Воздействие на путь грузовых вагонов на тележках модели 18-1711 с разной конструкцией клина рессорного подвешивания

Испытания

Воздействие на путь грузовых вагонов на тележках модели 18-1711 с разной конструкцией клина рессорного подвешивания

В. М. Бубнов,

доктор техн. наук, профессор, генеральный конструктор, ООО «ГСКБВ» г. Мариуполь

С. В. Мямлин,

доктор техн. наук, профессор, проректор по научной работе, ДНУЖТ, г. Днепропетровск

Н. Б. Манкевич,

аспирант, ведущий инженер-конструктор, ООО «ГСКБВ» г. Мариуполь

При проектировании вагона нового поколения и его составных частей одним из главных критериев оценки эффективности конструкторской работы должна быть унификация принципиальной схемы его кузова и отдельных узлов с аналогичным типом вагона предыдущего поколения. Испытания, проведенные на четырех участках пути с различными характеристиками, подтвердили возможность унификации конструкции надрессорной балки тележки модели 18-1711 с конструкцией тележки 18-100 по форме контактных поверхностей клиновой системы рессорного подвешивания.

Унификация позволяет снизить стоимость производства вагонов за счет возможности использования существующего технологического оборудования, а также снизить эксплуатационные затраты на ремонт и техническое обслуживание за счет имеющейся в сети дорог ремонтной базы, с помощью которой будет производиться контроль технического состояния, восстановительный ремонт деталей и узлов вагона [1, 2].

Боковая рама тележки модели 181711 типа 3, ГОСТ 9246-2004 унифицирована по основным монтажным размерам с тележкой модели 18-100 и ее аналогами [3, 4]. Это уже дало определенный экономический эффект при постановке данной рамы на производство.

Дальнейшие исследовательские работы с тележкой модели 18-1711 направлены на унификацию конструкции надрессорной балки в части контактных поверхностей клиновой системы рессорного подвешивания. Изначально в конструкции тележки предусмотрена установка клиньев рессорного подвешивания с пространственной формой и измененным углом наклона трущихся поверхностей. Динамические испытания вагона-цистерны и универсального полувагона на тележках модели 18-1711, оборудованных указанными

клиньями, показали удовлетворительные результаты.

Чтобы оценить возможность использования угла наклона трущихся поверхностей в узле гашения колебаний, аналогичном узлу типовой тележки грузового вагона, был изготовлен один вагонокомплект надрессорных балок, которыми была оборудована тележка модели 18-1711 для участия в сравнительных испытаниях универсальных полувагонов по воздействию на путь и стрелочные переводы.

Объектами испытаний были полувагоны модели 12-1905 с осевой нагрузкой 25 тс (рис. 1).

Один — на тележках модели 18-1711 с пространственным клином [5], но с увеличенным углом наклона линии пересечения опорных поверхностей, взаимодействующих с надрессорной балкой, другой — на тележках той же модели с плоским клином и полимерной накладкой, используемый в тележке модели 18-100 при ее модернизации по проекту С03.04 [6].

В качестве вагона-эталона использовался полувагон модели 12-1704-04 на тележках 18-1750, аналогичных по конструкции с тележкой 18-100.

Общий вид пространственного и плоского фрикционных клиньев рессорного подвешивания изображен на рис. 2.

Испытания

Рис. 1. Полувагоны модели 12-1905 на тележках модели 18-1711 с разной конструкцией клиньев рессорного подвешивания

Рис. 2. Пространственный (а) и плоский с полимерной накладкой (б) фрикционные клинья ресорного подвешивания: 1 - клин, 2 - полимерная накладка, з - выступы, 4 - гнезда, 5 - центрирующий штырь, 6 - отверстие

Таблица 1. Характеристики вагонов

Значение параметра

Наименование 12-1704-04 (вагон-эталон) 12-1905 12-1905

параметра

Габарит вагона 1-ВМ

База вагона, м 8,65

Длина вагона по осям сцепления автосцепок, м 13,92

Проектная осевая нагрузка, тс 23,5 25

Масса брутто вагона при испытаниях, т 93,2 99,5 98,55

Конструкционная скорость вагона, км/час 120

Коэффициент относительного трения фрикционных гасителей колебаний:

-под порожним вагоном -под массой брутто вагона - 0,313 0,115 0,191 0,0805

Основной целью испытаний являлась проверка тележки модели 18-1711 на соответствие нормативным требованиям, а также определение возможности унифицировать надрессорную балку данной тележки с надрессорной балкой тележки модели 18-100 и ее аналогами в части формы контактных поверхностей клиновой системы рессорного подвешивания.

