Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние проблемы. цель и задачи исследования 11
1.1. Предпосылки разработки и введения новых версий ГОСТ 10791 и ГОСТ 398 11
1.2. Химический состав и механические свойства новых колесных сталей 12
1.3. Текущие результаты эффективности использования колес повышенной твердости 15
1.4. Особенности технологического процесса восстановления профиля поверхности катания колесных пар повышенной твердости 18
1.4.1. Классификация способов восстановления профиля поверхности катания цельнокатаных колес 20
1.4.2. Применяемое оборудование и режущий инструмент 22
1.4.2.1. Станочное оборудование 22
1.4.2.2. Режущий инструмент 24
1.4.3. Применяемые режимы восстановления профиля колеса 27
1.5. Выбор и обоснование критерия оптимизации процесса обточки колесных пар 28
1.6. Выводы по главе 1. Постановка цели и задач исследования . 30
ГЛАВА 2. Теоретическое исследование процесса восстановления вагонных колесных пар повышенной твердости по профилю поверхности катания 33
2.1. Метод подобия при восстановлении профиля поверхности катания колесных пар 33
2.1.1. Основные положения теории подобия 34
2.1.2. Расчет основных характеристик процесса восстановления профиля поверхности катания колесных пар . 36
2.1.3. Расчет параметров, характеризующих качество процесса восстановления профиля поверхности катания колесной пары 41
2.1.4. Расчет режимов восстановления профиля колеса с учетом качества обработки колесной пары 43
2.1.5. Выводы по разделу 2.1 48
2.2. Теплофизический подход к расчету режимов процесса восстановленияпрофиля поверхности катания колесных пар . 49
2.2.1. Основные положения теплофизики резания . 49
2.2.1.1. Классификация источников и стоков теплоты 49
2.2.1.2. Общие принципы схематизации тел и источников, участвующих в процессе теплообмена 51
2.2.2. Методика расчета интенсивности тепловых потоков и температур при восстановлении профиля колеса 54
2.2.2.1. Интенсивность теплообразующих источников . 57
2.2.2.2. Температура в зоне резания и тепловые потоки в инструменте 60
2.2.3. Оптимизация процесса восстановления профиля поверхности катания колеса на основе использования теплофизического подхода . 66
2.2.4. Выводы по разделу 2.2 . 72
2.3. Термомеханический подход к расчету режимов восстановления профиля 73
2.3.1. Основные положения термомеханического подхода . 74
2.3.2. Определение теплового состояния режущего инструмента 79
2.3.3. Определение рациональной скорости восстановления профиля колеса 83
2.3.4. Выводы по разделу 2.3 88
2.4. Метод линейного программирования при расчете режимов восстановления профиля поверхности катания колесных пар 89
2.4.1. Постановка задачи линейного программирования . 90
2.4.2. Построение математической модели процесса восстановления колеса 91
2.4.3. Графический метод решения поставленной задачи 95
2.4.4. Выводы по разделу 2.4 . 99
2.5. Выводы по главе 2 100
4
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование обрабатываемости колесной стали повышенной твердости 101
3.1. Лабораторные испытания 101
3.1.1. Оценка влияния параметров режима резания и геометрии инструмента на шероховатость обработанной поверхности 102
3.1.2. Оценка влияния твердости обрабатываемого материала на силы резания 107
3.2. Производственные испытания 108
3.2.1. Анализ и сравнение расчетных и применяемых режимов на ремонтных предприятиях 112
3.2.2. Оценка шероховатости поверхности катания при обточке колес 115
3.3. Рекомендации по восстановлению профиля поверхности катания колес повышенной твердости 117
3.4. Выводы по главе 3 118
ГЛАВА 4. Оценка прочности режущего инструмента для колесотокарных станков 119
4.1. Анализ вопроса и постановка задачи исследования 120
4.2. Методика решения статической задачи теории упругости методом конечных элементов . 122
4.2.1. Основные положения метода конечных элементов . 122
4.2.2. Определение и назначение материала режущей пластины . 124
4.2.3. Назначение кинематических граничных условий 125
4.2.4. Определение нагрузок на контактных поверхностях пластины . 126
4.2.5. Дискретизация моделируемого тела пластины 127
4.2.6. Определение критерия прочности инструментального материала.. 129
4.3. Анализ напряженно - деформированного состояния и прочности твердосплавных пластин при заданных граничных условиях 132
4.3.1. Оценка напряженно - деформированного состояния и прочности режущего инструмента при силовом воздействии . 133
4.3.2. Оценка напряженно - деформированного состояния и прочности режущего инструмента при температурно - силовом воздействии . 135
4.4. Оптимизация формы режущего инструмента для обточки железнодорожных колес 139
4.4.1. Геометрия режущего инструмента как критерий оптимизации на основе метода исследования проектирования 140
4.4.2. Анализ результатов оптимизации формы режущего инструмента для обточки колес 143
4.5. Износостойкость режущего инструмента предлагаемой геометрии при обточке колес... 148
4.6. Выводы по главе 4 149
ГЛАВА 5. Технико - экономическая оценка результатов исследования . 151
5.1 Определение экономической эффективности использования рациональных режимов восстановления профиля колес повышенной твердости 151
5.1.1. Определение затрат на ремонт по базовому варианту технологии 153
5.1.2. Определение требуемого объема капитальных вложений 154
5.1.3. Определение затрат на ремонт по проектному варианту
технологии 155
5.1.4. Определение годового экономического эффекта 156
5.2 Определение экономической эффективности внедрения рациональной геометрии режущего инструмента 157
5.3. Определение общей экономической эффективности разработанных мероприятий 158
5.4. Выводы по главе 5 159
Заключение 160
Список использованной литературы
