Научная статья на тему 'ОЦЕНКА ИЗНОСА КОЛЕС ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ ПРИ СУЩЕСТВУЮЩИХ НОРМАТИВАХ ВЫПУСКА ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ТЕЛЕЖЕК С ОСЕВОЙ НАГРУЗКОЙ 23,5 ТС ИЗ РЕМОНТА'

ОЦЕНКА ИЗНОСА КОЛЕС ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ ПРИ СУЩЕСТВУЮЩИХ НОРМАТИВАХ ВЫПУСКА ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ТЕЛЕЖЕК С ОСЕВОЙ НАГРУЗКОЙ 23,5 ТС ИЗ РЕМОНТА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
294
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИЗНОС КОЛЕС / ТРЕХЭЛЕМЕНТНАЯ ТЕЛЕЖКА / РЕМОНТ ТЕЛЕЖЕК / МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ВАГОНА / ПЕРЕКОС КОЛЕСНЫХ ПАР

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Саидова А. В., Федорова В. И., Житков Ю. Б., Федоров И. В., Гришаев А. Н.

Цель: Оценить влияние размеров и допусков трехэлементных тележек грузовых вагонов с максимальной статической осевой нагрузкой 23,5 тс при их выпуске из плановых видов ремонта на износ гребней колес в эксплуатации. Методы: Для этой цели на основании обзора и анализа литературы в области изнашивания системы «колесо-рельс» и актуальных требований руководящих документов по ремонту грузовых вагонов и их деталей сформированы расчетные случаи для моделирования движения железнодорожного экипажа по пути различной конструкции с эксплуатационными скоростями и исследованы процессы изнашивания гребней колес с помощью имитационного компьютерного моделирования в среде программного комплекса «Универсальный механизм». Результаты: Определены параметры тележек грузовых вагонов, оказывающие наибольшее влияние на износ колес, а также количественные значения показателей износа колес для разных случаев движения экипажа. Показаны пути снижения износа колес вагонов в эксплуатации за счет изменения размеров и допусков тележек при их выпуске из плановых видов ремонта. Практическая значимость: Полученные результаты работы, выполненной по заказу ПАО «Первая грузовая компания», в настоящее время используются для формирования требований к размерам и допускам тележек при их выпуске из ремонта для установления оптимальных параметров, которые способствовали бы снижению износа гребней колес в эксплуатации. Кроме того, они могут быть применены при разработке новых конструкций ходовых частей грузовых вагонов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Саидова А. В., Федорова В. И., Житков Ю. Б., Федоров И. В., Гришаев А. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ASSESSMENT OF THE WEAR OF WHEELS OF FREIGHT CARS UNDER THE EXISTING STANDARDS FOR RELEASING THREE-PIECE BOGIES WITH AN AXLE LOAD OF 23,5 TF FROM REPAIR

To assess the effect of the dimensions and tolerances of three-piece bogies of freight cars with a maximum static axle load of 23,5 tf when they are released from scheduled repair on the wheel fl ange wear in operation. Methods: For this purpose, drawing on a review and analysis of the literature in the fi eld of wheel-rail system wear and the current requirements of guidelines for the repair of freight cars and their parts, design cases were formed to simulate a railway crew movement along a track of various designs with operating speeds, and the processes of wheel fl ange wear were studied using simulation computer modeling in the environment of the “Universal Mechanism” software package. Results: The parameters of freight car bogies which have the greatest impact on wheel wear have been determined. The quantitative values of the indicators of wheel wear for various cases of crew movement have been determined. The ways of reducing the wear of car wheels in operation by changing the dimensions and tolerances of bogies when they are released from scheduled types of repair are shown. Practical importance: The obtained results of the work commissioned by JSC “First Freight Company”are currently used to formulate requirements for the dimensions and tolerances of bogies when they are released from repair in order to establish the optimal parameters that would help to reduce the wheel fl ange wear in operation. In addition, they can be used in the developing new designs of freight car bogies

Текст научной работы на тему «ОЦЕНКА ИЗНОСА КОЛЕС ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ ПРИ СУЩЕСТВУЮЩИХ НОРМАТИВАХ ВЫПУСКА ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ТЕЛЕЖЕК С ОСЕВОЙ НАГРУЗКОЙ 23,5 ТС ИЗ РЕМОНТА»

УДК 625.03

Оценка износа колес грузовых вагонов при существующих нормативах выпуска трехэлементных тележек с осевой нагрузкой 23,5 тс из ремонта

