автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Нагруженность боковой рамы и полиуретановых упругих комплектов при введении в трёхэлементную тележку буксовой ступени подвешивания

НАГРУЖЕННОСТЬ БОКОВОЙ РАМЫ И ПОЛИУРЕТАНОВЫХ УПРУГИХ КОМПЛЕКТОВ ПРИ ВВЕДЕНИИ В ТРЁХЭЛЕМЕНТНУЮ ТЕЛЕЖКУ БУКСОВОЙ СТУПЕНИ ПОДВЕШИВАНИЯ

Специальность 05.22.07 — Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» (ПГУПС МПС РФ) на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство».

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор БОРОНЕНКО Юрий Павлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ВАР ABA Владимир Иванович

кандидат технических наук КОЧНОВ Анатолий Дмитриевич

Ведущее предприятие - Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации»

Защита состоится «28» декабря 2004 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 218.008.05 при Петербургском государственном университете путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 5407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан «26» ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., профессор

Я. П. СЕМЕНОВ

Общая характеристика работы Актуальность проблемы. На железной дороге сложилось тяжёлое положение с содержанием боковых рам тележек грузовых вагонов. После 3-5 лет эксплуатации грузовых вагонов на тележках модели 18-100 возникает износ опорной поверхности боковой рамы в буксовом проёме. В настоящее время более 50 процентов боковых рам имеют износы опорной поверхности свыше нормативного. В эксплуатации было доказано, что

N.

боковые рамы тележки 18-100 имеют ряд эксплуатационных и конструктивных недостатков, наибольшее количество боковых рам бракуется по трещинам. В сумме из-за трещин и литейных пороков происходит - около 80% изломов боковых рам. Причина низкого уровня качества: устаревшая технология производства литья и физически изношенное оборудование, аварийное состояние зданий литейных цехов, использование для выплавки мартеновских печей, которые не позволяют получить высококачественную сталь, отвечающую современному уровню предъявляемых требований. Одним из способов решения данной проблемы является введение в конструкцию тележки буксового рессорного подвешивания, обеспечивающее снижение нагруженности боковой рамы. В связи с этим актуальной является разработка методики оценки статической и динамической прочности боковой рамы в новых условиях работы.

Целью работы является исследование влияния буксового

полиуретанового упругого подвешивания на статическую и динамическую

нагруженность боковых рам для обоснования возможности создания

конструкции боковых рам с буксовым подрессориваем в условиях работы

железных дорог России, СНГ и стран Балтии. Исследование статической и

динамической прочности полиуретановых упругих буксовых элементов,

разработка методики оценки прочности, а также методик статических и

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИММТККА |

' ¿"ЯЙУ/1

усталостных испытаний. Разработка принципиальных конструкций оснасток стенда для испытаний полиуретановых упругих элементов.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. На основании обзора предложена классификация боковых рам по форме проёма для размещения буксового и центрального подвешивания, позволяющая производить выбор конструктивной схемы в зависимости от условий эксплуатации;

2. Разработана параметризированная конечно-элементная модель боковой рамы, отличающаяся уточнённым описанием нагрузок и граничных условий, учитывающих особенности работы буксового и центрального подвешивания;

3. Предложены расчётная схема боковой рамы и способ оценки её динамической нагруженности при проектных расчётах, позволившие сформулировать требования к динамической прочности боковой рамы тележки модели 18-1711 с учётом её изготовления способом сварки с использованием полиуретано-металлического буксового подвешивания;

4. Разработан общий алгоритм проектирования боковой рамы трёхэлементной тележки на основе статической и динамической прочности;

5. Разработана параметризированная конечно-элементная модель полиуретановых упругих комплектов буксового подвешивания, отличающаяся уточнённым описанием нагрузок и граничных условий;

6. Предложена расчётная схема полиуретановых упругих комплектов буксового подвешивания и способ их оценки динамической нагруженности при проектных расчётах.

7. Разработаны принципиальная конструкция оснастки стенда для статических и усталостных испытаний упругих полиуретановых элементов, а также методики проведения статических и усталостных испытаний полиуретановых буксовых элементов.

Практическая значимость работы. Разработанная в работе методика оценки статической и динамической прочности боковых рам с учётом особенностей их взаимодействия с элементами буксового упругого подвешивания, позволяет производить выбор рациональной конструкции боковой рамы на этапе проектирования.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы ОАО «Азовмаш» (г. Мариуполь, Украина) при создании тележки модели 18-1711. Отдельные положения и результаты работы используются при проведении научных исследований, выполнения дипломных работ и магистерских диссертаций на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПС.

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях: II научно-техническая конференция «Подвижной состав 21 века (идеи, требования, проекты)». (Санкт-Петербург, 2001), «63 научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых» (Санкт-Петербург 2003), III научно-техническая конференция «Подвижной состав 21 века (идеи, требования, проекты)». (Санкт-Петербург, 2003), «64 научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых» (Санкт-Петербург 2004), VI Международная конференция «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте», (Санкт-Петербург, 2004), «Проблемы механики железнодорожного транспорта. Динамика, надежность и безопасность подвижного состава» (г. Днепропетровск, Украина, 2004), на научных семинарах кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство ПГУПС (20012004).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, отдельные разделы исследований приведены в 4 научных отчётах.

Структура и объём работы. Диссертация включает в себя введение, 7 глав, заключение и изложена на 234 страницах машинописного текста, в том числе 24 таблиц, 120 рисунков. Список использованных источников насчитывает 164 наименований.

Основное содержание диссертации Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель работы, ее научная новизна, алгоритм исследований и практическая значимость.

В первой главе представлен краткий обзор исследований по совершенствованию методов расчёта боковых рам тележек грузовых вагонов, излагается состояние проблемы, сформулированы задачи, выбраны методы и алгоритм исследований.

Над разработкой и совершенствованием трёхэлементных грузовых тележек работали многие отечественные и зарубежные учёные, инженеры, специалисты из смежных отраслей науки, труды которых нашли своё отражение в учебниках, монографиях, научных работах и публикациях. Большой вклад в развитие этой области внесли отечественные и зарубежные учёные: П.С. Анисимов, И.М. Андреев, Е.П. Блохин, Г.П. Бурчак, М.Ф. Вериго, А.В. Верховский, СВ. Вершинский, М.В. Винокуров, А.Д. Гершгорин, В.Н. Данилов, О.Б. Камаев, Н. И. Карякин, ВА Косарев, В.Н. Котуранов, А.В. Кузнецов, Л.Д. Кузьмич, В.А. Лазарян, А.С. Лисовский, В.П. Лозбинев, Е.А. Луцук, Л.А. Манашкин, Б.А. Мейснер, Н.Н. Невзорова, Е.Н. Никольский, Л.Н. Никольский, В.К. Окишев, Г.И. Петров, B.C. Плоткин, Г.В. Полторак, А.А. Попов, П.Г. Проскурнев, В.Б. Проскуряков, А.А. Рахмилевич, В.И. Сакало, О.М. Савчук, К.А. Сафонцев, А.Л. Скорман, А.В. Смольянинов, М.М. Соколов, А.Б. Сурвилло, А.В. Табакман, Ю.А Усманов, В.Н. Филиппов, М.И. Худых, В.Д. Хусидов, В.Д. Цукерман, И.И. Челноков, Ю.М. Черкашин, Л.А. Шадур, Н.Н. Шапошников, СМ. Шудрак и др.

