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.