А. В. Саидова 1, В. И. Федорова 1, Ю. Б. Житков 1, И. В. Федоров 1, А. Н. Гришаев 2

1 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, Российская Федерация, 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9

2 ПАО «Первая грузовая компания», Российская Федерация, 105066, Москва, ул. Новорязанская, 24

Для цитирования: Саидова А. В., Федорова В. И., Житков Ю. Б., Федоров И. В., Гришаев А. Н. Оценка износа колес грузовых вагонов при существующих нормативах выпуска трехэлементных тележек с осевой нагрузкой 23,5 тс из ремонта // Известия Петербургского университета путей сообщения - СПб.: ПГУПС, 2021. - Т. 18. Вып. 1. - С. 52-61. Б01: 10.20295/1815-588Х-2021-1-52-61

Аннотация

Цель: Оценить влияние размеров и допусков трехэлементных тележек грузовых вагонов с максимальной статической осевой нагрузкой 23,5 тс при их выпуске из плановых видов ремонта на износ гребней колес в эксплуатации. Методы: Для этой цели на основании обзора и анализа литературы в области изнашивания системы «колесо-рельс» и актуальных требований руководящих документов по ремонту грузовых вагонов и их деталей сформированы расчетные случаи для моделирования движения железнодорожного экипажа по пути различной конструкции с эксплуатационными скоростями и исследованы процессы изнашивания гребней колес с помощью имитационного компьютерного моделирования в среде программного комплекса «Универсальный механизм». Результаты: Определены параметры тележек грузовых вагонов, оказывающие наибольшее влияние на износ колес, а также количественные значения показателей износа колес для разных случаев движения экипажа. Показаны пути снижения износа колес вагонов в эксплуатации за счет изменения размеров и допусков тележек при их выпуске из плановых видов ремонта. Практическая значимость: Полученные результаты работы, выполненной по заказу ПАО «Первая грузовая компания», в настоящее время используются для формирования требований к размерам и допускам тележек при их выпуске из ремонта для установления оптимальных параметров, которые способствовали бы снижению износа гребней колес в эксплуатации. Кроме того, они могут быть применены при разработке новых конструкций ходовых частей грузовых вагонов.

Ключевые слова: Износ колес, трехэлементная тележка, ремонт тележек, моделирование движения вагона, перекос колесных пар.

Введение

В настоящее время более половины внеплановых отцепок грузовых вагонов на сети железных дорог России происходит по причине износа гребней колес в колесной паре. При этом 90 % вагонов, находящихся в эксплуатации, со-

ставляют вагоны на тележках тип 2 по ГОСТ 9246-2013 [1] (всего вагонов в эксплуатации 1 184,2 тыс. ед.).

Износ колес железнодорожных экипажей зависит от большого количества факторов (конструкционных, эксплуатационных и т. д.), в том числе от параметров сборки тележек при

их выпуске из ремонта. Ремонт тележек тип 2 по ГОСТ 9246-2013 осуществляется в соответствии с требованиями РД 32 ЦВ 052-2009 «Ремонт тележек грузовых вагонов с бесконтактными скользунами» (далее - Руководство) [2], поэтому при формировании расчетных вариаций для оценки влияния параметров тележки на износ колес необходимо учитывать содержание требований Руководства.

Формирование расчетных случаев для исследования влияния параметров тележки при ее выпуске из ремонта на износ гребней колес

Для формирования расчетных случаев на первом этапе производился обзор и анализ литературы [3-10]. По их результатам были выделены факторы, которые в наибольшей степени влияют на показатели износов в системе колесо-рельс (перечислены в порядке убывания степени влияния) - разность диаметров колес в одной колесной паре, профиль колеса, перекос осей тележки, разность баз боковых рам, продольный зазор в буксовом узле, положение фрикционного клина, поперечный зазор в буксовом узле.

На втором этапе работ с учетом требований Руководства для исследования предложены следующие расчетные вариации:

• первая - разность диаметров колес по кругу катания между колесами первой и второй колесных пар тележки может варьироваться в диапазоне от 6 до 20 мм, разность диаметров колес в одной колесной паре - в диапазоне от 0,5 до 1,0 мм в зависимости от типа подвижного состава;

• вторая - исследовать сочетание профилей колес в тележке: в первой колесной паре профили соответствуют новым, во второй - ремонтным с максимальным прокатом (до 7 мм) и минимальной толщиной гребня (от 26 мм), величины которых устанавливаются в зависимости от типа ремонта;

