Автовокзал Орск

Выявление
неисправностей

Инструктаж для осмотрщиков, осмотрщиков
—
ремонтников
вагонов эксплуатационных вагонных депо

Инструктаж № 28

Цель инструктажа

3
|

2
|

Целью

проведения

инструктажа

является
:

Закрепление

знаний

у

осмотрщиков,

осмотрщиков
—
ремонтников

вагонов

по

техническому

содержанию

и

основным

требованиям,

предъявляемым

к

тележкам

грузовых

вагонов
.

Задачи,

решаемые

при

проведении

инструктажа
:

Закрепить

знания

по

рассматриваемой

теме

у

персонала
;

Обратить

внимание

на

особенности

действий

при

техническом

обслуживании

тележек

и

основным

требованиям,

предъявляемым

к

тележкам,

техническому

контролю

тележек

в

эксплуатации

и

положении

о

праве

проведения

осмотра

тележек
.

Технический контроль тележек грузовых вагонов в
эксплуатации.

Неисправности тележек модели 18
—
9810 и 18
—
9855

3
|

3
|

Технический контроль тележек грузовых вагонов в
эксплуатации.

Неисправности тележек модели 18
—
9810 и 18
—
9855

3
|

4
|

Технический

контроль

тележек

грузовых

вагонов

и

их

элементов

в

эксплуатации
.

Запрещается

выпускать

в

эксплуатацию

и

допускать

к

следованию

в

составах

поездов

вагоны

с

дефектами

и

неисправностями

элементов

тележек
:

1

Трещины

в

боковой

раме
.

Технический контроль тележек грузовых вагонов в
эксплуатации.

Неисправности тележек модели 18
—
9810 и 18
—
9855

3
|

5
|

2
.

Трещины

на

надрессорной

балке
.

Технический контроль тележек грузовых вагонов в
эксплуатации.

Неисправности тележек модели 18
—
9810 и 18
—
9855

3
|

6
|

3. Трещины на
адаптерах, фрикционных клиньях, фрикционных планках, корпусе и колпаке
скользуна

в
видимых для осмотрщика вагонов при осмотре
зонах.

Технический контроль тележек грузовых вагонов в

Неисправности тележек модели 18
—
9810 и 18
—
9855

3
|

7
|

4
.

Полное

завышение

индикатора

фрикционного

клина

относительно

поверхности

надрессорной

балки

или

его

отсутствие

на

видимой

для

осмотрщика

вагонов

стороне
.

Технический контроль тележек грузовых вагонов в
эксплуатации.

Неисправности тележек модели 18
—
9810 и 18
—
9855

3
|

8
|

5
.

Наличие

любого

зазора

между

колпаком

скользуна

и

износостойкой

пластиной

на

опоре

шкворневой

балки

рамы

кузова
.

Неисправное состояние бокового
скользуна

–

зазор (а) между колпаком
скользуна

(1) и износостойкой
пластиной (2) на опоре шкворневой балки рамы кузова.

Техни

documentbase.net

Новые грузовые тележки

Начиная с середины 50-х годов прошлого века на сети железных дорог колеи 1520 мм эксплуатируется тележка ЦНИИ — Х3 — 0. Она заменила тележки МТ-44 и МТ-50, применявшиеся в то время.

Это произошло благодаря ряду преимуществ — сравнительно лучшим показателям качества хода, менее интенсивному воздействию на путь.

В последующие годы тележке ЦНИИ-Х3-0 была присвоена модель 18 -100. Тележка этой самой массовой модели эксплуатируется на железных дорогах и по настоящее время. Более того, вплоть до 2004 г. данная тележка была фактически единственной серийно выпускаемой, используемой в составе четырех и восьмиосных грузовых вагонов.

Исторически сложилось, что владельцем конструкторской документации и основным производителем тележки модели 18-100 (рис. 1) является ОАО «НПК ”Уралвагонзавод”». Однако некоторые заводы-изготовители подвижного состава для получения независимости от ОАО «НПК “Уралвагонзавод”» и снижения его монопольного влияния на рынок поставили на производство тележки, аналогичные модели 18-100 (рис. 2).

С момента ввода тележки модели 18-100 в эксплуатацию ее конструкция претерпела ряд изменений и модернизаций. Необходимость улучшения конструкции в первую очередь была вызвана увеличением нагрузки на ось. Так, в 1976 г. проектная нагрузка 21 тс была увеличена до 22 тс, в 1977 г. — до 23 тс, а позднее и до 23,5 тс. Вторым направлением при модернизации тележки модели 18-100 было увеличение ее эксплуатационных качеств (например, скорости движения) и межремонтных пробегов.

Данные направления совершенствования ходовых частей грузовых вагонов актуальны и на сегодняшний день. Так, согласно телеграмме от 3.03.2009 № 3490 сеть дорог Компании готова к началу массовой эксплуатации тележек с осевой нагрузкой 25 тс. По всем перечисленным направлениям научными конструкторскими и производственными организациями ведутся работы и достигнуты определенные успехи.

В области повышения межремонтных пробегов тележек грузовых вагонов следует отметить модернизацию тележки модели 18-100 по проекту М1698. Суть данной модернизации заключается в защите основных пар трения тележки от износов в эксплуатации.

В буксовый проем боковой рамы тележки устанавливается сменная прокладка толщиной 6 мм. В соответствии с проектом типовые фрикционные планки заменяют составными.

Составную фрикционную планку устанавливают во фрикционный узел гашения колебаний. Она состоит из двух элементов: неподвижной фрикционной планки (толщиной 10 мм), которая приклепывается к боковой раме, и контактной (подвижной) фрикционной планки (толщиной 6 мм), свободно размещенной между неподвижной планкой и вертикальной поверхностью фрикционного клина.

Стальные фрикционные клинья тележки модели 18-100 заменяют на чугунные. В подпятник надрессорной балки устанавливается износостойкий элемент из стали 30ХГСА в виде плоской прокладки (диска).

Скользуны оборудуют износостойким колпаком. Тележка 18-100, прошедшая данную модернизацию, имеет обозначение 18-100М.

