CC BY
97
ГРНТИ 73.29.41; 30.19.51 Зарипое Рамис Юрисов и ч
преподаватель, докторант PhD, кафедра «Транспортной техники и логистики».
Факультет металлургии, машиностроения и транспорта,
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова,
г. Павлодар. 140008, Реет блика Казахстан,
e-imil: mnis.zaripov@mail.ru;
Сембаев Нурболат Сакенович
к.т.н., ассоц. профессор, кафедра «Транспортной техники и логистики»,
Факультет металлургии, машиностроения и транспорта.
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова.
г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан,
e-mail: n.sembaev@mail.m;
Адильбекова Карина Бакытбековна
магистрант, кафедра «Транспортной техники и логистики», Факультет металлургии, машиностроения и транспорта. Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова. г. Павлодар. 140008. Республика Казахстан: Аубакирова Жадра Тулеубаевна
магистрант, кафедра «Металлургии, факультет металлургии, машиностроения и транспорта». Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова. г. Павлодар. 140008, Реет блика Казахстан
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС
В работе проведен анализ методов и способов расчета и испытания прочности колес, применяемых на подвижном составе железных дорог.
Цель настоящего исследования - изучить основные требования технических условий производства, стандарты на проведение расчетов и испытаний железнодоржных колес, сравнить отечественные и зарубежные нормы расчета, выявить их преимущества и недостатки.
В работе описаны метод тензометрирования, измерение остаточных напряжений ультразвуковым методом, рентгеновский метод измерения.
Определено, что результаты экспериментальной оценки напряжённо-деформированного состояния железнодорожных колёс, в первую очередь, должны быть основаны на опыте проведения следующих типовых испытаний: определение остаточных напряжений; измерение напряжений на поверхности диска при испытаниях на усталость; определение напряжённо-деформированного состояния при длительных торможениях колодками.
Ключевые слова: вагон, железнодорожное колесо, осевая нагрузка, напряженное состояние, критерий Сайнса, прочность, запас сопротивления усталости.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время основными направлениями модернизации подвижного состава являются:
- использование новых материалов и конструкций при ремонте и изготовлении;
- увеличение нагрузки на ось до 27 тс для локомотивов и грузовых вагонов нового поколения;
- снижение веса тары грузовых вагонов на 25 %.
Широко используемые отечественные конструкции колёс для грузовых и пассажирских вагонов, локомотивов и вагонов метро, спроектированные и апробированные для меньших осевых нагрузок и конструкционных скоростей, имеют более чем полувековую историю разработки. Применяемые стандартные конструкции колёс характеризуются высокой массой по сравнению с ближайшими западными аналогами, либо не удовлетворяют требованиям прочности и надёжности при эксплуатации под подвижным составом повышенной грузоподъёмности. Значительные трудности для проектирования колёс представляет несовершенство существующей нормативной базы, ограниченной в методах комплексного анализа показателей прочности железнодорожных колёс от действия различных эксплуатационных факторов и особенностей влияния технологии их производства.
Используемые методы оценки прочности колёс в большей степени базируются на результатах дорогостоящих стендовых или эксплуатационных испытаний, нежели на проведении теоретических расчётов, что значительно осложняет решение задач оптимизации при проектировании. Вместе с тем, действующие стандарты [ 1 ] в явной форме указывают на необходимость разработки достоверных методик расчёта напряжённо-деформированного состояния конструкций цельнокатаных колёс в условиях длительного торможения колодками, что в перспективе может позволить отказаться от проведения натурных испытаний.
Современным подходом расчётного определения остаточных технологических напряжений является проведение конечно-элементного анализа в соответствии с методикой стандарта Ассоциации Американских железных дорог 8-669 [2] путём решения нелинейной нестационарной теплопрочностной задачи с учётом высокотемпературной ползучести (релаксации напряжений при отпуске), упругопластических свойств материала, совместного действия радиационного и конвективного теплообмена. Сложность практического использования указанной методики связана с отсутствием описания достоверных граничных условий для заданного режима термической обработки в условиях предприятия-изготовителя.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
В настоящее время требования зарубежных и отечественных технических условий на производство цельных колёс включают обязательное проведение термической обработки обода (закалка с отпуском). Используется различная технология закалки - прерывистая закалка, закалка в воде и масле.
