CC BY
29
УДК 629.463.027.1.004.69
В. Ф. УШКАЛОВ, Т. Ф. МОКРИИ, И. Ю. МАЛЫШЕВА, И. А. МАЩЕНКО, Д. И. ГРИЦЕНКО (ИТМ НАНУ и НКАУ)
ВЛИЯНИЕ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ПОЛУВАГОНОВ С ТЕЛЕЖКАМИ МОДЕЛИ 18-100
ЗАМЕНЫ СТАНДАРТНОГО ПРОФИЛЯ КОЛЕС ПРОФИЛЕМ ИТМ-73
На n^craBi результапв теоретичных i експериментальних дослiджень оцiнений вплив на динамiчнi якос-Ti вантажних вагошв з вiзками моделi 18-100 замши стандартних колic колесами з профшем 1ТМ-73.
На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований оценено влияние на динамические качества грузовых вагонов с тележками модели 18-100 замены стандартных колес колесами с профилем ИТМ-73.
Based on the results of theoretical and experimental studies, the effect of change of standard wheels by wheels with ITM-73 profile on dynamic performance of freight wagons with 18-100 trucks is evaluated.
Трехэлементные грузовые тележки модели 18-100 наряду с положительными чертами (простота конструкции, невысокая стоимость производства, технологичность в ремонте и т. д.) обладают рядом недостатков, среди которых склонность к самовозбуждению колебаний виляния, повышенный износ элементов клиновой системы, потребность в частых переточках колесных пар из-за предельного износа гребней и др.
На основании результатов теоретических исследований ИТМ НАНУ и НКАУ предложена комплексная модернизация [1] (с сохранением основных наиболее металлоемких элементов) тележек грузовых вагонов модели 18-100 за счет использования трех элементов компании А. 8ШсИ (боковых упруго-катковых скользунов постоянного контакта, усовершенствованной клиновой системы демпфирования, эластомер-ных прокладок между пятником и подпятником вагона) и замены стандартного профиля колес износостойким профилем ИТМ-73.
Эффективность такой модернизации подтверждена данными экспериментальных исследований, проведенных ВНИИЖТ, УкрНИ-ИВ, ДИИТ и ИТМ НАНУ и НКАУ: увеличивается диапазон эксплуатационных скоростей движения порожних грузовых вагонов (за счет возрастания критической скорости); улучшаются показатели их динамических качеств; на порядок увеличивается ресурс элементов системы рессорного подвешивания и демпфирования колебаний; существенно уменьшается износ элементов пятникового узла; примерно в 2...2,5 раза уменьшается интенсивность износа гребней колес по сравнению со стандартными колесами [1] и т. д.
В качестве примера на рис. 1 показаны полученные при ходовых динамических испытаниях, проведенных ДИИТ с участием ИТМ, коэффициенты горизонтальной динамики КдГ
порожних полувагонов с типовыми (а), комплексно модернизированными (б) и модернизированными только устройствами компании А. 8ШсИ (профиль колес стандартный) (в) тележками. Вагоны ко времени испытаний имели пробег около 100 тыс. км в составе маршрутного поезда на участке Кривой Рог-Кошице. Горизонтальной штриховой линией на рис. 1 нанесен допустимый уровень Кдг .
Как видим, у вагонов с модернизированными тележками диапазон скоростей движения, при котором значения Кдг ниже допускаемого
уровня, существенно шире, чем у типового вагона. Следует отметить, что лучшие динамические показатели у вагона с модернизированными тележками, которые оборудованы колесами со стандартным профилем обода. Однако интенсивность износа таких колес очень высока. Замена стандартных колес колесами с профилем ИТМ-73 позволяет существенно снизить износ гребней при сохранении приемлемых динамических качеств вагона в широком диапазоне скоростей движения.
Указанная модернизация предлагается для широкомасштабного внедрения на железных дорогах Украины, а также других стран СНГ и Балтии. В настоящее время на отечественных вагоноремонтных заводах уже модернизировано свыше 700 тележек для полувагонов, которые эксплуатируются в маршрутных поездах.
кдг 0,4 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6
50 60 70 80 90 100 V, км/ч а
кдг
0,4 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6
50 60 70 80 90 100 V км/ч б
кдг
0,4 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6
50 60 70 80 90 100 V км/ч в
Рис. 1
I■... I■■■■I■... I ■... I ■ ■■■ I ■
-------Г^--------
1 | • т • • 1, ' • 1 • • ■ 1111
"ЧИР •.. • • • •• ,
'п^ИГ • • »
• • . : .
Несмотря на то, что колеса с профилем ИТМ-73 предназначены для эксплуатации только совместно со скользунами постоянного контакта (в модернизированных тележках), на практике может оказаться, что одна или несколько колесных пар с таким профилем будут установлены (по ошибке) в немодернизирован-ные тележки.
Целью данной работы является оценка с точки зрения влияния на динамические качества полувагона последствий установки колес с профилем ИТМ-73 в немодернизированных тележках.
Ниже приведены некоторые результаты расчетов и проведенных ДИИТ [2] ходовых динамических испытаний полувагонов с не-модернизированными тележками при использовании колес с разными профилями ободьев.
Исследования показали, что критическая скорость вагонов с типовыми (немодернизи-рованными) тележками модели 18-100 и стандартным неизношенным профилем колес выше, чем вагонов с такими же тележками и износостойким профилем колес ИТМ-73. С ростом износа колес критическая скорость падает, однако, при одинаковом пробеге у экипажей, имеющих колеса с профилем ИТМ-73, она изменяется по сравнению с типовым вагоном менее резко.