Общий вид деталей тележки модели 18-100 по проекту М1698 приведен на рис. 3.

Внедрение данного проекта модернизации тележки позволило уменьшить износы пар трения тележки. Благодаря этому удалось повысить межремонтный пробег и ремонтопригодность тележки.

В 2004 г. в результате комплексной модернизации тележки модели 18-100 специалисты ОАО «НПК “Уралвагонзавод”» разработали тележку модели 18-578.

Данная тележка позволила при минимальных изменениях в конструкции добиться улучшения эксплуатационных показателей. Она поставлена на серийное производство и эксплуатируется в составе полувагонов производства ОАО «НПК “Уралвагонзавод”». В дальнейшем планируется эксплуатация этой тележки в составе всех вагонов грузового парка.

В тележке модели 18-578 применен ряд конструктивных и технологических решений для увеличения межремонтного периода грузовых вагонов по пробегу до 500 тыс. км и гарантийного срока эксплуатации до 4 лет. В тележке используются съемные скользуны упруго-каткового типа производства ОАО «НПК “Уралвагонзавод”», чугунные термоупрочненные фрикционные клинья с уретановыми накладками.

Помимо этого, в конструкции предусмотрена защита основных узловтрения. В том числе — износостойкая чаша в подпятнике надрессорной балки, колеса повышенного качества и твердости, подшипники кассетного типа. Рессорное подвешивание в данной тележке выполнено из пружин меньшей, по сравнению с тележкой 18-100, жесткостью. 

Приблизительно в то же время на ЗАО «ПромтракторВагон» была поставлена на производство и сертифицирована тележка модели 18-9771, в которой применены аналогичные тележке 18-578 технические решения. Главным отличием тележки модели 18-9771 от 18-578 стала возможность применения различных конструкций упругих и упруго-катковых скользунов основных мировых производителей. Появилась возможность оборудования тележки жесткими зазорными скользунами (для подкатки тележки 18-9771 под вагоны, предназначенные для эксплуатации на тележках 18-100). Общий вид тележек моделей 18-578 и 18-9771 приведен на рис. 4.

Тележки моделей 18-578 и 18-9771 являются, по мнению специалистов ОАО «РЖД», перспективными переходными моделями к тележкам с повышенной осевой нагрузкой. Однако опыт эксплуатации тележки модели 18-578 выявил недостаточную надежность зоны внутреннего угла буксового проема боковой рамы.

Так, за время эксплуатации данной тележки допущено 17 случаев излома боковых рам. Все изломы имеют характер усталостных повреждений, связанных с нарушением технологии ее изготовления. Поэтому основные изготовители литых деталей тележек работают над модернизацией боковых рам.

Специалистами ОАО «НПК “Уралвагонзавод”» разработана усиленная боковая рама. Ее испытания начались в мае 2009 г.

Металлурги ООО «Промтрактор-Промлит» совместно с сотрудниками Инженерного центра вагоностроения разработали проект изменения конструкции боковой рамы в зоне буксового проема. Согласно расчетам, напряжения и вероятности возникновения дефектов в указанной зоне новой боковой рамы снижены на треть по сравнению с прототипом.

Предварительные испытания модернизированной боковой рамы подтвердили правильность проведенных расчетных исследований. В настоящее время опытная партия новых боковых рам производства ООО «Промтрактор-Промлит» находится в стадии сертификации.

Основные препятствия при повышении скоростей движения порожних вагонов на трехэлементных тележках — недостаточное сопротивление забеганию боковых рам и чрезмерное виляние тележки. Эти проблемы решены в тележке модели 18-9810, изготовленной ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод».

В основу данной разработки положена тележка S-2-R, спроектированная компанией «Standard Car Truck Co», входящей в корпорацию «WABTEC» (США). Эта компания является мировым лидером в производстве трехэлементных тележек для грузовых вагонов.

Тележка модели 18-9810 предназначена для эксплуатации под универсальными и специализированными грузовыми вагонами колеи 1520 мм и полностью взаимозаменяема с тележкой модели 18-100. Конструкция разработана для осевой нагрузки 23,5 тс и конструкционной скорости 120 км/ч. При этом пружины рессорного комплекта и боковые рамы имеют запас прочности для осевой нагрузки в 25 тс (рис. 5).

В тележке практически отсутствуют неметаллические элементы. Это гарантирует ее эксплуатацию при температурах до –60 оС, а применение износостойких материалов в узлах трения обеспечивает межремонтный пробег не менее 500 тыс. км.

Конструкция изнашиваемых деталей и узлов предусматривает визуальные индикаторы их предельного состояния. Такая конструкция упрощает осмотр в эксплуатации.

Рессорное подвешивание в каждом проеме боковой рамы состоит из комплекта двухрядных цилиндрических пружин. Подвешивание оборудуется составными фрикционными клиньями пространственного действия, состоящими из двух зеркальных частей. Фрикционные клинья изготавливают из высокопрочного чугуна. Это обеспечивает стабильные характеристики трения на поверхности, контактирующей с фрикционной планкой боковой рамы. В кармане надрессорной балки приваривают сменную вставку пространственной конфигурации, изготовленную из мягкой стали. В такой конструкции поворот надрессорной балки относительно боковой рамы, возникающий при взаимном забегании боковых рам, стеснен.

Сопротивление забеганию в тележке 18-9810 под порожними вагонами выше в 1,5 — 2,2 раза. Это позволяет поднять безопасные скорости их движения на один уровень с гружеными.

Колесные пары с двухрядными кассетными подшипниками взаимодействуют с боковыми рамами через адаптеры из высокопрочного чугуна и защитные скобы. Их устанавливают в буксовых проемах.

Конструкция боковых рам тележки обеспечивает повышенное сопротивление усталости. Окна открывают доступ к тормозным колодкам не хуже, чем в тележке модели 18-100, а также доступ к гайкам болтов, крепящих фрикционные планки.