С учётом классификации железнодорожных колёс, необходимо обозначить следующие актуальные научные проблемы в области оценки их прочности.
Первая, заключается в том, что существующие методы расчёта запаса сопротивления усталости колёс не позволяют учитывать влияние совокупности факторов, связанных с особенностями технологии производства. Вместе с тем известно, что термическая обработка обода создает значительный уровень
остаточных напряжений в диске колёс, который сопоставим с уровнем напряжений от действия внешних нагрузок. Использование полнопрофильной механической обработки позволяет увеличить предел выносливости диска до 25 %, а дробемётной обработки в 1,5 раза. Как следствие, на практике имеют место необоснованные требования к введению дробемётной обработки для случая полнопрофильной обработки диска при достаточных запасах сопротивления усталости конструкции, отсутствие теоретического обоснования пересмотра конструкций колёс с точки зрения снижения массы при внедрении различных технологий обработки поверхности диска или новых режимов термообработки [3-6].
Вторую проблему оценки прочности железнодорожных колёс можно обозначить как определение режимов нагружения. Условия эксплуатации колёс во многом определяются конструкцией колёсной пары, которая зависит от типа подвижного состава (тяговый, нетяговый).
Структура нагрузок, действующих на колесо, в зависимости от источника их возникновения и определяющих напряжённо-деформированное состояние колеса, приведена на рисунке 1.
Допускаемые нормы нагрузки при различных условиях приведены в [7, 8].
Рисунок 1 - Нагрузки, действующие на железнодорожное колесо
Значительные термические нагрузки возникают в колесе при колодочном торможении. Также требуют проведения исследований термические нагрузки на диск, устанавливаемый на колесо при дисковой системе торможения.
Результаты экспериментальной оценки напряжённо-деформированного состояния железнодорожных колёс, в первую очередь, должны быть основаны на опыте проведения следующих типовых испытаний: 50
- определение остаточных напряжений;
-измерение напряжений на поверхности диска при испытаниях на усталость;
- определение напряжённо-деформированного состояния при длительных торможениях колодками.
Согласно требований нормативной документации [9-11] остаточные напряжения в цельнокатаных железнодорожных колёсах определяют тензометрированием, применяя разрушающий метод, либо проводят определение поверхностных и внутренних остаточных напряжений неразрушающими методами (рентгеновский, ультразвуковой) [12]. Оценка остаточных напряжений методом радиальной резки колёс с последующим измерением сходимости разделенных частей обода широко используется при сдаточных испытаниях. Вместе с тем, этот метод даёт лишь качественную картину распределения напряжений, определяя знак окружных напряжений в ободе.
Сущность метода тензометрирования состоит в выполнении надрезов, приводящих к возрастающему высвобождению внутренних остаточных напряжений в ободе колеса. Изменение состояния внутренних напряжений, возникающих после каждого из надрезов, фиксируют за счет измерения деформаций на поверхности элементов конструкции с помощью тензорезисторов.
Каждое колесо оборудуют тензо резисторами, установленными в двух-четырёх радиальных сечениях с наружной и внутренней сторон диска и обода. При измерениях применяют двух-или трёхкомпонентные розетки тензорезисторов в зависимости от характера и направления действия главных напряжений (рисунок 2).
Обработку и оценку результатов измерений разрушающим методом проводят по специальным формулам. По результатам измерений строят эпюру распределения остаточных напряжений по сечению, определяют зоны максимальных напряжений.
Измерения остаточных напряжений ультразвуковым методом проводятся с использованием ультразвуковых приборов с электроакустическим преобразователем. Метод измерения заключается в определении скорости ультразвука, при котором используют эффект акустоупругости, состоящий во влиянии упругого напряжения
Рисунок 2 - Измерение остаточных напряжений методом тензометрирования
в металле на скорость ультразвуковых волн. Данный метод применяется при измерении остаточных напряжений в ободе колеса.
