Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Warszawa, dnia 10.01.2011

Rok akademicki 2010/11

Gr. 3.5 zespół 2

Sprawozdanie

Wyznaczanie parametrów kontaktowych układu zestaw kół-tor.

Nazwisko i imię:

1. Damian Reszka

2. Damian Konowałow

3. Piotr Falkiewicz

4. Krzysztof Gołębiewski

5. Tomasz Nerlo

Opis ćwiczenia

I. Część pierwsza polega na pomiarze zarysów szyn przy użyciu przyrządu pomiarowego, który jest bazowany na powierzchniach tocznych szyn, oraz ocenie poprawności wyników. Sposobem tym uzyskaliśmy zbiory opisujące zarysy powierzchni tocznych oraz rysunki zarysów.

II. Część druga polegała na przeprowadzeniu obliczeń geometrycznych i kontaktowych

(krok II i III). Przetworzone wyniki mają postać tablicy kontaktowej oraz rysunków obszaru styku.

Układy współrzędnych. Wielkości geometryczne kontaktu zestawu kół i toru.

1. Wyniki zapisane na protokole zostały zweryfikowane wzrokowo w celu wyeliminowania

pomyłek przy odczycie. Następnie obliczone zostały współrzędne punktów zarysów w

prostokątnych układach współrzędnych O_k, z_k, y_k i O_s, z_s i y_s.

2. Zbiór punktów opisanych we współrzędnych O_k, z_k, y_k wygładzono przez filtrowanie

cyfrowe. Wygładzenie ma na celu wyeliminowanie wpływu przypadkowych

mikrodefektów powierzchni tocznych tj. korozja. Po wygładzeniu zbiór punktów został

wykorzystywany do obliczenia ciągu sklejonych odcinków okręgów aproksymujących

zarysy powierzchni tocznych kół. W ten sposób zarys wyznaczony przez zbiór punktów

został opisany funkcją ciągłą. Analogicznie przebiegał sposób przetwarzania zarysów szyn.

3. W tym kroku zarysy powierzchni tocznych kół i szyn opisane funkcjami ciągłymi zostały

użyte jako dane do obliczeń geometrycznych i obliczeń kontaktowych, wynikiem których

jest tablica kontaktowa. Obliczenia przeprowadzaliśmy dla pewnego zakresu poprzecznych

przemieszczeń zestawu kół względem środka toru (y_min, y_max) i przy założonym obciążeniu

siłą normalną.

Wyniki obliczeń w postaci tablicy kontaktowej stanowią podstawowe dane dla dynamiki

pojazdu szynowego, które zostały dołączone do sprawozdania.

Wnioski :

1. Dokładność rozstawu szyn na poprawność współpracy szyn z torem ma ogromne znaczenie, szczególnie jeżeli chodzi o trwałość tych elementów. Należy dążyć do tego, aby obszary styku były jak największe co prowadzi do zmniejszenia nacisków powierzchniowych.

2. Najmniejsze obszary styku obserwujemy przy największych wychyleniach. W tych miejscach są również największe kąty styku. W kilku punktach pomiarowych zaobserwowaliśmy także dwa punkty nacisków na powierzchnie.

3. Obserwujemy zależność wielkości obszaru styku do wielkości nacisków powierzchniowych. Im mniejszy obszar styku tym naciski są większe. Maksymalne naciski powierzchniowe dochodziły do wartości 2838MPa z jednej strony oraz 2807 MPa z drugiej.

4. Na podstawie przeprowadzonych badań możemy zaobserwować, że wraz ze zmianą przemieszczenia y[mm] przy wartości równej około 10-11mm gwałtownie zmienia się różnica promieni tocznych do wartości ok. 11mm.

5. Podobną sytuację możemy zaobserwować gdy przyjrzymy się zmianie kątów styku w zależności od przemieszczenia. Dla podobnego przemieszczenia 11mm dla jednej strony lub 9-10mm dla drugiej obserwujemy wzrost kątów styku do wartości ok. 64stopni.

6. Analizując wykres kąta kołysania w zależności od przemieszczenia zaobserwowaćmożemy, że wraz ze wzrostem przemieszczenia do ok. 10mm kąt kołysania powoli spada. A po przekroczeniu tej wartości spadek jest dużo większy do wartości ok. -1 mrad. Wraz ze spadkiem przemieszczenia do wartości ok. -9mm obserwujemy łagodny wzrost kąta kołysania, później kąt ten rośnie coraz szybciej do wartości ok. 2 mrad.

7. Analizując otrzymane wyniki można zaobserwować powtarzalność wyników dla jednej jak i drugiej strony przy tych samych przemieszczeniach.