Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона

Данная работа связана с решением проблемы обновления грузового парка железных дорог Украины с целью улучшения динамических качеств экипажей, увеличения ресурса ходовых частей, повышения безопасности движения поездов. Цель работы заключалась в разработке рекомендаций по усовершенствованию ходовых час...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Ушкалов, В.Ф., Мокрий, Т.Ф., Малышева, И.Ю., Безрукавый, Н.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічної механіки НАН України і НКА України 2017
Назва видання:	Техническая механика
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141284
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, Н.В. Безрукавый // Техническая механика. — 2017. — № 4. — С. 79-88. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-141284
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1412842025-02-09T23:28:13Z Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона Удосконалення ходових частин перспективного вантажного вагона Improvement of the running gear of a prospective freight car Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Безрукавый, Н.В. Данная работа связана с решением проблемы обновления грузового парка железных дорог Украины с целью улучшения динамических качеств экипажей, увеличения ресурса ходовых частей, повышения безопасности движения поездов. Цель работы заключалась в разработке рекомендаций по усовершенствованию ходовых частей перспективных грузовых вагонов для повышения их скоростей движения, динамических качеств и уменьшения износа колес. Применены методы математического моделирования, численного интегрирования, теории колебаний, статистической динамики. Дана робота пов'язана з вирішенням проблеми оновлення вантажного парку залізниць України з метою поліпшення динамічних якостей екіпажів, збільшення ресурсу ходових частин, підвищення безпеки руху поїздів. Мета роботи полягала в розробці рекомендацій щодо удосконалення ходових частин перспективних вантажних вагонів для підвищення їх швидкостей руху, динамічних якостей та зменшення зносу коліс. Застосовано методи математичного моделювання, числового інтегрування, теорії коливань, статистичної динаміки. This work is concerned with the resolution of the problem of Ukrainian freight car fleet upgrading with the aim to improve car ride quality, extend running gear service life, and increase train operation safety. The aim of this work is to develop recommendations on improvement of the running gear of prospective freight cars to increase their speed and ride quality and reduce wheel wear. Use is made of mathematical simulation, numerical integration, oscillation theory, and statistical dynamics methods. 2017 Article Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, Н.В. Безрукавый // Техническая механика. — 2017. — № 4. — С. 79-88. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1561-9184 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141284 629.7 ru Техническая механика application/pdf Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Данная работа связана с решением проблемы обновления грузового парка железных дорог Украины с целью улучшения динамических качеств экипажей, увеличения ресурса ходовых частей, повышения безопасности движения поездов. Цель работы заключалась в разработке рекомендаций по усовершенствованию ходовых частей перспективных грузовых вагонов для повышения их скоростей движения, динамических качеств и уменьшения износа колес. Применены методы математического моделирования, численного интегрирования, теории колебаний, статистической динамики.
format	Article
author	Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Безрукавый, Н.В.
spellingShingle	Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Безрукавый, Н.В. Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона Техническая механика
author_facet	Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Безрукавый, Н.В.
author_sort	Ушкалов, В.Ф.