Комплексные работы по совершенствованию конструкций несущих элементов грузовых тележек и методик их расчета на статическую и динамическую прочность проводятся во ВНИИЖТе, МИИТе, ГосНИИВе, ПГУПСе, УрГУПСе, ДИИТе, БГТУ, Уральском, Крюковском, Мариупольском вагоностроительных заводах и ряда других коллективов.

Особенностью расчёта боковой рамы трёхэлементной тележки грузовых вагонов на статическую и динамическую прочность является постановка задачи граничных условий и нагрузок. Аналитический обзор методов расчёта показал, что непосредственное применение метода сил или метода перемещений к расчёту боковой рамы с учётом упругого буксового подвешивания приводит к весьма приближенным результатам вследствие геометрических особенностей конструкции.

В решении задач статической и динамической прочности боковой рамы трёхэлементной тележки грузовых вагонов аналитическими методами достигнуты значительные успехи. Несмотря на это развитие численных методов анализа напряжённо-деформированного состояния, базирующихся на методах конечных элементов, конечных разностей, граничных элементов способствует проникновения их в расчёты несущих элементов трёх элементной тележки, в том числе боковых рам.

Большой вклад в развитие метода конечных элементов и практику применения его для решения задач механики внесли зарубежные учёные: Дж. Аргирис, Е. Вильсон, М. Айронс, Р. Клаф, К. Бат, Р. Гайан, О. Зенкевич, Л. Сегерлинд, Н.М. Ньюмарк и др., а также отечественные: А.В. Александров, Л.А. Розин, А.С. Угодчиков, Н.Н. Шапошников, В.А. Постнов, И.Я. Хархурим, Д.В. Вайнберг, А.С. Сахаров, В.Н. Кислоокий, А.С. Городецкий, В.В. Киричевский и др.

Значительные успехи достигнуты в разработке специализированного программного обеспечения для расчёта вагонов коллективами под руководством Е.Н. Никольского, В.Н, Котуранова, В.П.

Лозбинева. В работах О.М, Савчука, А.Т. Есаулова, В.Д. Хусидова выполнены расчёты деталей колёсных пар и букс. В последнее время получили большое распространение в решении прочности механических систем программные комплексы зарубежного производства, такие как ANSYS, NASTRAN, PATRAN, COSMOS, Pro/MECHANICAJDEAS и др.

Несмотря на многообразие исследований в области статической и динамической прочности боковых рам трёхэлементных тележек грузовых вагонов существующие методы расчёта боковых рам не учитывают особенностей передачи нагрузок на конструкцию через упругое буксовое подвешивание. Таким образом, приходится констатировать, что вопрос расчёта боковых рам на статическую и динамическую прочность при введении в трёхэлементную тележку буксовой ступени подвешивания в условиях российских железных дорог является недостаточно изученным и становится особенно острым с учётом современных требований к повышенной грузоподъёмности, надёжности и безопасности трёхэлементных тележек грузовых вагонов.

Во второй главе приведена классификация боковых рам тележек, выполнен обзор основных неисправностей боковых рам в эксплуатации, выбраны основные направления совершенствования. Всё многообразие боковых рам классифицировано по признакам, определяющим взаимодействие с рессорным подвешиванием

- По способу размещения элементов подвешивания (форма проёмов);

- По способу ограничения относительных перемещений;

- По способу обеспечения прочности выбором форм и размеров сечений.

В основу критериев оценки положен принцип независимого разделения конструктивных признаков для буксового узла и для узла центрального рессорного подвешивания, что позволит более детально

обсудить условия, в которых реализуется, то или иное конструктивное решения, их достоинства и недостатки. В зависимости от функций, которые должна обеспечить тележка, критерии оценки позволят выбрать одно конструктивное исполнение боковой рамы и буксового подвешивания.

Для оценки взаимодействия боковой рамы тележки грузового вагона с буксовым рессорным подвешиванием и с центральным рессорных подвешиванием выполнены классификации, наиболее полно отражающие основные элементы, влияющие на конструкцию боковой рамы трёхэлементной тележки. Для оценки способов ограничения перемещений

(продольных X, поперечных Y и поворота \|1) в буксовом узле и в узле центрального рессорного подвешивания относительно боковой рамы тележки грузового вагона выполнена классификация, описывающая принципиальные устройства, препятствующие относительным перемещениям. Для оценки способа обеспечения прочности выбором форм и размеров сечений боковой рамы тележки грузового вагона выполнена двухуровневая классификация. Боковые рамы, эксплуатирующиеся на железных дорогах России и мира, имеют различные виды сечений, обеспечивающие прочность и надёжность по существующим методикам расчёта. На основе расширенного анализа и классификации способов размещения элементов подвешивания в буксовом узле и узле центрального рессорного подвешивания выполнен синтез принципиальных конструкций боковых рам трёхэлементных тележек грузовых вагонов, который является первичной при проектировании тележки. Предложенная классификация позволяет синтезировать боковую раму, отвечающую заданной конструкции рессорного подвешивания.

В третьей главе для исследования статической и динамической прочности разработаны математические модели боковых рам и

полиуретановых упругих буксовых комплектов. Математические модели представлены параметризованными твёрдотельными моделями и конечно-элементными моделями. Для исследования статической и динамической прочности боковой рамы предложены математические модели нескольких вариантов боковой рамы трёхэлементной тележки, отличающиеся различной конструкцией основных узлов. Помимо исследования напряжённо-деформированного состояния предложенных вариантов, произведено исследование схем граничных условий математической модели боковой рамы, для определения граничных условий наиболее приближенным к реальным условиям. Для исследования полиуретановых упругих комплектов были предложена математическая модель и уточнённая схема граничных условий и приложения нагрузок.

При разработке математических моделей боковых рам учитывались только основные несущие элементы. Такие элементы боковой рамы тележки как балки для подвески тормозного оборудования и кронштейны не учитывались. Для исследования напряжённо-деформированного состояния разработаны 4 модели, выполненных в виде двойного двутаврового сечения и 2 модели замкнутого прямоугольного сечения. Модели боковых рам отличаются различными усилениями в местах, предрасположенных к трещинообразованию в эксплуатации.

Разработанные 6 конечно-элементных моделей, состоят из 20-узловых параболических конечных элементов. Среднее количество конечных элементов в каждой модели составляет 140 тысяч.

При расчёте на статическую и динамическую прочность боковой рамы методом конечных элементов стоит задача грамотного приложения нагрузок, а также задания граничных условий, которые обеспечили бы достоверность результата расчёта. Предложены различные варианты граничных условий в зоне буксового и рессорного проёмов.

При расчётах было принято, что вертикальные и поперечные нагрузки прикладываются в зоне центрального рессорного проёма, а продольная в зоне буксового проёма. В зоне буксового проёма исследовались три варианта граничных условий:

- в первой модели - имитирующие заделку при изгибе в вертикальном и поперечном направлениях;

- во второй модели - имитирующие шарнирную опору при изгибе в вертикальном направлении и заделку в поперечном направлении.

В первых двух моделях продольные перемещения были ограничены на одной из контактных поверхностей фрикционной планки центрального подвешивания.