• третья - рассмотреть перекошенное положение колесных пар в тележке в пределах величин продольных зазоров в буксовых узлах до ±7 мм, описать положение колесных пар трапецией и параллелограммом. Дополнительно в качестве способствующего образованию перекоса фактора оценить влияние занижения расположенных по диагонали клиньев относительно нижней опорной поверхности надрессорной балки на величину до 12 мм;

• четвертая - проанализировать влияние размеров подпятника надрессорной балки тележки при различной степени износа его упорной поверхности (максимальная величина износа - 10 мм). Дополнительно произвести оценку влияния лубрикации подпятникового места графитовой смазкой (коэффициент трения в узле пятник-подпятник должен лежать в пределах от 0,05 до 0,25);

• пятая - исследовать влияние величины зазоров между скользунами тележки и рамой вагона в диапазоне от 0 до 8 мм.

Разработка компьютерной модели движения вагона

Моделирование движения вагона по прямым и кривым участкам пути и расчет показателей износа колес осуществлялись с использованием программного комплекса «Универсальный механизм» [11, 12].

Для исследования выбран универсальный полувагон с базой 8,65 м и статической осевой нагрузкой 23,5 тс (230,5 кН) (вагон загружен до полной грузоподъемности). В качестве ходовой части вагона рассматривалась тележка модели 18-100. Подробное описание модели представлено в [13].

Контактное взаимодействие между колесом и рельсом описано с помощью алгоритма FAST-SIM (алгоритм решения касательной задачи контакта), основанного на линейной теории сил крипа, предложенной Калкером. Коэффициент трения колесо-рельс в области поверхности катания принимался равным 0,25, на гребне - 0,3.

В качестве показателя оценки влияния параметров тележки на износ колес использовалась работа сил трения в контакте колеса с рельсом.

При моделировании движение вагона осуществлялось с эксплуатационными скоростями (от 40 до 80 км/ч) по прямому и криволинейным участкам пути. Криволинейными участками служили конструкции пути со средним радиусом 600 м и малым радиусом 310 м в соответствии с предложенными в [14, 15] репрезентативными участками, характеризующими нормальные условия эксплуатации.

Результаты оценки влияния разности диаметров и профилей колес

Сначала производилось сравнение работы сил трения в контакте колес с рельсами для двух расчетных случаев: диаметры всех колес в вагоне составляли 950 мм/930 мм соответственно. Сравнение результатов расчетов показало, что суммарная работа сил трения при движении вагона с диаметром колес 950 и 930 мм отличается не более чем на 14 %: разность значений работы при скорости 80 км/ч на поверхности

катания колеса достигает 2 %, на гребне - 14 %. При скоростях движения вагона ниже 80 км/ч она не превышает 1 %.

На следующем этапе было оценено влияние различных сочетаний диаметров колес в первой и второй по ходу движения колесных парах тележки в диапазоне разницы от 6 до 20 мм.

В табл. 1 приведены результаты расчета работы сил трения для данных сочетаний в сравнении с первым эталонным случаем, когда все колеса вагона имели диаметр 950 мм (результаты приведены для колес левой стороны вагона). Из них видно, что при средней ходовой скорости движения поездов по сети дорог РФ (50 км/ч) ограничение разницы диаметров колес в соседних колесных парах не приведет к существенному снижению износа гребней колес (изменение разницы от 6 до 20 мм несущественно, до 2 %, влияет на работу сил трения в контакте колес с рельсами).

При оценке влияния профилей колес рассмотрены комбинации, когда все колеса вагона имеют ремонтные профили с толщиной гребня 30 мм/27 мм; в набегающих колесных парах толщина гребня колеса составляет 33-27 мм, в ненабегающих - 27-33 мм. Диаметр колес во всех расчетных случаях составлял 950 мм.

ТАБЛИЦА 1. Результаты расчетов суммарной работы сил трения в контакте колес с рельсами для разных случаев диаметров колес

Скорость движения, км/ч Работа сил трения, кДж Разница результатов расчетов, % Работа сил трения, кДж, для С2 Разница результатов расчетов, % Работа сил трения, кДж, для С3 Разница результатов расчетов, %

Э С1

Зона поверхности катания колеса

40 6,91 6,84 -1,00 6,91 +0,10 6,87 -0,49

60 7,36 7,46 +1,33 7,43 +0,98 7,36 -0,01

80 7,66 7,69 +0,34 7,63 -0,42 7,72 +0,82

Зона гребня колеса

40 13,37 13,27 -0,79 13,24 -0,99 13,24 -1,02

60 16,68 16,61 -0,42 16,38 -1,80 16,45 -1,38

80 17,56 19,40 +10,48 20,03 +14,08 18,98 +8,10

Примечание: Э - эталонный расчет; С1, С2, С3 - расчетные случаи 1, 2, 3 с разницей диаметров колес в первой и второй колесных парах тележки 6, 12 и 20 мм соответственно.

