Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес
Цель работы заключалась в оценке влияния увеличения угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки грузового вагона на износ его колес. Применялись методы статистической динамики, численного интегрирования, математической статистики, теории колебаний....
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
2014
|
| Schriftenreihe: | Техническая механика |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88488 |
| 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 угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева // Техническая механика. — 2014. — № 3. — С. 23-27. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-88488 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-884882015-11-17T03:01:45Z Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Цель работы заключалась в оценке влияния увеличения угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки грузового вагона на износ его колес. Применялись методы статистической динамики, численного интегрирования, математической статистики, теории колебаний. Мета роботи полягала в оцінці впливу збільшення кута нахилу робочої частини гребеня незношеного колеса комплексно модернізованого візка вантажного вагона на знос його коліс. Застосовувалися методи статистичної динаміки, чисельного інтегрування, математичної статистики, теорії коливань. The work objective was to estimate the effects of an increase in the slope of the working portion of the flange of an unworn wheel for a comprehensively retrofitted bogie of the freight car on wear of its wheels. Methods of statistic dynamics, numerical integration, mathematical modelling, vibration theory were used. 2014 Article Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева // Техническая механика. — 2014. — № 3. — С. 23-27. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1561-9184 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88488 629.2 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 |
Цель работы заключалась в оценке влияния увеличения угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки грузового вагона на износ его колес. Применялись методы статистической динамики, численного интегрирования, математической статистики, теории колебаний. |
| format |
Article |
| author |
Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. |
| spellingShingle |
Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес Техническая механика |
| author_facet |
Ушкалов, В.Ф. Мокрий, Т.Ф. Малышева, И.Ю. |
| author_sort |
Ушкалов, В.Ф. |
| title |
Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес |
| title_short |
Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес |
| title_full |
Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес |
| title_fullStr |
Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес |
| title_full_unstemmed |
Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес |
| title_sort |
влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес |
| publisher |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88488 |
| citation_txt |
Влияние угла наклона рабочей части гребня неизношенного колеса комплексно модернизированной тележки на износ колес / В.Ф. Ушкалов, Т.Ф. Мокрий, И.Ю. Малышева // Техническая механика. — 2014. — № 3. — С. 23-27. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Техническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT uškalovvf vliânieuglanaklonarabočejčastigrebnâneiznošennogokolesakompleksnomodernizirovannojteležkinaiznoskoles AT mokrijtf vliânieuglanaklonarabočejčastigrebnâneiznošennogokolesakompleksnomodernizirovannojteležkinaiznoskoles AT malyševaiû vliânieuglanaklonarabočejčastigrebnâneiznošennogokolesakompleksnomodernizirovannojteležkinaiznoskoles |
| first_indexed |
2025-07-06T16:16:56Z |
| last_indexed |
2025-07-06T16:16:56Z |
| _version_ |
1836914958430896128 |
| fulltext |
23
УДК 629.2
В. Ф. УШКАЛОВ, Т. Ф. МОКРИЙ, И. Ю. МАЛЫШЕВА
ВЛИЯНИЕ УГЛА НАКЛОНА РАБОЧЕЙ ЧАСТИ ГРЕБНЯ
НЕИЗНОШЕННОГО КОЛЕСА КОМПЛЕКСНО МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ
ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА НА ИЗНОС КОЛЕС
Цель работы заключалась в оценке влияния увеличения угла наклона рабочей части гребня неизно-
шенного колеса комплексно модернизированной тележки грузового вагона на износ его колес. Применя-
лись методы статистической динамики, численного интегрирования, математической статистики, теории
колебаний.
Для дальнейшего совершенствования комплексной модернизации тележек ранее был разработан
профиль колес ИТМ-73-01, обеспечивающий их конформный контакт с изношенными рельсами в кривых
малого и среднего радиусов. В настоящей статье представлено семейство профилей ободьев колес, кото-
рые при неизменном очертании поверхности катания профиля ИТМ-73-01 отличаются максимальными
углами наклона рабочей части гребня: 70°, 71°, 72°, 73° и 74°. Приведены результаты теоретических ис-
следований процессов взаимодействия c рельсовой колеей грузовых вагонов с комплексно модернизиро-
ванными тележками и колесами с данными профилями при вписывании их в круговые кривые радиуса
300 м с различной степенью износа рельсов.
На основании анализа полученных результатов сделан вывод: увеличение сверх 70° максимального
угла наклона рабочей части гребня колес с разработанным профилем нецелесообразно. Это вызовет изме-
нение схемы взаимодействия грузовых вагонов с комплексно модернизированными тележками и пути, что
может стать причиной повышенного подреза гребней.
Мета роботи полягала в оцінці впливу збільшення кута нахилу робочої частини гребеня незношено-
го колеса комплексно модернізованого візка вантажного вагона на знос його коліс. Застосовувалися мето-
ди статистичної динаміки, чисельного інтегрування, математичної статистики, теорії коливань.