Третья модель боковой рамы рассчитывалась с граничными условиями, учитывающими особенности рессорного подвешивания. Расчётная модель помимо боковой рамы включала 4 комплекта упругих элементов и адаптер, расположенный в буксовом проёме, а также 4 упругих элемента имитирующие работу клиновой системы гашения колебаний в центральном рессорном подвешивании при забегании боковин. Граничные условия в данном случае были следующие - вертикальные и поперечные перемещения ограничены на осях вращения адаптеров относительно колёсной пары, продольные перемещения ограничены в упругих элементах, имитирующих контакт клина и боковой рамы. Такой тип граничных условий позволяет обеспечить шарнирное опирание боковой рамы при изгибе в вертикальной плоскости и упругий шарнир при изгибе в поперечной плоскости. Ограничение продольных перемещений в центральном рессорном проёме через упругие элементы позволяет фрикционной планке поворачиваться относительно вертикальной оси, что является важной составляющей деформированного состояния при скручивании боковой рамы поперечной нагрузкой. Вертикальные нагрузки и часть поперечных сил были распределены по плите опирания пружин

центрального рессорного подвешивания. Часть поперечной нагрузки, которая передаётся на боковую раму от клина после замыкания зазора, прикладывается к ограничивающей клин планке. В первых двух моделях продольные нагрузки действовали в местах соединения упругих элементов с опорной поверхностью буксового узла и на ограничивающие планки, расположенные на концевой части боковой рамы. Соотношение значений продольной силы на разных поверхностях буксового проёма боковой рамы выбиралось в зависимости от продольной жёсткости упругого буксового комплекта.

Предложен расчетный режим для проверки усталостной прочности рамы тележки. Определение усталостной прочности боковой рамы в работе было выполнен по коэффициенту сопротивления усталости. В качестве параметра, определяющего коэффициент сопротивления усталости, было использовано повреждение, накопленное в конструкции в процессе эксплуатации. В результате расчета были получены значения допускаемых амплитуд напряжений в конструкции боковой рамы по критерию сопротивления усталости

Также в третьей главе разработана конечно-элементная модель шевронного полиуретано-металлического рессорного комплекта, отличающаяся уточнённым описанием нагрузок и граничных условий. Предложена методика аналитического определения жёсткости упругих плоских и шевронных многослойных комплектов из полиуретана.

Аналитические выражения для определения продольной (Сх), поперечной (Су) и вертикальной (Cz) жесткости плоского однослойного полиуретанового блока представлены в формулах (1): с„ = 2(с, sin2 а + су cos2 а),

с, = 2(с, cos2 а+cr sin2 в),

где 2 а - угол раствора блоков в вертикальном направлении; сг - жесткость блока на сдвиг; св - жесткость блока на сжатие.

Для шевронного полиуретанового упругого комплекта в целом:

Г, - продольная, поперечная, вертикальная жёсткости для двух пар блоков, развернутых относительно продольной оси на угол 2/3:

Для проверки аналитически вычисленных жесткостей была разработана модель конечно-элементной модели полиуретано-металлических упругих комплектов. В конечно-элементной модели использованы 20-узловые параболические конечные элементы, с возможностью учёта нелинейных свойств материала.

Схема граничных условий и нагрузок была следующей: нижняя поверхность являлась опорной, на ней были поставлены граничные условия отсутствия перемещений во всех направлениях, что моделировало соединение полиуретанового слоя и внешней арматуры. На верхней поверхности использовано кинематическое ограничение - равенство перемещений по всем трем направлениям, которое также моделировало соединение полиуретанового слоя и внешней арматуры. К верхней поверхности в зависимости от определяемой жесткости прикладывались силы, при этом во всех расчетных случаях присутствовала вертикальная сила, соответствующая действию веса вагона.

В четвёртой главе с использованием разработанных моделей были выполнены расчётные исследования по оценке статической и динамической прочности шести вариантов боковых рам трёхэлементной тележки. Нагрузки, действующие на боковую раму, были разбиты на 4 режима:

1. Вертикальная нагрузка, складывающаяся из веса брутто и вертикальной динамической добавки от силы инерции вагона (первый режим - первое сочетание нагрузок);

2. Сочетание вертикальной, поперечной и продольной нагрузок, возникающее при торможении тяжеловесного состава в кривой (первый режим - второе сочетание нагрузок);

3. Сочетание продольной и вертикальной нагрузок при проходе вагонного замедлителя (первый режим - третье сочетание нагрузок);

4. Сочетание умеренных по величине продольных, поперечных и вертикальных нагрузок, характерное для движения вагона в поезде (третий режим).

В качестве контрольных точек для исследования напряжений в боковой раме для всех вариантов исполнения, возникающих в концентраторах, были выбраны 7 оценочных зон. С использованием разработанной модели и схемы граничных условий были выполнены расчётные исследования полиуретано-металлических шевронных упругих буксовых комплектов для подтверждения достоверности расчетных схем и методики аналитических расчётов. Сравнение результатов расчета напряжений, возникающих в оценочных зонах, различных вариантов исполнения боковой рамы показало, что из шести вариантов наиболее благоприятным является шестой вариант исполнения боковой рамы, в виду того, что происходит значительное уменьшение напряжений при незначительном уменьшении массы. Поэтому дальнейшее исследование ведётся для варианта 6 исполнения боковой рамы

Для исследования напряжённо-деформированного состояния шестого варианта боковой рамы с использованием разработанных схем граничных условий были выполнены расчёты, позволяющие судить о достоверности схем.

При расчёте боковой рамы по первой схеме граничных условий, максимальные напряжения возникли в зонах концентраторов: в месте перегиба нижнего листа рессорного проема, в зоне стыка основного бокового листа и накладного листа над боковым окном и в его нижней части, в зоне изгиба основного листа буксового проема с внутренней стороны, и достигают 206МПа. Анализ результатов расчета показал, что в конструкции возникают значительный концентратор напряжений в зоне стыка опорной поверхности буксового упругого комплекта и основного листа буксового проема.

Анализ результатов расчета боковой рамы по второй схеме граничных условий и нагрузок показал, что в конструкции возникают значительные концентраторы напряжений: в зоне стыка опорной поверхности буксового упругого комплекта и вертикального листа, в зоне стыка опорной поверхности упругого буксового комплекта и основного листа буксового проема. Причём величина напряжений в основном металле боковой рамы не превышают 250 МПа, одна концентраторы напряжений носят очень локальный характер.

Анализируя напряжённо-деформированное состояние боковой рамы при расчёте по третьей схеме граничных условий, стоит отметить, что концентраторы напряжений возникли в тех же зонах, что и во второй схеме граничных условиях, хотя их величина была на 20-30 процентов ниже. Концентраторы напряжения имеют нелокальный характер, а основной, наиболее нагруженной, зоной является зона перехода опорной поверхности упругого буксового комплекта в вертикальный пояс боковой рамы, что приведёт в эксплуатации к трещинообразованию и отрыву

концевой части боковой рамы. В результате этих исследований установлено, что применение различных граничных условий ведёт к количественно различным результатам. Максимальная разница составила 270%.

В четвертой главе с использованием разработанной модели были выполнены расчётные исследования полиуретано-металлических шевронных упругих буксовых комплектов для подтверждения достоверности расчётных схем и методики аналитических расчётов. По результатам расчёта можно сделать вывод, что отклонение жёсткостей полиуретано-металлического упругого комплекта при численном эксперименте в отличие от аналитического метода расчёта составляет:

1. Отклонение жесткости в вертикальном направлении составляет 4 %;

2. Отклонение жесткости в продольном направлении составляет 3,6%;

3. Отклонение жесткости в поперечном направлении составляет 6%;

На основании сравнения двух методик определения жёсткости ПУМК можно сделать вывод, что численный эксперимент показал хорошее совпадение с аналитическим методом, и описанные методики могут быть рекомендованы для расчета жесткости буксовых упругих элементов из полиуретана.