На надрессорной балке тележки выполнены площадки для установки боковых скользунов постоянного контакта. Они состоят из комплекта цилиндрических пружин, расположенных внутри корпуса. Количество пружин скользуна подбирается в зависимости от веса порожнего кузова вагона. Наличие постоянной силы прижатия фрикционных поверхностей скользунов увеличивает момент трения на поворот тележки под вагоном, демпфирует виляние. Работа пружин в вертикальном направлении амортизирует перевалку кузова на подпятнике. Таким образом, упругие скользуны не только снижают боковые силы, действующие на рельсы, но также уменьшают нагрузки на подпятник.

В настоящее время на ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод» изготовлены опытные образцы тележек. Они проходят полный комплекс испытаний по проверке работоспособности, усталостной прочности, ходовых качеств и воздействия на путь.

В решении задачи повышения осевых нагрузок учеными и производственниками также достигнут значительный прогресс. В настоящее время прошли полный цикл постановки на производство и сертификации две грузовые тележки с осевой нагрузкой 25 тс. Это тележки модели 18-194-1 производства ОАО «НПК “Уралвагонзавод”» и модели 18-9800 производства ЗАО «ПромтракторВагон» (рис. 6, 7).

В конструкции этих тележек применяются фрикционные клинья увеличенной ширины (по сравнению с тележкой 18-100). В конструкциях буксовых узлов используются кассетные подшипники, введены упругие элементы, обеспечивающие дополнительное гашение возмущающих усилий, а также улучшены общие динамические характеристики. Скользуны постоянного контакта (упругие для модели 18-9800 и упруго-катковые для модели 18-194-1) обеспечивают постоянный момент сопротивления вилянию тележек под вагоном. Тележки моделей 18-194-1 и 18-9800 предназначены для эксплуатации под полувагонами моделей 12-196-01 и 12-2123 (соответственно).

При сертификации данных тележек и полувагонов впервые были применены сертификационные базисы.

Для их разработки привлекались экспертные центры по сертификации. В настоящее время полувагоны на этих тележках поступают в опытную эксплуатацию на сеть дорог ОАО «РЖД».

Перспективной тележкой с осевой нагрузкой 25 тс является тележка модели 18-9836 производства ЗАО «ПромтракторВагон». К разработке данной тележки был привлечен мировой лидер по производству трехэлементных грузовых тележек — компания «ASF-Keystone, Inc.» (США). Прототипом данной тележки послужила тележка «Motion Control». Тележка модели 18-9836 (рис. 8) предназначена для использования под универсальными и специализированными грузовыми вагонами колеи 1520 мм с допускаемой статической осевой нагрузкой до 25 тс и конструкционной скоростью 120 км/ч.

Конструкция тележки и применение последних разработок в области защиты пар трения тележек позволяют прогнозировать пробег элементов тележки до замены около 1 млн. км. Изнашиваемые детали и узлы имеют визуальные индикаторы их предельного состояния, что существенно сокращает время при техническом обслуживании. Рессорное подвешивание тележки состоит из цилиндрических пружин, рассчитанных на пробег между заменами не менее 2 млн. км. Демпфирование колебаний в тележке осуществляется с помощью фрикционных клиньев. Колесные пары тележки оборудуют кассетными подшипниками. Они взаимодействуют с боковыми рамами через адаптер и упругие элементы, что снижает воздействие на путь.

Параметры прочности боковой рамы тележки в зоне внутреннего угла рессорного проема значительно превосходят параметры прочности боковой рамы тележки модели 18-100. При этом конфигурация боковой рамы не препятствует визуальному контролю толщин колодок фрикционного тормоза. Надрессорная балка оборудована местами для крепления боковых скользунов. Тележка оснащена скользунами постоянного контакта.

В конструкции тележки предусмотрены скользуны, в которых в качестве упругих элементов применяются цилиндрические пружины, расположенные внутри корпуса. Применение пружин в скользунах тележки обеспечивает постоянство характеристик жесткости в зависимости от температуры.

На сегодняшний день в ЗАО «Промтрактор-Вагон» изготовлены опытные образцы тележек для проведения полного комплекса испытаний.

Вопрос увеличения скоростей движения грузового подвижного состава, особенно в порожнем состоянии, по сети дорог колеи 1520 мм в настоящее время не решен. Одним из вариантов решения этой проблемы является применение в конструкции специализированных вагонов тележки с жесткой рамой КВЗ-И2. Тележка КВЗ-И2 применялась для рефрижераторных вагонов и рассчитана на осевую нагрузку 18,5 тс. Поэтому применение данной тележки целесообразно при использовании ее в составе специализированных контейнерных платформ погрузочной длинной 40 футов. Конструкционная скорость данной тележки составляет 140 км/ч.

Необходимо отметить, что проведенные ранее исследования, на основании которых установлены нормативы скорости движения поездов в порожнем и груженом состояниях, говорят о том, что применение упругих скользунов в комплексе с билинейным подвешиванием в конструкции тележек позволяет повысить скорость движения вагонов в порожнем состоянии. Так как большинство новых тележек оборудовано упругими скользунами и билинейным подвешиванием, необходимо при проведении ходовых испытаний разрабатывать рекомендации по нормативам скоростей движения вагонов на новых тележках.

studfiles.net

«Разработка математических моделей вагона на тележках 18-9810 и 18-9855 для исследования износов колес»

УДК 625.1.032.3:[629.463.65.027.23:519.87]

А. В. САИДОВА1*, А. М. ОРЛОВА2

1 Каф. «Вагоны и вагонное хозяйство», ФГБОУ ВПО «ПГУПС», д. 9, Московский проспект, г. Санкт-Петербург, Россия, 190 031, тел. +7 (812) 335 69 07, эл. почта [email protected]

2 Каф. «Вагоны и вагонное хозяйство» ФГБОУ ВПО «ПГУПС», д. 9, Московский проспект, г. Санкт-Петербург, Россия, 190 031, тел. +7 (812) 335 69 07, эл. почта [email protected]