title	Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона
title_short	Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона
title_full	Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона
title_fullStr	Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона
title_full_unstemmed	Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона
title_sort	усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона
publisher	Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
publishDate	2017
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141284
citation_txt	Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, Н.В. Безрукавый // Техническая механика. — 2017. — № 4. — С. 79-88. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Техническая механика
work_keys_str_mv	AT uškalovvf usoveršenstvovaniehodovyhčasteiperspektivnogogruzovogovagona AT mokriitf usoveršenstvovaniehodovyhčasteiperspektivnogogruzovogovagona AT malyševaiû usoveršenstvovaniehodovyhčasteiperspektivnogogruzovogovagona AT bezrukavyinv usoveršenstvovaniehodovyhčasteiperspektivnogogruzovogovagona AT uškalovvf udoskonalennâhodovihčastinperspektivnogovantažnogovagona AT mokriitf udoskonalennâhodovihčastinperspektivnogovantažnogovagona AT malyševaiû udoskonalennâhodovihčastinperspektivnogovantažnogovagona AT bezrukavyinv udoskonalennâhodovihčastinperspektivnogovantažnogovagona AT uškalovvf improvementoftherunninggearofaprospectivefreightcar AT mokriitf improvementoftherunninggearofaprospectivefreightcar AT malyševaiû improvementoftherunninggearofaprospectivefreightcar AT bezrukavyinv improvementoftherunninggearofaprospectivefreightcar
first_indexed	2025-12-01T18:16:08Z
last_indexed	2025-12-01T18:16:08Z
_version_	1850330813210558464
fulltext	79 УДК 629.7 В. Ф. УШКАЛОВ, Т. Ф. МОКРИЙ, И. Ю. МАЛЫШЕВА, Н. В. БЕЗРУКАВЫЙ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ ПЕРСПЕКТИВНОГО ГРУЗОВОГО ВАГОНА Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины, ул. Лешко-Попеля, 15, 49005, Днепр, Украина; e-mail: Mokrii.T.F@nas.gov.ua Дана робота пов'язана з вирішенням проблеми оновлення вантажного парку залізниць України з ме- тою поліпшення динамічних якостей екіпажів, збільшення ресурсу ходових частин, підвищення безпеки руху поїздів. Мета роботи полягала в розробці рекомендацій щодо удосконалення ходових частин перспективних вантажних вагонів для підвищення їх швидкостей руху, динамічних якостей та зменшення зносу коліс. Застосовано методи математичного моделювання, числового інтегрування, теорії коливань, статистичної динаміки. В статті наведено результати досліджень ефективності введення нових елементів у конструкцію віз- ків моделі 18-7020: діагональні зв’язки між боковими рамами, пружний адаптер у буксовому вузлі і роз- роблений профіль коліс ІТМ-73-02. Вивчено їх вплив на процеси коливань вантажного вагона і його взає- модію з рейковою колією при русі з різними швидкостями на прямих та криволінійних ділянках колії. Рекомендовано параметри додаткових зв’язків. Зроблено висновок про те, що запропоновані зміни конструкції дають змогу створити перспективні візки для вагонів нового покоління з підвищеними ходовими якостями і низьким зносом коліс. Данная работа связана с решением проблемы обновления грузового парка железных дорог Украины с целью улучшения динамических качеств экипажей, увеличения ресурса ходовых частей, повышения безопасности движения поездов. Цель работы заключалась в разработке рекомендаций по усовершенствованию ходовых частей пер- спективных грузовых вагонов для повышения их скоростей движения, динамических качеств и уменьше- ния износа колес. Применены методы математического моделирования, численного интегрирования, тео- рии колебаний, статистической динамики. В статье приведены результаты исследований эффективности введения новых элементов в кон- струкцию тележек модели 18-7020, таких как диагональные связи между боковыми рамами, упругий адап- тер в буксовом узле и разработанный профиль колес ИТМ-73-02. Изучено их влияние на процессы коле- баний грузового вагона и его взаимодействие с рельсовой колеей при движении с различными скоростями по прямым и криволинейным участкам пути. Рекомендованы параметры дополнительных связей. Сделан вывод о том, что предложенные изменения конструкции позволяют создать перспективные тележки для вагонов нового поколения с повышенными ходовыми