Введение к работе
-
і - ' .
Актуальность га^пты В настоящее время научно-технические
'і *
решения по созданию вагонов с повышенной грузоподъемностью и . повышенной до 24Skh С25тЗ нагрузкой на ось перешагнули априорные идеи воэмояшости ее повышения в сторону практической реализации проектно-конструкторских и технологический решений.
Испытания, проведенные'с. опытной перегрузкой вагонов существующих конструкций, показали возрастание нагрухенности и . фактическое увеличений повреждаемости основных несущих элементов, включая и колесные пары, снижение надежности который ожидается Пфи повышении нагрузки и длительной эксплуатации. Это. прежде всего, может сказаться на работоспособности соединения колеса с осью, поскольку имеются случаи ослабления и сдвига колеса с оси. Щт выявления таких Факторов необходимо проводить длительные и дорогостоящие испытания, так как существушие методы расчета и техника оценки прочности соединения по относительному коэффициенту прочности не учитывают характера эксплуатационного нагружения соединения. Элемента колесной пары, к тому же. испытывают перегруз от неровностей колес и пути. Учет всех Факторов нагруяения и оценка их влияния на насушую способность соединения колеса с осью представляет сложную проблему'даже в процессе длительных авторитетных испытаний, поскольку параметры взаимодействия элементов соединения неконтр8лируемы и неизвестны. Очевидна научная, практическая и экономическая актуальность разработки и развития методов расчета прикладных моделей, позволящих учитывать и прогнозировать влияние повышения нагрузки на ось колесной пары и соединение ее элементов. Это дает определенные преимуирстеа э предварительной оценке несушей способности, в сравнении с дорогостоящими и длительными (испытаниями, реализация реиений о повышении нагруз-
ки на ось подтверждает актуальность работы по изучению нагруженное, исследованию эксплуатационной повреждаемости колесных пар и расчетной оценке несущей способности соединения колеса с осью. Поэтому автор пришел к необходимости попыток развить' теоретические прикладные методы расчета, позволяшие учитывать и прогонози-ровать состояние прочности колесной пары и -несущей способности весьма ответственного ее узла - соединения колеса с осью.
Пялъ rafipTM Формулируется следующим образом: разработка методов расчета прикладных моделей колесных пар,3 позволяющих оценить' несущую способность соединения колеса с-осью при повышении нагрузки на ось вагона.
Для достижения этой цели были поставлены следующие основные задачи исследования:
определение характера и закономерности повреждаемости элементов колесных пар в современных условиях эксплуатации:
разработка модели колесной пары, учитывающей деформированное состояние ее элементов:
разработка модели прессового соединения, учитывакшей взаимные перемещения ступицы колеса И'оси:
разработка конечно-элементной модели прессового соединения, позволяющей провести численный эксперимаитальныи расчет с целью определения напряженно-деформированного состояния и перемещений в зоне сопряжения колеса и оси.
"r>TO"W
ниєм разработанные Sodm наблюдений и анализом статистических данных. Натурный эксперимент по запрессовкам и распрессовкам колесных пер. Теоретические исследования на основе 'і предлагаемых расчетных моделей деформированного состояния колесной пары и прессового соединения методами теоретической механики и сопротивления материалов, с решением дифференциальных уравнений изгиба с учетом сдвига. Численный экспериментальный расчет конечно-элементной модели соединения колеса и оси с привлечением метода чередования основных систем.
Ндучняя новизна. Разработаны методы расчета, предложены новые расчетные модели колесной пары и соединения колеса с осью прикладного назначения, которые., е отличие от нормативных схем расчета прочности, позволяют оценить деформированное состояние элементов колесной пары, определить перемещения, зоны относительного проскальзывания элементов и несущую способность соединения колеса с осью. Методы расчета позволяют предварительно и приближенно прогнозировать состояние несущей способности соединения при повышении нагрузки на ось. Разработана приближенная конечно-элементная модель соединения колеса с осью, численное решайте которой позволяет оценить напряженно-деформированное состояние элементов в соединении, определить зоны сцепления и скольжения и изменение параметров соединения при увеличении нагрузки на ось вагона или подыскнсго состава при механическом нагрухении колесной пары.
Практическая ценность. В работе на основе анализа нагружен-ности и наблюдений определен характер и'закономерности повреждаемости колесных пар а современных условиях эксплуатации. Установлено, что пот5ра>глае*е>сть колесных, пар и ее элементов линейно за-
висит от величины нагрузки на ось. Повреждаемость наиболее нагруженный и интенсивно используемых полувагонов во много раз больше. чем остальных вагонов. Преимущественными і дефектами стали тормоз-, ные: ползуны и наволакивание. Причем количество' ползунов увеличивается в сравнении со стабильно высоким наволакиванием. Результаты анализа поврзждаэиости и рекомендации по уточнению межремонтного проката и сроков службы колесный пар переданы в ЦВ МПС и ВНИИ вагоностроения для корректировки сроков ремонта вагонов, эксплуатируемых с превышением нормативной нагрузки.
Теоретические разработки по расчетным моделям колесной пары и оценке несущей способности соединения колеса с осью и расчетные Формулы для вычисления перемещений и зон скольжения рекомендуются для-инженерной оценки эффекта повышения нагрузки на ось на несущую способность соединения колеса с осью в проектно-конструк-торскии бюро.вагоностроения и подвижного состава. В повышении нагрузки на ось до 245кн С25тО заложен известный высокий экономический эффект.
Апрпбйуист rvflfviTH ГУыпанмр поялкрния ряЯптм докладывались,
обсуждались и получили положительную оценку на Всесоюзных конференциях по механике железнодорожного транспорта СДнепропетровск. 1984,1988гг. Э, Всесоюзных конференциях Минчермета по повышению качества колес и осей С Днепропетровск, 1985г. ) и (Москва, ВДНХ. 1986г.?. Конференции молодых ученых БИТИа СБрянск, 1989г.}, научно-технических конференциях РИИЖТа СРветов-на-Дону, 1983-J 989гг. 3, Ученых советов механического (1983г.) и Электромеханического факультета, совместно с кафедрами Вагоны и ВХ. Локомотивы и ЛХ. Электроподвижной состав. Строительная и Теоретическая механика. Безопасности жизнедеятельности С199бг.>.
Бийлнкашаї^ По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, одно авторское свидетельство (в соавторство).
3pyja^22_M_!2fi3i!_pa6rnbL Диссертационная работа состоит из введения, пяти глаз, общих выводов, списка использованной литературой и приложения. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок, 1 таблицу, 148 наименовании использованных источников, приложений но 17 страницах.
