Результаты социологических и психологических исследований 20 минут нормальный

Результаты социологических и психологических исследований 20 минут нормальный человек может внимательно слушать и воспринимать информацию. В течение этих 20 минут нормальный человек может усвоить только 25% информации; 80% памяти человека составляет механическая память; 80% успеваемости студентов зависит от самих студентов. В 18 ом веке годовая информационная нагрузка человека составляла объем, равный одной развернутой страницы газеты; 37% клиентов психбольниц составляют студенты и преподаватели. На вопрос какие качества специалистов вы считаете важными? Двести руководителей ведущих корпораций США ответили в следующей последовательности по степени их важности : 1. Личные деловые качества; 2. Технические знания; И т. д.

Зависимость уровня знаний студента от повседневной и системной его работы 5 4 3 Отличник 2 1 Бездельник 0 1 годы приобретения знаний 2 3 4 5 10 20 30 годы производственной деятельности 40

Унифицированная колесная пара электровозов ВЛ 60, ВЛ 80 и ВЛ 10.

Ось колесной пары . Ось унифицированной колесной пары электровозов ВЛ 60, ВЛ 80 и ВЛ 10 к : 1 — буксовая шейка; 2 — предподступичная часть; 3 — подступичная часть; 4 — шейка моторно осевых подшипников.

Клейма на оси колёсной пары: Зона 1 (наносят при изготовлении оси). 1). Товарный знак предприятия изготовителя необработанной оси. 2) месяц ( римская цифра) и год две последние цифры изготовления необработанной оси. 3) Порядковый номер оси; 4) Клейма технического контроля; 5) условный номер или товарный знак предприятия изготовителя, обработавшего ось. Зона 2 (наносят при формировании колесной пары). 6) Обозначение метода формирования колесной пары (ФТ тепловой, Ф – прессовый метод); 7) условный номер или товарный знак предприятия, производившего формирование колесной пары. 8) Месяц и год формирования колесной пары; 9) клейма технического контроля предприятия изготовителя и приемщика, принявших колесную пару (МПС); 10) Клейма балансировки.

Знаки и клейма на наружном торце ступицы 1 — условный номер или товарный знак предприятия изготовителя; 2 — год изготовления (две последние цифры); 3 — порядковый номер центра по системе нумерации предприятия изготовителя; 4 — марка стали; 5 — клейма технического контроля предприятия изготовителя и представителя заказчика.

Бандажи 1 — условный номер или товарный знак предприятия изготовителя; 2 — год изготовления (две последние цифры); 3 — марка бандажа; 4 — клейма приемки; 5 — номер плавки; 6 — порядковый номер бандажа по системе нумерации предприятия изготовителя.

Знаки и клейма на наружной боковой поверхности обода цельнокатаного колеса: 1 — год изготовления (две последние цифры); 2 — марка стали колеса; 3 — номер плавки; 4 — условный номер предприятия изготовителя; 5 — клейма технического контроля предприя тия изготовителя и представителя за казчика; 6 — порядковый номер колеса по системе нумерации предприятия изготовителя.

Поперечные профили поверхности катания бандажа Стандартный профиль бандажа. Расчетная схема поперечного профиля поверхности катания бандажа (типа «Ом. ИИТ» ) 140 20 Z Унифицированный профиль бандажа, разработанный ВНИИЖТом. b γ x 01 В 1: 3, 5 c a 6× 45º 1 R-r R y 0 r F К O 1 d h. Г 1 X m D

Зависимость поперечного смещения колесной пары вдоль оси y от разности диаметров колес. Положения полей зазоров «гребень колеса рельс» для трех значений разности диаметров колес:

Расчет контактных напряжений в системе «колесо – рельс» По теории Герца давления между двумя соприкасающимися цилиндрами с параллельными осями распределяются на площади контакта по закону поверхности эллипсоида; площадка контакта — эллипс. Эллиптический закон распределения да влений получен при следующих допущениях: материалы соприкасающихся деталей следуют закону Гука; контактирующие поверхности однородны и изотропны; сжимающая сила направлена по нормали к площади контакта; силы трения в зоне контакта не действуют; размер контактной площадки мал по сравнению с размерами контактирующих тел;

