Розвиток наукових основ з убезпечення руху поїздів шляхом підвищення ефективності експлуатації гальмових систем вантажних вагонів

Abstract

UA: Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової проблеми для залізничного транспорту ‒ розвитку наукових основ з убезпечення руху поїздів шляхом підвищення ефективності експлуатації гальмових систем вантажних вагонів. У дисертаційній роботі запропоновано методи для визначення зносів складових гальмових систем візків, зокрема клинодуального зносу колодок через порушення умов експлуатації й недосконалості конструкції механічної частини гальм візків. Запропоновано системний підхід класифікації факторів, що впливають на працездатність і ефективність роботи гальмових систем візків. Запропоновано графоаналітичний метод для визначення коефіцієнта клинодуальності колодок залежно від пробігу вантажного вагона, метод для визначення геометричних параметрів корисної площі контакту гальмової колодки з поверхнею кочення колеса залежно від величини зазора між колесом і колодкою, метод для визначення міцності колодки при її нерівномірному навантаженні. Визначено термонапружений стан колодки з номінальними параметрами і колодки з урахуванням нерівномірного навантаження, під час експлуатаційних навантажень. Запропоновано моделі для прогнозування залишкового ресурсу колодок залежно від пробігу вагона з модернізованою гальмової важільною передачею. Виконано техніко-економічне обґрунтування запропонованих заходів. Отримані результати розрахунків підтвердили доцільність прийнятих рішень.

EN: The dissertation is devoted to solving an urgent scientific problem for railway transport, that is the development of scientific basis for train traffic safety by increasing the efficiency of wagon braking systems. The dissertation proposes methods for determining the wear of brake system components of bogies, in particular, dual wedgeshaped wear of pads due to violation of operating conditions and imperfection of the mechanical part design of bogie brakes. On the basis of a systematic approach, a classification of factors influencing the safe operation and efficiency of brake systems of wagon bogies is proposed. For the first time, a graphic analytical method is proposed for determining the coefficient of dual wedge-shaped wear of composite brake pads depending on the wagon mileage. This will allow for a proper assessment of the braking efficiency of wagons. A method is proposed for determining the geometric parameters of the useful contact area of a worn pad according to the harmful abrasion and gap between the wheel and the pad. It can be used to assess the braking performance of a freight train equipped with composite brake pads. A comprehensive thermal calculation was performed for a pad with nominal parameters and a pad with dual wedge-shaped wear under operating loads. The mathematical apparatus for determining the strength of the pad under its uneven loading is proposed. In this case, the pad is considered as a rod system loaded with concentrated forces and bending moment. The results of the calculations show that the stresses in the pad exceed the permissible values by 29%, so its strength is not ensured. The thermal stress state of pads with nominal parameters and uneven loading was determined. It is established that for a pad with nominal parameters, the maximum stresses are 14.9 MPa and do not exceed the permissible values. For the pad that perceives uneven load and has abnormal wear, the maximum stresses are 19 MPa, that is, they exceed the permissible values by 21 %. The measures to modernize the brake lever transmission of the wagon bogie are substantiated. It is important to note that these measures do not require significant capital investments and ensure uniform wear of the pads while a wagon is in motion. The dissertation presents the results of operational tests of prototype wagons with a mileage of 121,300 km and the brake lever transmission upgraded using the technology developed at Ukrainian State University of Railway Transport. It was found that the experimental brake lever gears had no damage. Thus, a uniform wear of pads in operation, which can improve the train safety, it ensured. The models for forecasting the residual life of pads are proposed, provided that the modernized bogie brake lever transmission is used for the entire overhaul period as guaranteed by the car repair enterprise. The dissertation proposes a methodology for determining the economic and environmental effect of the modernised bogie brake lever transmission over the calculation period, if the transmission is adapted to the operating conditions of wagons of JSC Ukrzaliznytsia according to different series of locomotive traction. All the theoretical and practical results of the dissertation can be used for developing innovative brake systems of wagon bogies; their use may significantly increase the railway transport efficiency.