Анализ результатов расчета комбинаций профилей колес с разной толщиной гребня показывает, что ситуация, когда в вагоне в набегающих колесных парах установлены колеса с толщиной гребней 33 мм (новый профиль), а в ненабегаю-щих - с толщиной гребней от 30 до 27 мм (ремонтные профили), способствует увеличению до 20 % износа гребней колес, расположенных в первой и третьей колесных парах.

Благоприятным условием эксплуатации будет являться тот случай, когда в набегающих колесных парах установлены колеса с толщиной гребня меньше, чем в колесах ненабегаю-щих колесных пар (снижение износа на гребне колеса набегающей пары до 15 раз при разнице в толщинах гребней соседних колесных пар 6 мм). На ненабегающей колесной паре наблюдается ожидаемый рост работы сил трения (в 4-17 раз) с увеличением толщины гребня колеса от 27 до 33 мм.

Обнаруженный при компьютерном моделировании эффект сложно реализуем в эксплуатации, поскольку направление движения экипажа изменяется и одна колесная пара является набегающей в одном случае и ненабегающей в другом. Однако в качестве меры по снижению износа гребней колес может быть введено ограничение разницы толщин гребней колес в вагоне до 3 мм при выпуске из плановых видов ремонта для устранения эффекта возможного максимального износа колес набегающих колесных пар в случае разницы толщин гребней колес между двумя колесными парами тележки 6 мм.

В целом с увеличением износа гребней колес (и уменьшением их толщины с 33 до 27 мм) наблюдается снижение темпов износа колес в эксплуатации. Однако установление требования к выпуску тележек из ремонта с ограничением толщины гребней до 27 мм оставляет минимальный запас пробега до отцепки вагонов в текущий ремонт по неисправности «тонкий гребень». Поэтому при ремонте вагона при восстановлении профиля поверхности катания наиболее целесообразно обеспечивать толщину гребня 30 мм.

Результаты оценки влияния перекоса колесных пар

На первом этапе исследования влияния перекошенного положения колесных пар в тележке на износ колес вагона при его движении по прямому и криволинейным участкам пути рассматривался случай установки колесных пар трапецией (рис. 1, а) и параллелограммом (рис. 1, б) в пределах максимального угла между ними 0,014 рад и суммарного зазора в буксовом узле 14 мм (±7 мм на сторону).

В табл. 2 представлены результаты расчета работы сил трения на поверхности катания и гребне колеса первой по ходу движения колесной пары при различных углах между колесными парами в тележке при трапециевидной расстановке для случая движения вагона в прямой (в этом участке пути наблюдается наибольшее

трапецией (а) и параллелограммом (б)

ТАБЛИЦА 2. Результаты расчетов работы сил трения на колесе при установке колесных пар трапецией в тележке при различных углах их поворота

Угол между колесными парами, рад Работа сил трения, Дж, на

поверхности катания гребне

при скорости движения, км/ч

40 60 80 40 60 80

0,000 6921 7472 7682 13 570 16 362 19 485

0,002 16 076 16 413 16 454 57 544 59 466 60 356

0,008 87 786 87 844 87 640 230944 228 762 227649

0,014 148738 148753 148 708 366028 365815 367190

влияние перекоса колесных пар на износ колес -до 26 раз). В кривых влияние непараллельной установки колесных пар снижается (изменение работы сил трения до 3 раз).

Для случая установки колесных пар параллелограммом установлено, что при угле поворота пары до 8 мрад (что соответствует выбиранию суммарного продольного зазора в буксовом узле в 12-14 мм) работа сил трения на гребне колеса возрастает в среднем в 1,2-1,9 раз (в зависимости от участка пути) для набегающего колеса по сравнению с параллельной расстановкой колесных пар в тележке.

На втором этапе оценивалась степень влияния на износ колес перекошенного положения колесных пар в тележке, образуемого за счет диагонального занижения опорных поверхностей фрикционных клиньев относительно опорных поверхностей надрессорной балки. Анализ полученных результатов показал, что положение фрикционных клиньев оказывает несущественное влияние на работу сил трения на колесе (до 10 %, рис. 2).