качествами и низким износом колес. This work is concerned with the resolution of the problem of Ukrainian freight car fleet upgrading with the aim to improve car ride quality, extend running gear service life, and increase train operation safety. The aim of this work is to develop recommendations on improvement of the running gear of prospective freight cars to increase their speed and ride quality and reduce wheel wear. Use is made of mathematical simula- tion, numerical integration, oscillation theory, and statistical dynamics methods. The paper presents the results of investigations into the efficiency of introduction of new elements into the design of 18-7020 trucks, such as cross links between the side frames, a resilient adapter in the journal box as- sembly, and the ITM-73-02 wheel profile developed at the Institute of Technical Mechanics. Their effect on car vibration and car–rail interaction is studied for a freight car moving at different speeds in tangent and curved track sections. Parameter values for the additional links are recommended. It is concluded that the proposed redesign makes it possible to develop prospective trucks for new genera- tion cars with improved ride quality and low wheel wear. Ключевые слова: ходовые части перспективного грузового вагона, ди- намические качества, износ колес и рельсов, рекомендации по усовершен- ствованию тележек. Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в по- следние годы в Институте технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины (ИТМ НАНУ и ГКАУ), тесно связаны с решением проблемы обновления грузового парка железных дорог Украины с целью повышения динамических качеств  В. Ф. Ушкалов, Т. Ф. Мокрий, И. Ю. Малышева, Н. В. Безрукавый, 2017 Техн. механіка. – 2017. – № 4. 80 экипажей, увеличения ресурса ходовых частей, снижения износа элементов подвижного состава и пути. В Украине работы проводятся в двух направлениях: первое направле- ние – модернизация существующих типовых тележек модели 18-100; второе направление – замена тележек модели 18-100 существенно лучшими новыми тележками. В рамках работ по первому направлению в ИТМ НАНУ и ГКАУ сов- местно с компанией «А. Стаки» (США) разработана и внедрена на украин- ских железных дорогах технология комплексной модернизации типовых те- лежек модели 18-100 (проект С03.04) грузовых вагонов, которая заключается в замене проблемных стандартных узлов новыми с улучшеными ресурсными характеристиками при сохранении основных наиболее металлоемких элемен- тов конструкции [1]. Эта модернизация включает замену стандартных жест- ких скользунов с зазорами упругодиссипативными скользунами постоянного контакта; установку в рессорном подвешивании клиньев из высокопрочного чугуна (вместо стальных) и замену фрикционных планок износостойкими; укладку в подпятнике полимерной прокладки; использование вместо стан- дартного профиля колес специально разработанного ИТМ НАНУ и ГКАУ нового износостойкого профиля обода колеса ИТМ-73. Как показали экспе- риментальные исследования, такая модернизация позволяет на 20 – 40 км/ч повысить эксплуатационные скорости движения грузовых вагонов; увели- чить ресурс колес по гребневому износу в 2,5 – 4 раза, пятникового узла – в 4 – 5 раз, клиновой системы демпфирования – в 10 раз и более и др. На сего- дняшний день на украинских железных дорогах уже эксплуатируется свыше 25000 полувагонов с комплексно модернизированными тележками. По второму направлению в качестве базовых тележек перспективных отечественных грузовых вагонов приняты новые, разработанные в Украине, тележки моделей 18-7020 (с нагрузкой на ось 23,5 тс) и 18-9817 (с нагрузкой на ось 25 тс) [2, 3]. Причем при создании тележки модели 18-7020 (производ- ство Крюковского вагоностроительного завода) одновременно с рядом улуч- шений узлов конструкции ходовых частей полностью использованы все ин- новационные элементы комплексной модернизации. В рамках продолжения работ по второму направлению, с учетом тенден- ции повышения скоростей движения поездов, в настоящей статье приведены результаты исследований по оценке эффективности введения новых элемен- тов в конструкцию тележек 18-7020 с целью создания ходовых частей с улучшенными характеристиками для грузовых вагонов нового поколения. В последние годы наиболее перспективным с точки зрения оптимизации процессов взаимодействия считается