Если в области контакта имеются более двух радиусов кривизны, следует использовать негерцевское решение. Это относится к изношенным профилям колеса и рельса. Главные радиусы кривизны поверхностей тел в точке касания обозначены: – радиус поверхности катания гибкого бандажа; радиус проката поверхности катания колеса ( радиус выкружки новой конструкции колеса, стандартного колеса); – радиус поперечного профиля поверхности катания рельса ( для неизношенной поверхности катания рельса, для изношенной поверхности катания рельса); – радиус продольной поверхности катания рельса вызванного прогибом и геометрической неровностью ( для абсолютно ровной поверхности катания и жесткого верхнего строения пути);

При этом Главные кривизны: ; Принято, что площадка контакта представляет собой эллипс, полуоси которого α и b определяются следующими выражениями: где эквивалентная сила, направленная по нормали к площадке точки контакта, равная ; Значения коэффициентов α и β приведены в табл. 8. 2 [Бирюков] Наибольшее давление в центре площадки

давление в произвольной точке М(х, у) площадки контакта Распределение нормальных герцевских напряжений на площадке контакта Форма площадки контакта и распределение давлений: r 11 = 355, 6 мм; r 12 = 291, 6 мм; r 1 = r 2 =00; F = 100 к. Н; PTm = 1170 МПа

Тангенциальная задача • • Движение стандартной колесной пары сопровождается постоянным проскальзыванием в точке контакта колесо рельс в продольном и поперечном направлениях. Контактные касательные напряжения, обусловленные тяговым моментом, определяются по следующему уравнению где – площадь контактного эллипса ( μ – коэффициент трения в зоне контакта. );

При тангенциальных (тяговых) усилиях в направлении качения на передней части площадки контакта имеет место зона сцепления, а на задней — зона микроскольжения. Направление движения Сцепление Микроскольжение Распределение касательных усилий по площадке контакта

Распределение продольных сил тяги (сил крипа) по площадке контакта f. N 0, 2 10% Микроскольжение Сцепление Распределение касательных усилий на площадке контакта Расчеты показывают, что непосредственно под площадкой контакта материал находится в трехосном напряженном состоянии. Три компоненты тензора напряжения примерно равны, в результате чего достигается высокий уровень несущей способности материала. Далее вглубь материала эти напряжения становятся неравными, и уровень максимальных касательных напряжений достигает своего наивысшего значения.

2, 0 1, 5 Глуб ина от пове рхно сти, мм 1, 0 0, 5 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 1, 0 Относительное напряжение Напряжения под контактной площадкой при действии нормальной нагрузки нормальные напряжения и напряжения параллельные площадке контакта максимальное касательное напряжение.

Микротрещины , и дефекты на поверхности катания бандажа

Расчетная схема качения одиночной колесной пары в рельсовой колее в горизонтальной плоскости с проскальзыванием по рельсам Вид сбоку Фронтальный вид

Расчетная схема качения одиночной колесной пары в рельсовой колее в горизонтальной плоскости с проскальзыванием по рельсам Вид сверху Ось пути

Зависимость силы трения колеса по рельсу от относительной скорости скольжения

• Наличие корней с положительной вещественной частью свидетельствует о том, что колебания с течением времени постепенно нарастают. Движение вагона неустойчиво, если, по крайней мере, у одного корня характеристического уравнения вещественная часть положительная, что схематически в координатах «перемещение—скорость перемещения» показано на рис. . Это так называемый фазовый портрет колебательной системы — колесной пары. Гребни колес ограничивают амплитуду колебаний, поэтому она не может быть больше половины суммарного зазора между головками рельсов и гребнями. Это положение называется предельным циклом.

Фазовый портрет извилистого движения колесной пары с проскальзыванием

• Положительным эффектом извилистого движения является то, что гребни колес контактируют с боковыми поверхностями головок рельсов только при наибольшем отклонении колесной пары от оси пути. Это способствует уменьшению износа гребня, и поэтому полностью устранять извилистое движение нецелесообразно. Следует только ограничивать его амплитуду и увеличивать длину волны. Для этого нужно уменьшать зазоры между гребнями колес и головками рельсов (за счет уменьшения ширины колеи и ограничения допускаемого износа гребней), уменьшать коничность колес и создавать упруго фрикционные связи между осями в плане, препятствующие их относительным поворотам в процессе извилистого движения.