Оценка влияния параметров узла пятник-подпятник и скользунов

При оценке влияния параметров узла пятник-подпятник на износ колес диаметр подпятника варьировался в пределах от 302 до 312 мм, а коэффициент трения на его поверхности - от 0,05 (соответствует наличию смазочного материала

на поверхности) до 0,25 (отсутствие смазки). Расчетами установлено, что наличие смазки в узле пятник-подпятник благоприятно сказывается на темпах износа колес вагона (снижение до 31 %). Диаметральный зазор между пятником и подпятником в диапазоне от 2 до 10 мм практически не влияет на работу сил трения в контакте колес с рельсами (влияние до 3 %).

При оценке влияния параметров скользунов вагона на износ колес рассматривались комбинации величин зазоров, когда все скользуны на вагоне установлены с зазорами 3 мм (с одного конца вагона суммарный зазор составляет 6 мм - минимально допускаемый при выпуске вагона из ремонта), 5 и 8 мм (с одного конца вагона суммарный зазор составляет 16 мм - максимально допускаемый при выпуске вагона из ремонта). Дополнительно имитировалось замыкание одного из скользунов.

Анализ результатов показал, что изменение величины зазоров в скользунах вагона от 3 до 8 мм, а также замыкание одного из них несущественно (в среднем до 10-13 % в различных участках пути) влияют на работу сил трения на колесе (как на гребне, так и на поверхности катания). Наибольшее влияние наблюдается при скоростях движения свыше 60 км/ч.

Заключение

Анализ результатов расчетов при варьировании параметров трехэлементной тележки тип 2

24000 22000 20000 18000 16000 14000 12000

40 50 60 70

Скорость, км/ч

80

24000 22000 20000 18000 16000

50 60 70 80

Скорость, км/ч

et

о ю

П!

с.

24000 22000 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0

- 1-я колесная пара -2-я колесная пара -3-я колесная пара 4-я колесная пара

40

80

50 60 70

Скорость, км/ч

Рис. 2. Работа сил трения на гребне колеса в зависимости от скорости движения вагона

в прямой для расчетных случаев: а - все клинья занижены; б - опорные поверхности клиньев и балки совпадают; в - клинья занижены по диагонали

е

ГОСТ 9246-2013 в пределах требований Руководства позволил определить, что наибольшее влияние на износ колес вагона оказывает установка колесных пар в тележке с перекосом (особенно трапециевидная расстановка) и может вызывать увеличение работы сил трения на колесе до 26 раз по сравнению со случаем параллельной расстановки колесных пар в тележке.

Влияние на износ колес вагона до 30 % оказывают:

- толщина гребней колес и расположение колесных пар с ремонтными и неизношенным новым профилями колес в вагоне (набегаю-щие/ненабегающие по ходу движения);

- наличие смазочного антифрикционного материала между подпятником надрессорной балки и пятником кузова вагона.

Разница диаметров колес в соседних колесных парах тележки оказывает влияние до 14 % на износ гребней колес только при движении вагонов со скоростями не менее 80 км/ч (при меньших скоростях оно составляет до 2 %).

Величина зазоров в скользунах вагона, их замыкание, положение фрикционного клина относительно опорной поверхности надрессор-ной балки оказывают несущественное (до 13 %) влияние на темпы износов колес при движении как в прямых участках пути, так и в кривых.

Основное снижение износов колес вагона (гребней и поверхностей катания) в эксплуатации должно достигаться за счет устранения перекосов колесных пар в тележках, обусловленных существующей технологией сборки тележек после ремонта, а также за счет обеспечения их параллельной расстановки в процессе движения.

Библиографический список

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. ГОСТ 9246-2013. Тележки двухосные трехэлементные грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия. - М. : Стан-дартинформ, 2014. - 50 с.

2. РД 32 ЦВ 052-2009. Руководящий документ. Ремонт тележек грузовых вагонов с бесконтактными скользунами. - М. : Моркнига, 2021. - 85 с.

3. Богданов В. М. Техническое состояние вагона и износ гребней колес / В. М. Богданов, И. Д. Козубенко, Ю. С. Ромен // Железнодорожный транспорт. - 1998. -№ 8. - С. 23-25.

4. Гончаров С. Е. Износ гребней колесных пар грузовых вагонов / С. Е. Гончаров // Вестн. ИПЕМ : Техника железных дорог. - 2017. - № 4 (40). - С. 32-37.

5. Гончаров С. Е. Первоочередные меры по сокращению отцепок в ТОР по толщине гребня колесной пары / С. Е. Гончаров // Вагоны и вагонное хозяйство. - 2017. - № 4 (52). - С. 31-32.