Для подальшого вдосконалення комплексної модернізації візків раніше було розроблено профіль
коліс ИТМ-73-01, що забезпечує їх конформний контакт зі зношеними рейками в кривих малого і серед-
нього радіусів. В даній статті наведено сімейство профілів ободів коліс, які при незмінному окресленні
поверхні катання профілю ИТМ-73-01 відрізняються максимальними кутами нахилу робочої частини
гребеня: 70°, 71°, 72°, 73° і 74°. Приведено результати теоретичних досліджень процесів взаємодії з рей-
ковою колією вантажних вагонів із комплексно модернізованими візками і колесами з цими профілями
при вписуванні їх у кругові криві радіуса 300 м із різним ступенем зносу рейок.
На основі аналізу отриманих результатів зроблено висновок: збільшення понад 70° максимального
кута нахилу робочої частини гребеня коліс із розробленим профілем недоцільно. Це викличе змінення
схеми взаємодії вантажних вагонів із комплексно модернізованими візками і колії, що може стати причи-
ною підвищеного підрізу гребенів.
The work objective was to estimate the effects of an increase in the slope of the working portion of the
flange of an unworn wheel for a comprehensively retrofitted bogie of the freight car on wear of its wheels. Meth-
ods of statistic dynamics, numerical integration, mathematical modelling, vibration theory were used.
The profile of the ITM-73-01 wheels has been previously developed for further improving a comprehensive
retrofit of bogies. This profile provides a conform contact with worn rails in curves of small and average radii.
The present paper deals with a family of profiles of wheel treads, which differ in maximum slopes of the working
portion of the flange (70º,71º,72º,73º and 74º), when a contour of a roll surface of the ITM-73-01 profile is not
changed.
Presented are the results of theoretic studies in processes of interactions between a rail gauge and the freight
cars with comprehensively retrofitted bogies and wheels with given profiles, when they fit in curves of 300 m
radius having various wear.
Based on the analysis of the results obtained, we can conclude: there is a little sense in increasing 70º a
maximum slope of the working portion of wheel flange with the profile developed in excess of 70º. This will
cause variations in the scheme of interactions between the freight cars with comprehensively retrofitted bogies
and the track, resulting in higher undercutting flanges.
С 2004 г. на железных дорогах Украины проводится широкомасштабное
внедрение комплексной модернизации тележек (КМТ) грузовых вагонов,
предложенной Иститутом технической механики Национальной академии
наук Украины и Государственного космического агенства Украины (ИТМ
НАНУ и ГКАУ) [1]. Одним из элементов этой модернизации является специ-
ально разработанный в ИТМ новый износостойкий профиль обода колеса
ИТМ-73 для уменьшения интенсивности износа колес и рельсов и облегчения
В. Ф. Ушкалов, Т. Ф. Мокрий, И. Ю. Малышева, 2014
Техн. механика. – 2014. – № 3.
24
вписывания вагонов в криволинейные участки пути. С помощью комплекс-
ной модернизации тележек удалось достичь более чем двукратного увеличе-
ния ресурса колеса по износу гребня, более чем десятикратного уменьшения
износа в клиновой системе гашения колебаний грузового вагона, снижения в
4 – 5 раз износа пятникового узла и др.
При проведении работ по совершенствованию данной модернизации бы-
ли выполнены исследования по созданию еще более износостойкого профиля
обода колес с учетом формы износа головок рельсов Р65. В результате был
получен новый профиль ИТМ-73-01, при использовании которого колесо
имеет конформный гребневой контакт с изношенными наружными рельсами
в круговых кривых малого и среднего радиусов. Улучшенные параметры
контакта колес с этим профилем и рельсов вызвали дальнейшее существен-
ное уменьшение гребневого износа [2]. Как показали результаты сравнитель-
ных эксплуатационных испытаний опытных вагонов, средняя интенсивность
износа гребней колес с профилем ИТМ-73-01 в 4 – 4,5 раза ниже, чем колес
со стандартным профилем.
Максимальный угол наклона рабочей части гребня колеса, обточенно-
го по профилю ИТМ-73-01, составляет 70°. Представляет интерес оценка
влияния дальнейшего увеличения данного угла на износ колес грузового ва-
гона с КМТ. Были построены модификации вышеупомянутого профиля с
максимальными углами 71°, 72°, 73° и 74° при неизменном очертании по-
верхности катания. Фрагмент семейства разработанных профилей колес по-
казан на рис. 1. Далее для удобства профили названы Р(70)–Р(74) с указанием
в скобках значения в градусах угла наклона гребня.