Расчетная схема динамической модели системы «экипаж – путь» . Главный вид h. Куз h. Т zкп z 1 r 1 hп η 1 δ 1 αкп y кп mкпп Окп s 1 zп αп Oп s 2 yп z 2 δ 2 η 2 mп

Расчетная схема динамической модели системы «экипаж – путь» . Вид в плане. u. К хкп 1 Ψкп 1 Oкп хт Ψт Oт Ψкп 2 yкп 1 yт хкп 2 u Oкп 2 Ψк yп 2 хк yк Oк b

Высокоскоростная гибкая транспортная система железнодорожного транспорта Омск 2011

Цель проекта: Повышение на порядок провозной способности, скорости движения и технико – экономических параметров железнодорожных перевозок, с использованием существующего верхнего строения железнодорожного пути. Задачи проекта: Создание новых конструкций элементов подвижного состава (колесная пара с независимым вращением контактирующих с рельсом поверхностей и подрессоренным бандажом, инвариантная квази инерционная тележка, универсальный кузов) , при существенном снижении уровня сопротивления движению и повышении уровня безопасности.

Базовый элемент проекта (1 ый этап «Гибкое колесо» )

Классификация конструкций колесных пар

Прототипы 1 3 2 4 5 Обозначение типов колес: 1 – Siemens ICE 3; 2 – 4 Голубенко А. Л. ; 5 – Винника Л. В.

«Гибкое колесо» ж. д. колесной пары 3 1 11 7 5 13 4 10 12 8 2 6 9 Обозначения: 1. Бандаж упругий гибкого колеса 2. Втулка подшипников промежуточная 3. Гребень колеса дисковый. 4. Гайка осевая стопорная 5. Диск колеса 6. Корпус буксы 7. Крышка буксы 8. Ось колесной пары. 9. Подшипники буксовые 10. Кольцо запорное 11. Прокладка упругая 12. Болты крепления крышки буксы 13. Подшипники диска гибкого колеса

Кинематическая схема тележки с новой конструкцией колес при касании гребня головки рельса. V ОК 2 δ 0 МИН П 2 ψТ δ 4 А РЛ ОТ XТ ОК 11 PИНY 2 l. Т YТ Т l. Т Б 1 αУ 1

Положения тележки в прямом участке пути при параллельности колесных пар относительно друга. РЛ II ОК 2 I V ОТ ОК 1 Δs РП

Прочностные характеристики бандажа стандартной колесной пары 1800 12 МПа ед. σК 600 к. Н предельное значение контактного напряжения nу Рдин 1400 8 1200 6 400 9 300 12 1000 800 3 4 2 0 1 200 2 100 предельный коэффициент запаса прочности 100 200 V 300 км/ч 400 1 зависимость коэффициента усталостной прочности (nу) при D=0, 7 м; 2 зависимость коэффициента усталостной прочности (nу) при D=1, 25 м; 3 предел по коэффициенту усталостной прочности (nу) при l = 0, 06 м; 4 предел по коэффициенту усталостной прочности (nу) при l = 0, 125 м; 9 зона допустимых скоростей движения при l = 0, 06 м; 10 зона допустимых скоростей движения при l = 0, 125 м; 11 зона допустимых скоростей движения при l = 0, 25 м. 12 предел по контактному напряжению

Прочностные характеристики бандажа «Гибкого колеса» 1800 12 600 МПа ед. к. Н σК nу Рдин предельное значение контактного напряжения 1400 8 1200 6 1000 300 9 4 800 400 1 2 2 10 3 11 предельный коэффициент запаса прочности 0 100 4 200 300 км/ч 400 1 зависимость коэффициента усталостной прочности (nу) при D=0, 7 м; 2 зависимость коэффициента усталостной прочности (nу) при D=1, 25 м; 3 предел по коэффициенту усталостной прочности (nу) при l = 0, 06 м; 4 предел по коэффициенту усталостной прочности (nу) при l = 0, 125 м; 9 зона допустимых скоростей движения при l = 0, 06 м; 10 зона допустимых скоростей движения при l = 0, 125 м; 11 зона допустимых скоростей движения при l = 0, 25 м. 12 предел по контактному напряжению

Особенности формирования сил трения в точке контакта двух тел. Взаимодействие в режиме качения колеса по поверхности катания рельса по теории Рейнольдса. Зависимость коэффициента трения скольжения (f) в зависимости от относительной скорости скольжения (υ) при нагрузках: 1 – малой; 2 – средней и 3 – большой.