Основные характеристики опытных полувагонов приведены в табл. 1.

Испытания проводились на действующих участках Приднепровской железной дороги с такими характеристиками: • участок № 1 — бесстыковый путь с рельсами Р65 на железобетонных шпа-

лах в прямой; расположен на 5-м пикете 18 км перегона Новомосковск — Балов-ка; эпюра шпал 1840 шт./км; балласт щебеночный толщиной около 0,40 м;

• участок № 2 — стрелочный перевод типа Р65 марки 1/9 на деревянных брусьях, расположенный на ст. Балов-ка; балласт щебеночный, толщина под брусом 0,30...0,35 м, с расстоянием в пределах установленных норм и допусков;

• участок № 3 — бесстыковый путь с рельсами Р65 на железобетонных шпалах в кривой радиусом 420 м, расположенный на перегоне Нижнеднепровск — Узел — Самаровка; эпюра шпал 2000 шт./ км; балласт щебеночный;

• участок № 4 — бесстыковый путь с рельсами Р65 на железобетонных шпалах в кривой радиусом 1100 м, расположенный на 5-м пикете 17 км перегона Новомосковск — Днепровский — Балов-ка; эпюра шпал 1840 шт./км, балласт щебеночный толщиной около 0,40 м.

При проведении экспериментальных исследований было выполнено необходимое количество опытных поездок на четырех типах участков пути, в результате получено более 75 тыс. измерений показателей напряженно-деформированного состояния элементов верхнего строения пути и стрелочных переводов.

Основные результаты испытаний воздействия на путь и стрелочные переводы полувагонов приведены в табл. 2.

По данным таблицы 2 видно, что показатели воздействия на путь вагона на тележках модели 18-1711 с плоским клином отличаются в большую или меньшую сторону не более чем на 11 % от показателей аналогичной тележки только с пространственным клином. Причем там, где значения показателей на тележках 18-1711 с плоским клином больше, чем у тележек с пространственным клином, имеется запас по допускаемым значениям.

Таким образом, на основании результатов испытаний по воздействию на путь и стрелочные переводы можно сделать заключение, что полувагоны модели 12-1905 на тележках 18-1711 с разной конструкцией клиньев рессорного подвешивания по измеренным и расчетным показателям отвечают нормативным требованиям [7, 8]. Также полученные результаты свидетельствуют о возможности унификации конструкции надрессорной балки тележки модели 18-1711 с конструкцией тележки 18-100 по форме контактных поверхностей клиновой системы рессорного подвешивания.

а)

№ 3 (46) 2013

«Транспорт Российской Федерации» | 37

Испытания

Таблица 2. Результаты испытаний по воздействию на путь и стрелочные переводы полувагонов

Значение параметра Показатели тележки с плоским клином

Наименование параметра Допускаемое Скорость км/ч Вагон эталон Полувагон 121905

Участок № 1 - 1рямая

Напряжения в кромках подошвы рельса, МПа 240 207,6 226,5 235,9 104,2 % / 98,3 %

Боковая нагрузка колеса на рельс, кН 100 94,1 100,2 100,7 100,5 % / 100,7 %

Вертикальная сила, кН - 209,4 232,1 237,1 102 % / -

Напряжения в железобетонных шпалах, МПа 4,0 40-132 1,16 1,31 1,36 103,8 % / 34 %

Напряжения в щебеночном балласте под шпалой, МПа 0,24 0,17 0,19 0,20 105,2 % / 83,3 %

Напряжения на основной площадке земляного полотна, МПа 0,08 0,056 0,062 0,064 102,1 % / 79,6 %

часток № 2 - Стрелочный перевод

Напряжения в остряке, МПа 275 5-40 254,4 272,5 262,2 96,2 % / 95,3 %

Напряжения в переднем вылете рамного рельса, МПа 240 201,3 207,3 202,6 97,7 % / 84,4 %

