49. Старченко В.Н. Новые антифрикционные материалы для опорных устройств подвижного состава // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: 66-я Межд. научн.-практ. конф., Днепропетровск, ДНУЖТ им. акад. В. Лазаряна, 2006. – С. 103-104.
50. Старченко В.Н. Новые фрикционные материалы для дисковых тормозов подвижного состава // Наука в транспортном измерении: Пассажирские перевозки: 2-я Межд. научн.-практ. конф., Укрзалізниця, Киев, 2006г. – С. 32.
51. Старченко В.Н. Повышение эффективности работы опорно-возвращающих устройств подвижного состава // Наука в транспортном измерении: Пассажирские перевозки: 2-я Межд. научн.- практ. конф., Укрзалізниця, Киев, июнь 2006 г. – С. 33.
52. Старченко В.Н., Кузнецова М.Н. Фрикционные С-С композиты для тормозных устройств подвижного состава // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: 67-я Межд. научн.-практ. конф., Днепропетровск, ДНУЖТ им. акад. В. Лазаряна, 2007.
53. Старченко В.Н. Новые антифрикционные материалы для опорных устройств тележек подвижного состава // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: 67-я Межд. научн.-практ. конф., Днепропетровск, ДНУЖТ им. акад. В. Лазаряна, 2007.
54. Старченко В.Н., Кузнецова М.Н. Исследование теплофизических параметров фрикционных С-С композитов для тормозных устройств транспортных машин // XII –я Межд. конф., ДНУЗТ им. акад. В. Лазаряна, Днепропетровск. – 2008.
55. Старченко В.Н. Повышение эффективности торможения рельсового подвижного состава применением фрикционных С-С композитов // XII –я Межд. конф., ДНУЗТ им. акад. В. Лазаряна, Днепропетровск. – 2008.
56. Упругое зубчатое колесо: А.с. 1456672. СССР. МКИ F16H 55/14, 1/26 / Старченко В.Н., Беляев А.И., Бучный А.И. (SU) – №4264646/25-28; Заявл. 17.06.87; Опубл. 07.02.89, Бюл. №5, - 8 с.
57. Тормоз: А.с. 1492850. СССР. МКИ F16D 49/20 / Старченко В.Н. (SU) – №4237166/31-27; Заявл. 11.03.87; Опубл. 07.02.89, Бюл. №5, - 6 с.
58. Тормоз: А.с. 1581925. СССР. МКИ F16D 49/20 / Старченко В.Н. (SU) –№4255264/31-27; Заявл. 01.06.87; Опубл. 30.07.90, Бюл. №28, - 6 с.
59. Самоустанавливающееся зубчатое колесо: А.с. 1698532. СССР. МКИ F16H 1/26, B61C 9/06, F16H 55/14 / Старченко В.Н., Август В.В. (SU) – 4746627/28; Заявл. 09.10.89; Опубл. 15.12.91, Бюл. №46, - 6 с.
60. Колодкове гальмо: Деклараційний патент на корисну модель. 8057. Україна. МПК B66D 5/08, F16D 65/00/ Старченко В.М., Шевченко С.І., Полупан Є.В.(UA) – № u 200500185; Заявл. 10.01.2005; Опубл. 15.07.05, Бюл. №7,-4 с.
61. Колодкове гальмо: Деклараційний патент на корисну модель. 8059. Україна. МПК B66D 5/08, F16D 65/04 / Шевченко С.І., Старченко В.М., Полупан Є.В. (UA) – № u 200500191; Заявл. 10.01.2005; Опубл. 15.07.05, Бюл. №7,-4 с.
62. Фрикційний диск: Патент на корисну модель. 17934. Україна. МПК F16D 65/12, F16D 69/02 / Старченко В.М., Шевченко С.І., Полупан Є.В. (UA) –№ u 2006 04587; Заявл. 25.04.06; Опубл. 16.10.06, Бюл. №10, - 2 с.
АННОТАЦИЯ
Старченко В.Н. Научные основы повышения эффективности торможения улучшением условий взаимодействия колёс с тормозными колодкам и рельсами. – Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог и тяга поездов, Восточноукраинский национальный университетимени Владимира Даля, Луганск, 2008.
В диссертационной работе приведены результаты теоретического обобщения и решения научно-технической проблемы повышения эффективности торможения улучшением условий взаимодействия колёс с тормозными колодками и рельсами путём развития теории и разработки научнообоснованных технических решений, обеспечивающих повышение эффективности работы тормозных и опорно-возвращающих устройств, улучшение характеристик и условий взаимодействия подвижного состава и пути.
Предложена концепция решения динамических контактных задач для системы “колесо – рельс” в двумерной и пространственной постановках с учётом осцилляции ядер интегральных уравнений и принципа предельного поглощения, характеризующего внутреннее трение. Это позволило уточнить зависимости для оценки уровня и характера распределения контактных напряжений и силы сцепления при взаимодействии подвижного состава и пути.