Для определения остаточных напряжений должно быть известно значение коэффициента акустоупругости для данного материала, а также учтено возможное влияние текстуры на результаты измерения.
Измерение остаточных напряжений колеса ультразвуковым методом проводят с боковой поверхности обода, обеспечивая распространение поляризованных ультразвуковых волн между боковыми гранями обода.
Рентгеновским методом измеряют остаточные напряжения поверхностного слоя колеса, который подставлен под пучёк падающих рентгеновских лучей. Толщина этого слоя равна половине глубины проникновения в него рентгеновских лучей. Перед контролем поверхность должна быть очищена от загрязнений и иметь шероховатость поверхности не выше Яг 10.
Определение напряжённого состояния колёс от действия механических нагрузок проводится при стендовых испытаниях на усталость. Различают несколько схем натурных испытаний колёс - изгиб, изгиб с вращением и испытание вертикальной нагрузкой. Схемы испытаний колёс на усталость по методу изгиба (рисунок 3, а) и изгиба с вращением (рисунок 3, б) являются двумя альтернативными методами определения предела выносливости диска колёс согласно требований европейских норм [I, 13].
Испытуемый образец представляет собой колесо с запрессованной частью оси, которая позволяет учитывать влияние монтажных напряжений на величину предела выносливости.
Отечественные нормы также регламентируют две схемы испытаний на усталость, которые, в свою очередь, не являются альтернативными. При квалификации колёсных пар испытания проводятся по описанному выше методу изгиба с вращением, но на базе 20 млн. циклов [7, 13].
Рисунок 3 - Схемы испытаний колёс на усталость: (I - изгиб; б - изгиб с вращением
При подтверждении качественных характеристик колёс требованиям стандартной технической спецификации [11] испытания проводятся с использованием гидравлического пульсатора при действии вертикальной циклической нагрузки с коэффициентом асимметрии 0,1 на базе 5 млн. циклов.
В настоящее время можно говорить о трёх основных сложившихся системах допуска новых конструкций колёс к эксплуатации на крупнейшие сети железных дорог мира. К ним относятся стандарты М-107/М-208 [9], S-660 [14] и S-669 [2] Ассоциации американских железных дорог (Association of American Railroads, AAR), Международного союза железных дорог (International Union of Railways, U1C) [ 13], аналогом которого является EN 13979-1 [1 ] Европейского комитета по стандартизации (European committee of Standardization, CEN), а также российские ГОСТ 31373 и НБ ЖТ ЦТ 063 [8]. Несмотря на общность целей, каждая из указанных нормативных баз имеет различные подходы к оценке прочности и надёжности цельнокатаных железнодорожных колёс, определяя тем самым уникальный набор целевых функций и ограничений при решении комплексной задачи оптимизации конструкции.
Расчёт напряжённого состояния проводится в предположении линейно - упругого поведения материала с малыми деформациями. При этом не учитываются монтажные напряжения, обусловленные натягом между ступицей колеса и осью. Ось моделируется полой с отверстием 50,8 мм монолитно со ступицей колеса (рисунок 4). Отверстие оси закрепляется жёстко по всем степеням свободы.
Рисунок 4 - Вид конечно-элементной модели колеса в соответствии с [15]
Процедура анализа конструкций колёс для локомотивов 8-669 является современным развитием стандарта Б-660. Целью этой аналитической оценки является определение запаса сопротивления усталости диска колеса по критерию Сайнса, а также максимальных значений напряжений в ободе колеса при действии динамической тяговой нагру зки с частотой, характерной для первой седловидной формы собственных колебаний.
Оценка сопротивления усталости проводиться по результатам выполнения трёх аналитических процедур, которые дают набор из восьми вариантов напряжённого состояния для колеса с новым и изношенным ободом (таблица 1): - расчёт напряжений от действия двух схем приложения механической нагрузки по стандарту 8-660;
-определение остаточных напряжений, обусловленных влиянием термической обработки при производстве колёс;
- расчёт монтажных напряжений от посадки с натягом колеса на ось. В соответствии с критерием Сайнса к переменным относятся напряжения от действия внешних нагрузок, а монтажные напряжения от посадки с натягом и остаточные напряжения от термообработки представляют собой статические напряжения.
