Обґрунтування параметрів магнітного блоку та системи підвішування магніторейкового довантажувача шахтного локомотиву.

Abstract

Дисертація присвячена обґрунтуванню параметрів магніторейкового довантажувача шахтного локомотива із секційним магнітним блоком. В роботі розроблена математична модель процесу гальмування потяга колісно-колодковим гальмом з одночасним довантаженням осей локомотива. Встановлено залежність коефіцієнта тертя магнітного блока від швидкості ковзання, що враховує вплив зміни залишкової сили притискання до рейки. В результаті дослідження впливу нерівностей рейкового шляху на працездатність секційного магнітного блока встановлено, що для забезпечення стабільного значення сили магнітного притягання магнітний блок повинен складатись з двох секцій, з’єднаних поступальною парою з пружними елементами з пружністю від 1,7•105 до 2,15•105 Н/м. Встановлено, що додаткове довантаження осей дозволяє збільшити зна-чення безпечного з точки зору блокування коліс гальмівного моменту на 35 –40 %. Доведено, що застосування магніторейкової системи в режимі довантаження більш ефективно у порівняні з режимом гальмування. Також встановлено, що при роботі у виробках з нерівностями рейкового шляху використання секційного магнітного блока дозволяє реалізовувати більшу силу магнітного притягання у порівнянні з магнітним блоком традиційної конструкції за рахунок більш щільного контакту полюсних наконечників з рейкою. Доведено, що використання магніторейкового довантажувача дозволяє підвищити стійкість руху локомотива в кривій малого радіусу в 1,5 – 2 рази. Отримано залежність коефіцієнта стійкості проти всповзання колеса на рейку від кута нахилу тяг довантажувача. Встановлено, що для створення максимального ефекту довантаження кут нахилу тяг повинен складати від 15° до 35°. Розроблено методику вибору параметрів магніторейкового довантажувача шахтного локомотива, яка передана на ПАТ «Дружківський машинобудівний завод», де використовується при проектуванні гальмівних систем шахтних локомотивів нового покоління. Також наукові результати роботи використовуються у навчальному процесі кафедри управління на транспорті Державного ВНЗ «Національний гірничий університет».

Диссертация посвящена вопросам обоснования параметров магниторельсового догружателя шахтного локомотива с секционным магнитным блоком. В работе предложено новое решение актуальной научной задачи установления зависимости коэффициента трения скольжения магнитного блока от скорости скольжения по рельсу, зависимости значения силы догружения осей локомотива от угла наклона тяг, критической высоты неровности рельсового пути, при которой происходит отрыв секционного магнитного блока, от конструктивных параметров системы подвешивания магнитного блока, что позволило обосновать рациональные параметры магниторельсового догружателя, обеспечивающие уменьшение тормозного пути, повышение весовой нормы шахтного поезда и устойчивости движения локомотива в колее при работе в выработках с уклоном до 50 ‰. Разработана математическая модель процесса торможения шахтного локомотива колесно-колодочным тормозом с одновременным догружением осей магниторельсовым догружателем, учитывающая влияние динамических и геометрических несовершенств рельсового пути. Решена задача установления зависимости коэффициента трения магнит-ного блока магниторельсового догружателя от скорости скольжения, которая учитывает влияние изменения остаточной силы прижатия его к рельсу, обусловленной передачей части силы магнитного притяжения на оси экипажа. Исследовано влияние возмущающих факторов, обусловленных наличием неровностей рельсового пути, на работоспособность секционного магнитного блока магниторельсового догружателя. Установлено, что для обеспечения работоспособности и стабильного значения силы магнитного притяжения магниторельсовый догружатель должен состоять из двух секций, соединенных поступательной парой с упругими элементами с жесткостью от 1,7•105 до 2,15•105 Н/м. Исследовано влияние эффекта догружения осей на тормозные характеристики шахтного локомотива. Установлено, что дополнительное догружение колеса частью силы магнитного притяжения позволяет увеличить значение безопасного с точки зрения блокирования колеса тормозного момента на 35 – 40 %. Доказано, что применение магниторельсовой тормозной системы в режиме догружения более эффективно по сравнению с режимом торможения, т.к. в этом случае реализуемая локомотивом тормозная сила выше на 20 %. Также выяснено, что при работе на участках рельсового пути с геометрическими несовершенствами применение секционного магнитного блока позволяет получить большую силу магнитного притяжения по сравнению с магнитным блоком традиционной конструкции за счет более плотного прилегания полюсных наконечников к рельсу. Доказано, что применение магниторельсового догружателя позволяет повысить устойчивость движения локомотива в кривой малого радиуса от 1,5 до 2 раз. Получена зависимость коэффициента устойчивости против всползания колеса на рельс от угла наклона тяг догружателя. Установлено, что для обеспечения максимального эффекта догружения угол наклона тяг системы подвешивания должен составлять от 15° до 35°. Разработана «Методика выбора рациональных параметров магниторельсового догружателя шахтного локомотива», которая передана на ПАО «Дружковский машиностроительный завод» и используется при разработке шахтных локомотивов нового поколения. Научные результаты применяются в учебном процессе кафедры управления на транспорте Государственного ВУЗа «Национальный горный университет». Испытания экспериментального образца электровоза АРП10РВ, оборудованного тормозной системой с магниторельсовым догружателем, разработанным в Государственном ВУЗе «НГУ», показали, что при прочих равных условиях его тормозной путь на 20 % короче, чем тормозной путь без использования догружателя.

The thesis is devoted to support of parameters of mine locomotive magnetic-rail loader with separable pole piece. The work develops mathematical model of train braking by means of wheel and clasp brake with simultaneous locomotive axles loading. There is identified a pole piece friction factor-slip velocity characteristic taking into account the effect a change in excess force of pressing to rail. Results of studies of rail track unevenness effect on the efficiency of separable pole piece show that to provide stable value of adhesion, pole piece should consist of two parts connected by means of sliding pair with springing elements which spring power is 1.7•105 to 2.15•105 n/m. It is identified that excess axle loading provides 35-40-per cent increase in safe decelerating torque. It is proved that magnet-rail system application in a loading mode is more efficient to compare with braking mode. It is also determined that application of separable pole piece while operating in workings having rail track unevenness provides higher adhesion to compare with standard pole piece owing to tighter contact of shoe with a rail. It is proved that magnet-rail loader application helps to make 1.5 to 2 times increase in the stability of locomotive travel in a sharp curve. It is developed relationship between stability factor against creepage of a wheel on a rail and loader pole slope. It is determined that to develop maximum loader effect, pole slopes should be 15° to 35°. There is developed a technology to parametrize magnet-rail loader of mine locomotive which is used by Druzhkivka machine-building plant while designing new-generation braking systems for mine locomotives. Besides, the scientific results are applied in academic process by Transport Control Department of the National Mining University.