Расчетные и экспериментальные данные о критических скоростях при разных пробегах порожних полувагонов даны в таблице.
Таблица
Пробег вагона, тыс. км Критическая скорость вагона с колесами (км/ч) на бесстыковом (стыковом) пути , имеющими профиль
стандартный ИТМ-73
расчет эксперимент расчет эксперимент
0 130 120 80 70
160 75 60 (50) 75 60 (50)
На рис. 2 приведены расчетные показатели динамических качеств порожних полувагонов (вертикальные ё и горизонтальные поперечные у ускорения кузова, коэффициент горизонтальной динамики КдГ ) при нулевом пробеге
(сплошные линии на графиках), когда колеса не-изношены, и пробеге до среднего износа (пунктирные линии на графиках) стандартных колес (толщина гребня 29 мм). При этом колеса с профилем ИТМ-73 имеют толщину гребня 31 мм.
Профили изношенных колес получены по профилограммам, которые сняты с колес опытных полувагонов, проходящих эксплуатационные испытания в маршрутных поездах.
Горизонтальными штриховыми линиями на рис. 2 и далее нанесены нормативные [2] уровни показателей, соответствующие удовлетворительному ходу вагона. Расчеты проведены с учетом неровностей пути, находящегося в хорошем состоянии.
2, м/с 10 -г-
8 --
6 -4 -2 -0
-стандарт.(неизнош.)
— стандарт. (изнош.) -А-ИТМ-73 (неизнош.)
ИТМ-73 (изнош.) -----[*]
■й-
-+-
+
40
50
60
70 80
—I-
90 V, км/ч
Аналогичное сравнение, сделанное по результатам проведенных ДИИТ ходовых динамических испытаний порожних полувагонов после пробега ~ 160 тыс. км (рис. 3), также показало, что динамические качества вагона, имеющего колеса с профилем ИТМ-73, в целом не хуже, чем вагона со стандартными колесами. Этот вывод справедлив для случаев движения экипажей как по бесстыковому (линии с темными маркерами), так и по стыковому (линии со светлыми маркерами) пути.
у, м/с
10
/ / /
-••'.Л'
-- -1-1-1- -1-
40 50 60 70
КДГ
80 90 V, км/ч
0,8 -0,6 -0,4 0,2
0
40
90 V, км/ч
Рис. 2
Из анализа графиков на рис. 2 видно, что в случае изношенных колес (пунктирные линии с соответствующими маркерами) показатели у
и КдГ , характеризующие колебания полувагонов в горизонтальной поперечной плоскости, ухудшаются по сравнению с аналогичными показателями вагонов с неизношенными колесами (сплошные линии) и при скоростях движения экипажей выше 70 км/ч (по Кдг ) или 50 км/ч
(по у) превышают допустимые уровни. При этом полувагоны со стандартными колесами и колесами с профилем ИТМ-73 при одинаковом пробеге имеют близкие максимальные допустимые скорости движения.
м/с2 ----♦----стандарт. (бесстык. путь)
10 п------о----стандарт. (стык. путь)
8 --
6 --
4 --
----ИТМ-73 (бесстык. путь)
... -д----ИТМ-73 (стык. путь)
-----[*]
..Д
+
+
4-
40
50
60
70 V, км/ч
у, м/с
10 8 6
4
2 6■
40
50
60
70 V, км/ч
дг
0,8 --
0,6
0,4 -I----------^^ЛИ^А:
0,2 -0
40
50
60
Рис. 3
70 V, км/ч
2
0
0
1
0
1
Выводы
Если в грузовом вагоне с немодернизирован-ными тележками одна или несколько колесных пар окажутся с профилем колес ИТМ-73, динамические качества такого вагона останутся примерно на том же уровне, что и серийного вагона с изношенными стандартными колесами.
К сожалению, этот уровень чрезвычайно низкий. Как показал эксперимент, безопасная скорость движения порожних полувагонов при движении по стыковому пути до 50 км/ч, по бесстыковому - 60 км/ч. Для того, чтобы порожние вагоны могли эксплуатироваться со скоростями до 90 км/ч, тележку модели 18-100 необходимо комплексно модернизировать.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Hansen W. M. Gregg Комплексная модернизация тележек 18-100 для снижения износа ко-
лес и повышения ходовых качеств грузовых вагонов / W. M. Gregg Hansen, А. Д. Лашко,
B. Ф. Ушкалов и др. // Вкник Дншропетров-ського нащонального ушверситету залiзнич-ного транспорту теш академша В. Лазаряна. -Вип. 5. -Д.: Вид-во Дншропетр. нац. ун-ту за-лiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна, 2004. -
C. 215-219.
2. Коротенко М. Л. Результаты сравнительных динамических ходовых испытаний полувагонов с различными типами профиля колес / М. Л. Коротенко, С. А. Кострица, Р. Б. Грановский и др. // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тез. докл. 65 Международной научно-практической конференции. -Д.: ДИИТ, 19, 20 мая 2005 г.
3. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1 520 мм (несамоходных) / Гос. НИИВ - ВНИИЖТ. - М.: Гос. НИИВ - ВНИИЖТ, 1996. - 319 с.
Поступила в редколлегию 24.11.2005.