Положение колесных пар относительно оси рельсовой колеи по координате УКП : 1 – траектория оси рельсовой колеи по уровню (z. П ); 2 – траектория оси рельсовой колеи в плане (y. П); 3 – движение колесной пары при y 0= 0 мм и μ=0, 05(стандартная конусность); 4 движения колесной пары при ; 5 движения колесной пары при ; 20 1 мм 3 10 0 2 -10 а 20 мм 4 10 2 0 20 -10 мм б 5 1 10 3 2 0 -10 0 4 8 12 16 20 24 28 32 в 36 g 40 L 2 44 мм 52

Зависимость центробежной силы от параметров колесной пары и рельсовой колеи РЦб 200 к. Н 160 140 120 100 80 60 40 20 0 2 РЦб 3 1 100 200 4 300 км/ч 400 V Зависимость значений центробежной силы от скорости поступательного движения и конусности поверхности катания бандажа при ширине рельсовой колеи, равной 1512 мм. Линии: 1 – конусность 1: 100; 2 – конусность 1: 50; 3 – конусность 1: 20; 4 – гибкий бандаж с цилиндрической поверхностью катания. 200 к. Н 160 140 120 100 80 60 40 20 0 5 4 3 2 1 100 V 200 300 км/ч 400 Зависимость значений центробежной силы от скорости поступательного движения и ширины рельсовой колеи для конусности поверхности катания бандажа, равной 1: 20. Линии для ширины рельсовой колеи: 1 – 1512 мм; 2 – 1516 мм; 3 – 1520 мм; 4 – 1524 мм; 5 – 1528 мм.

Зависимость сил крипа от скорости проскальзывания (εкр = 0, 2%): а – Стандартная колесная пара: линии: 1 – сила крипа одного колеса; 2 – суммарная сила тяги двух колес; 3 – суммарная сила тяги двух колес без учета паразитного проскальзывания; б – Новая конструкция колесной пары: линии: 1 и 2 – силы крипа стандартного колеса и колесной пары соответственно; 3 и 4 – силы крипа новой конструкции колеса и колесной пары соответственно 140 к. Н 120 РΣ 100 80 к. Н 80 60 РΣ 60 40 40 20 20 0 -0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 % 0, 6 -20 ε 0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 % 0, 7 0 ε

Зависимость силы сцепления от скорости поступательного движения и параметров извилистого движения экипажа: а – от амплитуд траектории извилистого движения: новая конструкция колесной пары при L = 20 м: 1 – h=5; 2 – h=10; 3 – h=15; 4 – h=20; 5 – h=25 мм; стандартная колесная пара: 6 – h=10 мм, L = 20 м; б) от длины волны извилистого движения: новая колесная пара (при h = 10 мм): 1 – L=100; 2 – L=80; 3 – L=60; 4 – L=40; 5 – L=20 м; 50 50 к. Н 40 40 РТ РТ 30 30 20 20 10 10 0 40 80 120 V 160 200 км/ч 280

Зависимость коэффициента Надаля 8, 0 ед ед 6, 0 2 2 4, 0 3 1 2, 0 4, 0 1 3 2, 0 0 0, 15 0, 25 ед 0, 35 а f 60 65 б 70 град 80 θ а – от коэффициента трения (μ); б – от угла наклона боковой поверхности гребня (θ). Линии: 1 – стандартная колесная пара; 2 – новая конструкция колесной пары; 3 – предел зоны безопасности

Результаты макетных испытаний

Макетные образцы «Гибкого» и стандартного колеса Колесная пара с «гибкими колёсами» Стандартная колесная пара

Испытательный полигон в масштабе 1 к 20

Зависимость величины пройденного пути от длины участка с горизонтальными неровностями Стандартное колесо

Распределение уровня шума по частотам шум Стандартное колесо fср. г

Зависимость затрат энергии на движение транспортных средств от скорости движения: 100 к. Н/т. км 80 4 70 1 60 РЦб 50 3 40 30 20 2 10 0 100 200 V 300 км/ч 400 Линии: 1 – стандартная колесная пара: 2 – колесная пара с гибкими бандажами; 3 – с магнитным подвешиванием (типа Маглев); 4 – автомобильный транспорт.

