Разработка и оценка комплекса исследований по повышению частоты изгибных колебаний кузовов современных пассажирских вагонов

Описываются исследования частоты изгибных колебаний кузовов вагонов модельного ряда 61-4440, который включает вагоны купейные, штабные, некупейные, с местами для сидения, вагон-ресторан и другие. Кузова всех вагонов этого модельного ряда имеют одинаковые габаритные размеры и изготовлены из коррозийно-устойчивых сталей (нержавеющих) с плоскогофрированной обшивкой нижнего (подоконного) пояса.

Для оценки влияния конструктивных особенностей кузовов из нержавеющих сталей на их изгибную жесткость и параметры изгибных колебаний в вертикальной плоскости проведен расчетно-экспериментальный комплекс работ.

После анализа результатов расчета и экспериментальных данных были выработаны и реализованы предложения по повышению изгибной жесткости металлоконструкции кузова с обшивкой из нержавеющих сталей. Для проверки реализованных предложений были проведены комплексные испытания по определению параметров изгибных колебаний металлоконструкции опытного кузова. Испытания проводились по разработанному авторами комбинированному методу. Для этого использовались вибромашина, устанавливаемая в консольных частях кузова, и импульсное возбуждение.

Полученные результаты испытаний металлоконструкции опытного кузова по сравнению с результатами испытаний кузовов вагонов модельного ряда 61-4440 показали эффективность реализованных предложений, а именно: повышение частоты первого тона изгибных колебаний на 18 %; снижение амплитуды вертикальных колебаний конструкции кузова на частоте первого тона от 12 до 50 %; снижение амплитуды вертикальных ускорений металлоконструкции кузова при колебаниях на частоте первого тона приблизительно в 2 раза; существенное снижение горизонтального ускорения в зоне простенков среднего сечения. Эффективность реализованных предложений по повышению изгибной жесткости металлоконструкции опытного кузова позволяет рекомендовать их для всего модельного ряда вагонов 61-4440.

1. Перспективный пассажирский подвижной состав / К. В. Бобрышев [и др.] // Железнодорожный транспорт. 2015. № 7. С. 43–45.

2. Анализ и оценка расчетно-экспериментального определения частоты изгибных колебаний кузовов пассажирских вагонов / А. Н. Скачков [и др.] // Тяжелое машиностроение. 2017. № 9. С. 24–31.

3. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности подвижного состава»: ТРТС 001/2011. Минск: БелГИИС, 2012. 46 с.

4. ГОСТ Р 55182–2012. Вагоны пассажирские локомотивной тяги. Общие технические требования: нац. стандарт Российской Федерации: утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 ноября 2012 г. № 1161-ст: дата введения 2014-01-01. М.: Стандартинформ, 2013. 24 с.

5. Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Зайцев А. В. Способы управления параметрами вибрации пассажирских вагонов // Мир транспорта. 2017. № 2. С. 60 – 73.

6. Самошкин С. Л., Скачков А. Н., Коршунов С. Д. О необходимости интенсификации научно-исследовательских работ по определению изгибной жесткости и параметров колебаний кузовов современных пассажирских вагонов // Техника и технологии наземного транспорта: материалы Всерос. науч. конф. аспирантов, посвященной 50-летию кафедры «Вагоны» (25 – 26 января 2018 г.) / Уральский гос. ун-т путей сообщения (УрГУПС). Екатеринбург: УрГУПС, 2018. Вып. 2 (232). С. 86 – 90.

7. Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Коршунов С. Д. Влияние снижения массы кузовов вагонов на их изгибную жесткость и параметры изгибных колебаний // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: материалы XII Междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 5 – 9 июля 2017 г.) / Петербургский гос. ун-т путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС). СПб.: ПГУПС, 2017. С. 88 – 90.

8. Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Коршунов С. Д. Влияние габаритно-весовых параметров кузовов пассажирских вагонов на их изгибную жесткость и параметры изгибных колебаний // Транспорт: наука, образование, производство: тр. Междунар. науч.-практ. конф. (Ростов-на-Дону, 2017) / Ростовский гос. ун-т путей сообщения (РГУПС). Ростов н/Д.: РГУПС, 2017. Т. 1: Технические науки. С. 254 – 257.

9. Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Коршунов С. Д. Определение изгибной жесткости кузовов пассажирских вагонов по результатам статических испытаний // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: материалы XIII Междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 4 – 8 июля 2018 г.) / Петербургский гос. ун-т путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС). СПб.: ПГУПС, 2018. С. 89 – 91.

10. Ломаков П. С., Скачков А. Н., Самошкин С. Л. Расчетные исследования влияния конструктивных особенностей кузова пассажирского вагона из нержавеющих сталей на параметры его изгибных колебаний // Проблемы и перспективы развития вагоностроения: сб. науч. тр. VIII Всерос. науч.-техн. конф. (Брянск, 18 – 19 апреля 2019 г.) / Брянский гос. техн. ун-т (БГТУ). Брянск: БГТУ, 2019. С. 163 – 165.

11. Никифоров Д. А., Скачков А. Н. Отработка методики определения первого тона собственной частоты при испытаниях кузова вагона модели 61-4514 // Проблемы безопасности на транспорте: материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф. (Гомель, 23–24 ноября 2017 г.): в 2 ч. / Белорусский гос. ун-т транспорта (БелГУТ); под общ. ред. Ю. И. Кулаженко. Гомель: БелГУТ, 2017. Ч. 1. С. 132–133.

12. Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Дементьев С. А. Анализ методов экспериментального определения параметров изгибных колебаний кузовов пассажирских вагонов // Проблемы безопасности на транспорте: материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф. (Гомель, 23 – 24 ноября 2017 г.): в 2 ч. / Белорусский гос. ун-т транспорта (БелГУТ); под общ. ред. Ю. И. Кулаженко. Гомель: БелГУТ, 2017. Ч. 1. С. 159 – 160.

13. Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Коршунов С. Д. Экспериментальные исследования параметров изгибных колебаний кузовов вагонов метрополитена комбинированным способом // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: материалы XIV Междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 9 июля 2019 г.) / Петербургский гос. ун-т путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС). СПб.: ПГУПС, 2019. С. 280 – 282.

14. Совершенствование методов экспериментального определения параметров изгибных колебаний пассажирских вагонов / А. Н. Скачков [и др.] // Труды РГУПС. 2019. № 4 (49). С. 108 – 111.

15. Разработка основополагающих принципов экспериментального метода определения изгибной жесткости кузовов цельнометаллических вагонов / А. Н. Скачков [и др.] // Тяжелое машиностроение. 2018. № 10. С. 32 – 37.

16. Коршунов С. Д. Методика расчетно-экспериментальных исследований кузовов современного подвижного состава / С. Д. Коршунов [и др.] // Известия ПГУПС. 2015. № 4. С. 38 – 47.

17. Коршунов С. Д. Развитие методов поколесного взвешивания железнодорожного подвижного состава // Вестник РГУПС. 2020. № 4. С. 60 – 64.