Приведено теоретическое решение динамической контактной задачи о вертикальных колебаниях колеса при взаимодействии с упругим рельсом на основе точной факторизации функций ядра интегрального уравнения, при этом установлены аналитические зависимости для угла сдвига фаз и модуля комплексной амплитуды колебаний колеса.
Усовершенствована пространственная математическая модель движения локомотива с учётом возмущений от воздействия неровностей поверхности катания колеса, установлены доминантные факторы и степень их влияния на уровень силового взаимодействия колеса с рельсом. Показано, что взаимодействие колёс с изношенным профилем поверхности катания с новыми или изношенными рельсами существенно увеличивает горизонтальные поперечные ускорения и перемещения, динамические горизонтальные и рамные силы (на 15…30%).
При движении в кривых участках пути и взаимодействии стандартных профилей колеса и рельса устойчивое влияние на уровень горизонтальных сил в системе “экипаж – путь” оказывает величина момента сопротивления повороту тележки относительно кузова, при этом отмечается рост боковых и рамных сил (до 11…27%). Для улучшения условий взаимодействия в системе “тормозная колодка – колесо – рельс” предложено использовать новые разработанные фрикционные материалы в системе колодочного торможения, которые обеспечивают эффективное торможение и оказывают менее разрушающее воздействие на поверхность катания колёс, а также антифрикционные материалы в опорных устройствах с низким коэффициентом трения для снижения момента сопротивления повороту тележек относительно кузова.
Разработаны теоретические основы расчёта, компонентный состав, способы изготовления и конструктивное исполнение новых тормозных С-С колодок на основе углерод - углеродных волокон с пироуглеродной матрицей и модификаторами трения, которые характеризуются высокими и стабильными эксплуатационными свойствами, а также хорошими теплофизическими показателями в широком температурном диапазоне.
Установлены закономерности влияния на фрикционные характеристики С-С колодок качественного, количественного и фракционного состава различных компонентов, а также влияние на величину и стабильность коэффициента трения давления, скорости скольжения и температуры на контактной поверхности сопряжения. Впервые установлены теплофизические характеристики и закономерности влияния различных компонентов на теплопроводность модифицированных С-С колодок.
Экспериментальными исследованиями установлено, что гибридные С-С колодки с включением сетки из медной проволоки имеют коэффициент теплопроводности в диапазоне 20…48 Вт/(мМК), что позволяет уменьшить температурную напряжённость в контактной зоне “тормозная колодка – колесо” на 20% и более по сравнению с композиционными колодками.
Показано расчётами на математической модели пространственного движения локомотива с составом вагонов и по методике ПТР, что независимо от фрикционных условий в контакте колёс с рельсами для достижения одной и той же величины тормозного пути нажатие на С-С колодки должно быть в два раза меньше, чем для чугунных колодок. Действительный тормозной путь при равном нажатии уменьшается более чем в два раза в сравнении с чугунными и на 8…10% меньше - в сравнении с композиционными колодками.
Путём численного моделирования нестационарного теплового процесса, который сопровождает процесс колодочного торможения рельсового подвижного состава, установлено, что опытные С-С колодки имеют существенные преимущества (до 20 и более процентов) в сравнении с серийными композиционными колодками по всем термическим показателям, в том числе и по теплонапряженности поверхности катания колёс.
Разработаны для использования в опорных устройствах антифрикционные самосмазывающиеся полимерные накладки на основе капролона с наполнителями в виде минерального масла, дисульфид молибдена и чешуйчатого графита, которые характеризуются низким и стабильным коэффициентом трения, что способствует улучшению условий взаимодействия колеса и рельса за счёт снижения момента сопротивления повороту тележек относительно кузова.
Теоретические положения и разработанные математические модели, на основании которых приняты технические решения, адекватны реальным процессам в системе “тормозная колодка – колесо – рельс”, что подтверждено комплексными экспериментальными исследованиями.
Научно-практические результаты работы являются основой повышения эффективности торможения и улучшения условий взаимодействия подвижного состава и пути, а также уменьшения интенсивности изнашивания элементов системы “тормозная колодка – колесо – рельс” и повышения срока их службы.
Ключевые слова: взаимодействие подвижного состава и пути, контактные напряжения, моделирование, фрикционные материалы, С-С колодки, торможение, коэффициент трения, износ, тепловые процессы, температура, срок службы.
АНОТАЦІЯ
Старченко В.М. Наукові основи підвищення ефективності гальмування поліпшенням умов взаємодії коліс з гальмівними колодками і рейками. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.22.07 – Рухомий склад залізниць і тяга поїздів, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Луганськ, 2008.
У дисертаційній роботі наведено результати теоретичного узагальнення і вирішення науково-технічної проблеми підвищення ефективності гальмування поліпшенням умов взаємодії коліс з гальмівними колодками і рейками завдяки розвитку теорії і використання нових науково обґрунтованих технічних рішень, що забезпечують підвищення ефективності роботи гальмівних та опорно-повертальних пристроїв, зниження інтенсивності зношування елементів системи «гальмівна колодка-колесо-рейка» і підвищення терміну служби.