Цель: Определение влияния режимов обработки прямоугольным пятном полупроводникового лазера на изменения глубины зон закалки стали 55, микротвердости, микроструктуры, триботехнических свойств при трении по закаленной стали 45 при подаче масла капельным способом. Методы: Лазерное термоупрочнение поверхности трения образцов стали 55 было выполнено прямоугольным пятном полупроводникового лазера. Определение металлографических свойств зон лазерного упрочнения было выполнено с использованием оптической системы МС-1000, цифрового микроскопа АМ-419, микротвердомера ПМТ-3 с цифровой камерой МС-8,3С при нагрузке 0,98 Н. В качестве эталона был выбран образец стали 18ХГ после цементации с твердостью 56−59 HRC. Триботехнические испытания по схеме: «плоский прямоугольный образец стали 55 — кольцевая поверхность оправки контробразца из стали 45», установленной в патрон шпинделя машины трения. Измерение моментов трения и усилия нагружения образцов было выполнено с применением тензодатчиков в непрерывном режиме с отображением данных на дисплее персонального компьютера. Также на машине трения установлен бесконтактный индуктивный датчик частоты вращения шпинделя с выводом на тахометр, закрепленный на верхней крышке машины. Результаты: Исследования показали, что при лазерном упрочнении микроструктура зон закалки содержит мелкодисперсные иглы мартенсита. Твердость этих зон составляет 7470−10 980 МПа. Давление заедания при различных скоростях скольжения контробразца из стали 45 в 1,5−1,6 раза, а износостойкость — в 2 раза выше, чем у образцов стали 18ХГТ после цементации. При этом коэффициенты трения значительно ниже. Практическая значимость: Технологический процесс изготовления распределительного вала дизеля из стали 18ХГТ с последующей цементацией может быть заменен на лазерную закалку распределительного вала из стали 55 прямоугольным лучом полупроводникового лазера. При этом значительно снижается энергоемкость и повышается экологическая чистота производственного процесса.
Цель: Цель работы заключается в оптимизации метрологического обслуживания динамических весов для железнодорожных вагонов и поездов путем применения современных методов анализа, повышения точности и надежности измерений. В работе изучена методика поверки динамических весов, предложена таблица с графиком поверок, обеспечивающая своевременное и систематическое проведение метрологического обслуживания. Проведен анализ количества динамических весов и станций, на которых они установлены, что позволило оценить масштабы будущих работ. На основе полученных данных разработаны рекомендации по улучшению процессов поверки и калибровки, направленные на снижение погрешностей измерений и повышение эффективности эксплуатации весового оборудования. Результаты работы могут быть использованы для оптимизации работы железнодорожного транспорта и снижения затрат на техническое обслуживание. Методы: Анализ существующей методики поверки динамических весов; разработка нового испытательного состава для поверки весов и моделирование процесса поверки с использованием нового испытательного состава. Результаты: Выявлены недостатки поверки динамических весов; разработан способ поверки испытательным составом. Моделирование показало, что испытательный состав способен существенно сократить время поверки и повысить ее эффективность, снизив нагрузку на логистику локомотивов и железнодорожных составов. Практическая значимость: Предложен новый метод использования испытательного состава для поверки динамических весов на железнодорожных станциях; разработан маршрут курсирования испытательного состава, обеспечивающий поверку всех весов на Октябрьской железной дороге; определены периодичность и порядок проведения поверки весов. Исследование проведено на основе анализа данных поверки динамических весов на железнодорожных станциях Октябрьской железной дороги. Реализация предложенных рекомендаций обеспечит непрерывность работы и снизит затраты на метрологическое обслуживание.
Цель: Разработка математической модели для оптимизации распределения тормозного усилия при потележечном торможении с учетом неоднородного износа тормозных колодок грузовых вагонов, что является одной из основных причин снижения эффективности тормозной системы и безопасности движения. Методы: Проведен анализ недостатков традиционной тормозной рычажной передачи, характеризующейся сложностью регулировки и неравномерным износом колодок. Разработана математическая модель, связывающая износ тормозных колодок с силой торможения, коэффициентом трения, скоростью движения и геометрией рычажной передачи. Модель учитывает динамику смещения центра тяжести колодки при неравномерном износе, что является критическим фактором для предотвращения локальных перегрузок. Проведена параметрическая оптимизация конструкции тормозной системы, включающая корректный подбор длины плеч рычагов и управление давлением в тормозных цилиндрах. Результаты: Предложена система потележечного торможения с тормозными цилиндрами, расположенными непосредственно у колесных пар и оснащенными автоматическими регуляторами выхода штока. Экспериментальные данные показывают, что предложенная система позволяет снизить дисперсию нормальных сил, действующих на поверхности тормозных колодок, по сравнению с традиционной системой. Разработанная модель обеспечивает более равномерный износ колодок и повышает безопасность эксплуатации за счет минимизации риска блокировки колес. Практическая значимость: Полученные результаты позволяют внедрить разработанную модель в проектирование новых и модернизацию существующих тормозных систем грузовых вагонов. Применение предложенной системы потележечного торможения обеспечивает повышение срока службы тормозных колодок и снижение количества аварийных ситуаций, связанных с тормозной системой, что в конечном итоге повышает безопасность движения и снижает эксплуатационные затраты.