Таблица 1 - Исходные данные для оценки сопротивления усталости
Вариант нагрузки Установленный результат в каждом узле Условия
1 Нормальные и касательные напряжения в режиме нагрузки У1+1Л, новый обод
2 Нормальные и касательные напряжения в режиме нагрузки У2, новый обод
Нормальные и касательные напряжения в режиме нагрузки У1+1Л, изношенный обод
4 Нормальные и касательные напряжения в режиме нагрузки У2, изношенный обод
5 Нормальные напряжения Остаточные напряжения от термообработки, новый обод
6 Нормальные напряжения Остаточные напряжения от термообработки, изношенный обод
7 Нормальные напряжения Напряжения посадки с натягом, новый обод
8 Нормальные напряжения Напряжения посадки с натягом, изношенный обод
Таким образом, усталостное повреждение конструкции колеса прогнозируется в случае, когда переменные напряжения становятся больше статических для какого-либо узла модели
/2 <Л-а(/Г+Л*+ЛР)
где - интенсивность касательных напряжений и определяется как
1
г2=\ [(5Х - Sy)2 + (sy -szy + СS2 - Sx)2 + 6(тЦу + TyZ +T*Z f (2)
Амплитуда каждой составляющей узлового напряжения (,) в уравнении (2) определяется из следующих выражений:
St =^[№LV-(5f)ieo-] (3)
Tt (4)
где 0° и 180° - нижние индексы показывают значение каждой составляющей напряжения на соответствующих плоскостях модели;
L — верхний индекс обозначает напряжения вследствие приложенных внешних нагрузок.
- это среднее значение суммы нормальных составляющих знакопеременных напряжений () в каждом узле, определяемое по формуле
)i = о + (Si+Sj+SjOiao«] (5)
где - составляющие нормальных напряжений в узлах радиальной плоскости, на которую действует нагрузка (при 0°);
- составляющие нормальных напряжений в узлах радиальной плоскости, развернутой на 180°;
- это сумма нормальных составляющих остаточных (статических) напряжений () в каждом узле, обусловленных термической обработкой, которая определяется из следующего выражения
II = (6)
- это сумма нормальных составляющих монтажных (статических) напряжений вследствие посадки с натягом в каждом узле:
# = (7)
В соответствии с критериальным уравнением (8) вычисляется параметр Сайнса (SP) в каждом узле модели для четырёх сочетаний вариантов нагрузки, представленной в таблице 2, по следующей формуле:
SP=J'2-[А- а(/Г +J? +7i )] (8)
где А = 28 ksi ( 193 МПа) и а = 0,16 - константы, установленные экспериментальным путём.
Оценку запаса сопротивления усталости проводят для каждого сочетания нагрузки путём определения коэффициента в каждом узле, на который необходимо умножить величины внешних нагрузок, чтобы параметр Сайнса стал равным нулю. По результатам расчёта определяется область колеса с минимальным запасом сопротивления усталости для соответствующего сочетания нагрузок.
Результаты, полученные с использованием критерия Сайнса для четырёх сочетаний нагрузки, представляются в виде контурных диаграмм на плоскости поперечного сечения колеса (рисунок 5). Отрицательные показатели параметра Сайнса (SP < 0) указывают на удовлетворение критерия сопротивления усталости, в случае положительных значений, рекомендуется пересмотр конструкции.
Таблица 2 - Сочетание нагрузок для оценки по критерию Сайнса
Сочетание по нагрузке
А Вариант Вариант Вариант Вариант
нагрузки 1 нагрузки 1 нагрузки 5 нагрузки 7
В Вариант Вариант Вариант Вариант
нагрузки 2 нагрузки 2 нагрузки 5 нагрузки 7
С Вариант Вариант Вариант Вариант
нагрузки 3 нагрузки 3 нагрузки 6 нагрузки 8
D Вариант Вариант Вариант Вариант
нагрузки 4 нагрузки 4 нагрузки 6 нагрузки 8
Примечание: Сочетания вариантов нагрузки при расчёте интенсивности напряжений указаны в таблице
-rxu.t -пил.ь ' -nui
-денал -1-дос
Рисунок 5 - Распределение значений параметра Сайнса (psi) в сечении локомотивного колеса по схемам сочетания нагрузок
В отличие от американского подхода к оценке прочности цельнокатаных железнодорожных колёс, европейская и российская процедуры допуска колёс к эксплуатации, помимо конечно-элементных расчётов, предусматривают обязательное проведение стендовых испытаний.