6. 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. - 2010. - № 2. -С. 26-30.

7. Захаров С. М. Анализ влияния параметров экипажей и пути на интенсивность износа в системе колесо-рельс на основе полного факторного эксперимента / С. М. Захаров, Д. Ю. Погорелов, В. А. Симонов // Вестн. ВНИИЖТ. - 2010. - № 2. - С. 31-35.

8. Иванов Д. В. Влияние технического состояния ходовых частей грузовых вагонов на безопасность движения и износ в системе колесо-рельс : дис. ... канд. техн. наук, специальность : 05.22.07 / Д. В. Иванов. - М. : МГУПС, 2010. - 203 с.

9. Лесничий В. С. Разработка направлений модернизации тележек 18-100 и ее аналогов для увеличения межремонтного пробега / В. С. Лесничий, Г. В. Левков, Е. И. Ткачук // Прогрессивные технологии, применяемые при ремонте подвижного состава РЖД : сб. трудов конференции. - СПб. : ПГУПС, 2016. - С. 56-69.

10. Orlova A. The influence of the condition of three-piece freight bogies on wheel flange wear : simulation and operation monitoring / A. Orlova, Y. Boronenko // Vehicle System Dynamics. - 2010. - N 48. - Suppl. 1. -P. 37-53.

11. Руководство пользователя программного комплекса «Универсальный механизм 8 "Моделирование динамики железнодорожных экипажей"». -http://www.umlab.ru/pages/index.php?id=3 (дата обращения : 28.01.2021 г.).

12. Воробьев А. А. Моделирование динамики подвижного состава / А. А. Воробьев, А. М. Будю-кин, В. Г. Кондратенко и др. // Новые материалы и технологии в машиностроении. - 2015. - № 21. -С. 24-30.

13. Бороненко Ю. П. Разработка компьютерных моделей и проведение расчетов износа гребня колеса в грузовых вагонах на тележках типа 2 при существующих нормативах выпуска тележек из ремонта и с предлагаемыми изменениями. Подготовка рекомендаций по дополнительному контролю : Техническая справка АО «НВЦ «Вагоны» по теме № 27-20/А0-ДД-ТП-171/20 / Ю. П. Бороненко, А. В. Саидова, Ю. Б. Житков и др. - СПб. : ПГУПС, 2020. - 67 с.

14. Орлова А. М. Разработка и назначение трех репрезентативных маршрутов движения (прямые, включающие в себя подъемы и спуски, кривые малого радиуса, кривые большого радиуса) подвижного состава, характерных для существующих региональных подразделений сети ОАО «РЖД» : отчет о НИР. - Ч. 2 / А. М. Орлова, А. А. Воробьев. - СПб. : ПГУПС, 2014.- 72 с.

15. Воробьев А. А. Математическое моделирование параметров контакта колеса с рельсом для различных условий эксплуатации вагонов / А. А. Воробьев // Вестн. ИПЕМ : Техника железных дорог. -2016. - № 1 (33). - С. 34-41.

Дата поступления: 04.02.2021 Решение о публикации: 11.02.2021

Контактная информация:

САИДОВА Алина Викторовна - канд. техн. наук; av-saidova@yandex.ru

ФЕДОРОВА Вероника Игоревна - канд. техн. наук; nika.veronika-fedorova@yandex.ru

ЖИТКОВ Юрий Борисович - канд. техн. наук;

zhitkov-nvc@yandex.ru

ФЕДОРОВ Игорь Владимирович -

fedorov281973@yandex.ru

ГРИШАЕВ Александр Николаевич -

grishaevan@pgkweb.ru

Assessment of the wear of wheels of freight cars

under the existing standards for releasing three-piece bogies

with an axle load of 23,5 tf from repair

A. V. Saidova 1, V. I. Fedorova 1, Yu. B. Zhitkov 1, I. V. Fedorov 1, A. N. Grishaev 2

1 Emperor Alexander I Petersburg State Transport University, 9, Moskovsky pr., Saint Petersburg, 190031, Russian Federation

2 JSC "First Freight Company", 24, Novoryazanskaya ul., Moscow, 105066, Russian Federation

For citation: Saidova A. V., Fedorova V. I., Zhitkov Yu. B., Fedorov I. V., Grishaev A. N. Assessment of the wear of wheels of freight cars under the existing standards for releasing three-piece bogies with an axle load of 23,5 tf from repair. Proceedings of Petersburg State Transport University, 2021, vol. 18, iss. 1, pp. 52-61. DOI: 10.20295/1815-588X-2021-1-52-61