конформный контакт колес и рельсов [4], для которого характерны наименьший износ и наиболее равномерное распределение напряжений по контактной поверхности, при этом величина их значительно ниже, чем при других видах контакта. Поэтому в рамках ис- следований по созданию тележек для перспективных грузовых вагонов авто- рами данной статьи был разработан новый износостойкий профиль колес ИТМ-73-02, обеспечивающий их конформный контакт с рельсами Р65 с уче- том формы износа их головок [5]. При решении статической задачи контакта пары «колесо – рельс» ана- лизировались параметры взаимодействия колес с новым профилем и рель- сов Р65 с разным износом головок. Для примера на рис. 1 приведены пятна 81 контакта на набегающих на наружный рельс колесах с профилями ИТМ-73 (рис. 1, а)) и ИТМ-73-02 (рис. 1, б)), полученные для случая движения гру- женого полувагона в круговой кривой радиуса 300 м с малоизношенными рельсами Р65 (боковой износ наружного рельса 3,5 мм). Продольные раз- меры пятен отложены по оси ординат, поэтому указаны две оси: z(x). Как видим, у колеса с профилем ИТМ-73 устанавливается фаза двухто- чечного взаимодействия с расположением пятен на поверхности катания и галтели. У колеса с профилем ИТМ-73-02 пятно распространяется почти на всю галтель. Его размеры: в продольном направлении x = 10 мм, в попереч- ном y = 22 мм. В то же время у колеса с профилем ИТМ-73 имеем на галте- ли: x = 13 мм, y = 4 мм. а) б) Рис. 1 Влияние нового профиля колес на износ контактной пары изучалось при расчетах вписывания со скоростью (40 – 80) км/ч груженого полувагона с тележками 18-7020 в круговую кривую радиуса 300 м с разной степенью из- носа наружных рельсов: неизношенных, с боковым износом наружного рельса 3,5 мм, 7,8 мм и 13,7 мм. Анализ результатов показал, что при обточке колес по профилю ИТМ-73-02 резко снижается показатель износа (удельная работа сил трения): по сравнению со случаем использования профиля колес ИТМ-73 в разы, а по сравнению со стандартными колесами – в десятки раз. Если в вагоне установлены колесные пары со стандартным профилем ко- лес, то во всех рассмотренных случаях износа рельсов расположение зоны истирания на гребне и ее размеры остаются неизменными, т. е. всегда при вписывании экипажа в кривые малого радиуса происходит износ по подрезу гребня. При использовании колесных пар с профилем ободьев ИТМ-73 рас- положение пятен контакта на галтели практически не меняется и гребень не- изношенных колес работает крайне редко. Когда колеса обточены по новому профилю ИТМ-73-02, зоны контакта во всех четырех случаях износа рельсов очень обширны и распределение износа происходит в основном равномерно. На рис. 2 показан пример распределения износа по поверхности обода набегающего на наружный рельс колеса ведущей колесной пары для случаев разных профилей колес при вписывании экипажа со скоростью 60 км/ч в кривую с малоизношенными рельсами. Как видно, при вписывании вагона в кривую малого радиуса гребневой износ (здесь и далее термином «гребне- вой» обозначен суммарный износ галтели и гребня) колес с новым профилем ИТМ-73-02 (рис. 2, в)) будет существенно ниже, чем колес с другими рас- смотренными профилями (рис. 2, а), б)). -30 -70 y , мм z(x ), мм ИТМ-73-02 -30 -70 y , мм z(x ), мм ИТМ-73 82 Стремление к уменьшению из- носа колес путем изменения их профиля обычно приводит к сни- жению устойчивости движения экипажей и, соответственно, к ухудшению их динамических ка- честв. Влияние нового профиля колес на динамические качества рассмат- риваемого перспективного вагона с тележками модели 18-7020 анали- зировалось при расчетах его про- странственных колебаний во время движения по прямым участкам пути хорошего состояния с неизношен- ными рельсами Р65. Поскольку из- менение профиля колес мало влияет на характеристики колебаний же- лезнодорожных экипажей в верти- кальной плоскости, на рис. 3 приве- дены зависимости от скорости дви- жения горизонтальных нормируе- мых показателей порожнего экипа- жа: поперечных ускорений пятников кузова Пy в долях ускорения свободно- го падения g (рис. 3, а)) и рамных сил рH в долях статической осевой нагрузки Ро (рис. 3, б)). Как видим, при замене профиля колес на ИТМ-73-02 динамические каче- ства рассматриваемого вагона при высоких скоростях движения ухудшаются, практически не превышая, однако, уровней допустимых значений, и