Фактическим основанием допуска новой конструкции цельнокатаных колёс для поднадзорной эксплуатации на сеть европейских железных дорог является удовлетворение критериям (таблица 3) термомеханической и механической оценок. Графическое изображение данной процедуры представлено на рисунке 6.
Таблица 3 - Критерии оценки термомеханических свойств колеса при стендовых натурных испытаниях в условиях длительного торможения
Критерий оценки Новый обод Изношенный обод
Максимальная боковая деформация обода во время торможения +3/-1 мм
Максимальная боковая деформация обода после завершения испытаний (остаточная деформация) +1,5/-0,5 мм
Уровень остаточных напряжений в I <200 МПа; ПУ X <275 МПа;
ободе после охлаждения для сталей с. 250 МПа 1\¥ о. <300 МПа
марок ЕЯ6 и ЕЯ7 (оге., - среднее значение
трех измерений; а - значение каждого
измерения)
На практике, в случае отклонения термомеханических свойств колёс от заданных критериев при проведении стендовых испытаний, второй и третий этапы оценки, связанные с испытаниями на участке железной дороги при длительном торможении, обычно не проводятся. Причиной этому является высокая стоимость процедуры допуска таких колёс к эксплуатации при отсутствии конкурентных преимуществ по показателям стойкости к тепловым нагрузкам, которые были выявлены на первом этапе термомеханической оценки.
Оценка механических свойств колёс состоит из двух этапов. Первый этап заключается в проведении конечно-элементного расчёта напряжённого состояния конструкции колеса для трёх характерных схем нагружения, представленных на рисунке 7.
Рисунок 6 - Процедура допуска цельнокатаных колёс к эксплуатации на сеть европейских железных дорог согласно [1]
Прямой участок пути
70
Кр ивол ииейпый участок пути
Стрелочные переводы и п ерекрещ иван ue путе ü
Рисунок 7 - Схема приложения сил при проведении расчёта напряжений
согласно [1, 14]
Величины нагрузок на колесо при взаимодействии с рельсом определяются пропорционально половине статической нагрузке на ось колёсной пары (Р) по следующим формулам:
- прямой участок пути (колёсная пара соосна пути)
Fzl = 1,25 Р
(9)
Fyl = 0
(Ю)
- криволинейный участок пути (гребень обода колеса касается рельса)
Fz2 = 1,25 Р
(11)
- для необмоторенной колёсной пары
Руг = 0,6Р
(12)
для оомотореннои колесной пары
FZ3 = 0,7 Р
(13)
-стрелочные переводы и перекрещивание путей (взаимодействие внутренней стороны гребня обода колеса с контррельсом):
Fzl = 1,25 Р (14)
- для необмоторенной колёсной пары
Fy2 = 0,6 Fy2 = 0.36Р
- для обмоторенной колёсной пары
Fy2 = 0,6 Fy2 = 0,42 Р
выводы
Таким образом, оценка запаса сопротивления усталости колеса в соответствии с [1, 13] проводиться для циклов напряжений, которые имеют максимальную амплитуду при сочетании различных схем нагружения, а не для переменной нагрузки, которая циклически изменяется в каждой точке колеса за оборот при заданной схеме контактного взаимодействия колеса с рельсом, что характерно при выполнении расчётов по методикам [2] и [7].
