Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями
Выполнен анализ влияния толщины гребня неизношенных и изношенных колес на динамические качества и износ колес грузового вагона с комплексно модернизированными тележками и диагональными связями между боковыми рамами....
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
2010
|
| Schriftenreihe: | Техническая механика |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88104 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, И.В. Подъельников // Техническая механика. — 2010. — № 3. — С. 8-13. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-88104 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-881042015-11-08T03:02:28Z Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Подъельников, И.В. Выполнен анализ влияния толщины гребня неизношенных и изношенных колес на динамические качества и износ колес грузового вагона с комплексно модернизированными тележками и диагональными связями между боковыми рамами. Виконано аналіз впливу товщини гребеня незношених та зношених коліс на динамічні якості та знос коліс вантажного вагона з комплексно модернізованими візками та діагональними зв’язками між боковими рамами. The influence of unworn and worn wheels flange thickness on a dynamic performance and wear of the freight car wheels with complexly improved trucks and diagonal coupling between side frames is analyzed. 2010 Article Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, И.В. Подъельников // Техническая механика. — 2010. — № 3. — С. 8-13. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1561-9184 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88104 629.4.625.242 ru Техническая механика Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Выполнен анализ влияния толщины гребня неизношенных и изношенных колес на динамические качества и износ колес грузового вагона с комплексно модернизированными тележками и диагональными связями между боковыми рамами. |
| format |
Article |
| author |
Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Подъельников, И.В. |
| spellingShingle |
Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Подъельников, И.В. Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями Техническая механика |
| author_facet |
Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Подъельников, И.В. |
| author_sort |
Ушкалов, В.Ф. |
| title |
Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями |
| title_short |
Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями |
| title_full |
Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями |
| title_fullStr |
Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями |
| title_full_unstemmed |
Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями |
| title_sort |
влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями |
| publisher |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88104 |
| citation_txt |
Влияние толщины гребня колес на их износ и динамические качества грузового вагона с модернизированными тележками, оборудованными диагональными связями / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, И.В. Подъельников // Техническая механика. — 2010. — № 3. — С. 8-13. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Техническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT uškalovvf vliânietolŝinygrebnâkolesnaihiznosidinamičeskiekačestvagruzovogovagonasmodernizirovannymiteležkamioborudovannymidiagonalʹnymisvâzâmi AT mokrijtf vliânietolŝinygrebnâkolesnaihiznosidinamičeskiekačestvagruzovogovagonasmodernizirovannymiteležkamioborudovannymidiagonalʹnymisvâzâmi AT malyševaiû vliânietolŝinygrebnâkolesnaihiznosidinamičeskiekačestvagruzovogovagonasmodernizirovannymiteležkamioborudovannymidiagonalʹnymisvâzâmi AT podʺelʹnikoviv vliânietolŝinygrebnâkolesnaihiznosidinamičeskiekačestvagruzovogovagonasmodernizirovannymiteležkamioborudovannymidiagonalʹnymisvâzâmi |
| first_indexed |
2025-07-06T15:48:37Z |
| last_indexed |
2025-07-06T15:48:37Z |
| _version_ |
1836913177013518336 |
| fulltext |
УДК 629.4.625.242
В.Ф. УШКАЛОВ, Т.Ф. МОКРИЙ, И.Ю. МАЛЫШЕВА, И.В. ПОДЪЕЛЬНИКОВ
ВЛИЯНИЕ ТОЛЩИНЫ ГРЕБНЯ КОЛЕС НА ИХ ИЗНОС И
ДИНАМИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ГРУЗОВОГО ВАГОНА С
МОДЕРНИЗИРОВАННЫМИ ТЕЛЕЖКАМИ, ОБОРУДОВАННЫМИ
ДИАГОНАЛЬНЫМИ СВЯЗЯМИ
Выполнен анализ влияния толщины гребня неизношенных и изношенных колес на динамические ка-
чества и износ колес грузового вагона с комплексно модернизированными тележками и диагональными
связями между боковыми рамами.
Виконано аналіз впливу товщини гребеня незношених та зношених коліс на динамічні якості та знос
коліс вантажного вагона з комплексно модернізованими візками та діагональними зв’язками між боковими
рамами.
The influence of unworn and worn wheels flange thickness on a dynamic performance and wear of the
freight car wheels with complexly improved trucks and diagonal coupling between side frames is analyzed.
Современный железнодорожный парк грузовых вагонов Украины вклю-
чает в себя более 12 тысяч грузовых вагонов, оборудованных комплексно мо-
дернизированными тележками по проекту С03.04.
Одним из путей дальнейшего совершенствования модернизации тележек
может быть установка диагональных связей между боковыми рамами для
уменьшения их забегания. В данной работе оценено влияние толщины гребня
неизношенных и изношенных колес на динамические качества и износ колес
полувагона с трехэлементными тележками модели 18-100, не только ком-
плексно модернизированными [1], но и дополнительно оборудованными диа-
гональными связями между боковыми рамами. Рассматривались колеса,
имеющие профиль ИТМ-73 с разной толщиной гребней: 33, 31, 29 и 27 мм.
