CC BY
17
УДК 629.4.028.86.001.5
А. Л. ПУЛАР1Я, О. В. ШАТУНОВ, М. А. ГР1ЧАНИЙ (Д11Т) ДОСЛ1ДЖЕННЯ РОБОТИ
ЕЛАСТОМЕРНИХ ПОГЛИНАЮЧИХ АПАРАТ1В ТИПУ ЕПУ-2, ВСТАНОВЛЕНИХ НА ВАГОНАХ ШВИДК1СНОГО ПО1ЗДА
За результатами експлуатацшних випробувань та випробувань на зитснення проведена оцiнка можливо-сп використання еластомерних поглинаючих апаратiв на впчизняних швидк1сних пасажирських вагонах.
По результатам эксплуатационных и ударных испытаний проведена оценка возможности применения эластомерных поглощающих аппаратов на отечественных скоростных пассажирских вагонах.
Based on the results of operational and striking tests, an estimation of the possibility of applying elastomeric absorbing devices in Ukrainian high-speed passenger cars has been performed.
Одним з найбшьш важливих напрямюв збе-реження та тдтримки працездатност рухомого складу залiзниць тд час його експлуатаци е зменшення рiвня подовжнiх зусиль, дiючих в по!здг Тому розробка нових високоефективних поглинаючих апарапв була та залишаеться од-нiею iз найважливiших та актуальних.
Створення швидкiсного рухомого складу викликало необхiднiсть розробки нових типiв поглинаючих апарапв, якi мали би наступи властивостi: пiдвищену енергоемнiсть (35...50 кДж), великий коефiцiент безповорот-но поглинено! енергii (0,5... 0,7) та стабiльну силову характеристику роботи.
Не слщ також забувати, що поглинальш апарати пасажирських вагонiв повиннi мати силову характеристику, яка би забезпечувала (м'яку) роботу на початку стиснення, що вщпо-вiдае перехiдним режимам руху поiздiв, та ве-лику енергоемшсть на заключнiй фазi стиснення, що дозволяе згасити енерпю з^кнення в екстремальних випадках. Крiм того, на вiдмiну вiд вантажних, на пасажирських вагонах, окрiм автозчепного пристрою, обов'язково ставлять буферт прилади. Разом з перех1дною пружною площадкою буфери забезпечують зусилля по-чаткового розпору мiж кожною парою зчепле-них пасажирських вагонiв. Завдяки цьому па-сажирський по!зд не мае вщкритих зазорiв у зчiпних приладах, що у свою чергу забезпечуе плавшсть зрушення з мiсця та сприяе iншим перехiдним процесам.
Зусилля початкового мiжвагонного розпору у вггчизняних вагонiв в середньому досить ни-зькi - 8,7 кН (при повному стиску - 17,8 кН). Тому роль поглинаючих апарапв в амортизаци поздовжтх сил розтягнення та стискання у по-iздi е основною.
На даний час у впчизнянш практищ та у кра!нах СНД використовують наступнi типи поглинаючих апарапв пасажирських вагошв:
- пружинно-фрикцшний апарат ЦНИИ-Н6, який мае хщ 70 мм, енергоемнiсть 15...24 кДж при коефщеип безповоротно поглинено! енер-гii 0,3; цей апарат мае високу металоемшсть, нестабiльний у робот та застарiв морально;
- гумово-металевий апарат Р-2П з ходом 70 мм, енергоемшстю 20... 25 кДж, коефщен-том поглинання 0,35; його недолши пов'язаш як з високими силами зворотного ходу (через недостатне поглинання енергп), так i з малим строком служби - близько чотирьох роюв (що викликано полiмеризацiею гуми);
- гумово-металевий апарат Р-5П (ставиться на нових вагонах побудованих у Роси) з ходом 80 мм, енергоемшстю 40.50 кДж та коефщ> ентом поглинання 0,35; вш мае перевагу щодо енергоемноси, але таю ж недолши, як i Р-2П.
Для Укра!ни суттевим фактором е вщсут-нiсть виробництва високоякiсних гум, що могли б використовуватись у поглинаючих апара-тах. Тому апарати Р-2П та Р-5П доводиться за-купати за кордоном.
В останне десятирiччя був створений новий робочш матерiал для поглинаючих апарапв -еластомер. Його основна вщмшшсть вщ iнших коло!дних рщин полягае у здатностi пружно стискуватись тд навантаженнями, що дае неза-перечнi переваги для створення амортизаторiв з високою енергоемнiстю та безповоротним по-глинанням енергii. Окрiм того, еластомер дов-гий час залишаеться хiмiчно стiйким i не зм> нюе сво!х якостей у широкому дiапазонi змiни температур. Тому еластомерш амортизатори для поглинаючих апаратiв вважаються пер-спективними i вiдповiдають св^овому рiвню.
Польською фiрмою «КАМАХ» за техшчни-ми вимогами Укрз^знищ вперше спроектова-ш та виготовленi дослiднi зразки еластомерних поглинаючих апаратiв типу ЕПУ-2 (еластомер-ний польсько-украшський, другий варiант) для пасажирських вагонiв [1]. У цьому апарат пос-лiдовно встановленi еластомерний амортизатор та комплект таршьчатих пружин (рис. 1). За сво!ми розмiрами апарат ЕПУ-2 взаемозамш-ний з шшими типами апаратiв (ЦНИИ-Н6 та Р-2П).
