рама, два продольных квадратных сечения швеллер балок. Балки соединяются друг с другом посредством регулирующих направляющих и промежуточных поперечных креплений. Стороны каркаса усилены продольными каналами, соединенными с опорными кронштейнами и основной продольной балкой. Для установки колесных пар в основную продольную балку приваривают оси, на которые опираются цилиндрические пружины подвески, и направляющие пластины из листовой стали [7].
Рама имеет пол из гофрированного стального листа, в котором имеются отверстия и ворота для установки оборудования и входа. Например, лампы с высокой мощностью двигателя представляют собой нижнюю дверь в консольной части шасси, которая позволяет двигателю управлять снизу и предотвращает попадание пыли, снега и других посторонних предметов под капот.
В зависимости от конструкции примененного на ССПС автосцепного оборудования концевая часть рамы может иметь свои особенности. Так, если на ССПС устанавливается фрикционная автосцепка, на раме предусматриваются упоры 7, для установки поглощающего аппарата. При установке на ССПС жесткой паровозной автосцепки на буферном брусе болтами закрепляется ударная розетка 11.
На раме предусмотрены кронштейны 9, 10 для крепления оборудования. В местах захода на платформу предусмотрены подножки. В зависимости от назначения ССПС конструкция боковых сторон рамы может также быть различной. Например, на раме автодрезины ДГКУ имеются откидные борта, а на раме автомотрис АДМ – металлические ограждения высотой 1000 мм.
Под буферными брусьями рамы устанавливаются путеочистители для очистки пути от посторонних предметов[8].
Листовые рамы применяются на мотовозах ТГК-2М.

рис. Листовая рама мотовоза ТГК-2М:
1 – продольные боковые листы; 2, 7 – торцовые листы; 3 – опоры дизеля; 4 – настильный лист; 5 – розетка; 6 – опоры домкратов; а – буксовые вырезы
Листовая рама состоит из двух основных продольных листов 1, связанных между собой торцовыми 2 и промежуточными креплениями. Боковые продольные листы рамы имеют по два прямоугольных буксовых выреза а.
1.2 Устройство колесных пар мотовозов
Колесные пары ССПС являются наиболее ответственными частями экипажа. На ось ведущей колесной пары передается от двигателя через трансмиссию вращающий момент, стремящийся вращать колеса вокруг их оси. Сила трения, возникающая между колесами и рельсами, препятствует проскальзыванию колес по рельсам. В результате образуется внешняя сила тяги, за счет которой осуществляется поступательное движение ССПС вдоль рельсов, в сторону направления движения вращения колес.
На ССПС в основном применяются ведущие колесные пары (рис. 1), состоящие из: двух колес 1, оси 2 и шестерни осевого редуктора 3.
Рис. 1. Приводная колесная пара:
1 – колеса; 2 – ось; 3 – шестерня осевого редуктора
На основных типах ССПС применяются следующие колесные пары с подшипниками качения:
– с цельнокатаными колесами диаметром по кругу катания 1050 мм, шейками оси диаметром 120 мм и 160 мм и подшипниками на горячей посадке (дрезины ДГКу, ДГКу-5, мотовозы МПТ-4, МПТ-6, автомотрисы АС-3М, АС-4);
– с цельнокатаными колесами диаметром по кругу катания 710 мм, шейками оси диаметром 90, 100 и 110 см и подшипниками на горячей посадке (автодрезины АГМу, АГМс АС-1А, автомотрисы АГД-1А, АГС-1, прицепы УП-3, УП-4);
– с составными колесами диаметром 600 мм по кругу катания, с буксовыми шейками оси диаметром 85 мм (автомотрисы АМ-1, АМ-3).
Типы колес и их основные размеры приведены на рисунке 2.

Рис. 2. Типы колес и их основные размеры:
а) цельнокатаное колесо; б) составное колесо
D1 – диаметр колеса по кругу катания; D2 – диаметр внутренней поверхности обода цельнокатаного колеса, у составного колеса диаметр посадочной поверхности бандажа; D3 – диаметр поверхности ступицы колеса; B1 – ширина ступицы колеса; B2 – ширина обода колеса
Колеса бывают чугунные с закаленной (отбеленной) поверхностью катания или стальные литые. Чугунные колеса с закаленным ободом невозможно обточить по поверхности катания: они подвержены частым поломкам.