В пятой главе была предложена общая методика проектирования боковой рамы трёхэлементной тележки, на основе исследования напряжённо-деформированного состояния по всем режимам нагружения. На основе расчётов, выполненных для боковых рам различной конфигурации, установлено, что наиболее проблемными местами с точки зрения прочности, являются зона перехода буксового проёма в наклонный пояс и зона перехода вертикальной стойки в узел плиты опирания центрального рессорного подвешивания, где присутствуют концентраторы напряжений. При устранении концентраторов получен эволюционный ряд боковых рам, который позволил отследить причины их возникновения, а

также найти пути решения проблемы повышения прочности боковой рамы при постоянной массе.

Анализ напряжённо-деформированного состояния боковых рам показал:

1. Эффективным способом устранения концентраторов в нижних углах центрального рессорного проёма является, одновременно, использование вертикальных листов большей толщины и максимальное увеличение радиуса;

2. Для устранения концентраторов в верхних углах рессорного проёма достаточно увеличить их радиус;

3. Конструкция опорной плиты центрального подвешивания без концентраторов предполагает установку подпорных листов под пружины в направлении плоских сечений балки;

4. Устранение концентраторов в углах буксового проёма, вызванных приложением вертикальных и продольных нагрузок, возможно путём установки упругих элементов непосредственно на нижний лист боковой рамы, без переходных элементов, которые дают скачек жёсткости;

5. Устранение концентратора в верхнем внутреннем углу буксового проёма, вызванного приложением поперечных нагрузок к боковой раме, возможно путём введения дополнительной упругости (поперечного листа).

Предложена наиболее рациональная конструкция боковой рамы, которая представлена на рис. 1.

В шестой главе проведена анализ натурных экспериментов и оценка достоверности разработанных моделей, методики оценки напряжённо-деформированного состояния и методики задания граничных условий путём сравнения натурных экспериментов с численными экспериментами и аналитических расчётов.

Рис. 1. Параметризированная конструкция боковой рамы трёхэлементной тележки с полиуретановым упругим буксовом подвешиванием.

В первой части шестой главы для верификации результатов описанных в главе 4 были произведены испытания на статическую прочность боковой рамы модели 18-1711. По результатам испытаний боковой рамы на статическую прочность можно сделать вывод, что среднее расхождение результатов конечно - элементного расчета с результатами испытаний по первому режиму - первое сочетание нагрузок составляют в зонах общего напряжённого состояния 7,2%, а в местах концентрации напряжений 25,3%. Среднее расхождение результатов конечно -элементного расчета с результатами испытаний по третьему режиму составляет 5,3% в зонах общего напряжённого состояния, а в местах концентрации напряжений 18,6%. В местах концентрации напряжений в зоне буксового проёма среднее расхождение конечно-элементного расчёта с результатами испытаний составляет по первой схеме граничных условий 230%, по второй схеме граничных условий 52%, по третьей схеме граничных условий 12,1%. Третий вариант модели граничных условий показывают лучшую сходимость результатов, из трёх предложенных и является предпочтительным при расчётах боковых рам упруго-опирающихся на подшипники колёсной пары, ввиду наибольшей приближенности к реальным условиям.

Во второй части шестой главы были произведены испытания на

усталостную прочность боковой рамы модели 18-1711, целью испытаний

16

явилось сравнение расчётных и экспериментальных данных усталостной прочности штампосварной конструкции боковых рам по результатам сокращенных ускоренных стендовых испытаний.

По результатам испытаний боковой рамы на усталостную прочность можно сделать вывод, что трещина, приведшая к разрушению конструкции, находится в зоне перехода опорных поверхностей полиуретано-металлических комплектов в вертикальную стойку боковой рамы, что соответствует местоположению локального концентратора при третьей схеме граничных условий, имеющего максимальную величину напряжений при расчёте по III режиму.

В седьмой главе, в первой части, для верификации модели граничных условий, режимов нагружения и жесткостей полиуретановых упругих комплектов, полученных при расчёте методом конечных элементов, были проведены испытания по определению их статических силовых характеристик в вертикальном, поперечном и продольном направлениях, а также проверка их работоспособности при действии максимальных нагрузок, остаточной деформации при постоянно действующей длительной нагрузке, прочности полиуретановых упругих комплектов при действии низких температур. После испытаний упругие элементы не имели трещин, видимых повреждений и деформаций, препятствующих его дальнейшей эксплуатации. Вертикальная, продольная, поперечная силовые характеристики полиуретановых упругих комплектов представлены на рис.2.

Аналитический и конечно-элементный расчет показали хорошее совпадение с экспериментом по вертикальной жесткости. Методика расчета продольной и поперечной жесткости требует уточнения - в связи с большими деформациями в этих направлениях необходимо учесть нелинейность в поведении материала.

- Эксперимент

-Конечно-элементный расчет -Аналитическийрасчет

прогиб, ММ

Рис.2. Вертикальная (а), продольная (б), поперечная (в) силовые характеристики полиуретановых упругих комплектов.

Анализ результатов показал, что описанные выше методики могут быть рекомендованы для расчета жесткости буксовых упругих элементов из полиуретана.

Во второй части седьмой главы произведён анализ усталостных испытаний полиуретано-металлических упругих комплектов. Целью испытаний являлась проверка сопротивления усталости полиуретановых элементов буксового подвешивания и определение параметров кривой выносливости деталей для двух вариантов нагружения в вертикальном направлении и в поперечном относительно оси пути направлении.

Кривая усталости принималась в виде:

где Д - амплитуда перемещения на цикле нагружения;

- предел выносливости образца по амплитуде перемещений при базовом числе циклов

т - показатель степени. В результате усталостных испытаниях по определению сопротивления усталости упругих элементов в поперечном направлении были получены следующие параметры кривой усталости:

- показатель степени в уравнении кривой усталости т = 3,24;

- константа в уравнении кривой усталости: С - 36007;

- предел выносливости при базовом числе циклов: Д„ = 0,18=18%.

Для эксплуатационных условий деформации упругих

полиуретановых элементов предполагается конструктивно ограничить величиной 13 %, которая не превосходит предела выносливости, упругие элементы будут обладать необходимым коэффициентом запаса сопротивлению усталости и обеспечивать срок службы не менее 4 лет.

Таким образом, для всесторонней оценки работоспособности упругих элементов в буксовом подвешивании тележек грузовых вагонов, разработаны и апробированы методики их испытаний в стендовых условиях и при установке на вагоне, которые позволяют дать заключение о силовых характеристиках, прочности и долговечности образцов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе выполнен комплекс исследований по оценке нагруженности боковой рамы и полиуретановых упругих комплектов при введении в трёхэлементную тележку буксовой ступени подвешивания с целью обоснования возможности создания конструкции боковых рам с буксовым подрессориваем в условиях работы железных дорог России, СНГ и стран Балтии.

