Определение нагруженности сцепных устройств электропоездов

Введение. До настоящего времени требования к сцепным и автосцепным устройствам пассажирских вагонов локомотивной тяги и электропоездов были полностью идентичными, несмотря на значительно более низкий уровень продольных сил при движении моторвагонного подвижного состава с распределенной тягой. С появлением специализированных конструкций сцепных устройств для электропоездов были разработаны требования к прочности, позволяющие создавать новые модели с меньшими габаритами и массой. Опыт эксплуатации показал возможность разрушения деталей сцепок, приводящего к расцеплению поездов. Причиной произошедших случаев могли быть усталостные повреждения. Однако результатов исследований нагруженности сцепок электропоездов в эксплуатации, на основании которых можно было разработать нормативные требования к специализированным сцепным устройствам, не существовало.
Материалы и методы. Проведены измерения сил, действующих в сцепках электропоездов различных категорий и типов при штатной эксплуатации, определены частости возникновения сил различного уровня. По результатам обработки полученных данных построены гистограммы распределения размахов продольных сил, действующих на межвагонные сцепки, и параметра, характеризующего накопление усталостных повреждений, на 100 тыс. км пробега.
Результаты. По результатам обработки экспериментальных данных выполнен расчет накопления усталостных повреждений сцепок и установлены требования к их ресурсу. Также разработаны методики испытаний по определению прочности и сопротивлению усталости при многоцикловых и малоцикловых режимах нагружения. Дано обоснование введения в методику обработки результатов испытаний поправочного коэффициента, позволяющего выполнять ресурсные испытания на оборудовании с различными значениями коэффициента асимметрии цикла нагружения.
Обсуждение и заключение. Определена нагруженность сцепных устройств при эксплуатации электропоездов, на основании которой разработаны технические требования и методики испытаний, утвержденные ОАО «РЖД». В соответствии с этими нормативными документами будет осуществляться разработка и приемка всех новых моделей сцепных устройств для электропоездов.

1. О безопасности железнодорожного подвижного состава [Электронный ресурс]: технический регламент Таможенного союза (ТР ТС 001/2011): принят решением Комиссии Таможенного союза от 15 июля 2011 г. № 710 (в редакции решения Совета Евразийской экономической комиссии от 14 сентября 2021 г. № 90). URL: https:// docs.cntd.ru/document/902293438 (дата обращения: 15.08.2022).

2. J a cki ewi c z J. Coupler force reduction method for multiple-unit trains using a new hierarchical control system // Railway Engineering Science. 2021. Vol. 29. P. 163–182.

3. ГОСТ 3475–81. Устройство автосцепное подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. Установочные размеры: дата введения 1982-01-01. Переиздание с Изменениями № 1, 2, утвержденными в августе 1986 г., феврале 1991 г. (ИУС 11–86, 5–91). М.: Изд-во стандартов, 1998. 6 с.

4. Беляев В. И., Ст упин Д. А. Сцепные и автосцепные устройства железнодорожного подвижного состава. М.: Трансинфо, 2012. 414 с.

5. ГОСТ 25.101–83. Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов: дата введения 1984-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1983. 25 с.

6. Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. 316 с.

7. Жуков В. А., Мих айлов Ю. К. Механика. Основы расчета и проектирования деталей машин: учеб. пособие. М.: ИНФРА-М, 2014. 348 с.

8. ГОСТ 25.504–82. Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости: дата введения 1983-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1982. 55 с.

9. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации [Электронный ресурс]: утв. приказом Минтранса России от 23 июня 2022 г. № 250. URL: https://docs.cntd.ru/document/351240235?marker=6560IO (дата обращения: 15.08.2022).

10. Технические требования к прочности и сопротивлению усталости при малоцикловых и многоцикловых режимах нагружения сцепных устройств электропоездов и методики испытаний [Электронный ресурс]: утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 7 апреля 2022 г. № 934/р // АСПИЖТ (дата обращения: 15.08.2022).