Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эволюция конструкции ходовых частей грузовых вагонов. Учебное пособие по дисциплине «Нетяговый подвижной состав» для студентов специальности 23.05.04
.pdf
Особого внимания заслуживает рама боковая как коробчатая конструкция и возникающие в ней напряжения в
процессе эксплуатации. Вполне допустимо, что жесткость
коробчатой рамы в ряде случаев не допускает релаксации
напряжений и это способствует зарождению трещин на
дефектах величиной меньше критической.
Знание особенностей действующих нагрузок позволило бы изменить методики испытаний на стендах натурных изделий, т.е. рам боковых целиком. Такие исследования дают возможность получать информацию в большей
степени приближённую к реальным условиям, чем существующие сейчас испытания образцов, вырезаемых из
пробных брусков.
3.4 Коробка или двутавр
С точки зрения металловедения, основной
причиной массовых изломов боковых рам является ухудшение качества литья. Однако, этому нет убедительного
подтверждения. В то же время вне поля зрения оставался
ответ на вопрос, почему «старое» литье , эксплуатируемое
по 30 лет , работает без изломов, а «новое» бракуется по
трещинам и изломам. Различия «старого» и «нового» литья
– в конструкции консольной части боковой рамы (рис. 30):
в «старых» верхний пояс в этом месте имеет вид двутавра,
а в «новых» - коробчатый.
В конце 90-х годов XX века с учетом имевшихся
предложений научного и проектировочного сообщества
конструкторами было внесено в конструкторскую документацию изменение, увеличившее жесткость в зоне буксовых проемов
91
Рисунок 30 - Консольная часть боковой рамы
а) с двутавровым сечением; б) с коробчатым сечением
консольных частей боковых рам.
92
По мнению конструкторов, двутавровая форма сечения
рамы имеет недостатки, возникающие в процессе эксплуатации. В частности, такая форма сечения не обеспечивает
необходимую жесткость рамы в зоне буксовых проемов
при вхождении тележки в кривую, как и вся конструкция в
целом, плохо работающая на кручение.
Однако, у ряда специалистов есть иная точка зрения. Помимо функции удерживания в буксовом проеме колесной пары под разными сочетаниями эксплуатационных
нагрузок, двутавровое сечение консольной части боковой
рамы выполняло роль упруго деформирующегося гасителя
крутящих моментов, возникающих при критических забеганиях боковых рам друг относительно друга и соответствующих угловых перемещениях колесных пар в буксовом проеме. Иными словами, двутавровая конструкция
была менее жесткой в горизонтальной плоскости и имела
малонагруженное место – челюсть буксового проема двутаврового сечения, которое оказывало компенсирующее
действие избегающих моментов колесных пар, и при нештатных режимах работы были видны все дефекты работы
боковой рамы.
Борьбой с трещинами в указанных зонах была
продиктована логика перехода на коробчатое сечение. Характерно, что за всю предшествующую историю изломов в
зоне R55 боковой рамы двутавровой конструкции было
мало. С отказом от двутавра вся консольная часть боковой
рамы стала существенно более жесткой и практически
равнопрочной, а зоны, способной, упруго деформируясь,
гасить действие изгибающих и крутящих моментов, не
стало. Вся непогашенная энергия данных воздействий через жесткую в горизонтальной плоскости коробку стала
передаваться в основание консольной части боковой рамы
– R55.
93
Специалисты ВНИИЖТ считают, что изменение,
внесенное конструкторами Уралвагонзавода в конце 90-х
годов привело к тому, что консоль перестала выполнять
роль упруго деформирующегося гасителя крутящих моментов, возникающих при критических забеганиях боковых рам друг относительно друга и соответствующих перемещениях колесных пар в буксовом проеме.
Статистика говорит, что из более 100 случаев излома
боковых рам с 2006 года только два – в двутавровой конструкции, остальные – в коробчатой.
94
ВЫВОДЫ
Трехэлементные двухосные тележки грузовых ваго-
нов России до настоящего времени преимущественно развиваются на базе тележки модели 18-100, выпускаемой
Уралвагонзаводом (а теперь и рядом вагоностроительных
заводов России и СНГ) на протяжении последних 70 лет.