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ВАГОНА НА ТЕЛЕЖКАХ 18−9810 И 18−9855 ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНОСОВ КОЛЕС Цель. Уточнение параметров износа колес при их моделировании является актуальной задачей в связи с отсутствием соответствующих данных для грузовых вагонов в условиях их эксплуатации на российских железных дорогах. Необходимо создание математических моделей движения вагонов на двухосных трехэлементных тележках 18−9810 и 18−9855 с максимальными осевыми нагрузками 23,5 тс и 25 тс, соответственно, а также выбор факторов, варьированием которых можно идентифицировать параметры модели износа колес. Методика. Решение поставленной задачи осуществляется методом математического моделирования в программном комплексе «MEDYNA». Вычисление износа в модели основывается на теории абразивного износа (теория Арчарда). Результаты. Уточнение модели износа профилей колес может производиться путем варьирования коэффициента трения между колесом и рельсом для различных зон профиля колеса — гребня и поверхности катания, коэффициента износа в модели Арчарда для сильной и слабой стадии и точки перехода между ними. Научная новизна. Разработаны математические модели движения универсального полувагона на тележках 18−9810 и 18−9855. Установлено, что величина неровностей рельсовых нитей оказывает незначительное влияние на износ колес при движении вагонов по круговому пути постоянного радиуса. Практическая значимость. Разработанные модели движения полувагона на тележках 18−9810 и 18−9855 могут быть использованы при прогнозировании износов колес, определении показателей ходовых качеств движения, взаимодействия вагонов и путей различного типа, конструкций, состояний и т. п. Результаты исследования влияния некоторых факторов на износ колес грузовых вагонов могут быть использованы лицами, заинтересованными в изучении данного вопроса.

Ключевые слова: тележка- износ колес- моделирование износа- модель изнашивания- коэффициент трения- коэффициент износа Введение Целью работы является уточнение параметров износа при моделировании железных дорог колеи 1520 мм. Для этого на данном этапе проводилась разработка математических моделей движения вагонов на двухосных трехэлементных тележках 18−9810 и 18−9855 с учетом износа профилей колес, а также выбор факторов, варьированием которых можно идентифицировать параметры в модели износа профилей колес.

Рассматриваемые тележки 18−9810 и 18−9855 предназначены для установки под грузовые вагоны с осевой нагрузкой 23,5 тс и 25 тс, соответственно, и конструкционной скоростью 120 км/ч.

Тележки разработаны ОАО «НВЦ «Вагоны» на основе технического проекта компании Stan-

dard Car Truck (корпорация Wabtec, США) для Тихвинского вагоностроительного завода [7].

Основные отличия тележки модели 18−9855 от 18−9810 заключаются в конструкции надрес-сорной балки с увеличенным по требованиям нормативных документов диаметром и глубиной подпятника, применении триангеля с без-резьбовым креплением башмака, колесных пар с S-образной формой диска. Остальные детали — боковые рамы, пружины подвешивания, детали фрикционного гасителя колебаний, боковые скользуны постоянного контакта — унифицированы для двух тележек.

1. Математические модели вагона Математические модели вагона представленных тележке должны отражать важные свойства работы узлов. Для этого разработаны две расчетные схемы вагона, содержащие 23 твердых тела (кузов, две надрессорные балки, четыре боковые рамы, четыре колесные пары, четыре участка пути и восемь участков рельсов).

Моделирование проводилось в программном комплексе «МЕБУКА» [5, 6]. Для тел задавались массово-инерционные характеристики и степени свободы в пространстве. Взаимодействие тел друг с другом описывалось специальными элементами связи.

Так, модель боковых скользунов постоянного контакта учитывала работу сил сухого трения на их опорных поверхностях, работу упругого элемента и ограничение хода при опоре колпака на корпус за счет полного прогиба упругого элемента. Механическая схема элемента представлена на рис. 1.

WVV^

Рис. 1. Механическая схема элемента № 298, описывающего работу сил сухого трения, переменное прижатие и наличие ограничителя хода Параметры схемы задаются в следующей последовательности:

— Со — жесткость поджимающей пружины-

— С1 — жесткость на сдвиг-

— к — коэффициент трения до замыкания зазора Д0-

— І4 и 1−2 — вектор действия силы трения-

— п3 — вектор действия силы прижатия-

— Д 0 — зазор в направлении действия силы прижатия-

— С2 — жесткость поджимающей пружины после замыкания зазора Д0-

— к0 — коэффициент трения после замыкания зазора Д 0-

— р0 — коэффициент вязкого трения-

— Д1 — зазор в направлении действия силы трения-

— С3 — жесткость на сдвиг после замыкания зазора, А 1.

При моделировании взаимодействия пятника с подпятником использовался набор элементов, показанный на рис. 2:

— сферический шарнир (элемент № 13), допускающий линейное перемещение в вертикальном направлении и угловые перемещения вокруг трех осей-

— упругий элемент (элемент № 61), реализующий эквивалентную жесткость при галопировании тележки под вагоном-

— нелинейные элементы (элемент № 298), реализующие работу сил сухого трения в горизонтальной плоскости и сопротивление при перевалке кузова.

Рис. 2. Расположение элементов при моделировании работы узла «пятник-подпятник»

Элементы № 13 и 61 расположены в центре пятника. Жесткость на галопирование определялась по формуле:

P-(R — h-sin ф) ф

(1)

где Р — нагрузка, действующая на подпятник-

Я — радиус пятника-

Ь — высота центра масс кузова над уровнем подпятника-

ф — угол галопирования тележки.

Возможный угол галопирования тележки под кузовом вагона оценивался, исходя из максимальной глубины вертикальной неровности:

ф

he

21

(2)

где кв — глубина вертикальной неровности-

21 — база тележки.

Работа сил сухого трения при повороте тележки в плане описывалась двумя элементами № 298, разнесенными на величину у0 от центра пятника. Особенностью элемента № 298

является задаваемая жесткость поджимающем элемент сухого трения пружины Со, которая обеспечивает возвращающую силу при перевалке вагона на пятнике. Для обеспечения жесткости, эквивалентной действию гравитационной возвращающей силы при перевалке, расстояние у0 выбиралось по формуле:

фициент пропорциональности:

У 0 =

P-(R-h-sin S)

(3)

2-С0—Э где С0 — заданная жесткость поджимающей пружины-

0 — угол перевалки, определяемый по формуле:

А ск

0 =-

b

(4)

где Аск — величина динамического хода сколь-зуна-

2Ь — расстояние между продольными осями боковых скользунов.

