Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 70299 10.20295/2223-9987-2023-3-85-99 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Procedure for determination of minimum permissible rim thickness of solid-rolled The Method of Determining the Minimum Permissible Rim Thickness of Solid-Rolled Wheels of Freight Cars in Operation Методика определения минимально допустимой толщины обода цельнокатаных колес грузовых вагонов в эксплуатации Воробьев Александр Алфеевич Vorob'ev Aleksandr Alfeevich nttk@pgups.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Федоров Игорь Владимирович Fedorov Igor' Vladimirovich Конограй Ольга Анатольевна Konogray Ol'ga Anatol'evna Метлякова Софья Александровна Metlyakova Sof'ya Aleksandrovna Мигулин Никита Константинович Migulin Nikita Konstantinovich Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation 26 09 2023 26 09 2023 2023 3 85 99 23 09 2023 https://atjournal.ru/en/nauka/article/70299/view

Цель: Определение минимально допустимой толщины обода цельнокатаных колес грузовых вагонов в зависимости от конструктивного исполнения и осевой нагрузки. Методы: Применяются методы теории упругости, методы численного решения дифференциальных уравнений в частных производных. Результаты: Определены минимально допустимые толщины ободьев цельнокатаных колес грузовых вагонов, а также значения коэффициента запаса сопротивления усталости для колес, изготавливаемых по чертежам 13.45.1043-01А, 13.45.1011-143, 13.45.1399-207, при толщине обода от 30 до 16 мм и различной осевой нагрузке. Расчеты показали, что у колес, изготавливаемых по чертежам 13.45.1043-01А, 13.45.1399-207, минимально допустимая толщина обода может быть снижена до 16 мм. Практическая значимость: Получена зависимость коэффициента запаса сопротивления усталости от толщины обода и осевой нагрузки с точностью до 15 %, а также определенные минимально допустимые толщины ободьев цельнокатаных колес позволят повысить их срок службы.

Purpose: Determination of the minimum allowable thickness of the rim of solid-rolled wheels of freight cars depending on the design and axial load. Methods: Methods of elasticity theory, methods of numerical solution of partial differential equations (finite element method) are used. Results: The minimum allowable thicknesses of the rims of solid-rolled wheels of freight cars have been determined, as well as the values of fatigue resistance factors for wheels manufactured according to drawing 13.45.1043-01A, 13.45.1011-143, 13.45.1399-207 with a rim thickness of 30 to 16 mm and various axial load. The calculations showed that for the wheels manufactured according to drawing 13.45.1043-01A, 13.45.1399-207, the minimum permissible rim thickness can be reduced to 16 mm. Practical significance: The dependence of the fatigue resistance coefficient on the rim thickness and axial load with an accuracy of up to 15% is obtained, as well as certain minimum permissible thicknesses of the rims of solid-rolled wheels will increase their service life.

 Колесная пара дефект поверхности катания колеса износ гребня колеса толщина обода конечно-элементная модель Wheel pair wheel thread defect wheel flange wear rim thickness finite element model