Напряжения в кромках подошвы рельса, МПа 240 159,8 166,6 169,2 101,6 % / 70,5 %

Напряжения в нерабочей грани контррельса, МПа 330 78,8 88,5 81,6 92,2 % / 24,7 %

Боковая нагрузка колеса на рельс, кН 120 80,8 84,4 88,4 104,7 % / 73,6 %

Участок № 3 - Кривая 420 м

Напряжения в кромках подошвы рельса, МПа 240 15-90 186,7 191,7 178,3 93 % / 74,3 %

Боковая нагрузка колеса на рельс, кН 100 88,6 82,8 76,9 93 %/77 %

Вертикальная сила, кН - 171,4 184,9 167,0 90,3 % / —

Напряжения в железобетонных шпалах, МПа 4,0 0,98 1,0 0,93 93 % / 23,3

Напряжения в щебеночном балласте под шпалой, МПа 0,24 0,14 0,15 0,14 93,3 % / 58,3 %

Напряжения на основной площадке земляного полотна, МПа 0,08 0,048 0,049 0,046 93 % / 57,5 %

Участок № 4 - Кривая 1100 м

Напряжения в кромках подошвы рельса, МПа 240 15-120 160,6 165,5 162,9 98,4 % / 67,9 %

Боковая нагрузка колеса на рельс, кН 100 73,4 78,5 79,9 101,8 % / 80 %

Вертикальная сила, кН - 164,2 172,3 185,6 107,7 % / -

Напряжения в железобетонных шпалах, МПа 4,0 0,85 0,9 1,0 111 %/25 %

Напряжения в щебеночном балласте под шпалой, МПа 0,24 0,12 0,13 0,14 107,7 % / 58,3 %

Напряжения на основной площадке земляного полотна, МПа 0,08 0,043 0,045 0,048 107 %/60 %

Литература

1. Бубнов В. М., Мямлин С. В., Манке-вич Н. Б. Основные тенденции совершенствования ходовых частей грузовых вагонов // Проблеми та перспективи розвитку залiзничного транспорту: тези доповщей 72 Мiжнар. науково-практич. конф., 19-20 квпн 2012 р., Днтропе-тровськ. Д.: ДНУЗТ, 2012. С. 74-75.

2. Бубнов В. М., Мямлин С. В., Манке-вич Н. Б. Пути совершенствования прочностных характеристик ходовых частей грузовых вагонов рамы двухосной тележки грузовых вагонов // Вагонный парк. 2012. № 2. С. 4-6.

3. Бубнов В. М., Мямлин С. В., Манке-вич Н. Б. Совершенствование конструкции боковой рамы двухосной тележки грузовых вагонов // Вагонный парк. 2011. № 2. С. 36-39.

4. Бубнов В. М., Мямлин С. В., Манке-вич Н. Б. Совершенствование конструкции боковой рамы двухосной тележки грузовых вагонов // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: тезисы докл. VII Междунар. науч. -техн. конф., 6-10 июля 2011 р., СПб. СПб.: ПГУПС, 2011. С. 63-64.

5. Пат. иА 76584 С2 УкраТна, МПК В6^ 3/00, В6^ 5/26, В6^ 5/30. Вiзок двовкний для вантажних вагошв / Волков В.А., Чепурний А.Д., Бубнов В. М., Тусков £. К., Сокирко Б. М., Котенко П. М., Бороненко Ю. П., Ru, Орлова А. М., Ru, Рудакова £. А., Ru, Васiль£в С. Г., Ru, Дер-жавец Ю. А., Ru, Аношiн Г. В. Ru.; заявитель и патентообладатель ТОВ «ГСКБВ», ВАТ «МЗВМ», ВАТ «Азовзалальмаш» -№ 2004080712; заявл. 21.08.2004; опубл. 15.08.2006, Бюл. № 8.

6. Ушкалов В. Ф., Мокрий Т. Ф., Малышева И. Ю., Мащенко И. А., Пасич-ник С. С. Комплексная модернизация ходовых частей грузовых вагонов // Вагонный парк. 2007. № 2. С. 18-22.

7. Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям государственной администрации железнодорожного транспорта Украины шириной 15 20 мм / утв. приказом Укрзализ-ныци от 14.12.2010. № 778-Ц-Киев, 2011. 72 с.

8. Приказ МПС России № 41 от 12 ноября 2001 г. «Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм федерального железнодорожного транспорта». М.: Транспорт, 2001.