Рассматривая отечественную расчётно-экспериментальную методику оценки запаса сопротивления усталости колёс, можно отметить аналогию с американским стандартом 8-669. Однако отсутствие в ней описания параметров для вычисления расчётным путём уровня остаточных напряжений цельнокатаных колёс, а также термических напряжений, обусловленных нагревом обода при трении тормозными колодками, может приводить к неверной оценке величины и положения минимального запаса сопротивления усталости, в случае, когда нет экспериментальной возможности их определения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 EN 13979-1:2003+А2. Railway applications - Wheelsets and bogies -Monobloc wheels - Technical approval procedure - Part 1 : Forged and rolled wheels [Text]. - European committee for standardization, 2011.-50 p.
2 Standard S-669. Analytic Evolution of Locomotive Wheel Designs [Text]. - AAR Manual of Standards and Recommended Practices. Wheels and Axles, 2011.-P. 125-142.
3 Канаев, А. Т., Богомолов, А. В., Канаев, А. А. Повышение износостойкости и прочности колесной стали плазменным упрочнением // Наука и техника Казахстана. - № 2. - 2018. - С. 37-44.
4 Киселев, С. Н. Контроль параметров термической обработки колёс вагонов на основе компьютерного моделирования [Текст] / С. Н. Киселев, А. С. Киселев, И. А. Мартьянова, А. Н. Неклюдов // Контроль. Диагностика. - 2002. -№ 12. - С. 19-23.
5 Kuhlman, С. The significance of material properties on stresses developed during quenching of railroad wheels [Text] / C. Kuhlman, H. Sehitoglu // Proceeding of the 1988 Joint ASME IEEE Railroad Conference. - Pittsburgh (Pennsylvania, USA), 1988.-P. 55-63.
6 Вайнорюте, В. В., Дычко, И. Н., Богомолов, А. В. Разработка технологии получения заготовки для железнодорожных колес на базе ТОО «Проммашкомплект» // Наука и техника Казахстана. - № 1. - 2018. - С. 41-51.
7 ОСТ 32.83-97. Колёса с дисковыми и спицевыми центрами тягового подвижного состава [Текст]. - М.: МПС России, 1997. - 49 с.
8 ГОСТ 10791-2011. Колёса цельнокатаные. Технические условия [Текст]. -Введ. 2011 -07-01. - М. : Стандартинформ, 2011. - 27 с.
9 Specification М - 107 / М - 208. Wheels, Carbon Steel. - Manual of Standards and Recommended Practices. Wheels and Axles, 2011 - P. 21-60.
10 EN 13262:2004 +A2. Railway applications - Wheelsets and bogies - Wheels -Product requirements [Text]. - European committee for standardization, 2011. - 47 p.
11 ГОСТ P 54093-2010. Колёса железнодорожного подвижного состава. Методы определения остаточных напряжений [Текст]. - Введ. 2011-07-01. -М. : Стандартинформ, 2011. - 15 с.
12 Mussina, Zh., Abisheva, М. Magnetic non-destructive examination methods // Наука и техника Казахстана. - № 3-4. - 2016. - С. 116-119.
13 UIC 510-5. Technical approval of monobloc wheels Application document for standard EN 13979-1. 2nd edition [Text]. - International Union of Railways (UIC), 2007. - 67 p.
14 Standard S-660. Wheel Designs, Locomotive and Freight Car - Analytic Evaluation [Text]. - AAR Manual of Standards and Recommended Practices. Wheels and Axles, 2009 - P. 103-108.
15 McKeigan, P. C. Fatigue Performance of AAR Grade В Wheel SI eel at Ambient and Elevated Temperatures [Text] / P. C. McKeigan, F. J. McMaster, and J. E. Gordon // ASME Paper IMECE2002-33240, 2002.
Материал поступил в редакцию 21.09.18.