Summary

Objective: To assess the effect of the dimensions and tolerances of three-piece bogies of freight cars with a maximum static axle load of 23,5 tf when they are released from scheduled repair on the wheel flange wear in operation. Methods: For this purpose, drawing on a review and analysis of the literature in the field of wheel-rail system wear and the current requirements of guidelines for the repair of freight cars and their parts, design cases were formed to simulate a railway crew movement along a track of various designs with operating speeds, and the processes of wheel flange wear were studied using simulation computer modeling in the environment of the "Universal Mechanism" software package. Results: The parameters of freight car bogies which have the greatest impact on wheel wear have been determined. The quantitative values of the indicators of wheel wear for various cases of crew movement have been determined. The ways of reducing the wear of car wheels in operation by changing the dimensions and tolerances of bogies when they are released from scheduled types of repair are shown. Practical importance: The obtained results of the work commissioned by JSC "First Freight Company"are currently used to formulate requirements for the dimensions and tolerances of bogies when they are released from repair in order to establish the optimal parameters that would help to reduce the wheel flange wear in operation. In addition, they can be used in the developing new designs of freight car bogies.

Keywords: Wheel wear, three-piece bogie, bogie repair, wagon movement simulation, wheelset misalignment.

References

1. GOST9246-2013. Telezhki dvukhosnyye trekhele-mentnyye gruzovykh vagonov zheleznykh dorog kolei

1520 mm. Obshchiye tekhnicheskiye usloviya [Two-axle three-piece bogies for freight cars of 1520 mm track gauge railways. General technical conditions]. Moscow, Standartinform Publ., 2014, 50 p. (In Russian)

2. RD 32 TSV052-2009. Rukovodyashchiy dokument. Remont telezhek gruzovykh vagonov s beskontaktnymi skol'zunami [RD 32 TsV052-2009. Guiding document. Repair of freight car bogies with contactless sideways]. Moscow, Morkniga Publ., 2021, 85 p. (In Russian)

3. Bogdanov V. M., Kozubenko I. D. & Romen Yu. S. Tekhnicheskoye sostoyaniye vagona i iznos grebney koles [Technical condition of the car and wheel flange wear]. Zheleznodorozhnyy transport [Railway transport], 1998, no. 8, pp. 23-25. (In Russian)

4. Goncharov S. E. Iznos grebney kolesnykh par gruzovykh vagonov [Wheelset flange wear of freight cars]. Vestnik IPEM: Tekhnika zheleznykh dorog [IPEM [Institute of Natural Monopoly Problems] Bulletin: Railway Engineering], 2017, no. 4 (40), pp. 32-37. (In Russian)

5. Goncharov S. E. Pervoocherednyye mery po sokrashcheniyu ottsepok v TOR po tolshchine grebnya kolesnoy pary [Priority measures to reduce detachments in the current uncoupling repair according to the thickness of the wheelset flange]. Vagony i vagonnoye khozyaystvo [Wagons and wagon facilities], 2017, no. 4 (52), pp. 3132. (In Russian)

6. Zakharov S. M. & Romen Yu. S. Matematicheskoye modelirovaniye vliyaniya parametrov puti i podvizhnogo sostava na protsessy iznashivaniya kolesa i rel'sa [Mathematical modeling of the influence of track and rolling stock parameters on wheel and rail wear processes]. Vestnik VNIIZHT [Scientific Research Institute of Railway Transport Bulletin], 2010, no. 2, pp. 26-30. (In Russian)

7. Zakharov S. M., Pogorelov D. Yu. & Simonov V.A. Analiz vliyaniya parametrov ekipazhey i puti na inten-sivnost' iznosa v sisteme koleso-rel's na osnove polno-go faktornogo eksperimenta [Analysis of the influence of vehicle and track parameters on the wear rate in the wheel-rail system based on a full factorial experiment]. Vestnik VNIIZHT [Scientific Research Institute of Railway Transport Bulletin], 2010, no. 2, pp. 31-35. (In Russian)

8. Ivanov D. V. Vliyaniye tekhnicheskogo sostoyaniya khodovykh chastey gruzovykh vagonov na bezopasnost' dvizheniya i iznos v sisteme koleso-rel's. Dis. kand. tekhn. nauk, spetsial'nost': 05.22.07 [Influence of the technical condition of the running gears offreight cars on traffic safety and wear in the wheel-rail system. PhD thesis]. Moscow, MGUPS [Moscow State Transport University] Publ., 2010, 203 p. (In Russian)

