Обеспечение усталостной прочности соединительных балок четырехосных тележек многоосных грузовых вагонов

Введение. Из опыта эксплуатации многоосных вагонов, имеющих в своей конструкции четырехосные тележки, известно, что большинство отказов в эксплуатации приходится на соединительные балки. Объектом исследования в статье является соединительная балка четырехосной тележки грузового вагона. Цель исследования — оценка влияния поперечной перевалки кузова вагона на срок службы соединительной балки.

Материалы и методы. Оценка амплитуд динамических напряжений выполнялась с использованием метода конечных элементов в программной среде ANSYS. Амплитуды напряжений в соединительной балке оценивались по стандартизированным режимам нагружения без учета перевалки и отдельно оценивались амплитуды напряжений от поперечной перевалки восьмиосного вагона-цистерны.

Результаты. Проведен анализ работ по исследованию прочности и нагруженности соединительных балок в эксплуатации, который показал, что основным режимом по повреждающему воздействию в эксплуатации, приводящим к разрушению соединительных балок, является поперечная перевалка кузова вагона. Выполнена оценка усталостной прочности соединительной балки с учетом перевалки кузова вагона при движении. Получены результаты сравнительного расчета срока службы соединительной балки в зависимости от учета поперечной перевалки кузова вагона на примере восьмиосного вагона-цистерны.

Обсуждение и заключение. Расчет срока службы соединительной балки восьмиосного вагона-цистерны выполнен по стандартизированным режимам нагружения с учетом и без учета поперечной перевалки кузова. Показано, что срок службы балки, оцененный без учета поперечной перевалки кузова, не соответствует статистическим и опытным данным.

1. Аксенов Ю. Н., Богачев А. Ю., Павлов Н. В., Голышев А. И. Анализ характеристик и зноса пятниковых зон надрессорных и соединительных балок // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2000. № 3. С. 40–45.

2. Аксенов Ю. Н., Фаерштейн Ю. О. Анализ НДС и эксплуатационной надежности сварных соединений соединительной балки четырехосной тележки // Труды МИИТ. 1986. Вып. 783. С. 71–77.

3. Бороненко Ю. П. Анализ повреждаемости центральных пятников 8-осных цистерн / Ю. П. Бороненко, В. М. Бубнов, А. С. Вершинин и др. // Петербургский институт инженеров железнодорожного транспорта: сб. науч. трудов. СПб., 1993. 126 с.

4. Романова А. А. Повышение ресурса соединительной балки // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2004. № 1. С. 63–66. EDN: https://www.elibrary.ru/lrhuqn.

5. Конечноэлементный анализ кинетики температурных полей и деформации при термообработке соединительной балки / А. Е. Неживляк, Ю. Н. Аксенов, М. В. Гречнева, В. Н. Матханов // Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах : Сборник трудов международной конференции, Кацивели, Крым, 16–20 сентября 2002 г. Кацивели, Крым: Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, 2002. С. 140–144. EDN: https://elibrary.ru/yqkbkn.

6. Разработка рациональной конструкции соединительных балок по результатам конечноэлементного анализа / А. Е. Неживляк, М. В. Гречнева, А. Е. Балановский, Ю. Н. Аксенов // Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах : Сборник трудов Второй международной конференции, поселок Кацивели, Крым, 13–17 сентября 2004 г. Кацивели, Крым: Институт электросварки им. Е. О. Патона HAH Украины, 2004. С. 195–199. EDN: https://elibrary.ru/yqcibd.

7. Неживляк А. Е., Гречнева М. В., Неживляк Д. А. Усовершенствование конструкции соединительной балки вагона на основе метода конечных элементов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. № 4(52). С. 188–192. EDN: https://www.elibrary.ru/xefcpz.

8. Попова Т. А. Эволюция систем опирания кузова восьмиосного вагона на ходовые части / Т. А. Попова, Г. И. Петров, В. Н. Филиппов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2024. № 1(81). С. 10–21. EDN: https://www.elibrary.ru/egfavg.

9. Попова Т. А. Конструктивные особенности исполнения тележек большегрузных восьмиосных вагонов / Т. А. Попова, Г. И. Петров, Ф. Ф. Музаффаров // Железнодорожный подвижной состав: проблемы, решения, перспективы: Ташкент, 17–20 апреля 2024 г.: мат. Третьей Межд. науч.-техн. конф. Ташкент: ТГТУ, 2024. C. 326–332. EDN: https://www.elibrary.ru/ycymzi.

10. Выбор технического решения соединительной балки для четырехосной тележки / В. С. Коршунов, Л. В. Цыганская, С. В. Буриков, Э. Р. Хамраева // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: Санкт-Петербург, 21–24 августа 2023 г.: мат. XVII Межд. науч.-техн. конф. Санкт-Петербург: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2024. С. 64–65. EDN: https://www.elibrary.ru/pwkwsd.