Рис. 1
Влияние на износ колес изменения угла оценивалось по результатам
расчетов вписывания груженых полувагонов с КМТ в круговые кривые ради-
уса 300 м с разной степенью износа наружных рельсов. Использовалась раз-
работанная математическая модель, позволяющая учитывать конструктивные
особенности разных типов вагонов и модернизируемых узлов тележек, а так-
же исследовать пространственные случайные колебания экипажей при дви-
жении по пути произвольного очертания в плане. Модель задаваемых возму-
щений отражает амплитудно-частотный состав реальных неровностей пути и
построена на основе записей показаний вагона-путеизмерителя, полученных
на участках пути хорошего состояния [2].
25
Для изношенных рельсов задавались профили (рис. 2), полученные пу-
тем усреднения измерений головок наружных рельсов в кривых малого ради-
уса, выполненных сотрудниками ИТМ на криволинейных участках Львов-
ской железной дороги. В качестве малоизношенного был выбран рельс с бо-
ковым износом 3,5 мм (линия 2), среднеизношенного – с боковым износом
7,8 мм (линия 3). Профиль неизношенного рельса Р65 показан на рис. 2 ли-
нией 1.
Рис. 2
Зависимости от угла наклона рабочей части гребня показателя макси-
мального гребневого износа А набегающих колес, полученные при расчетах
вписывания полувагонов, оборудованных КМТ с рассматриваемыми профи-
лями ободьев Р(70)–Р(74), в кривые со скоростью 60 км/ч, приведены на
рис. 3. Номера линий соответствуют таким состояниям рельсов: 1 – неизно-
шенные рельсы, 2 – малоизношенные, 3 – среднеизношенные. Термином
«гребневой износ» назван износ рабочих поверхностей галтели и гребня.
Рис. 3
Как видно, увеличение угла наклона гребня выше 72° вызывает возрас-
тание износа колес, и особенно существенно при среднеизношенных голов-
ках рельсов. Исходя из максимального гребневого износа, можно рекомендо-
вать значения , равные (70–71)°.
Распределение износа по поверхности катания набегающих колес, обто-
ченных по профилям Р(70), Р(71) и Р(74), построено на рис. 4 для случаев,
когда рельсы в кривой неизношенные (рис. 4 а), малоизношенные (рис. 4 б) и
среднеизношенные (рис. 4 в). Зоны контакта на колесах с профилем Р(70) во
всех случаях обширны, износ происходит равномерно, контакт приближается
0
100
200
70 71 72 73 74
Угол наклона гребня, град
А, Дж/м
1
2
3
1
2
3
26
к плотно конформному, и износ гребня осуществляется вблизи галтели. Ко-
леса с профилями Р(71), Р(74) взаимодействуют с рельсом не только поверх-
ностью катания, но и зонами гребня, расположенными близко к его вершине,
что ухудшает условия безопасности движения вагона. При этом чем больше
угол наклона рабочей части гребня колеса и износ головок рельсов, тем
больше интенсивность износа гребней колес.
Рис. 4
Схемы контакта колес с профилями Р(70) и Р(74) и среднеизношенного
наружного рельса представлены на рис. 5. Видно, что в первом случае про-
фили рабочих поверхностей пары «колесо–рельс» достаточно хорошо согла-
сованы и контакт является плотно конформным. Во втором случае увеличе-
ние угла наклона гребня приводит к тому, что контакт становится двухточеч-
ным, галтель не взаимодействует с рельсом, а зона контакта на гребне весьма
мала, что при интенсивном трении способствует развитию его подреза.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что увеличе-
ние максимального угла наклона рабочей части гребня ободьев с разработан-
ным профилем ИТМ-73-01 является нецелесообразным, так как вызовет из-
менение схемы взаимодействия грузовых вагонов с КМТ и пути, что может
стать причиной повышенного износа гребней
Профиль Р(70)
а)
б)
в)
Профиль Р(71) Профиль Р(74)
Профиль Р(70) Профиль Р(71) Профиль Р(74)
Профиль Р(70) Профиль Р(71) Профиль Р(74)
27
Рис. 5
1. Комплексная модернизация ходовых частей грузовых вагонов / В. Ф. Ушкалов, Т. Ф. Мокрий,
И. Ю. Малышева, И. А. Мащенко, С. С. Пасичник // Вагонный парк. – 2007. – № 2. – С. 18 – 22.
2. Обновление парка грузовых железнодорожных вагонов с повышением эксплуатационных качеств и
увеличением ресурса ходовых частей / В. Ф. Ушкалов, Т. Ф. Мокрий, И. Ю. Малышева, И. А. Мащенко,
Л. Г. Лапина, С. С. Пасичник, И. В. Подъельников, Н. В. Безрукавый // Техническая механика. – 2013. –
№ 4. – С. 136 – 145.
Институт технической механики Получено 08.09.14,
Национальной академии наук Украины и в окончательном варианте 02.10.14
Государственного космического агентства Украины,
Днепропетровск
Профиль Р(70)
Профиль Р(74)
|