Чтобы момент трения в связи «пятник-подпятник» в модели соответствовал работе этого узла в плоскости, в элементах № 298 задавалась соответствующая величина приведенного коэффициента трения к :

=2 — * — R-,

3 У0

(5)

I = * — A, v

(6)

где к — фактический коэффициент трения на поверхности пятника.

Колесные пары и боковые рамы связаны между собой элементами, реализующими сухое трение в горизонтальной плоскости и горизонтальные перемещения в пределах зазоров в буксовых узлах тележек.

При описании связи колес с рельсами использовалась нелинейная модель контакта колеса и рельса, допускающая двухточечный контакт профилей.

Связь между приведенным участком пути и отсчетной системой координат, а также между подошвой рельса и элементом пути, смоделирована упруго-демпфирующими элементами.

Вычисление износа в модели основывается на теории абразивного износа (теория Арчар-да, [10]). Масса изношенного материала пропорциональна работе сил трения, причем различаются фазы слабого и сильного износа, для каждой из которых устанавливается свой коэф-

где ку — коэффициент износа (лежит в пределах от 10−4 мг/Нм до 10−2 мг/Нм, [8]) —

А — работа сил трения в контакте.

Переход от сильного износа к слабому учитывается путем задания определенного значения отношения мощности сил трения в пятне контакта к его площади.

2. Исследование влияния некоторых факторов на износ На износ оказывает влияние большое количество факторов, зависящих от параметров пути, ходовых частей, условий контактирования колеса и рельса, [4]. При поиске сходимости результатов моделирования и эксперимента в каждом конкретном случае некоторые факторы остаются неизменными, а другие подлежат варьированию.

Для случая пробега вагонов на тележках моделей 18−9810 и 18−9855 по экспериментальному кольцу ВНИИЖТ в г. Щербинка [2, 3] к постоянным факторам можно отнести:

— параметры пути (радиус кривой, ширина колеи, возвышение наружного рельса, профиль и состояние рельсов и т. п.) —

— параметры ходовых частей и вагона в целом (режим движения, скорость, осевая нагрузка, параметры конструкции, первоначальное состояние и геометрические параметры профиля колес, качество металла колес и т. п.).

Обзор работ в области моделирования износа колес показал необходимость исследования влияния величины неровностей пути на него, а также задание коэффициента трения в контакте в виде отдельных значений для зон поверхности катания и гребня колеса.

Для этого были проведены три варианта расчетов износа колес вагона на тележках 18−9855, движущегося по круговому участку пути радиусом 956 м (имитация испытательного кольца ВНИИЖТ, г. Щербинка) с неровностями согласно РД 32.68 [9] — в первом случае, с увеличенными в 1,5 раза неровностями — во втором и уменьшенными в 2 раза — в третьем. Изменение величины неровностей в модели задавалось соответствующим масштабирую-

щим коэффициентом. Профили колес, полученные после пробега 24 тыс. км, в сравнении с новым неизношенным профилем по ГОСТ 10 791 [1] показаны нарис. 3.

Рис. 3. Профили колес при различных величинах неровностей пути: 1 — неизношенный профиль-

2 — профиль при неровностях по РД 32.68-

3 — профиль при увеличенных неровностях-

4 — профиль при уменьшенных неровностях Анализ результатов расчета показывает, что полученные профили колес для всех трех случаев отличаются между собой не более чем на 5%, что позволяет сделать вывод о незначительности влияния величины неровностей на износ при движении вагона по круговому пути т. е. отсутствует необходимость учета точной величины неровностей пути.

Исследование влияния различного коэффициента трения между колесом и рельсом для различных зон профиля колеса проводилось для вагона, движущегося по пути, аналогичному описанному выше, с неровностями по РД 32.68. Полученные профили колес показаны на рис. 4.

Результаты показывают, что увеличение коэффициента трения на гребне колеса приводит к снижению износа на поверхности катания.

Таким образом, точная модель износа профилей колес может быть получена путем уточнения следующих параметров:

— коэффициента трения между колесом и рельсом для различных зон профиля колеса — гребня и поверхности катания (принимается усредненным для различных погодных условий, наблюдаемых при испытаниях) —

— коэффициента износа в модели Арчарда для сильной и слабой стадии-

— точки перехода от сильного износа к слабому [10, «https://mgutunn.ru»].

Рис. 4. Профили колес при различных коэффициентах трения между колесом и рельсом:

1 — неизношенный профиль- 2 — профиль при коэффициенте трения 0.25- 3 — профиль при коэффициенте трения 0,3 на гребне и 0,25 на поверхности катания СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 10 791–2011. Колеса цельнокатаные. Технические условия. — Введ. 2012−01−01. — М.: Стандартинформ, 2011. — 28 с.

2. Двухосная трехэлементная тележка для грузовых вагонов колеи 1520 мм с осевой нагрузкой

23,5 тс модели 18−9810: протокол ресурсных пробеговых испытаний (заключит.) / ОАО «НВЦ «Вагоны» — рук. Ю. П. Бороненко — исполн.: Лесничий В. С., Сухих И. В., Юрьева Е. И., Карпушина Е. В. — СПб., 2010. — 62 с. -Бібліогр.: С. 30.

3. Двухосная трехэлементная тележка для грузовых вагонов колеи 1520 мм с осевой нагрузкой 25 тс модели 18−9855: протокол ресурсных пробеговых испытаний (заключит.) / ОАО «НВЦ «Вагоны» — рук. Ю. П. Бороненко- исполн.: Лесничий В. С., Сухих И. В., Юрьева Е. И., Карпушина Е. В. — СПб., 2011. — 58 с. —

— Библиогр.: С. 29.

4. Захаров, С. М. Математическое моделирование влияния параметров пути и подвижного состава на процессы изнашивания колеса и рельса / С. М. Захаров, Ю. С. Ромен // Вестн. ВНИИЖТ.

— Вып. 2. — 2010. — С. 26−30.