остают- ся неизменными в диапазоне рабочих скоростей. Так, при скорости V = (110 – Круг катания профиль колес стандартный Круг катания профиль колес ИТМ-73 Круг катания профиль колес ИТМ-73-02 а) б) в) Рис. 2 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч профиль колес ИТМ-73 профиль колес ИТМ-73-02 предельное значение для "отличного" хода предельное значение для "хорошего" хода предельное значение для "допустимого" хода Н Р / Р о 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч g,y П  а) б) Рис. 3 83 120) км/ч ускорения Пy порожнего вагона возрастают в (1,1 – 1,4) раза, рам- ные силы рH – в (1,1 – 1,7) раза. Повышение данных показателей груженого экипажа начинается при достижении ним скорости 95 км/ч: Пy – в (1,1 – 1,5) раза, рH – в (1,1 – 3) раза. Подобного ухудшения динамических качеств вагона можно избежать, если внести в конструкцию тележек небольшие изменения: добавить допол- нительные элементы. Ниже приведены результаты таких исследований. К одним из наиболее проблемных составляющих трехэлементных теле- жек относятся боковые рамы, которые воспринимают основные ударные нагрузки во время движения вагона. Анализ статистических данных об экс- плуатации грузовых вагонов в Украине и странах СНГ свидетельствует о по- вышенном износе в последнее время боковых рам в зоне буксовых отверстий и росте количества их изломов [6]. Угрозе таких дефектов подвержены и те- лежки модели 18-7020. Усовершенствовать узел связи боковых рам и колесных пар этих тележек можно за счет установки адаптеров с упругими элементами, что равносильно введению двойного рессорного подвешивания и дает возможность снизить нагрузки на рамы. Кроме того, известно, что устойчивость движения вагонов может быть повышена за счет подбора упругих параметров буксовых узлов в горизонтальной плоскости. В статье [7] выполнены исследования влияния параметров жесткости упругого адаптера на устойчивость движения и динамические качества гру- зового вагона с комплексно модернизированными тележками модели 18-100, выбраны их рациональные значения. Руководствуясь данными ре- зультатами, в настоящей работе приняты такие значения жесткости адаптера для тележек 18-7020 с новым профилем колес: в вертикальном направлении – 20 МН/м, в горизонтальном поперечном – 2,5 МН/м, в горизонтальном про- дольном – 5 МН/м. Оценим влияние введения таких адаптеров на нагруженность боковых рам в данных тележках. На рис. 4 показаны зависимости от скорости движе- ния максимальных значений поперечных ускорений боковых рам порожнего (рис. 4, а)) и груженого (рис. 4, б)) вагонов при движении по прямым участ- кам пути хорошего состояния с неизношенными рельсами Р65. 0 1 2 3 60 80 100 120 Скорость, км/ч нет адаптеров в буксовых узлах упругие алаптеры g,yб 0 1 2 3 60 80 100 120 Скорость, км/ч g,yб а) б) Рис. 4 84 При скорости выше 100 км/ч ускорения боковин порожнего вагона с упругими адаптерами в буксовых узлах ниже ускорений вагона без адаптеров в (1,6 – 2,8) раза, а груженого – в (1,7 – 2,4) раза. На рис. 5 приведены зави- симости от скорости движения максимальных значений поперечных ускоре- ний пятников кузова и рамных сил порожнего (рис. 5, а), б)) и груженого (рис. 5, в), г)) вагонов. Как следует из анализа представленных результатов, наряду со снижением вибронагруженности боковых рам использование упру- гих адаптеров приводит к некоторому улучшению динамических качеств рассматриваемого вагона, особенно в порожнем состоянии. Так, Пy порож- него вагона при скорости больше 105 км/ч снижается на (13 – 30) % (см. рис. 5, а)), рH – на (30 – 50) % (см. рис. 5, б)). Тоже при скорости больше 105 км/ч рамные силы рH груженого экипажа (см. рис. 5, г)) уменьшаются на (20 – 25) %, а ускорения пятников изменяются малозаметно во всем рас- смотренном диапазоне скоростей (см. рис. 5, в)). Таким образом, при установке упругих адаптеров в буксовые узлы теле- жек 18-7020 с новым профилем колес ИТМ-73-02 нагрузки на боковые рамы существенно снижаются и улучшаются динамические качества грузового ва- гона при повышенных скоростях движения. 