1. На основании обзора предложена классификация боковых рам по форме проёма для размещения буксового и центрального подвешивания,

позволяющая производить выбор конструктивной схемы в зависимости от условий эксплуатации;

2. Для исследования напряжённо-деформированного состояния разработана параметризированная конечно-элементная модель боковой рамы, отличающаяся уточнённым описанием нагрузок и граничных условий, учитывающих особенности работы буксового и центрального подвешивания;

3. Предложена расчетная схема боковой рамы и способ оценки её динамической нагруженности при проектных расчётах, позволившие сформулировать требования к динамической прочности боковой рамы тележки модели 18-1711 с учётом её изготовления способом сварки с использованием полиуретано-металлического буксового подвешивания;

4. Разработан общий алгоритм проектирования боковой рамы трёхэлементной тележки на основе статической и динамической прочности, предложена эволюционная схема боковых рам трёхэлементных тележек с опиранием на колёсную пару, посредством упругих полиуретановых комплектов. Предложена рациональная конструкция боковой рамы, отличающаяся минимальных количеством мест концентрации напряжений;

5. Разработана расчётная схема и параметризированная конечно-элементная модель полиуретановых упругих комплектов буксового подвешивания, отличающаяся уточнённым описанием нагрузок и граничных условий;

6. Разработана методика статических и усталостных испытаний полиуретановых упругих комплектов, создана конструкция оснастки стенда, позволяющая определять жёсткости полиуретановых упругих комплектов и их ресурс при действии статических и динамических нагрузках в трёх направлениях;

7. Установлено, что введение в трёхэлементную тележку буксовой ступени подвешивания, со статическим прогибом 14 мм в груженом состоянии, позволяет снизить динамическую нагруженность боковой рамы на 40%;

8. Разработанные модели, методики и схемы позволили:

- определить наиболее вероятные места возникновения концентраторов напряжений в боковой раме тележки, которые могут привести к трещинообразованию;

- предположить наиболее «проблемные» места боковой рамы при ходовых прочностных испытаний;

- предложить эволюционный ряд боковых рам с упругой связью боковина-подшипник колёсной пары, который позволят уменьшить сроки проектирования новых рам;

- определить жёсткости полиуретановых упругих комплектов, с учётом схемы граничных условий наиболее приближенных к реальным;

- произвести сравнительный анализ и выбрать боковую раму и полиуретановый упругий комплект, позволяющую реализовать-наиболее рациональные параметры.

9. Рекомендованные параметры и одна из возможных конструкций боковой рамы использованы при создании тележки нового поколения модели 18-1711 (ОАО «АЗОВМАШ»), повышенной грузоподъёмности. Экспериментальные исследования показали хорошее совпадение с расчётными исследованиями и подтвердили возможность применения предложенным моделей, методик и схем при проектировании тележек с упругим опирание боковой рамы на подшипник колёсной пары.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах: 1. Васильев СТ., Орлова A.M., Рудакова Е.А. Сравнение динамической нагруженности боковой рамы тележки грузового вагона при наличие и отсутствии буксового амортизатора/ Тез. докл. III науч.-техн. конф.

"Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты". - СПб: ПГУПС, 2003-С. 128-130.

2. Васильев С.Г., Бороненко Ю.П., Орлова А.М., Рудакова Е.А., Аношин Г.В, Державец Ю.А., Сивчиков СБ., Турков А.И. Полиуретановые элементы буксового подвешивания тележек грузовых вагонов// Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: Сб. науч. статей / Под ред. ЮЛ. Бороненко. - ПГУПС. - СПб., 2003. - С. 39 - 45.

3. Васильев СП, Бороненко Ю.П., Орлова A.M., Рудакова Е.А., Аношин Г.В. Экспериментально-теоретические исследования надежности полиуретановых упругих элементов в соединении «рама-букса» тележек грузовых вагонов/ Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте: труды VI междунар. науч.- техн. конф. / Под ред. СВ. Елизарова, В.З. Васильева, А.В. Бенина. - СПб: ПГУПС, 2004. -С 71 - 77.

4. Васильев С.Г. Совершенствование конструкции боковой рамы тележки грузового вагона// Шаг в будущее (Неделя науки - 2003): Межвуз сб. научн. трудов; научн. рук. А.М. Орлова / Под ред. В.В. Сапожникова, А.В. Смирнова. - СПб: ПГУПС, 2003. С 11-15.

5. Васильев С.Г. Влияние способов задания граничных условий и нагрузок при расчете на прочность боковой рамы тележки грузовых вагонов // Шаг в будущее (Неделя науки- 2004): Материалы научно - технической конференции/Под ред. В.В. Сапожникова, Л.Н.Павлова. - ПГУПС. -СПб, 2004.-С. 12-14.

6. Васильев С.Г. Особенности конструктивного исполнения и напряженного состояния боковой рамы трехэлементной тележки, оборудованной упругими элементами в соединении с буксой // Тез. докл. XI междунар. конф. «Проблемы механики ж.д. транспорта». - ДИИТ. -Днепропетровск, 2004. - С. 58.

Подписано к печати 24.11.04г. Печ.л. - 1,4

Печать - ризография. Бумага для множит, апп. Формат 60x84 1\16 Тираж 100 экз. Заказ № НЧ&/

СР ПГУПС 190031, С-Петербург, Московский пр. 9

»24 77 1

Введение.

1. Обзор работ, формулировка задач, выбор методов и алгоритма исследования.

2. Обзор конструкций боковых рам, выбор их направлений совершенствования.

2.1 Основные неисправности боковых рам при эксплуатации.

2.2 Обзор конструкций боковых тележек грузовых вагонов и направлений их совершенствования.

2.3 Выводы.

3. Разработка математических моделей для исследования нагруженности боковых рам и полиуретановых упругих комплектов.

3.1 Разработка математической модели боковой рамы для исследования статической и динамической нагруженности , разработка схем граничных условий.

3.2 Разработка математических моделей для исследования нагруженности полиуретановых упругих комплектов и разработка схем граничных условий.

3.3 Выводы.

4. Расчёты статической и динамической нагруженности боковой рамы и полиуретановых буксовых упругих комплектов.

4.1 Расчёты статической и динамической нагруженности боковой рамы.

4.2 Расчёт жесткости полиуретановых упругих буксовых элементов, определение жёсткости элементов.

4.3 Выводы.

5. Разработка общей методики проектирования боковой рамы трёхэлементной тележки.

5.1 Разработка общего алгоритма проектирования боковой рамы трёхэлементной тележки, используя её напряжённо-деформированное состояние.

5.2 Выводы.

6. Экспериментальная оценка статической и динамической нагруженности боковой рамы тележки модели 18-1711.

6.1. Статические испытания боковой рамы тележки 18-1711. Сравнение расчётных и экспериментальных данных.

6.2. Усталостные испытания боковой рамы тележки 18-1711. Сравнение расчётных и экспериментальных данных.

6.3 Выводы.

7. Экспериментальная оценка статической и усталостной

Ф прочности полиуретановых рессорных комплектов.

7.1 Разработка методики статических испытаний полиуретановых буксовых комплектов. Статические испытания полиуретановых буксовых комплектов, оценка результатов.

7.2 Разработка методики усталостных испытаний полиуретановых буксовых комплектов Усталостные испытания полиуретановых буксовых комплектов, оценка результатов.

7.3 Выводы.