5. Лесничий, В. С. Компьютерное моделирование задач динамики железнодорожного подвижного состава. Ч. 1. Основы моделирования в про-

граммном комплексе МЕБУКА: учебное пособие / В. С. Лесничий, А. М. Орлова. — СПб: ПГУПС, 2001. — 34 с.

6. Лесничий, В. С. Компьютерное моделирование задач динамики железнодорожного подвижного состава. Ч. 3. Моделирование динамики грузовых вагонов в программном комплексе МЕБУКА: учебное пособие / В. С. Лесничий, А. М. Орлова. — СПб.: ПГУПС, 2002. — 35 с.

7. Орлова, А. М. Конструктивные особенности тележек моделей 18−9810 и 18−9855 / А. М. Орлова, Е. А. Щербаков // Вагонный парк. — 2011.

— № 6. — С. 48−50.

8. Погорелов, Д. Ю. Универсальный механизм 7.0. Износ профилей колес и рельсов. Руководство пользователя [Электронный ресурс] / Д. Ю. Погорелов. — 2012. — С. 7−8. — Режим доступа: http://www.universalmechanism.com/download/70 /rus/16_um_wheel_wear.pdf. — Загл. с экрана.

9. РД 32.68−96. Руководящий документ. Расчетные неровности железнодорожного пути для использования при исследованиях и проектировании пассажирских и грузовых вагонов. — Введ. 1997−01−01. — М.: ВНИИЖТ, 1996. — 17с.

10. Archard, J. F. Contact and rubbing of flat surfaces / J. F. Archard // Journal of Applied Physics. — 1953.

— Vol. 24, № 8. — Р. 981−988.

А. В. САЇДОВА1 * А. М. ОРЛОВА2

1 * Каф. «Вагони та вагонне господарство», ФДБОУ ВПО «ПДУШС», буд. 9, Московський проспект, м. Санкт-Петербург, Росія, 190 031, тел. +7 (812) 335 69 07, ел. пошта [email protected]

2 Каф. «Вагони та вагонне господарство» ФДБОУ ВПО «ПДУШС», буд. 9, Московський проспект, м. Санкт-Петербург, Росія, 190 031, тел. +7 (812) 335 69 07, ел. пошта [email protected]

РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ВАГОНІВ НА ВІЗКАХ 18−9810 І 18−9855 ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗНОСУ КОЛІС Мета. Уточнення параметрів зносу коліс при їх моделюванні є актуальним завданням у зв’-язку з відсутністю відповідних даних для вантажних вагонів в умовах їх експлуатації на російських залізницях. Необхідне створення математичних моделей руху вагонів на двовісних трьохелементних візках 18−9810 і 18−9855 з максимальними осьовими навантаженнями 23,5 тс і 25 тс, відповідно, а також вибір факторів, варіюванням яких можна ідентифікувати параметри в моделі зносу коліс. Методика. Рішення даного завдання здійснюється методом математичного моделювання в програмному комплексі «MEDYNA». Обчислення зносу в моделі ґрунтується на теорії абразивного зносу (теорія Арчарда). Результати. Уточнення моделі зносу профілів коліс може вироблятися шляхом варіювання коефіцієнта тертя між колесом і рейкою для різних зон профілю колеса — гребеня і поверхні катання, коефіцієнта зносу в моделі Арчарда для сильної і слабкої стадії

і точки переходу між ними. Наукова новизна. Розроблено математичні моделі руху універсального піввагона на візках 18−9810 і 18−9855. Встановлено, що величина нерівностей рейкових ниток робить незначний вплив на знос коліс при русі вагонів по круговому шляху постійного радіуса. Практична значимість. Розроблені моделі руху піввагона на візках 18−9810 і 18−9855 можуть бути використані при прогнозуванні зносів коліс, визначенні показників ходових якостей руху, взаємодії вагонів і шляхів різних типів, конструкцій, станів і т.п. Результати дослідження впливу деяких чинників на знос коліс вантажних вагонів можуть бути використані особами, зацікавленими в вивченні даного питання.

Ключові слова: візок- знос коліс- моделювання зносу- модель зношування- коефіцієнт тертя- коефіцієнт зносу

A. V. SAIDOVA1*, A. M. ORLOVA2

1 Dep. «Railcars and Railcars’ Maintenance», FGBOU VPO Saint-Petersburg State Railway Transport University, bld.9, Moskovskiy Av, Saint-Petersburg, Russia, 190 031, tel. +7 (812) 335 69 07, e-mail [email protected]

2 Dep. «Railcars and Railcars’ Maintenance», FGBOU VPO Saint-Petersburg State Railway Transport University, bld.9, Moskovskiy Av., Saint-Petersburg, Russia, 190 031, tel. +7 (812) 335 69 07, e-mail [email protected]

DEVELOPMENT OF DYNAMIC MODELS OF WAGONS ON MODELS 18−9810 AND 18−9855 BOGIES TAKING INTO ACCOUNT WHEEL WEAR RESEARCH

Purpose. Wear parameters clarification in wear simulation is an actual goal because of absence of corresponding data for freight cars in condition of using them on Russian railways. Research is devoted to development of dynamic models of wagons on three-peace two-axle models 18−9810 and 18−9855 bogies with maximum axle-loads

23,5 ts and 25 ts, and to choice of factors, with varying which parameters in the model of wheel wear can be identified. Methodology. The problem is solved by method of mathematic simulation in «MEDYNA» software. Wear calculation is based on abrasive wear theory (Archard’s theory). Findings. Clarification of wheels’ wear model may be done with varying of friction coefficient between wheel and rail for different wheel profile areas (flange and tread), wear coefficient in Archard’s model for mild and heavy wear and transition between them. Originality. Dynamic models of universal gondola on models 18−9810 and 18−9855 bogies are developed. It is established, that rail treads irregularities size effect wheel wear insignificantly, when car is running on circle track of constant radius. Practical value. Developed dynamic models of wagons on models 18−9810 and 18−9855 bogies may be used in wear simulation, determination of car running characteristics, interaction of car and rail of different type, construction, condition and etc. Research results of some factors influence on freight car wheel wear may be interesting for people, who study this problem.