Типовые формы изношенных профилей ИТМ-73 описаны в статье [2].
Исследовалось взаимодействие таких колес с неизношенным рельсом Р65,
имеющим подуклонку 1/20.
Оценка влияния толщины гребня неизношенных и изношенных ко-
лес на динамические характеристики вагона. Для анализа влияния толщи-
ны гребня колес на динамические характеристики полувагона с модернизиро-
ванными тележками рассматривалось его движение в порожнем состоянии по
прямым участкам пути со скоростями 60, 80, 100 и 120 км/ч. Динамические
качества экипажа оценивались по нормируемым максимальным значениям
вертикальных и поперечных горизонтальных ускорений пятников кузова, от-
несенным к ускорению свободного падения ( /g, /g), а также по значе-
ниям рамных сил в долях осевой нагрузки (Нр/Po). Результаты расчетов по-
лучены путем численного интегрирования дифференциальных уравнений ко-
лебаний экипажа с учетом вертикальных и горизонтальных поперечных неров-
ностей пути, соответствующих его «хорошему» состоянию. На рис. 1 – 3 пред-
ставлены зависимости от скорости расчетных динамических показателей ва-
гона, оборудованного комплексно модернизированными тележками с диаго-
нальными связями между боковыми рамами и без них, при неизношенных
колесах с различной толщиной гребня. На рис. 4 – 6 показаны аналогичные
характеристики вагона при изношенных колесах.
ПZ ПY
В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева, И.В. Подельников, 2010
Техн. механика. – 2010. – № 3.
8
0
0,2
0,4
0,6
0,8
27293133
Толщина гребня, мм
Ри
с. 1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
27293133
Толщина гребня, мм
Ри
с. 2
Hp/Po
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
27293133
Толщина гребня, мм
Ри
gZ П /
gY П /
с. 3
9
0
0,2
0,4
0,6
0,8
27293133
Толщина гребня, мм
gZ П /
Рис. 4
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
27293133
Толщина гребня, мм
gY П /
Рис. 5
Hp/Po
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
27293133
Толщина гребня, мм
Рис. 6
На этих рисунках разные маркеры в обозначениях линий соответствуют
динамическим показателям вагона при различных скоростях движения:
10
«квадрат» – 60 км/ч, «треугольник» – 80 км/ч, «кружок» – 100 км/ч, «ромб» –
120 км/ч. Тонкими пунктирными линиями нанесены показатели полувагона с
модернизированными тележками без введения диагональных связей, тонкими
сплошными линиями – с введением диагональных связей между боковыми
рамами. Горизонтальными утолщенными линиями на рисунках показаны ус-
тановленные нормами [3] предельные уровни показателей для «отличного»
(пунктирные линии), «хорошего» (штриховые линии) и «допустимого»
(сплошные линии) хода грузового вагона.
Из анализа приведенных рисунков видно, что изменение толщины гребня
неизношенных и изношенных колес в пределах 33 – 27 мм влияния на верти-
кальные ускорения пятников кузова не оказывает как при наличии диаго-
нальных связей, так и без них.
Горизонтальные ускорения пятников, с уменьшением толщины гребня
неизношенных колес от 33 мм до 27 мм, снижаются на 30% у вагона без диа-
гональных связей и практически не изменяются у вагона с диагональными
связями. При уменьшении толщины гребня вследствие износа колес горизон-
тальные ускорения пятников увеличиваются, особенно при повышенных ско-
ростях движения экипажа. Это характерно как для вагона с диагональными
связями, так и без них.
Рамные силы с уменьшением толщины гребня неизношенных колес у ва-
гона без диагональных связей снижаются в значительной степени при скоро-
стях движения 100 км/ч и выше. При наличии диагональных связей снижение
рамных сил существенно при скоростях около 120 км/ч.
Следует отметить, что нормируемые показатели динамики порожнего
полувагона с неизношенными колесами независимо от начальной толщины
гребня и наличия диагональных связей не превышают допускаемых значений
во всем диапазоне изменения скоростей движения. В случае изношенных ко-
лес (при толщине гребня 31 мм и ниже) рамные силы превышают допускае-
мые уровни независимо от наличия диагональных связей при скорости дви-
жения вагона 120 км/ч, остальные нормируемые показатели динамики оста-
ются в пределах допускаемых значений.
Оценка влияния толщины гребней неизношенных и изношенных
колес вагона на их износ. Известно, что наибольший износ колес и рельсов
происходит под действием боковых сил на криволинейных участках пути.
Поэтому нормы содержания пути в крутых кривых предусматривают значи-
тельное уширение колеи [4] по сравнению с прямыми участками пути. Это
обеспечивает возможность значительного поперечного смещения колесной
пары, что в свою очередь снижает вероятность интенсивного гребневого кон-
такта и обеспечивает лучшее вписывание в кривую. Увеличение поперечного
смещения колесной пары в кривой также может быть достигнуто уменьшени-
ем первоначальной толщины гребня колеса.
