CC BY
56
Подвижной состав
63
УДК 629.4.027
ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ БАЛКИ
А.А. Романова
Аннотация
Повышение ресурса соединительной балки достигается упрощением конструкции соединительной балки, отказа от использования дорогих штампов для изготовления балки, уменьшением массы. Рассмотрены различные схемы нагружения соединительной балки: равномерно-распределенная, продольная, поперечная перевалка без завала на скользуны, поперечная перевалка с завалом на скользуны.
Ключевые слова: соединительная балка; нижний лист; верхний лист; концентрация напряжения; поперечная перевалка; продольная перевалка
Введение
В настоящее время на железнодорожном транспорте эксплуатируется большое количество восьмиосных цистерн для перевозки нефтепродуктов, одним из элементов ходовой части которых являются штампосварные соединительные балки.
В процессе эксплуатации восьмиосных вагонов соединительная балка тележки является одним из наиболее слабых звеньев. Первые трещины появляются в соединительных балках уже через 2-6 лет эксплуатации.
Причина ухудшения технического состояния соединительных балок заключается в том, что с 1993 г. АО «АЗОВМАШ» прекратило выпуск соединительных балок, а серийное производство балок в России в настоящее время не организовано. Отсутствие серийного производства соединительных балок не позволяет заменять соединительные балки со значительным сроком эксплуатации новыми.
Существующие конструкции соединительных балок имеют сложную форму, обладают значительным весом и требуют для изготовления применения сложной штамповой оснастки.
1. Обзор и анализ работ по созданию и совершенствованию соединительных балок
Известны следующие конструкции соединительных балок:
- литые;
- штампосварные соединительные балки:
- производства АО «АЗОВМАШ»;
- производства ГПО «УРАГВАГОНЗАВОД».
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/1
64
Подвижной состав
2. Постановка задачи исследования
- определить основные направления совершенствования конструкции;
- провести многократно расчеты конструкции с целью уменьшения зон с концентрацией напряжений;
- провести многократно расчеты конструкции с целью уменьшения зон с концентрацией напряжений;
- разработать усовершенствованную конструкцию;
- провести статические и усталостные испытания.
3. Определение направлений совершенствования соединительных балок
3.1 Анализ технического состояния соединительных балок в эксплуатации
Техническое состояние балок в эксплуатации зависит от:
- года постройки;
- географического региона эксплуатации цистерн;
- наличия кривых участков пути;
- качества деповского ремонта;
- качества изготовления.
3.2 Разработка предложений по совершенствованию конструкций соединительных балок
Предлагается несколько направлений по совершенствованию соединительных балок восьмиосных вагонов:
- оптимизация формы, снижающая концентрацию напряжений;
- обработка швов;
- выбор допусков на сборочные единицы, обеспечивающие минимальные напряжения;
- технология изготовления, обеспечиваемая сваркой.
4. Исследование НДС соединительной балки и выбор параметров 4.1 Анализ нагруженности соединительной балки
Выбор параметров новой конструкции производился на основе, анализа напряженно-деформированного состояния (далее НДС) возникающего в элементах конструкции, при различных режимах нагружения. НДС соединительной балки определялось на основе компьютерного моделирования. Определение НДС, возникающего в конструкции, производилось методом конечных элементов.
Рассматривались три основные схемы нагружения соединительной балки: поперечная перевалка без завала на скользуны, поперечная перевалка с завалом на скользуны, продольная перевалка, дополнительно
2004/1
Известия Петербургского университета путей сообщения
Подвижной состав
65
рассматривался режим когда нагрузка равномерно распределяется по всей опорной поверхности подпятника.
Расчеты показали, что предложенная конструкция разработанной соединительной балки позволила повысить прочностные характеристики и долговечность.
5. Конструктивная схема разработанной соединительной балки
5.1. Описание разработанной соединительной балки
В результате проведенных исследований, были выявлены недостатки существующих соединительных балок восьмиосных вагонов и была разработана новая конструкция соединительной балки, которая отличается конструкцией, массой и не требует для изготовления сложной штамповой оснастки.
Данная конструкция соединительной балки отличается от ранее предложенных балок толщиной верхнего и нижнего листов, увеличенным радиусом верхнего подкрылка, усовершенствованной конструкцией нижнего листа. В разработанной конструкции соединительной балки, содержащей соединённые сваркой верхний лист, продольные рёбра жёсткости, нижний лист изогнутой формы, подпятник, пятниковые плиты с пятниками, центральные и крайние скользуны, расположенные на подкрылках, в отличие от ранее изготовленных балок пятниковые плиты выполнены с закруглением их концевых частей, нижний лист раскроен из одного листа и выполнен методом гибки, а радиус сопряжения верхнего подкрылка с верхним листом выполнен в пределах 130-150 мм. Толщина верхнего листа в сравнении с ранее производимыми балками увеличена и составляет 30±1 мм. Толщина нижнего листа также увеличена и составляет 26±1 мм. Верхний, нижний лист и ребра выполняются из стали 09Г2С 375 класса прочности, а пятники и подпятник выполняются из той же стали 325 класса прочности.
Такое выполнение соединительной балки позволяет повысить её усталостную прочность за счёт ликвидации зон - концентраторов напряжений и упростить её конструкцию за счёт выполнения нижнего листа из одного раскроя.
6. Экспериментальные исследования
Разработанная модель соединительной балки 1500.00.00.000, изготовлена на АО «Центросвар» г. Тверь. Два опытных образца соединительных балок четырехосных тележек подвергаются испытаниям на опытной базе ГУП НВЦ «Вагоны» ст. Предпортовая. На этапе отработки конструкции большое значение имело экспериментальное исследование НДС как в условиях эксплуатации, так и при действии испытательных нагрузок, имитирующих эксплуатационные. Проводятся статические и усталостные испытания соединительной балки.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/1
66
Подвижной состав
7. Заключение
Повышение ресурса соединительной балки достигается упрощением конструкции, отказа от использования дорогих штампов для изготовления балки, уменьшением массы балки. Предложенная конструкция соединительной балки позволяет повысить её усталостную прочность за счёт ликвидации зон - концентраторов напряжений и упростить её конструкцию за счёт выполнения нижнего листа из одного раскроя.
8. Литература:
Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных), ГосНИИВ-ВНИИЖТ, Москва, 1996г.
Типовой технологический процесс на ремонт соединительной балки четырехосной тележки. ТК-232.
Инструкция по сварке и наплавке при ремонте вагонов и контейнеров РТМ 32 ЦВ 20188: М, Транспорт, 1989.
Исследование прочностных качеств унифицированной соединительной балки 8-осных вагонов: Отчет /ПО Ждановтяжмаш/; Руководитель темы М.Б. Кельрих.-Жданов. 1979
УДК 629.424
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РЕСУРСА ПРИВОДА ПОДВАГОННОГО ГЕНЕРАТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАТКОВОГО СТЕНДА
Н.В. Смирнов
Аннотация
Были произведены исследования по динамике взаимодействия колес со стыковыми неровностями на катковом стенде. Выбраны критерии подобия между результатами, полученными на стенде, и на реальном рельсовом пути. Построены модели неровностей на катковом стенде, эквивалентные стыковым неровностям рельсов по двум критериям: максимальному вертикальному ускорению и скорости в момент соударения. Получен критерий подобия для скорости движения колесной пары на стенде и по рельсовому пути. Разработана методика проведения ресурсных испытаний привода подвагонного генератора.
Ключевые слова: катковый стенд; испытания вагонов; подвагонный генератор; стыковые неровности
2004/1
Известия Петербургского университета путей сообщения