Интенсивный поиск инновационных решений в вагоностроении начался лишь в последнее десятилетие, когда
были разработаны и изготовлены тележки моделей 18578, 18-194-1, тележки Тихвинского вагоностроительного
завода: 18-9810, 18-9855, созданные при участии зарубежных специалистов и технологий и ряд других конструкций,
требующих детального анализа своих характеристик.
Несмотря на теоретически и экспериментально доказанную возможность создания тележек, эффективно взаимодействующих с железнодорожными путями, обеспечивающих требования безопасности движения, в производство в России запускаются тележки во многом повторяющие российский опыт прежних лет, либо технические решения, принятые за рубежом.
Тележки, предложенные различными производителями, решают задачу улучшения показателей долговечности, ходовых качеств и безопасности движения вагонов
каждый своим способом.
Они имеют различное устройство буксы или адаптера, износостойкого элемента буксового узла, боковой рамы, рессорного подвешивания, фрикционных клиньев,
надрессорной балки, боковых скользунов и унифицированы только по колесным парам, кассетным подшипникам и
тормозной рычажной передаче.
Новые решения связаны в основном с введением износостойких элементов в пары трения и амортизаторов в
беззазорных скользунах. Появление большого числа раз-
95
нотипных ходовых частей, принципиально не отличающихся по своим возможностям, вызовет дополнительные
расходы в эксплуатации [17, 19].
В то же время Западная Европа использует в основном унифицированную тележку Y25 с пространственной
сварной рамой. Максимальная статическая нагрузка от колесной пары на рельсы у наших новых тележек составляет
23,5 и 25 т, в то время как современные тележки Даймонд с
литыми боковыми рамами в США обеспечивают нагрузку
32,5 т/ось.
Именно боковая рама тележек на «пространстве
1520», как изготовленных в России, так и в Украине, Китае, является основным ограничивающим фактором, определяющим массу и скорость движения грузовых поездов,
нагрузку от колесной пары на рельсы, и определяющим
состояние безопасности движения поездов.
Как показал приведенный выше обзор конструкций
ходовых частей, обнадеживающие тенденции в разработках Тихвинского, Рузаевского заводов есть. Но в общем
вагонном парке инновационные тележки незаметны, они
составляют доли процента. При сроке службы рам в эксплуатируемых сейчас тележках, равном 22 годам, на замещение выбывающих при их равномерном выводе из
эксплуатации понадобится более 270 тысяч боковых рам в
год, да на новые вагоны около 400 тысяч боковин. Если
учесть, что средняя цена боковой рамы тележки 18-100 составляет 55 тыс. руб., а тележки Barber – в разы больше, то
при мизерном сейчас производстве современных конструкций рамы будут трещать и дальше.
Предпринимаемые меры по формированию системного подхода к проблемам технического регулирования,
стандартизации, сертификации, снижению рисков транспортных происшествий за счет современной диагностики и
мониторинга состояния рам полезны. Следует, однако,
96
иметь в виду, что Закон о техническом регулировании и
связанные с ним технические регламенты и стандарты
определяют минимальные требования к безопасности и не
ставят задачу большого скачка в ее состоянии.
Анализ состояния рассматриваемой проблемы показал, что поиск рациональной боковой рамы будет идти с
использованием зарубежного опыта в следующих направлениях:
усиление прочности за счет вариантов ребер
жесткости и увеличения сечений верхнего пояса в надбуксовой зоне и нижнего под пружинным комплектом;
исследование целесообразности возврата к
двутавровому сечению верхнего пояса над буксой для
придания консоли упругих свойств;
совершенствование литейной технологии,
применение рациональных формовочных материалов для
исключения литейных дефектов;
поиск вариантов практической технологии повышения прочности боковой рамы за счет объемноповерхностной закалки в подходящей среде.
Последнее направление представляется весьма перспективным, доступным для широкого внедрения и экономичным.
97
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. ГОСТ 9246—2013 «Тележки двухосные трехэле-
ментные грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм.