Цель: Разработать и обосновать математическую (компьютерную) модель взаимодействия многосекционного трамвайного экипажа с рельсовым путем, предназначенную для анализа поперечной устойчивости (виляния), вертикальной динамики и влияния параметров пути (ширина колеи, подуклонка, неровности и волнообразный износ) на безопасность и комфорт движения. Методы: Описана методика динамического моделирования движения трамвая в программном комплексе «Универсальный механизм» в виде сложной механической системы в постановке с инерционной моделью пути, детализированной шарнирно-силовой схемой экипажа и нелинейным контактом «колесо — рельс». Результаты: Приведены верификационные тесты и адаптация модели по данным натурного эксперимента, подтвердившие сходимость на уровне от 3 до 12,5 % по величине среднеквадратичных ускорений кузова. Результаты исследования подтвердили пригодность модели для обоснования норм по устройству и содержанию трамвайных путей на прямых участках. Практическая значимость: Разработанная модель может быть пригодна для обоснования выбора ширины колеи и подуклонки, допусков отклонений рельсовой колеи в плане и профиле, параметров допускаемого волнообразного износа, а также для оценки допустимых скоростей при заданном состоянии колес и пути. Работа дополняет существующие исследования взаимодействия экипажа и пути на рельсовом транспорте, характеризуя трамвайную кинематику, и демонстрирует воспроизводимую процедуру верификации и адаптации модели на натурных данных.
Цель: Разработать алгоритм управления тяговым усилием локомотива для максимизации тяговых свойств при переменном сцеплении и минимизации проскальзывания в системе «колесо — рельс». Методы: Использование аппарата нечеткой логики, теории нечетких множеств и нечетких логических функций, элементов искусственного интеллекта, теории автоматического управления, методов математического моделирования. Результаты: Представлена структурная схема системы регулирования тягового усилия локомотива, реализованная на базе регулятора с нечеткой логикой. Регулятор оптимизирует параметры скольжения колесных пар для обеспечения максимальной силы тяги локомотива в условиях изменяющегося сцепления. Правила нечеткого управления сформированы на основе экспертных лингвистических оценок положения рабочей точки на кривой зависимости коэффициента сцепления. При этом отсутствует необходимость в точной математической модели, описывающей процессы в системе «колесо — рельс». Алгоритм нечеткого управления разработан в среде MATLAB с применением инструментария Fuzzy Logic Toolbox. Проведено математическое моделирование функционирования нечеткого регулятора с использованием ранее разработанной полномасштабной продольно-вертикальной динамической модели тепловоза 2ТЭ25А. Практическая значимость: Результаты моделирования доказывают эффективность предложенной системы управления на основе нечеткой логики, показывают высокие тяговые свойства тепловоза при изменении состояния рельсов во всем скоростном диапазоне. Разработанный алгоритм управления тягой локомотива может быть использован при проектировании и внедрении в эксплуатацию перспективных высокоэффективных систем защиты от боксования и юза, позволяющих существенно повысить тяговые свойства локомотивов при оптимальном износе в системе «колесо — рельс».
Цель: Установить, какие материалы наиболее перспективны для создания кузовов поездов ВСТ, и выбрать оптимальные способы сварки для выполнения их сборки. Методы: Анализ свойств применяемых и перспективных металлов, используемых при производстве кузовов скоростных поездов ведущими производителями подвижного состава в Европе, Японии и Китае. Результаты: Для создания кузовов ВСТ наиболее широко применяются конструкции из нержавеющей стали и алюминиевых сплавов, соединяемые различными методами сварки. Сделан вывод, что в настоящее время лазерная сварка является наиболее технологичным методом благодаря высокой степени автоматизации и превосходному качеству получаемых сварных соединений. Практическая значимость: Рекомендации могут быть использованы конструкторами и вагоностроителями для создания и постройки первого российского высокоскоростного поезда «Белый кречет».