Актуальность проблемы. На железной дороге сложилось тяжёлое положение с содержанием боковых рам тележек грузовых вагонов. После 3-5 лет эксплуатации грузовых вагонов на тележках модели 18-100 возникает износ опорной поверхности боковой рамы в буксовом проёме. В настоящее время более 50 процентов боковых рам имеют износы опорной поверхности свыше нормативного. В эксплуатации было доказано, что боковые рамы тележки 18-100 имеют ряд эксплуатационных и конструктивных недостатков, наибольшее количество боковых рам бракуется по трещинам. В сумме из-за трещин и литейных пороков происходит - около 80% изломов боковых рам. Причина низкого уровня качества: устаревшая технология производства литья и физически изношенное оборудование, аварийное состояние зданий литейных цехов, использование для выплавки мартеновских печей, которые не позволяют получить высококачественную сталь, отвечающую современному уровню предъявляемых требований. Одним из способов решения данной проблемы является введение в конструкцию тележки буксового рессорного подвешивания, обеспечивающее снижение нагруженности боковой рамы. В связи с этим актуальной является разработка методики оценки статической и динамической прочности боковой рамы в новых условиях работы.

Целью работы является исследование влияния буксового полиуретанового упругого подвешивания на статическую и динамическую нагруженность боковых рам для обоснования возможности создания конструкции боковых рам с буксовым подрессориваем в новых условиях работы железных дорог России, СНГ и стран Балтии. Исследование статической и динамической прочности полиуретановых упругих буксовых элементов, разработка методики оценки прочности, а также методик статических и усталостных испытаний. Разработка принципиальных конструкций оснасток стенда для испытаний полиуретановых упругих элементов.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. На основании обзора предложена классификация боковых рам по форме проёма для размещения буксового и центрального подвешивания, позволяющая производить выбор конструктивной схемы в зависимости от условий эксплуатации;

2. Разработана параметризированная конечно-элементная модель боковой рамы, отличающаяся уточнённым описанием нагрузок и граничных условий, учитывающих особенности работы буксового и центрального подвешивания;

3. Предложена расчётная схема боковой рамы и способ оценки её динамической нагруженности при проектных расчётах, позволившие сформулировать требования к динамической прочности боковой рамы тележки модели 18-1711 с учётом её изготовления способом сварки с использованием полиуретано-металлического буксового подвешивания.

4. Разработан общий алгоритм проектирования боковой рамы трёхэлементной тележки на основе статической и динамической прочности;

5. Разработана параметризированная конечно-элементная модель полиуретановых упругих комплектов буксового подвешивания, отличающаяся уточнённым описанием нагрузок и граничных условий;

6. Предложена расчётная схема полиуретановых упругих комплектов буксового подвешивания и способ их оценки динамической нагруженности при проектных расчётах.

7. Разработана принципиальная конструкция оснастки стенда для статических и усталостные испытаний упругих полиуретановых элементов, а также методики проведения статических и усталостных испытаний полиуретановых буксовых элементов.

Практическая значимость работы. Разработанная в работе методика оценки статической и динамической прочности боковых рам с учётом особенностей их взаимодействия с элементами буксового упругого подвешивания, позволяет производить выбор рациональной конструкции боковой рамы на этапе проектирования.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы ОАО «Азовмаш» (г. Мариуполь, Украина) при создании тележки модели 18-1711. Отдельные положения и результаты работы используются при проведении научных исследований, выполнения дипломных работ и магистерских диссертаций на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПС.

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях: II научно-техническая конференция «Подвижной состав 21 века (идеи, требования, проекты)». (Санкт-Петербург, 2001), «63 научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых» (Санкт-Петербург 2003), III научно-техническая конференция «Подвижной состав 21 века (идеи, требования, проекты)». (Санкт-Петербург, 2003), «64 научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых» (Санкт-Петербург 2004), VI Международная конференция «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте», (Санкт-Петербург, 2004), «Проблемы механики железнодорожного транспорта. Динамика, надежность и безопасность подвижного состава» (г. Днепропетровск, Украина, 2004), на научных семинарах кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство ПГУПС (2001-2004).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, отдельные разделы исследований приведены в 4 научных отчётах.

Структура и объём работы. Диссертация включает в себя введение, 7 глав, заключение и изложена на 234 страницах машинописного текста, в том числе 24 таблиц, 120 рисунков. Список использованных источников насчитывает 164 наименований.

7.3 ВЫВОДЫ

В первой части седьмой главы, для верификации модели граничных условий, режимов нагружения и жесткостей, полученных методом численного интегрирования, были проведены испытания по определению статических силовых характеристик полиуретано-металлических упругих элементов в вертикальном, поперечном и продольном направлениях, а также проверка их работоспособности при действии максимальных нагрузок, остаточной деформации при постоянно действующей длительной нагрузке, прочности ПУМК при действии низких температур.

По результатам статических испытаний можно сделать вывод о величинах жесткостей в трех направлениях, приведенных в таблице 7.7.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе выполнен комплекс исследований по оценке нагруженности боковой рамы и полиуретановых упругих комплектов при введении в трёхэлементную тележку буксовой ступени подвешивания с целью обоснования возможности создания конструкции боковых рам с буксовым подрессориваем в условиях работы железных дорог России, СНГ и стран Балтии.

1. На основании обзора предложена классификация боковых рам по форме проёма для размещения буксового и центрального подвешивания, позволяющая производить выбор конструктивной схемы в зависимости от условий эксплуатации;

2. Для исследования напряжённо-деформированного состояния разработана параметризированная конечно-элементная модель боковой рамы, отличающаяся уточнённым описанием нагрузок и граничных условий, учитывающих особенности работы буксового и центрального подвешивания;

3. Предложена расчётная схема боковой рамы и способ оценки её динамической нагруженности при проектных расчётах, позволившие сформулировать требования к динамической прочности боковой рамы тележки модели 18-1711 с учётом её изготовления способом сварки с использованием полиуретано-металлического буксового подвешивания.

4. Разработан общий алгоритм проектирования боковой рамы трёхэлементной тележки на основе статической и динамической прочности, предложена эволюционная схема боковых рам трёхэлементных тележек с буксовым опиранием на упругие комплекты

5. Разработана параметризированная конечно-элементная модель полиуретановых упругих комплектов буксового подвешивания, отличающаяся уточнённым описанием нагрузок и граничных условий;

6. Предложена расчётная схема полиуретановых упругих комплектов буксового подвешивания и способ их оценки динамической нагруженности при проектных расчётах.

7. Разработана методика статических и усталостных испытаний полиуретановых упругих комплектов

8. Разработана принципиальная конструкция оснастки стенда для статических и усталостных испытаний упругих полиуретановых элементов

9. Разработанные модели, методики и схемы позволили:

- определить наиболее вероятные места возникновения концентраторов напряжений в боковой раме тележки, которые могут привести к трещинообразованию;

- определить схему граничных условий боковой рамы и полиуретановых упругих комплектов, наиболее приближенных к реальным условиям;

- предположить наиболее «проблемные» места боковой рамы при ходовых прочностных испытаний;

- предложить эволюционный ряд боковых рам с упругой связью боковина-подшипник колёсной пары, который позволят уменьшить сроки проектирования новых рам;

- определить жёсткости полиуретановых упругих комплектов, с учётом схемы граничных условий наиболее приближенных к реальным;

- произвести сравнительный анализ и выбрать боковую раму и полиуретановый упругий комплект, позволяющую реализовать наиболее рациональные параметры.

10.Рекомендованные параметры и одна из возможный конструкций боковой рамы использованы при создании тележки нового поколения модели 18-1711 (ОАО «АЗОВМАШ»), повышенной грузоподъёмности. Проведенные экспериментальные исследования показали хорошее совпадение с расчётными исследованиями и подтвердили возможность применения предложенным моделей, методик и схем при проектировании тележек с упругим опирание боковой рамы на подшипник колёсной пары.