Общие технические условия»
2. ГОСТ 32400-2013 «Рама боковая и балка надрессор-
ная литые тележек железнодорожных грузовых вагонов.
Технические условия».
3. ИВЦ ЖА КЖА-211510 Тележки грузовых вагонов.
Классификатор
4. Харыбин И.А., Орлова А.М., Додонов А.В. Совер-
шенствовать ходовую часть грузовых вагонов. - Вагоны и
вагонное хозяйство. – М: 2009; №2 (18)
5. Орлова А.М., Щербаков Е.А. В тележке модели 18-
9810 типа Barber S-2-R внедрены современные технологии
для повышения безопасности движения и снижения износов. - Техника железных дорог.- М: 2011; №1 (13)
6. Орлова А.М. Влияние геометрии фрикционных
клиньев на работоспособность тележек грузовых вагонов. Тяжелое машиностроение. – М: 2009; №1.
7. Орлова А.М., Щербаков Е.А. Конструктивные осо-
бенности тележек моделей 18-9810 и 18-9855. - Вагонный
парк. – Харьков: 2011; №6
8. Орлова А.М., Лесничий В.С. Тележка типа
«BarberS-2-R»: первый этап эксплуатации. - Вагоны и вагонное хозяйство. – М: 2012; №4 (32)
9. Орлова А.М. Влияние конструктивных схем и пара-
метров тележек на устойчивость, ходовые качества и нагруженность грузовых вагонов.; Дис. докт. техн. наук.- М.
– 403 с. – Библиогр. с. 365-403.; 2009;
10. Карапейчик И.Н., Бубнов В.М., Манкевич
Н.Б. «Aзовмаш» повышает надежность тележек грузовых
вагонов. - i-mach.ru, «Ресурс машиностроения»,
19.12.2013
98
11. Протоколы заседаний Совета по железнодо-
рожному транспорту государств-участников Содружества
2009 – 2014 г.г.
12. Протоколы заседаний Комиссии Совета по желез-
нодорожному транспорту полномочных специалистов вагонного хозяйства железнодорожных администраций 2009
– 2014 г.г.
13. ТР ТС 001/2011«О безопасности железнодо-
рожного подвижного состава», принят Решением Комиссии Таможенного союза (ТС) от 15.07.2011 №710.
14. Савчук В.Б, Зобов Г.М. Радиус излома на совете
главных конструкторов. – М: Техника железных дорог,
№2(22)
15. Кодичев В.А.Точность - это перспективно.- Евра-
зия Вести, IV 2014
16. Огневой В.Я. Работоспособность боковых рам
тележек грузовых вагонов, Ползуновский альманах. –
Барнаул: 2/2013
17. Бороненко Ю. П., Рудакова Е. А., Орлова А.М.
Инновации в тележках грузовых вагонов: реальность и
перспективы. – СПб: Наука и транспорт, 2009
18. Рама выходит боком. Пульт управления. Журнал
для руководителей Российских железных дорог, 4/2013
19. Орлова А.М. Унификация тележек грузовых ваго-
нов: проблемы и перспективы. - Вагоны и вагонное хозяйство. –М: 2010; №3
20. РД «Критерии браковки литых деталей тележек
грузовых вагонов модели 18-100 и их аналогов в эксплуатации», утв. Советом по железнодорожному транспорту государств - участников Содружества протокол от
"19-20" ноября 2013 г. N 59
21. Методические рекомендации по порядку при-
остановления эксплуатации грузовых вагонов, угрожающих безопасности движения, в том числе оснащенных
99
комплектующими, дефекты которых стали причиной
транспортных происшествий на железнодорожном транспорте, утв. распоряжением Минтранса РФ от
31.12.2013 г.№ МС-150-р
22. Методика отнесения грузовых вагонов к категории
со сниженным уровнем эксплуатационной безопасности по
показателям надежности и функциональной безопасности
литых деталей тележек (рам боковых), утв. Советом по
железнодорожному транспорту государств - участников
Содружества протокол от "19-20" ноября 2013 г. N 59
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]