Зависимости удельных затрат энергии на перевозку груза от скорости движения: 6 5 300 3 к. Вт/т· км 240 210 7 8 1 180 Q 150 2 120 4 90 60 30 0 100 V 200 300 км/ч 400 Линия: 1 – транспортная система "Маглев". Новая конструкция колесной пары, линии: 4 – зона для значений непараллельности колесных пар – 0 ÷ 2 мм. Линии: 2 – при непараллельности – 0 мм; 3 – 2, 0 мм. Стандартная колесная пара, линии: 7 – зона для значений ширины колеи 1512 – 1516 мм. Линии: 5 – при ширине рельсовой колеи – 1512 мм; 6 – 1516 мм. Линия: 8 – автомобильный транспорт.

Стоимость строительства линий ВСМ

По проекту получено восемь патентов на изобретения

Прогнозируемые результаты реализации проекта

Технико экономические характеристики ж. д. систем Удельный расход ТЭР на тягу поездов, (кг усл т. /10 тыс. км брутто)/100 Эксплуатационный ресурс рельсов, млн т*км брутто Высокоскоростная гибкая система России Российские ЖД Межремонтный пробег вагонов, тыс. км Зарубежные ЖД Регулярная скорость грузо пассажирского движения, (км/ч)/10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Технико – экономические преимущества новой конструкции колесной пары Колесная пара новой конструкции не имеет аналогов в мире и защищена восемью патентами на изобретения и является базовой моделью для новых более совершенных модификаций колесной пары. Технико – экономические преимущества: • Сопротивление движению колесной пары новой конструкции в два раза меньше по сравнению со стандартной колесной парой; • За счет снижения сопротивления движению будет получено: » снижение расхода энергии на тягу поездов в 1, 7 2 раза; » снижение износа поверхностей катания колес и рельсов (50 70%); » сокращение расходов на ремонт подвижного состава и пути (50 70%); » повышение уровня безопасности движения поездов на (50 – 60%). • За счет упругости гибкого бандажа увеличивается на 5 10% площадь контакта «бандаж –рельс» , в 30 50 раз уменьшена необрессоренная масса колесной пары, все это обеспечит снижение напряжений в толщине металла головки рельса и колеса и образования внутренних усталостных дефектов в виде трещин, расслоений и т. д. • Технические параметры новой конструкции колесной пары открывают возможность увеличения осевой нагрузки до 30 – 35 т, а скорости поступательного движения в 2 3 раза. При этом износ пути и подвижного состава будет ниже существующего уровня. • Провозная способность железных дорог увеличится в 6 10 раз. • Полученные динамические параметры новой конструкции колесной пары сопоставимы с такими транспортными системами как на воздушной подушке и магнитном подвешивании. • Все технико – экономические преимущества новой конструкции колесной пары будут реализованы на существующей конструкции верхнего строения ж. д. пути.

Сравнение технико экономические параметров проекта с существующей системой ж. д. транспорта

Этапы реализации проекта 1. Этап. Разработка, изготовление и испытания новой конструкции колесной пары. (Объем финансирования 100 млн. руб. ) Показатели результата: • увеличение осевой нагрузки на 3 4 тонны, • удлинение на 25 40 % межремонтных пробегов при существующей бальности пути. 2. Этап. Разработка и изготовление новой тележки для подвижного состава. (Объем финансирования 300 млн. руб. ) Показатели результата: • рост технико экономических характеристик эксплуатации ж. д. транспорта. • увеличение провозной способности существующих железных дорог в 1, 5 ÷ 1, 7 раз, при сокращении в 1, 5 раза количества подвижного состава. 3. Этап. Разработка новых кузовов. Этап является завершающим по созданию нового подвижного состава. (Объем финансирования 200 млн. руб) Показатели результата: • выход на ожидаемые эксплуатационные параметры работы высокоскоростной гибкой транспортной системы ж. д. транспорта (таблица 1 Основные технико экономические параметры проекта). 4. Этап. Разработка новой системы обработки грузов. (Объем финансирования 250 млн. руб. ) Показатели результата: • скорость доставки грузов от изготовителя к получателю выйдет на проектные значения до 90 120 км/ч. 5. Этап. Создание новой высокоэкономичной и эффективной системы диагностирования и ремонта модернизированного и нового подвижного состава. (Объем финансирования 150 млн. руб)