1462

Таким образом, система автомобиль–КМУ–груз находится в области колебаний, действующих на низких частотах, что негативно сказывается на работоспособности изделия в виде проявляющихся вибраций [3].

Вибрационная нагрузка возникает из-за комплекса конструктивных особенностей автомобильного крана-манипулятора. В комплекс можно включить неравномерность вращения приводного вала насоса, рассогласование частотных характеристик конструктивных элементов кранаманипулятора и особенности закрепления элементов КМУ. Также необходимо учитывать, что в общее состояние вибронагруженности подъемно-транспортной машины и ее элементов вносят свой вклад динамические процессы, связанные с изменением режима работы и работой гидросистемы, связанной с изменением внутреннего давления [3–5].

Таким образом, возникает необходимость модернизации конструкции КМУ транспортного средства.

В данном исследовании также предложены рекомендации по снижению вибронагруженности подъемно-транспортных машин, сформированные по группам:

• изменения в конструкции рамы с увеличением ее жесткости

имассы;

•применение амортизаторов и демпферов;

•снижение виброактивности источника колебаний гидросистемы. В результате сравнительного анализа были выявлено, что наиболь-

шие амплитуды колебаний находятся в области низких частот. Вибрационная нагрузка снижает качество транспортировки объектов. При перемещении особо опасных грузов такие режимы работы недопустимы и предполагают возможность нанесения вреда окружающей среде. Возникает необходимость в дальнейшем изучении данной проблемы.

Список литературы

1.Щелудяков А.М., Сальников А.Ф. Исследование режимов работы насоса на возбуждение колебаний стрелы РПК // Модернизация

инаучные исследования в транспортном комплексе: материалы междунар. науч.-практ. конф., г. Пермь, 24–25 апреля 2014 г. – Пермь, 2014.

2.Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов-манипуляторов. ПБ 10-257-98/НТЦ // Промышленная безопас-

ность. – М., 2004.

112

3.Щеткин Р.В. Основные проблемы сертификации автомобильных кранов-манипуляторов и пути их решения при организации серийного производства // Вестник Перм. гос. техн. ун-та. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. – Пермь, 2010. –

№2. – С. 46–60.

4.Кран-манипулятор. Армохимстрой. [Электронный ресурс]. – URL: http://www.armohim.ru/kmu.html. (дата обращения: 10.06.2014).

5.Нарбут А.Н. Автомобили. Рабочие процессы и расчет механизмов и систем: учебник. – М.: Академия, 2007. – 256 с.

Об авторах

Монченко Сергей Александрович (Пермь, Россия) – магистрант,

Пермский национальный исследовательский политехнический универ-

ситет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; е-mail: s.a.monchenko@ gmail.com).

Щелудяков Алексей Михайлович (Пермь, Россия) – старший преподаватель, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29;

е-mail: Sheludyakov_am@mail.ru).

113

УДК 621.91

ИНЖЕНЕРИЯ ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

А.К. Остапчук, А.Г. Михалищев, Е.М. Кузнецова

Курганский институт железнодорожного транспорта, Россия

Приводится анализ поверхности катания колесных пар, как обработанных, так и изношенных, с применением закона распределения Накагами. Определены оптимальные параметры шероховатости и закон распределения.

Ключевые слова: шероховатость поверхности, закон распределения, ассиметричность, островершинность.

В конце 80-х годов на отечественных железных дорогах обострилась проблема износа колес подвижного состава и рельсов, не потерявшая своей актуальности и сегодня. Согласно теории изнашивания, кривая износа имеет вид, характеризующийся тремя участками (периодами): участок начального изнашивания или период приработки, нормальный и усиленный износы. Длительность периода приработки зависит от первоначальной шероховатости поверхности, удельных давлений и т.д. Однако это не значит, что при меньшей шероховатости поверхности потребуется меньший период приработки. В некоторых случаях, как при небольшой, так и при значительной шероховатости наблюдается удлинение периода приработки. По окончании приработки на поверхности трения формируется шероховатость, не зависящая от исходной, полученной при механической обработке, а зависящая только от условий изнашивания. Эта шероховатость и является оптимальной для пары трения. Установлено, что шероховатость поверхности практически не оказывает влияния на статическую прочность деталей, но параметры микрогеометрии поверхности существенно влияют на циклическую прочность.

Влияние шероховатости поверхности на ее износ зависит и от формы неровностей. Тонкие и многочисленные неровности обеспечивают большую износостойкость, чем крупные неровности крупного шага.

114

Известные характер и степень влияния параметров поверхностного слоя на эксплуатационные свойства позволяют решить вопрос об управлении качеством поверхностного слоя с целью создания требуемых эксплуатационных характеристик по средствам выбора режимов резания и геометрии инструмента, обеспечивающих заданные значения параметров поверхностного слоя. Целесообразность назначения оптимальных режимов резания обусловлена тем, что они обеспечивают наиболее благоприятные показатели качества поверхностного слоя. При обработке на оптимальных режимах резания получается минимальное или минимально стабилизированное значение высоты неровностей обработанной поверхности, минимальная глубина hc и степень наклёпа, которые в ряде случаев являются желательными в поверхностном слое обработанной детали. Оптимальные режимы резания обеспечивают максимальную стабильность показателей качества поверхностного слоя.

В настоящее время самым сложным в нормировании, измерении и метрологическом обеспечении является шероховатость поверхности, так как она определяет многие функциональные свойства поверхности.