Динамiчнi процеси рееструвалися первин-ними датчиками, встановленими на вагош.
У результатi комп'ютерного аналiзу випро-бувань були побудованi залежностi сил, пере-мiщень, прискорень i напружень вщ швидкостi спiвударiв вагона-бойка з дослщним пасажир-ським вагоном. Дослщний вагон був постiйно пiдпертий, тому що всi динамiчнi показники при ударах у тдпертий вагон мають бiльшi значення, нiж при ударах у вшьно розташова-ний вагон.
Графiк залежност сили спiвударiв вiд швидкостi показаний на рис. 2. Як видно з гра-фша, максимальна сила, отримана при ствуда-рах тд час випробувань, досягла 1,6 МН при швидкост спiвудару 9,6 км/год. В iнтервалi швидкостей спiвударiв 2,3...9,6 км/год просл> джуеться практично лшшна залежнiсть сили удару вiд швидкосп. Це пов'язано з високою амортизацшною якiстю поглинаючих апаратiв ЕПУ-2. Шляхом штерполяци цих даних, отримана очшувана швидкiсть спiвударiв Vн «15,84 км/год, при якiй сила досягне нормативного значення - 2,5 МН. Надал^ виходячи з отримано! швидкостi, були розраховаш нор-мативнi значення iнших характеристик (напружень та прискорень) дослщного вагона.
Рис. 1
З урахуванням вищезгаданого було запро-поновано використати еластомерш апарати в швидюсному поlздi побудови АТ «Кременчу-цький вагонобудiвний завод», що викликало необхiднiсть обгрунтування та проведення ряду теоретичних та практичних дослiджень.
Одним з цих дослщжень е ударнi випробу-вання та оцiнка впливу еластомерного погли-наючого апарата на прискорення та напруже-ний стан елеменпв кузова пасажирського вагона при навантаженнi подовжшми силами.
Випробування вагона проводилися на АТ «Кременчуцький вагонобудiвний завод» з ви-користанням вагона-бойка на двох розташова-них поруч колiях. На однш коли був встанов-лений дослщний вагон, пiдпертий сьома заван-таженими вагонами, вагон-бойок i маневровий локомотив. При цьому два головних вагона сп-нки були загальмоваш гальмiвними башмаками. На другш коли було розмiщено вагон-лабораторда. Первиннi датчики, розмiщенi на дослщному вагонi, з'еднувалися комутацiйни-ми ланцюгами з рееструючою апаратурою, встановленою у вагош-лабораторп.
Рис. 2
Отриманий рiвень сил можна порiвняти з результатами випробувань нового пасажирсь-кого вагона моделi 61-4177 з гумово-металевим поглинаючим апаратом Р5-П (рис. 3). Для ваго-на-прототипу очiкувана швидкiсть, при якш з'являться нормативнi зусилля у 2,5 МН, склала Vн « 13,5 км/год, що в 1,47 рази менше, нiж для дослщного вагона.
г"'
/
** г"
**
\
о 1 1 1 г гз. 1 16
Швидйстъ, км/Год
- ЕПУ-2 - - Р5-П Рис. 3
Гальмiвнi випробування швидкiсного поiзда (Киiв-Харкiв) з восьми вагошв пiдтвердили, що у цьому режимi апарати ефективно поглинають енерпю. Прискорення у кузовах вагонiв не пе-ревищили (0,11... 0,2^, що не порушуе комфорту пасажирiв. Найбiльшi сили в автозчiпцi при перехщних режимах руху не перевищували 10 % вщ максимально допустимих [2; 3].
Як висновок можливо сказати, що проведет випробування еластомерних поглинаючих апа-рапв типу ЕПУ-2 в складi швидюсного по!зду показали, що !х перевагою е забезпечення пла-вностi ходу пасажирського по1'зда при перехщ-них режимах руху та шд час зрушення з мюця. Це досягаеться за рахунок велико1' енергоемно-стi та безповоротно поглинено1' енергii 56.70 % вщ його енергоемностi (рис. 4).
Шекщястъ. ш/гав
* - енергоемшсть апарата О - безповоротно поглинена енерпя
Рис. 4
Тому встановлення поглинаючих апаратiв ЕПУ-2 на вичизняш пасажирськi вагони, якi призначеш для швидкiсного руху, е необхщним заходом, який забезпечить потрiбну безпеку руху та пасажирiв при можливих аварiйних си-туацiях.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Пулар1я А. Л., Соборницька В. В., Гр1ча-ний М. А. Дослвдження роботи еластомерних поглинаючих апарапв типу ЕПУ-2 1 Р-2П. // Транспорт. - Д., 2002. - С. 32-34. (Зб. наук. пр.
ДОТ).
2. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - М.: ГосНИИВ, 1996. - 317 с.
3. РД 24.050.37.95. Вагоны пассажирские и грузовые. Методы испытаний на прочность и ходовые качества. - М.: ГосНИИВ, 1995. - 101 с.
Надшшла до редколегп 27.10.03.