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч Н Р / Р 0 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч g,y П  а) 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч тележка без дополнительных связей тележка с адаптерами в буксовых узлах тележка с адаптерами и диагональными связями предельное значение для "отличного" хода предельное значение для "хорошего" хода предельное значение для "допустимого" хода Н Р / Р 0 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч g,y П  б) в) г) Рис. 5 85 Для стабилизации геометрии тележки в плане, уменьшения забегания боковых рам и тем самым дальнейшего повышения динамических качеств и запаса устойчивости грузового вагона нового поколения целесообразно при- менение упругих диагональных связей между боковыми рамами [8]. Это мо- жет быть система двух стержней с резиновыми упругими вставками в местах крепления к боковым рамам, что дает возможность им работать как на рас- тяжение, так и на сжатие. Проанализируем влияние введения таких связей в конструкцию усовершенствованных тележек, у которых в буксовых узлах установлены упругие адаптеры, а колеса обточены по профилю ИТМ-73-02. На основании результатов исследований, приведенных в работе [8], жест- кость диагональных связей принята равной 10 МН/м. На рис. 5 приведены результаты для вагона с таким вариантом конструк- ции тележек. Получено существенное повышение устойчивости движения и динамических качеств экипажа как в порожнем, так и в груженом состояни- ях. Так, ускорения пятников порожнего вагона со всеми предлагаемыми из- менениями в тележках при скоростях 80 км/ч и выше (см. рис. 5, а)) стано- вятся меньше Пy вагона с адаптерами в буксовых узлах на (10 – 43) %, а рамные силы (см. рис. 5, б)) – на (16 – 30) %, и теперь данные показатели не превышают уровня значений для «отличного» хода во всем расчетном диапа- зоне скоростей. Такое же значительное улучшение показателей получено и для гружено- го экипажа (см. рис. 5, в), г)): по ускорениям Пy – на (7 – 56) %, по рамным силам рH – на (20 – 74) %. При этом Пy не превышают уровня значений для «хорошего» хода, а рH – уровня для «отличного» хода в заданном диапазоне скоростей движения до 120 км/ч. Таким образом, добавление диагональных связей между боковыми ра- мами тележек с упругими адаптерами в буксовых узлах и профилем колес ИТМ-73-02 существенно повышает устойчивость движения и динамические качества перспективного грузового вагона. Влияние вышеупомянутых дополнительных элементов в тележках моде- ли 18-7020 на износ контактной пары «колесо – рельс» оценивалось при рас- четах вписывания груженых экипажей с разными вариантами тележек в кру- говую кривую радиуса 300 м с неизношенными рельсами Р65. На рис. 6 при- ведены зависимости максимальных значений показателя гребневого износа А от скорости движения. Как видно, при введении упругих адаптеров в буксовые узлы тележек 18-7020 с новым профилем ободьев ИТМ-73-02 износ колес остается практи- чески неизменным. Если кроме адаптеров в конструкцию тележек добавлены диагональные связи между боковыми рамами, то износ показатель А увели- чивается, поскольку установка таких связей наряду с повышением устойчи- вости экипажа приводит к возрастанию сопротивления радиальной установке колесных пар в колее. Тем не менее, и в этом случае он остается гораздо ни- же, чем у вагона с исходными тележками 18-7020 и профилем колес ИТМ-73 (более чем в 3,5 раза). К тому же, в эксплуатации скорость грузовых вагонов в кривых малого радиуса, как правило, ниже 80 км/ч, при которой увеличе- ние А наиболее заметно. Произведем сопоставление динамических качеств и износа колес полува- гонов, оборудованных серийными тележками модели 18-7020 и усо- 86 вершенствованными тележками 18-7020, в конструкцию которых включены три представленных выше элемента: новый профиль колес ИТМ-73-02, упру- гий адаптер в буксовом узле и диагональные связи между боковыми рамами. 0 25 50 75 100 125 150 40 60 80 тележки модели 18-7020 с профилем колес ИТМ-73 тележки модели 18-7020 с профилем колес ИТМ-73-02 тележки с адаптерами и профилем колес ИТМ-73-02 тележки с адаптерами, диагон. связями и проф. колес ИТМ-73-02 А , Дж/м Скорость, км/ч Рис. 6 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч Н Р / Р 0 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч g,y П  a) б) 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч тележки модели 18-7020 с профилем колес ИТМ-73 перспективные тележки с профилем колес ИТМ-73-02 предельное значение для "отличного" хода предельное значение для "хорошего" хода предельное значение для "допустимого" хода Н Р / Р 0 0 0,2 0,4 0,6 60 80 100 120 Скорость, км/ч g,y П  в) г) а) б) Рис. 7 