9. Lesnichiy V. S., Levkov G. V. & Tkachuk E. I. Raz-rabotka napravleniy modernizatsii telezhek 18-100 i yeye analogov dlya uvelicheniya mezhremontnogo probega [Development of directions for modernization of bogies 18-100 and its analogues to increase the overhaul run]. Progressivnyye tekhnologii, primenyayemyye pri remonte podvizhnogo sostava RZHD. Sbornik trudov konferen-tsii [Progressive technologies used in the repair of the rolling stock of Russian Railways. Proceedings of the conference]. Saint Petersburg, PGUPS [Saint Petersburg State Transport University] Publ., 2016, pp. 56-69. (In Russian)

10. Orlova A. & Boronenko Y. The influence of the condition of three-piece freight bogies on wheel flange wear: simulation and operation monitoring. Vehicle System Dynamics, 2010, no. 48, suppl. 1, pp. 37-53.

11. Rukovodstvo pol'zovatelya programmnogo kom-pleksa "Universal'nyy mekhanizm 8 "Modelirovaniye dinamikizheleznodorozhnykh ekipazhey"" [Usermanual for the software package "Universal Mechanism 8 „Simulation of the dynamics of railway vehicles""]. Available at: http://www.umlab.ru/pages/index.php?id=3 (accessed: January 28, 2021). (In Russian)

12. Vorob'yev A.A., Budyukin A. M., Kondraten-ko V. G. et al. Modelirovaniye dinamiki podvizhnogo sostava [Simulation ofthe rolling stock dynamics]. Novyye materialy i tekhnologii v mashinostroyenii [New materials and technologies in mechanical engineering], 2015, no. 21, pp. 24-30. (In Russian)

13. Boronenko Yu. P., Saidova A. V., Zhitkov Yu. B. et al. Razrabotka komp'yuternykh modeley i provede-niye raschetov iznosa grebnya kolesa v gruzovykh va-gonakh na telezhkakh tipa 2 pri sushchestvuyushchikh normativakh vypuska telezhek iz remonta i s predla-gayemymi izmeneniyami. Podgotovka rekomendatsiy po dopolnitel'nomu kontrolyu. Tekhnicheskaya sprav-ka AO "NVTS „Vagony"" po teme N 27-20/A0-DD-TP-171/20 [Development of computer models and calculations of wheel flange wear in freight cars on bogies of type 2 with the existing standards for the release of bogies from repair and with the proposed changes. Preparation of recommendations for additional control. Technical information of JSC "NVC Wagons" on topic N 27-20/A0-DD-TP-171/20]. Saint Petersburg, PGUPS [Saint Petersburg State Transport University] Publ., 2020, 67 p. (In Russian)

14. Orlova A. M. & Vorob'yev A.A. Razrabotka i naznacheniye trekh reprezentativnykh marshrutov dvi-zheniya (pryamyye, vklyuchayushchiye v sebya pod'yemy i spuski, krivyye malogo radiusa, krivyye bol'shogo radiusa) podvizhnogo sostava, kharakternykh dlya sushchestvuy-ushchikh regional'nykhpodrazdeleniy seti OAO "RZHD". Otchet o NIR. Ch. 2 [Development and designation of three representative traffic routes (straight lines, including ups and downs, curves of small radius, curves of large radius) of rolling stock, typical for the existing regional divisions of the Russian Railways network. Research report. Pt 2]. Saint Petersburg, PGUPS [Saint Petersburg State Transport University] Publ., 2014, 72 p. (In Russian)

15. Vorob'yev A. A. Matematicheskoye modelirova-niye parametrov kontakta kolesa s rel'som dlya razlichnykh usloviy ekspluatatsii vagonov [Mathematical modeling of

wheel-rail contact parameters for different conditions of car operation]. VestnikIPEM: Tekhnikazheleznykh dorog [IPEM [Institute of Natural Monopoly Problems] Bulletin: Railway Engineering], 2016, no. 1 (33), pp. 34-41. (In Russian)

Received: February 04, 2021 Accepted: February 11, 2021

Authors' information:

Alina V. SAIDOVA - PhD in Engineering; av-saidova@yandex.ru

Veronika I. FEDOROVA - PhD in Engineering; nika.veronika-fedorova@yandex.ru Yuriy B. ZHITKOV - PhD in Engineering; zhitkov-nvc@yandex.ru

Igor V. FEDOROV - fedorov281973@yandex.ru Alexander N. GRISHAEV - grishaevan@pgkweb.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.