Keywords: bogie- wheel wear- wear modelling- wear model- friction factor- wear factor

REFERENCES

1. GOST 10 791−2011. Kolesa tselnokatannyye. Tekhnicheskiye usloviya [State Standard 10 791−2011. All-rolled wheels. Technical specification]. Moscow, Standartinform Publ., 2011. 28 p.

2. Boronenko Yu.P., Lesnichiy V.S., Sukhikh I.V., YuryevaYe.I., Karpushina E.V. Dvukhosnaya trekhelement-naya telezhka dlya gruzovykh vagonov kolei 1520 mm s osevoy nagruzkoy 23,5 ts modeli 18−9810 [Model 189 810 two-axle three peace bogie for freight cars of 1520 mm track gauge with an axle load of 23,5 tons]. Saint-Petersburg, 2010. 62 p.

3. Boronenko Yu.P., Lesnichiy V.S., Sukhikh I.V., Yuryeva Ye.I., Karpushina Ye.V. Dvukhosnaya trekhelement-naya telezhka dlya gruzovykh vagonov kolei 1520 mm s osevoy nagruzkoy 25 ts modeli 18−9855 [Model 189 855 two-axle three peace bogie for freight cars of 1520 mm track gauge with an axle load of 25 tons: protocol of running tests]. Saint-Petersburg, 2011. 58 p.

4. Zakharov S.M., Romen Yu.S. Matematicheskoye modelirovaniye vliyaniya parametrov puti i podvizhnogo sostava na protsessy iznashivaniya kolesa i relsa [Mathematical modeling of parameters of the track and rolling stock influence on processes of wheel and rail wear] Vestnik VNIIZHT — VNIIZHT Bulletin (Bulletin of the Railway Research Institute), 2010, no. 2, pp. 26−30.

5. Lesnichiy V.S., Orlova A.M. Kompyuternoye modelirovaniye zadach dinamiki zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava. Chast 1: Osnovy modelirovaniya v programmnom komplekse Medyna [Computer modeling of dynamic problems in railway rolling stock, Part 1: Modeling bases in MEDYNA]. Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State Railway Transport University Publ., 2001. 34 p.

6. Lesnichiy V.S., Orlova A.M. Kompyuternoye modelirovaniye zadach dinamiki zheleznodorozhnogo pod-vizhnogo sostava. Chast 3: Modelirovaniye dinamiki gruzovykh vagonov v programmnom komplekse Medyna [Computer modeling of dynamic problems in railway rolling stock, Part 3: Modeling dynamics of freight wagons in MEDYNA]. Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State Railway Transport University Publ., 2002. 35 p.

7. Orlova A.M., Shcherbakov Ye.A. Konstructivnyye osobennosti telezhek 18−9810 i 18−9855 [Design features of models 18−9810 and 18−9855 bogies]. Vagonnyypark-Vagon Fleet, 2011, no. 6, pp. 48−50.

8. Pogorelov D.Yu. Universalnyy mekhanizm 7.0. Iznosprofilei koles i relsov. (Universal mechanism 7.0. Railway Wheel and Rail Profile Wear Prediction Module), 2012, pp. 7−8. Available at: http://www.universalmechanism.com/download/70/rus/16_um_wheel_wear.pdf (Accessed 01 September 2012).

9. RD 32.68−96. Rukovodyashchiy dokument. Raschetnyye nerovnosti zheleznodorozhnogo puti dlya ispolzovaniya pri issledovaniyakh i proektirovanii passazhirskikh i gruzovykh vagonov [Guideline document 32.68−96. Design irregularities of railway track for using in freight and passenger cars simulation]. Moscow, VNIIZHT Publ., 1996. 17 p.

10. Archard J.F. Contact and rubbing of flat surfaces. Journal of Applied Physics, 1953, vol. 24, no. 8, pp. 981−988.

Статья рекомендована к публикации д.т.н., проф. Л. А. Манашкиньїм (США) — д.т.н., проф.

В. Л. Горобцом (Украйна) Поступила в редколлегию 18.12.2013 Принята к печати 08.04.2013

mgutunn.ru

6. Иностранные тележки, внедряемые на сети железных дорог российской федерации.

В последние годы на сети железных дорог РФ стали внедряться тележки иностранного производства. Для замены отечественной типовой тележки модели 18-100 рекомендуется американская тележка Barber S-2-R с осевой нагрузкой 23,5 тс/ось, получившая обозначение 18-9810 (рис. 6.1).

Рисунок 6.1. Тележка модели 18-9810 (Barber S-2-R).

Рама тележки имеет классическую компоновку и изготавливается литьем. Боковые рамы в концевых частях имеют коробчатое сечение. Рессорный комплект каждой боковой рамы состоит из девяти двухрядных цилиндрических пружин различной жесткости и двух пар фрикционных клиньев. Боковая рама тележки опирается на наружное кольцо кассетной буксы через стальной адаптер. Между адаптером и опорной поверхностью боковой рамы устанавливается износостойкая прокладка, которая крепится к технологическим отверстиям.

Тележка модели 18-9810 комплектуется упругими скользунами постоянного контакта. Тормозная рычажная передача тележки идентична отечественной типовой модели 18-100.

Для вагонов с увеличенной грузоподъемностью внедряется тележка американской фирмы «Motion Control» с осевой нагрузкой 25 тс/ось, получившая обозначение 18-9836 (рис. 6.2).

Рисунок 6.2. Тележка Motion Control (модель 18-9836).

Тележка модели 18-9836 имеет стандартную компоновку. Сечения несущих элементов выполнены с увеличенными площадями. Рессорный комплект каждой боковой рамы состоит из девяти двухрядных цилиндрических пружин разной жесткости и двух стальных фрикционных клиньев с увеличенной площадью рабочей поверхности (рис. 6.3).

Рисунок 6.3. Фрикционный клин тележки модели 18-9836.

Боковая рама тележки опирается на наружное кольцо кассетной буксы через стальной адаптер с полимерной вставкой. В концевых частях боковых рам предусмотрены технологические отверстия для крепления износостойких прокладок.