87 Анализ динамических качеств порожних и груженых экипажей выпол- нялся при расчетах их движения по прямым участкам пути хорошего состоя- ния с неизношенными рельсами Р65. На рис. 7 показаны зависимости от ско- рости движения максимальных значений поперечных ускорений пятников и рамных сил порожнего (рис. 7, а), б)) и груженого (рис. 7, в), г)) вагонов. Как видно, динамические качества экипажей при использовании усовершенство- ванных тележек улучшаются, особенно значительно при высоких скоростях движения. Так, если скорость больше 80 км/ч, то ускорения пятников порож- него вагона (см. рис. 7, а)) снижаются в (1,4 – 1,9) раза, а рамные силы (см. рис. 7, б)) – в (1,1 – 2,0) раза, груженого вагона (см. рис. 7, в), г)) – соответ- ственно в (1,2 – 1,8) раза и (1,2 – 1,7) раза. При этом ускорения Пy как по- рожнего, так и груженого вагона, а также силы рH порожнего не превышают уровня значений для «отличного» хода во всем рассмотренном диапазоне скоростей, а рамные силы груженого – уровня значений для «хорошего» хода. Износ колес оценивался при расчетах вписывания вагонов в груженом состоянии в круговую кривую радиуса 300 м с неизношенными рельсами Р65. На рис. 8 приведены зависимости от скорости движения показателя гребневого износа набегающих колес рассматриваемых экипажей. Для срав- нения нанесены данные вагона с серийными тележками модели 18-100 со стандартными колесами. Как видим, у экипажа с тележками модели 18-7020 износ колес в (2,3 – 3) раза меньше, чем у стандартного вагона. Если полува- гон оборудовать перспективными тележками, представляющими собой усо- вершенствованные тележки 18-7020, то показатель износа А снижается более чем в 3,5 раза, а по сравнению со стандартным вагоном снижение износа ис- числяется вообще десятками раз. Выводы. Проведенные исследования показали, что наибольшего эффек- та по улучшению динамических качеств грузовых вагонов с тележками мо- дели 18-7020 и снижению износа гребней колес можно добиться путем вве- дения в конструкцию ходовых частей группы элементов, включающей: 0 100 200 300 400 40 60 80 стандартные тележки модели 18-100 тележки модели 18-7020 с профилем колес ИТМ-73 перспективные тележки с профилем колес ИТМ-73-02 А , Дж/м Скорость, км/ч Рис. 8 88 1) диагональные упругие связи между боковыми рамами с жесткостью 10 МН/м; 2) упругие адаптеры в буксовых узлах с жесткостью в горизонтальном поперечном направлении 2,5 МН/м, в горизонтальном продольном направле- нии 5 МН/м; 3) новый износостойкий профиль колес ИТМ-73-02 (с толщиной гребня 32 мм). 1. Ушкалов В. Ф., Лашко А. Д., Мокрий Т. Ф. Модернизация тележек грузовых вагонов как вариант обнов- ления ходовых частей грузового подвижного состава. Вестник ВНИИЖТ. 2013. № 5. С. 8–15. 2. Двухосная тележка модель 18-7020 тип 2. URL: http://test.kvsz.com/index.php/ru/produktsiya/ gruzovoe-vagonostroenie/khodovye-chasti/telezhki/item/833-dvukhosnaya-telezhka-model-18-7020 3. Тележка двухосная 18-9817 с нагрузкой от колесной пары на рельс 25 тс. URL: http://okb.at.ua/publ/telezhka_dvukhosnaja_modeli_18_9817_s_nagruzkoj_ot_kolesnoj_pary_na_relsy_25t/1- 1-0-6 4. William J. H., Ebersöhn W., Lundgren J., Tournay H., Zakharov S. Guidelines to Best Practices for Heavy Haul Railway Operations: Wheel and Rail Interface Issues. USA: International Heavy Haul Association. 2001. 482 p. 5. Ушкалов В. Ф., Мокрий Т. Ф., Малышева И. Ю. Математическая модель взаимодействия железнодоро- жного экипажа и пути с учетом распределения контактных сил по пятнам контакта. Техническая меха- ника. 2015. № 2. С. 79–89. 6. Савчук В. Б., Зобов Г. М. Радиус излома на Совете главных конструкторов. Техника железных дорог. 2013. № 2 (22). С. 32–36. 7. Ушкалов В. Ф., Мокрий Т. Ф., Малышева И. Ю., Пасичник С. С. Влияние горизонтальной жесткости упругого адаптера в буксовом узле тележки на динамические показатели полувагона. Техническая ме- ханика. 2016. № 4. С. 85–93. 8. Ушкалов В. Ф., Мокрий Т. Ф., Малышева И. Ю., Мащенко И. А. Оценка влияния параметров диаго- нальных связей между боковыми рамами перспективной тележки на показатели динамических качеств полувагона нового поколения. Техническая механика. 2009. № 2. С. 3–10. Получено 14.11.2017, в окончательном варианте 05.12.2017 http://test.kvsz.com/index.php/ru/produktsiya/

Усовершенствование ходовых частей перспективного грузового вагона

Репозитарії

Схожі ресурси