Профиль шероховатости поверхности является реализацией случайного стационарного эргодического процесса, основной характеристикой которого является закон распределения его ординат. Для оценки профиля шероховатости поверхности катания колесной пары исследовались законы распределения ординат профиля (однопараметрический закон распределения Накагами)[1]. В качестве дополнительных критериев были приняты такие характеристики, как ассиметричность (Skewness) Rsk и островершинность (Curtosis) Rku оцениваемого профиля [2].

Образцы для анализа отбирались случайным образом в реальных производственных условиях (вагоноремонтное депо и депо «Зауралье» г. Курган). Исследовались колеса с различной степенью износа на всех участках кривой износа. Результаты анализа приведены в таблице.

115

Анализ полученных профилей шероховатости показал, что для достижения максимальной износостойкости колесной пары ординаты профиля шероховатости поверхности катания должны подчиняться закону Релея с Rsk = 0 и Rku = 3. Что не выполняется в производственных условиях.

Список литературы

1.Остапчук А.К., Кузнецова Е.М., Михалищев А.Г. Применение распределения Накагами при анализе профиля шероховатости поверхности // Зауральский научный вестник. – 2014. – № 2 (6). – С. 15–18.

2.Табенкин А.Н., Тарасов С.Б., Степанов С.Н. Шероховатость, волнистость, профиль. Международный опыт. – СПб.: Изд-во С.-Пе- терб. политехн. ун-та, 2007. – 136 с.

3.Остапчук А.К., Тютнев А.Е., Михалищев А.Г. Повышение износостойкости колесных пар // Наука и практика в современном мире: актуальные проблемы и тенденции развития: материалы междунар. науч.-

практ. конф., 2013. – С. 78–83.

Об авторах

Остапчук Александр Константинович (Курган, Россия) – канди-

дат технических наук, доцент СП ВО, Курганский институт железнодорожного транспорта (64000, г. Курган, ул. К. Мяготина, 147; e-mail: ostapchuk_ss@mail.ru).

Михалищев Александр Геннадьевич (Курган, Россия) – аспи-

рант, Курганский институт железнодорожного транспорта (64000,

г. Курган, ул. К. Мяготина, 147; e-mail: markos45@mail.ru).

Кузнецова Елена Михайловна (Курган, Россия) – аспирантка,

Курганский институт железнодорожного транспорта (64000, г. Курган,

ул. К. Мяготина, 147; e-mail: nirio-kigt@mail.ru).

117

УДК 621.91

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫГЛАЖИВАНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ

А.К. Остапчук, А.Е. Тютнев, А.И. Шашков

Курганский институт железнодорожного транспорта, Россия

Приводится анализ особенностей формирования микрорельефа при выглаживании колесных пар локомотивов для достижения оптимальных параметров, соответствующих параметрам поверхности приработанных колесных пар.

Ключевые слова: выглаживание, автокорелляционная функция, параметры шероховатости.

Качество и эксплуатационные свойства изделий машиностроения во многом определяются технологией их изготовления. На эксплуатационные свойства деталей особое влияние оказывает чистовая и отделочная обработка, в процессе которой формируются параметры качества поверхностного слоя.

Одним из видов чистовой обработки, сопоставимых со шлифованием, полированием, суперфинишированием и подобными методами, является выглаживание. В зависимости от режимов выглаживания формируется качественно новая микро- и макрогеометрия поверхности, повышается сопротивление пластической деформации при циклических эксплуатационных нагрузках. Использование в качестве инструментального материала синтетических алмазов позволяет обрабатывать практически все металлы, включая закаленные стали до HRC 60–65.

Главной задачей исследования является выявление особенностей формирования микрорельефа при выглаживании поверхности термоупрочненных материалов и применение данного метода для обеспечения параметров шероховатости поверхности, аналогичных параметрам приработанных колесных пар.

Были проведены исследования в области алмазного выглаживания термоупрочненных сталей. Использовались образцы из закаленной стали 45 твердость, которой составляла HRC 50–54. По результатам проведенных исследований рассчитывались законы распределения ординат профиля поверхности с использованием однопараметрического закона

118

распределения Накагами и дополнительных параметров шероховатости: островершинность и ассиметричность профиля по ИСО 4287:1997 [1]. Режимы обработки: подача s = 0,074…0,12 мм/об, скорость выглаживания V = 75…250 м/мин.

Зависимости островершинности и ассиметричности профиля от режимов обработки показаны на рис. 1–3.

Рис. 1. Зависимость Rq, Rsk, Rku

от подачи инструмента при выглаживании

Рис. 2. Зависимость Rq, Rsk, Rku от частоты вращения шпинделя при выглаживании

Рис. 3. Зависимость Rq, Rsk, Rku от износа поверхности катания

119

Предыдущими исследованиями было установлено, что для достижения максимальной износостойкости колесной пары ординаты профиля шероховатости поверхности катания должны подчиняться закону Релея с Rsk = 0 и Rku = 3. Из анализа графиков, представленных на рис. 1–3, видно, что при определенных режимах обработки достигаются значения параметров, соответствующие оптимальным. Например, при подаче s = 0,097 мм/об и скорости выглаживания V > 100 м/мин. При сравнении автокорреляционных функций выглаженной поверхности и поверхности катания приработанной колесной пары можно заключить, что они идентичны (рис. 4, 5).

Рис. 4. Автокорреляционная функция выглаженной поверхности образцов из закаленной стали

Рис. 5. Автокорреляционная функция поверхности катания приработанной колесной пары

На основании проделанной работы можно сделать вывод, что использование выглаживания поверхности колесных пар имеет перспек-

120