1. Анализ конструкций тележек грузовых вагонов и выбор вариантов схемы рессорного подвешивания: Отчет о НИР /Ленинградский ин-т инж. ж.-д. трансп.; Руководитель Г.В. Левков. -Л., 1973.- 83 с.

2. Андерссон Е. Тележка с упругим направлением колесных пар для грузовых вагонов // Железные дороги мира. 1988. - № 12. - С. 2730.

3. Анисимов П.С. Влияние конструкции и параметров тележек на износ колес и рельсов // Ж.д. транспорт. -1999. № 6. С. 38-42.

4. Анисимов П.С. Демпфирующая способность гасителя колебаний грузовых вагонов // Вестник ВНИИЖТ. 1966. - № 8. - С. 25 - 29.

5. Анисимов П.С. К вопросу улучшения динамических качеств тележки ЦНИИ-ХЗ-О // Вопросы проектирования и ремонта большегрузных вагонов: Межвуз. сб. науч. тр. / Под общ. ред. В.Н. Котуранова. МИИТ. - М., 1981. - вып. 679. - С. 26 - 41.

6. Анисимов П.С. О параметрах перспективной двухосной тележки грузовых вагонов / П.С. Анисимов, М.Ф. Вериго, Л.О. Грачева, А.В. Кузнецов, Л.Д. Кузьмич, А.А. Львов, М.М. Соколов // Труды ВНИИВ.- 1973. -вып. 20.

7. Анисимов П.С. Особенности центрального и надбуксового рессорного подвешивания тележки грузовых вагонов / П.С. Анисимов, Л.О.Грачева // НИИИНФОРМТЯЖМАШ. М.: Транспортное машиностроение. 1966. - №2.

8. Бартенева Л.И. Требования к конструкции двухосных тележек грузовых вагонов для перспективных условий эксплуатации / Л.И. бартенева, А.А. долматов, Н.Н. Кудрявцев, А.Д. Кочнов, Ю.М. Черкашин // Труды ЦНИИ МПС М.: Транспорт. - 1973.вып. 483. 96 с.

9. Бахвалов Н.С. Численные методы (анализ, алгебра, обыкновенные дифференциальные уравнения) М. : Наука, гл. ред. физ-мат. лит., 1975, 631 С.

10. Ю.Бирюков И.В., Савоськин А.Н., Бурчак Г.П. и др.; под. ред. Бирюкова И.В Механическая часть тягового подвижного состава: Учебник для вузов ж.-д. трансп. М.: Транспорт, 1992. - 440 с

11. Вагонное хозяйство. Криворучко Н.З., Цикунов А.Б., Гридюшко В.И. -М. Транспорт, 1969г., 311 стр

12. Вагонные тележки с центральным подвешиванием системы инженера Ханина А.Г. / Информационное письмо №245. ВНИИЖТ.- Трансжелдориздат, 1953. 15 с.

13. Вагоны/ Под ред. JI.A. Шадура. М.: Транспорт, 1980. - 439 с.

14. Вагоны: проектирование, устройство и методы испытаний / Под ред. Л.Д. Кузьмича. М.: Машиностроение, 1978. - 376 с.

15. Вершинский С.В. и др. Выбор оптимального трения в рессорном подвешивании многоосных грузовых вагонов: Труды МИИТ. -1968. вып. 283.

16. Выбор конструктивной схемы тележки, системы и параметров рессорного подвешивания: отчет о НИР (заключ.)/ МПС РФ

17. НВЦ «ВАГОНЫ»; руководитель Ю.П. Бороненко.- СПБ, 2002.146 с.

18. Гейлер М.П. Тележки для перспективных условий эксплуатации // Труды ВНИИВ. 1985. - вып. 54. - С. 8-16.

19. Годыцкий-Цвирко A.M. Очерк развития теории "опасных" скоростей на железных дорогах: Труды ЛИИЖТ. Л., 1941. -вып. 135.-С. 3-48.

20. ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

21. ГОСТ 3057-90. Пружины тарельчатые. Общие технические условия.- М.: Издательство стандартов, 1990.

22. ГОСТ 9036-88. Колеса цельнокатаные. Конструкция и размеры,-М.: Издательство стандартов, 1989.

23. ГОСТ 22235-76 Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования по обеспечению сохранности при производстве погрузочно-разгрузочных и маневровых работ.

24. Грачева JI.O. Взаимодействие вагонов и железнодорожного пути // Тр. ВНИИЖТ. 1968. - Вып. 356. - С. 1-207.

25. Гридюшко В.И., Бугаев В.П., Криворучко Н.З. Вагонное хозяйство.-М.: Транспорт, 1988г., 295 стр.

26. Грузовые вагоны для скоростных перевозок (Германия) // Э-И ЦНИИТЭИ МПС: Ж.д. транспорт за рубежом Сер. II Подв. состав. 1993. - № 6. - С. 20-26.

27. Данилов В.Н. Железнодорожный путь и его взаимодействие с подвижным составом. М.: ВИПО МПС, 1961. - 112 с.

28. Даффо Дж. Совершенствование тележек Y25 // Железные дороги мира. 1987. - № 8. - С. 33 - 38.

29. Двухосная тележка для грузовых вагонов нового поколения производства ОАО «Азов». Модель18-1711 и 18-1711-01. Пояснительная записка (техническое предложение)

30. Двухосная тележка модели 18-1711 (18-1711-01) для грузовых вагонов нового поколения ОАО "Азов". Расчет динамических качеств 4436-02.00.00.000 РР1 / ГУП НВЦ "Вагоны". СПб, 2002.

31. Демин Ю.В. Ходовые части грузовых вагонов и безопасность движения поездов // Зал1зничний транспорт Украши. 1998. - № 2 -З.-С. 13-16.

32. Демин Ю.В., Зильберман И.А. О выборе рациональных параметров горизонтальных связей ходовых частей грузовых вагонов: Труды ДИИТ. Днепропетровск, 1977. - Вып. 190/23. - С. 8-15.

33. Державец Ю.А., Яковлев С.Н. Инженерная методика расчета деталей машин из полиуретана //Современное машиностроение. Сб. тр. ПИМаш, вып.5,- СПБ: ПИМаш, 2003.

34. Длоугий В.В. Основы проектирования строительных машин / В.В. Длоугий, В.П. Быков, С. Нураков; Алма-Ата: AHA TILI. -1992.- 156 с.

35. Дудкин Е.П. Анализ развития ходовых частей вагонов промышленного транспорта // ВИНИТИ: Транспорт: Наука, техника, управление. 1991. - № 4. - с. 37-41.

36. Дудкин Е.П. Экспериментально-теоретические основы выбора параметров ходовых частей вагонов промышленных железных дорог (по условиям взаимодействия с конструкцией пути): Дис. . доктр. техн. наук. СПб., 1991. - 507 с.39.И.Ф. Скиба. Вагоны.

37. Инструкция по применению габаритов приближения строений

38. ГОСТ 9238-83.- М.: Транспорт, 1988.-143 с.

39. Инструкция по технике безопасности при проведении испытаний ж. д. вагонов на предприятиях и участках железнодорожного транспорта № 186/1, Мариуполь, 1991 г.

40. Исследование и разработка конструкции двухосной тележки грузовых вагонов с радиальной установкой колесных пар: Отчет о НИР (заключ.) /Ленинградский ин-т инж. ж.-д. трансп.; Руководитель М.М. Соколов. № ГР 81013613.-Л., 1982. - 65 с.

