Россия
Россия
Цель: Исследование деформаций и напряжений при решении задач контактной прочности при взаимодействии железнодорожного колеса и рельса. Методы: Приведены основные методы определения напряженно-деформированного состояния при контакте двух цилиндрических тел. Использованы положения теории деформации упругих тел в постановке плоской задачи теории упругости. На основе методов интегрирования системы дифференциальных уравнений в работе дано решение в перемещениях при выполнении всех граничных условий пространственной контактной задачи теории упругости при качении и скольжении упругих тел из одинакового материала. Были проведены эксперименты по определению коэффициента крипа при фрикционном качении катков в условиях сухого трения. Результаты: Показана методика определения напряженно-деформированного состояния в зоне контакта с учетом зон скольжения. Выполнены расчеты составляющих напряжений аналитическим методом. Показано влияние нормальных и касательных сил на напряженно-деформированное состояние в зоне контакта. Показана опасность растягивающих напряжений. В данной работе, помимо силовых граничных условий, подробно формулируются и геометрические условия, которым должны удовлетворять взаимные перемещения и относительные скорости скольжения элементарных частиц материала в точках поверхности контактирующих тел. Определены касательные усилия в контакте и линейная деформация от их воздействия. Получены значения коэффициента крипа в функции от коэффициента тяги. Практическая значимость: Полученные результаты подчеркивают значительное влияние трения на снижение контактно-усталостной долговечности образцов и будут полезны в прогнозировании наступления отказа колеса или рельса при их взаимодействии.
контактная прочность, напряженно-деформированное состояние, сцепление, трение
1. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. М: Мир, 1989. – 510 с.
2. Fromm H. Arbeitsverlust, Formanderungen und Schlupf beim Rollen von treibenden und gebremsten Rädern oder Scheiben. Beitrag vig Analyse der Reibungsgasetee. Z. f. techn. Phys.–9 Jg.–1928.– S.299.
3. Пинегин С. В. Контактная прочность и сопротивление качению / С. В. Пинегин. – М.: Машиностроение, 1969. – 243 с.
4. Ковальский, Б. С. Расчет деталей на местное сжатие / Б. С. Ковальский. – Харьков: ХВКИУ, 1967. – 222 с.
5. Вирабов Р.В. О реализации касательной силы в зоне контакта упругих тел при качении. – Машиноведение.– 1967.–№ 2.– с.93-106.
6. Кротов С. В. Влияние трения на контактно-усталостную долговечность образцов из рельсовой и колесной стали/ С. В. Кротов, Д. П. Кононов, А. А. Соболев// Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2019. –Т. 16. –№ 2. – С. 212-219.
7. Krotov S. V. Application of the discriminant analysis at research of bearing ability of the wheel pair of the car / S. V. Krotov, V. P. Krotov // Transport problems.– Poland.– Gliwice.– V.6.– I.1.–2011.– P. 43-49.
8. Кротов С. В. Показатели контактно-усталостной долговечности при взаимодействии колеса с рельсом в кривых участках пути/ С. В. Кротов, Д. П. Кононов, А. А. Соболев//Бюлл. рез. науч. исслед. – СПб.: ПГУПС.– 2019.– № 3.– С. 56-66.
9. Кротов С. В. Контактно-усталостная долговечность рельсовой и колесной сталей / С. В. Кротов, Д. П. Кононов // Известия Петербургского университета путей сообщения. – СПб.: ПГУПС, 2018. – Т. 15. – Вып. 1. – С. 54–61.
10. Кононов Д. П. Использование фрактальных характеристик для анализа развития разрушения цельнокатаных колес / Д. П. Кононов, И. А. Иванов, С. В. Урушев, С. В. Кротов // Транспорт Российской Федерации. – 2018. – № 3 (76). – С. 68–71.
11. Кротов С. В. Основы теории несущей способности прессовых соединений колесных пар железнодорожных вагонов / С. В. Кротов // ФГОУ УМЦ ЖДТ. – М.– 2011. 152 с.
12. Кротов, С.В. исследование напряженного состояния в колесе вагона / С. В. Кротов, Д. П. Кононов // Бюлл. рез. науч. исслед. – СПб.: ПГУПС.– 2020.– № 3.– С. 26-40.
13. Кротов С.В. Факторный анализ расчета несущей способности колесной пары вагона / С. В. Кротов, А. В. Сладковски //Транспорт Урала.–Екатеринбург.– 2012.–№ 2(33).–с. 36-40.
14. Воробьев А. А. Математическое моделирование параметров контакта колеса с рельсом для различных условий эксплуатации вагонов / А. А. Воробьев // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. – М.: Ин-т проблем естественных монополий, 2016. – № 1 (33). – С. 34–41.
15. Воробьев А. А. Контактное взаимодействие колеса и рельса / А. А. Воробьев // Вестник Иркутского государственного технического университета. – Иркутск: ИСТУ, 2009. – № 3 (39). – С. 42-47.
16. Орлова А. М. Определение параметров контакта колеса с рельсом для различных условий эксплуатации полувагона / А. М. Орлова, А. А. Воробьев, А. В. Саидова, Д. Е. Керенцев // Известия Петербургского университета путей сообщения. – СПб.: ПГУПС, 2015. – Вып. № 2 (43). – С. 74-84.