КАЗАХСТАН РЫЛЫМЫ МЕН ТЕХНИКАСЫ. ISSN 1680-9165. № 3, 2018 3 apuno в Рампе Юрисович
окытушы, PhD докторанты, «Кэлжтж техника жэне логистика» кафедрасы,
Металлургия, машина жасау жэне келж факультету
С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекетпк университет!,
Павлодар к-, 140008, К^азакстан Республикасы,
e-mail: ramis.zaripov@mail.ru;
Сембаев Нурболат Саке пулы
т.г.к., кауымд. профессор, «Келжтш техника жэне логистика» кафедрасы,
Металлургия, машина жасау жэне кэлж факультету
С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекетпк университету
Павлодар к-, 140000, Казакстан Республикасы,
e-mail: n.sembaev@mail.ru;
Адильбекова Карина Бакытбекцызы
магистрант, кэлжтж техника жэне логистика кафедрасы, металлургия,
машина жасау жэне кэлж факультету С. Торайгыров атындагы
Павлодар мемлекетпк университету
Павлодар к, 140000, Казакстан Республикасы;
Аубакирова Жадра Тулеубалщызы
магистрант, «Металлургия» кафедрасы,
Металлургия, машина жасау жэне кэлж факультету
С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекеттж университету
Павлодар к., 140008,1^азакстан Республикасы.
Материал баспага 21.09.18 тустг
TeMip жол доцгалактарыныц 6epÍKTÍrÍH багалау эдктемеа
Бул жумыста тешр жолдардын жылжымалы цурамында колданылатын доцгалактардьщ 6epiKmmu есептеу жэне сынау odicmepi мен тэЫлдерше талдау жургЫлЫ.
Ось1зерттеуд{нма^ать1-внд1р1ст1цтехникальщгиарттарыньщнег1зг1талаптарьш, телйрж'ол двцгелектерт есептеу мен сыпацтан отюзу стандарттарын зерттеу, отандык жене шетелдт есептеу нормаларын салыстыру, олардьщ артыкшылыктары мен кемшшктерш аньщтау.
Жумыста тензометрлеу odici, улыпрадыбыстьщ odicnen калдык кернеулерЫ олшеу, рентгендж олшеу odici сипатталган.
TeMip жол доцгаланрпарыныц кернеут-деформациячанган жай-куйт эксперименттж багалау потижелерг, óipinuii кезекте, мы падай улгшк сынащтарды журглзу тэотрибес'те негузделуп muic екай анъщталды: цалдьщ Kepneydi аньщтау; шаршауга сынау кeзiндeгi диск бепйндегi Kepneydi влшеу; щалыптардын уза к тежелуi кезшде кернеулч-деформацияланган Kyüin аньщтау.
Tyiimdi создер; вагон, телиржол доцгелегi, осытк жуктеме, кернеу/ii жагдай, Сайнс влшемч, бержттж, шаршау Kedepzici коры.
Zaripov Ramis Yurisovich
teacher, PhD doctoral student, Department of Transport Equipment and Logistics,
Faculty of Metallurgy, Engineering and Transport,
S. Toraigyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
e-mail: ramis.zaripov@mail.ru;
Sembaev Nurbolat Sakenovicli
PhD., associate professor, Department of Transport Equipment and Logistics,
Faculty of Metallurgy, Engineering and Transport,
S. Toraigyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
e-mail: n.sembaev@mail.ru;
Adilbekova Karinci Bakytbekovna
undergraduate student, Department of Transport Equipment and Logistics,
Faculty of Metallurgy, Engineering and Transport,
S. Toraigyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
Aubcikirova Zhadra Tulebaevna
undergraduate student, Department of Transport Equipment and Logistics,
Faculty of Metallurgy, Engineering and Transport,
S. Toraigyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan.
Material received on 21.09.18.
The method of estimating the strength of railway wheels
The paper analyzes the means and methods for calculating and testing the strength of the wheels used on the rolling stock of Railways.
The purpose of this research is to st udy the basic requirements of technical conditions of production, standards for calculations and tests of railway wheels, to compare domestic and foreign norms of calculation, to identify their advantages and disadvantages.
The paper describes the method of strain measurement, measurement of residual stresses by ultrasonic method, x-ray method of measurement.
It is determined that the results of the experimental evaluation of the stress-strain state of railway wheels, first of all. should be based on the experience of the following typical tests: determination of residual stresses; measurement of stresses on the surface of the disc during fatigue tests; determination of the stress-strain state during prolonged braking pads.
Keywords: car, train wheel, axial loading, stress state, the criterion of Saynes, strength, fatigue resistance.