Ниже описаны результаты расчетов вписывания в кривую радиусом
300 м груженого полувагона с комплексно модернизированными тележками
при наличии диагональных связей между боковыми рамами и без них. По ре-
зультатам расчетов оценена целесообразность (с точки зрения снижения из-
носа гребней колес) увеличения зазора между гребнем колеса и рабочей гра-
нью головки рельса за счет применения колес с первоначальной толщиной
гребня, меньшей 33 мм (обычно применяемой для колес). В качестве показа-
теля износа неизношенных колес принималась удельная работа сил трения на
галтели, так как именно эта часть контактирует с рабочей выкружкой неиз-
11
ношенного рельса Р65. Для изношенных колес с профилем ИТМ-73 в качест-
ве показателя износа принималась работа сил трения на гребне колеса, так
как по мере износа колеса его очертание изменяется [2] и зона контакта с бо-
ковой поверхностью рельса перемещается на гребень.
На рис. 7, 8 показаны зависимости от толщины гребня показателя износа
соответственно галтели и гребня набегающих на наружный рельс неизно-
шенных и изношенных колес при различной скорости движения экипажа с
модернизированными тележками без диагональных связей (рис. 7а, 8а) и при
их наличии (рис 7б, 8б).
а) б)
А галтель, кНм/м
0
0,04
0,08
0,12
0,16
0,2
33 31 29 27
Толщина гребня, мм
Агалтель , кНм/м
0
0,04
0,08
0,12
0,16
0,2
33 31 29 27
Толщина гребня, мм
Рис. 7
а) б)
А гребень , кНм/м
0
0,01
0,02
0,03
0,04
33 31 29 27
Толщина гребня, мм
А гребень, кНм/м
0
0,01
0,02
0,03
0,04
33 31 29 27
Толщина гребня, мм
Рис. 8
На рисунках приняты следующие обозначения столбиков: «белый цвет»
соответствует износу колес при движении вагона по кривой со скоростью
40 км/ч, «серый цвет» – 60 км/ч, «черный цвет» – 80 км/ч.
Из этих рисунков видно, что с уменьшением толщины неизношенных
гребней колес от 33 мм до 27 мм показатель их износа несколько снижается
для тележек без диагональных связей. Наибольшее снижение имеет место при
скорости 60 км/ч (около 20 %). При наличии диагональных связей показатель
износа не изменяется.
С уменьшением толщины гребня изношенного колеса износ гребня не-
сколько увеличивается при наличии диагональных связей и без них. Особен-
но это характерно при уменьшении толщины гребня вследствие износа с
31 мм до 29 мм. Это объясняется существенным изменением формы поверх-
ности катания по мере износа колеса. Необходимо отметить, что здесь пока-
затель износа гребня Агребень отражает суммарный износ всей его рабочей час-
ти, а не только точки, в которой измеряется износ гребня колеса (18 мм от
вершины гребня).
12
13
Из приведенных расчетов следует, что наличие диагональных связей рез-
ко снижает износ галтели (для неизношенного колеса) и гребня (для изно-
шенного колеса).
Выводы. Уменьшение первоначальной толщины гребня неизношенных
колес не оказывает влияния на вертикальные динамические показатели ваго-
на, улучшает горизонтальные показатели, а также снижает износ колес при
движении вагона в кривых.
При уменьшении толщины гребня колес вследствие износа вертикальные
динамические показатели вагона не изменяются, а горизонтальные ухудша-
ются при повышенных скоростях движения.
Введение в тележку диагональных связей между боковыми рамами при-
водит к улучшению динамических показателей колебаний вагона в горизон-
тальном направлении, особенно заметному при повышенных скоростях дви-
жения вагона, и значительному снижению износа колес в кривых.
1. Ушкалов В. Ф. Модернізація ходових частин вантажних вагонів / В. Ф. Ушкалов, Т. Ф. Мокрій,
М. М. Жечев, І. О. Серебряний, І. Ю. Малишева // Залізничний транспорт України. – 2003. – № 5. –
С. 33 – 36.
2. Ушкалов В. Ф. Типовые формы изношенных профилей колес / В. Ф. Ушкалов, И. В. Подъельников // Тех-
ническая механика. – 2009. – №1. – С. 50 – 55.
3. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) /
Гос. НИИВ – ВНИИЖТ. – Москва : Гос. НИИВ – ВНИИЖТ, 1996. – 319 с.
4. Інструкція з улаштування та утримання колії залізниць України / Міністерство транспорту та зв’язку
України. Державна адміністрація залізничного транспорту України. Головне управління колійного гос-
подарства. – Київ, 2006. – 336 с.
Институт технической механики Получено 25.05.10,
НАН Украины и НКА Украины, в окончательном варианте 25.05.10
Днепропетровск
|