Воробьев А. А. Прогнозирование ресурса и совершенствование технологии ремонта колес железнодорожного подвижного состава: дис. ... д-ра техн. наук / А. А. Воробьев. - СПб.: ПГУПС, 2018. - 289 с. Vorob'ev A. A. Prognozirovanie resursa i sovershenstvovanie tehnologii remonta koles zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava: dis. ... d-ra tehn. nauk / A. A. Vorob'ev. - SPb.: PGUPS, 2018. - 289 s. Орлова А. М. Библиографические исследования вопросов интенсивности износа и механизмов образования усталостного выкрашивания рабочей поверхности обода в зависимости от типа подвижного состава, осевой нагрузки, рельефа и профиля пути (прямые, кривые, подъемы и уклоны), скоростей движения и пробега. Постановка задач для расчетных и экспериментальных исследований для профиля ГОСТ 10791 / Отчет по теме 80. Часть 1 / А. М. Орлова, А. А. Воробьев. - СПб.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2014. - 165 с. Orlova A. M. Bibliograficheskie issledovaniya voprosov intensivnosti iznosa i mehanizmov obrazovaniya ustalostnogo vykrashivaniya rabochey poverhnosti oboda v zavisimosti ot tipa podvizhnogo sostava, osevoy nagruzki, rel'efa i profilya puti (pryamye, krivye, pod'emy i uklony), skorostey dvizheniya i probega. Postanovka zadach dlya raschetnyh i eksperimental'nyh issledovaniy dlya profilya GOST 10791 / Otchet po teme 80. Chast' 1 / A. M. Orlova, A. A. Vorob'ev. - SPb.: FGBOU VPO PGUPS, 2014. - 165 s. Орлова А. М. Разработка расчетной методики оценки ресурса колес. Оценка ресурса колес ОАО «ВМЗ» с учетом результатов испытаний образов в зависимости от свойств материала, конструкционной скорости, осевой нагрузки, варианта репрезентативного маршрута и параметров промежуточных технологических обточек с целью восстановления профиля колеса. Сравнение результатов расчета ресурса колес с фактическими данными в условиях эксплуатации / Отчет по теме 80. Часть 7 / А. М. Орлова, А. А. Воробьев. - СПб.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2017. - 23 с. Orlova A. M. Razrabotka raschetnoy metodiki ocenki resursa koles. Ocenka resursa koles OAO «VMZ» s uchetom rezul'tatov ispytaniy obrazov v zavisimosti ot svoystv materiala, konstrukcionnoy skorosti, osevoy nagruzki, varianta reprezentativnogo marshruta i parametrov promezhutochnyh tehnologicheskih obtochek s cel'yu vosstanovleniya profilya kolesa. Sravnenie rezul'tatov rascheta resursa koles s fakticheskimi dannymi v usloviyah ekspluatacii / Otchet po teme 80. Chast' 7 / A. M. Orlova, A. A. Vorob'ev. - SPb.: FGBOU VPO PGUPS, 2017. - 23 s. Воробьев А. А. Расчет назначенного срока службы цельнокатаных колес железнодорожного подвижного состава по критерию надежности / А. А. Воробьев, И. В. Федоров, Э. Ю. Чистяков и др. // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2021. - Т. 18. - № 1. - С. 121-131. - DOI: 10.20295/1815-588X-2021-1-121-131. Vorob'ev A. A. Raschet naznachennogo sroka sluzhby cel'nokatanyh koles zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava po kriteriyu nadezhnosti / A. A. Vorob'ev, I. V. Fedorov, E. Yu. Chistyakov i dr. // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. - 2021. - T. 18. - № 1. - S. 121-131. - DOI: 10.20295/1815-588X-2021-1-121-131. Воробьев А. А. Испытания колесных сталей на износ и контактную усталость / А. А. Воробьев, Д. Е. Керенцев, И. В. Федоров // Известия ПГУПС. - 2017. - № 4. - С. 628-636. Vorob'ev A. A. Ispytaniya kolesnyh staley na iznos i kontaktnuyu ustalost' / A. A. Vorob'ev, D. E. Kerencev, I. V. Fedorov // Izvestiya PGUPS. - 2017. - № 4. - S. 628-636. Руководящий документ по ремонту и техническому обслуживанию колесных пар с буксовыми узлами грузовых вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524) мм. РД ВНИИЖТ 27.05.01-2017. - М.: ВНИИЖТ, 2018. - 242 с. Rukovodyaschiy dokument po remontu i tehnicheskomu obsluzhivaniyu kolesnyh par s buksovymi uzlami gruzovyh vagonov magistral'nyh zheleznyh dorog kolei 1520 (1524) mm. RD VNIIZhT 27.05.01-2017. - M.: VNIIZhT, 2018. - 242 s. ГОСТ 10791-2011. Колеса цельнокатаные. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2012. - 53 с. GOST 10791-2011. Kolesa cel'nokatanye. Tehnicheskie usloviya. - M.: Standartinform, 2012. - 53 s. Федоров И. В. Подвижной состав для контрейлерных перевозок / И. В. Федоров, А. А. Воробьев, И. С. Горелов // Современные технологии, применяемые при обслуживании и ремонте автомобилей: сборник трудов национальной межвузовской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. - 2019. - С. 269275. Fedorov I. V. Podvizhnoy sostav dlya kontreylernyh perevozok / I. V. Fedorov, A. A. Vorob'ev, I. S. Gorelov // Sovremennye tehnologii, primenyaemye pri obsluzhivanii i remonte avtomobiley: sbornik trudov nacional'noy mezhvuzovskoy nauchno-tehnicheskoy konferencii studentov, magistrantov, aspirantov i molodyh uchenyh. - 2019. - S. 269275. ГОСТ 33783-2016. Колесные пары железнодорожного подвижного состава. Методы определения показателей прочности. - М.: Стандартинформ, 2016. - 68 с. GOST 33783-2016. Kolesnye pary zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava. Metody opredeleniya pokazateley prochnosti. - M.: Standartinform, 2016. - 68 s. Трушин С. И. Метод конечных элементов. Теория и задачи: учебное пособие / С. И. Трушин. - М.: AGB, 2008. - 256 с. Trushin S. I. Metod konechnyh elementov. Teoriya i zadachi: uchebnoe posobie / S. I. Trushin. - M.: AGB, 2008. - 256 s. Инструкция по техническому обслуживанию вагонов в эксплуатации. Утверждена Советом по железнодорожному транспорту Государств - участников Содружества. Протокол от 21-22 мая 2009 г. № 50. - М.: Транспорт, 2010. - 92 с. Instrukciya po tehnicheskomu obsluzhivaniyu vagonov v ekspluatacii. Utverzhdena Sovetom po zheleznodorozhnomu transportu Gosudarstv - uchastnikov Sodruzhestva. Protokol ot 21-22 maya 2009 g. № 50. - M.: Transport, 2010. - 92 s. Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) с изменениями и дополнениями. - М.: ГосНИИВ - ВНИИЖТ, 1996. - 318 с. Normy rascheta i proektirovaniya vagonov zheleznyh dorog MPS kolei 1520 mm (nesamohodnyh) s izmeneniyami i dopolneniyami. - M.: GosNIIV - VNIIZhT, 1996. - 318 s. Валинский О. С. Повышение эффективности эксплуатации колесных пар подвижного состава / О. С. Валинский, А. А. Воробьев, И. В. Федоров и др. // Транспорт Российской Федерации. - 2022. - № 4-5(101-102). - С. 30-34. Valinskiy O. S. Povyshenie effektivnosti ekspluatacii kolesnyh par podvizhnogo sostava / O. S. Valinskiy, A. A. Vorob'ev, I. V. Fedorov i dr. // Transport Rossiyskoy Federacii. - 2022. - № 4-5(101-102). - S. 30-34. Федоров И. В. Исследование напряженного состояния в контакте «колесо - рельс» при наличии выщербины / И. В. Федоров, А. А. Воробьев, И. К. Самаркина и др. // Известия ПГУПС. - 2019. - Т. 6. - № 4. - С. 562-572. Fedorov I. V. Issledovanie napryazhennogo sostoyaniya v kontakte «koleso - rel's» pri nalichii vyscherbiny / I. V. Fedorov, A. A. Vorob'ev, I. K. Samarkina i dr. // Izvestiya PGUPS. - 2019. - T. 6. - № 4. - S. 562-572.