Тележка модели 18-9836 комплектуется упругими скользунами постоянного контакта. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

В Европе получили широкое распространение тележки типа Y25 (рис. 6.4).

Рисунок 6.4. Тележка типа Y-25.

Рама тележки выполнена штампосварной, замкнутой конструкции. Рессорное подвешивание одноступенчатое надбуксовое с фрикционным клиновым гасителем колебаний. Рама тележки опирается через двухрядные цилиндрические пружины на приливы корпусов букс. Корпус буксы удерживается челюстью и имеет ограниченный ход в вертикальной плоскости.

Тормозная рычажная передача выполнена с двусторонним нажатием тормозных колодок на колесо. В каждом тормозном башмаке крепится по две короткие вентилируемые тормозные колодки. Тележка комплектуется подпружиненными скользунами постоянного контакта. Подпятник тележки выполнен сферическим.

На базе тележки Y-25 созданы тележки Y-31 и Y-37 с улучшенными динамическими качествами.

Рама тележки типа Y37/VR (рис. 6.5) выполнена штампосварной незамкнутой конструкции. Для снижения уровня вертикальных колебаний, возникающих при высоких скоростях движения, шкворневая балка тележки крепится к раме через люлечное подвешивание.

Рисунок 6.5. Тележка типа Y37/VR.

Рессорное подвешивание в тележке Y37/VR одноступенчатое надбуксовое, аналогичное применяемому в тележке Y-25. Тормозная система с дисковыми тормозами крепится к раме тележки. На каждой оси колесной пары крепится по два вентилируемых диска.

На тележке Y37/VR устанавливаются упругие скользуны постоянного контакта, подпятник выполнен сферическим.

Тележка типа Y31/Li (рис. 6.6) выполнена с изогнутой поперечной балкой, за счёт чего достигается снижение уровня подпятника. Опоры скользунов в этой тележке вынесены за боковые рамы. Рессорное подвешивание одноступенчатое надбуксовое, аналогичное тележке Y-25. Тормозная рычажная передача выполнена с односторонним нажатием тормозных колодок на колесо.

Рисунок 6.6. Тележка типа Y31/Li.

Тележка типа Y31/Li применяется для подкатки под автотрейлеры, что даёт возможность перемещать их по железной дороге без применения платформ-автовозов.

studfiles.net

На колею 1520 выходит инновационная тележка Barber S-2-R

Тихвинский вагоностроительный завод (ТВСЗ) получил сертификат соответствия Государственного учреждения «Регистр сертификации на федеральном железнодорожном транспорте» («РС ФЖТ») на тележку для грузовых вагонов модели 18-9810 типа Barber S-2-R с осевой нагрузкой 23,5 тс.

Тихвинский вагоностроительный завод (ТВСЗ) получил сертификат соответствия Государственного учреждения «Регистр сертификации на федеральном железнодорожном транспорте» («РС ФЖТ») на тележку для грузовых вагонов модели 18-9810 типа Barber S-2-R с осевой нагрузкой 23,5 тс.

Для прохождения поднадзорной эксплуатации партии вагонов на базе тележки Barber S-2-R будут направлены в ОАО «Первая грузовая компания» и ОАО «СУЭК».

Качественно новый для российского транспортного машиностроения продукт – тележка для грузовых вагонов модели 18-9810 разработана при участии мирового лидера по проектированию ходовых частей грузовых вагонов компании Standard Car Truck (SCTCO, Wabtec Corporation, США). Опыт создания, эксплуатации и совершенствования тележек семейства Barber превышает 100 лет. Парк грузовых вагонов в Северной Америке на 85% оснащен тележками семейства Barber, в Китае практических все производимые вагоны выпускаются на тележке Barber.

В конструкции тележки Barber S-2-R заложены прорывные технологии, которые позволили создать ходовую часть грузовых вагонов с показателями безопасности, эксплуатационной надёжности и стоимости жизненного цикла, не имеющими аналогов на территории Российской Федерации и стран СНГ. Основными эксплуатационными преимуществами новой тележки являются увеличение межремонтного пробега до 500 тыс. км, срока службы износостойких элементов до 1 млн. км., обеспечивая собственнику существенный экономический эффект.

Инновационная тележка Barber соответствует стратегическому вектору научно-технического развития ОАО «РЖД», позволяя увеличить грузоподъемность вагонов, скорость и безопасность движения грузовых поездов, снизить воздействие на путь и инфраструктуру.

Председатель совета директоров ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод» Игорь Цыплаков: «Получение сертификата на тележку Barber является итогом многолетней уникальной работы ведущих специалистов США и России и, безусловно, войдет в историю как событие особой важности для всех участников пространства 1520. Нам принадлежат полные интеллектуальные права на конструкцию, и мы рассчитываем, что тележка Barber S-2-R в среднесрочной перспективе станет новым отраслевым стандартом, поскольку ее применение принесет значительные экономические преимущества всему российскому железнодорожному транспорту».

Тихвинский вагоностроительный завод (ТВСЗ) строится на промышленно-девелоперской площадке в г.Тихвине Ленинградской области. Завод будет производить 4 типа грузовых железнодорожных вагонов новой конструкции (полувагон с глухим кузовом, вагон-хоппер для минеральных удобрений, вагон-платформа для крупнотоннажных контейнеров погрузочной длиной 80 футов, универсальный полувагон с разгрузочными люками) совместной разработки компании Starfire Engineering&Technologies (США) и Инженерного Центра Вагоностроения (Россия) на базе тележки с нагрузкой от оси колёсной пары на рельсы 23,5 т и 25 т разработки компании Standard Car Truck (США) и типовой отечественной тележки.

Производственная мощность ТВСЗ – 13 000 вагонов, 65 000 колесных пар и 80 000 тонн стального железнодорожного литья в год. Площадь ТВСЗ – 50 га, площадь производственных помещений – 233 000 кв.м. Планируемая численность сотрудников – 3 500 человек. Общий объем инвестиций – более 1 млрд.долларов.

opzt.ru

Модели тележек грузовых вагонов СНГ — Энциклопедия нашего транспорта

wiki.nashtransport.ru