41. Исследование ходовых качеств при движении по прямой рельсового подвижного состава с самоустанавливающимися колесными парами // ЭИ ЦНИИТЭИ МПС Сер. II, Ж.д. транспорт за рубежом.-М., 1996. вып. 5. - С 19 -25.

42. Исследование эффективности применения диагональных связей боковых рам в типовой грузовой тележке модели 18-100: Отчет о НИР (промежуточ.) / МПС РФ, НВЦ "Вагоны"; Руководитель Ю.П. Бороненко. Инв. № 36/00-01. - СПб, 2001. - 46 с.

43. ИЦ «Азовмаштест» ОАО «Азов», Мариуполь, 2002 г.

44. К выбору системы рессорного подвешивания тележек грузовых вагонов для высоких скоростей движения / А.А. Львов, Л.О. Грачева, А.Н. Захаров, A.M. Бржезовский // Вестник ВНИИЖТ. 1976. - № 7. - С. 29 - 33.

45. Камаев В.А. Сравнение различных алгоритмов оптимизации параметров рессорного подвешивания железнодорожных экипажей // Вопросы транспортного машиностроения. Тула: Тул. политехи, ин-т, 1997.-С. 84-95.

46. Качество деповского и капитального ремонтов грузовых вагонов.- М.: ЦВ ПКБ, 1999.-78 с.

47. Комплексная программа реорганизации и развития отечественного локомотиво- и вагоностроения, организацияремонта и эксплуатации пассажирского и грузового подвижного состава на период 2001-2010 г.- М.: МПС РФ, 2001.55 с.

48. Конструирование и расчет вагонов. В.В. Лукин, Л.А. Шадур, В.Н. Котуранов, А.А. Хохлов, П.С. Анисимов. М.: 2000г.

49. Корольков Е.П. Снижение износа колес железнодорожного подвижного состава при конструктивных изменениях ходовых частей: Автореф. докт, техн. наук. М., 1997. - 48 с.

50. Коссов B.C. Снижение нагруженности ходовых частей локомотивов и пути: Автореф. докт. техн. наук. М., 2001. - 45 с.

51. Криворучко Н.М. Оценка прочности и живучести рам тележек подвижного состава. Труды МИИТ, вып. 861, 0.55 печ. л.

52. Куниеда М. Некоторые проблемы подвижного состава, предназначенного для прохождения кривых с высокой скоростью // Железные дороги мира. 1973. - №1. - С. 3 - 11.

53. Левков Г.В. Направления совершенствования конструкции тележки грузовых вагонов / Механика и эксплуатация перспективных вагонов: Межвуз. сб. научн. тр./ Под общ. ред. В.Н. Котуранова. МИИТ. -М., 1980. - вып. 677. - С. 91 - 97.

54. Лесничий B.C., Рудакова Е.А. Исследование эффективности некоторых технических решений скоростной грузовой тележки // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: сб. науч. статей / Под ред. Ю.П. Бороненко. ПГУПС. - СПб., 2003. - С. 81 -91.

55. Лукин В.В. Вагоны. Учебник для техникумов ж.д. транспорта. М.: Транспорт, 1988г.

56. Лысюк B.C. Причины и механизм схода колеса с рельса. Проблема износа колес и рельсов. М.: Транспорт, 1997. - 54 с.

57. Методика испытаний литых деталей тележки грузовых вагонов., ВНИИЖТ, 1986.

58. Механическая часть тягового подвижного состава: Учебник для вузов ж.д. трансп. / И.В. Бирюков, А.Н. Савоськин, Т.П. Бурчак и др.; под ред. И.В. Бирюкова. М.: Транспорт, 1992. - 440 с.

59. Мехов Д.Д. Выбор и конструктивная реализация рациональных схем и параметров связей ходовых частей грузовых вагонов: Автореф. . канд. техн. наук. Днепропетровск, 1985.-28с.

60. МСИ 470-01-02 «Методика стационарных тормозных испытаний ж. д.вагонов»

61. Мямлин С.В. Выбор конструктивной схемы и параметров тележки грузовых вагонов для перспективных условий эксплуатации: Автореф. . канд. техн. наук. Днепропетровск, 1995. - 23 с.

62. На дер И. Джорджос Обоснование перспективных направлений совершенствования ходовых частей вагонов промышленного транспорта САР: Автореф. . канд. техн. наук. СПб., 2000. - 22 с.

63. Надрессорные балки и боковые рамы литые двухосных тележек грузовых вагонов колеи 1520 мм. Методики испытаний на усталость. ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 2002 г.

64. Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных), М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996.-319 с.680 модернизации ходовых частей грузовых вагонов / В.А. Ивашов, М.В. Орлов // Железнодорожный транспорт. 1990. -№12.-С. 36-38.

65. Об условиях снижения износа гребней локомотивных колес /

66. М.П. Гребенюк, В.И. Тютин // Вестник ВНИИЖТ. 1991. - № 2. -С. 26-28.

67. Общие технические требования к грузовым вагонам нового поколения.- М.: МПС РФ, 2001.- 26 с.

68. Озеров М.А. Опытная тележка для изотермических вагонов с машинным охлаждением. / М.А. Озеров, Б.К. Спиридонов // Транспортное машиностроение. 1964. - № 1. - С. 47-51.

69. Орлова A.M. Выбор рациональных параметров и конструктивной схемы тележки с буксовым подвешиванием / Тез. II научно-технической конф. Подвижной состав 21 века: идеи, требования, проекты. СПб.: ПГУПС, 2001. - С. 38-39.

70. Основы технического обслуживания вагонов. Ч.1.: Теоретические обоснования: Учебное пособие / сост. В.А. Иванов, М.В. Орлов.-Екатеринбург: УГАПС, 1995.-102.

71. ОСТ 32.55-96. Система испытаний подвижного состава. Требования к составу, содержанию, оформлению и порядку разработки программ и методик испытаний и аттестации методик испытаний.

72. Перспективные конструкции тележек для грузовых вагонов (США) // ЭИ ЦНИИТЭИ МПС Сер. II, Ж.д. транспорт за рубежом.-М., 1996.-вып. 5.-С 28-33.

73. Петров Г.И. Оценка безопасности движения вагонов при отклонении от норм содержания ходовых частей и пути: Автореф. . докт. техн. наук. М., 2000. - 48 с.

74. Полиуретановые элементы буксового подвешивания. Протокол предварительных испытаний. НВЦ «Вагоны», СПб., 2002 г.

75. Потураев В.Н., Дырда В.И. Резиновые детали машин. -М: Машиностроение, 1977.-216 с.

76. Применение рессорного подвешивания с билинейной характеристикой для улучшения динамических качествгрузовых вагонов: Автореферат .канд. техн. наук.- М., 2001.25 с.

77. Проектирование ходовых частей вагонов. Ч. 1. Проектирование рессорного подвешивания двухосных тележек грузовых вагонов: Учебное пособие / Ю.П. Бороненко, A.M. Орлова, Е.А. Рудакова. -СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2003. 74 с.

78. Пути снижения повреждаемости тележек грузовых вагонов / В.А. Кобзев, Ю.С. Ромен, Б.В. Харитонов // Железнодорожный транспорт.- 1999. №3. - С. 35 - 37.

79. Разработка компьютерных моделей и предварительная оценка основных параметров тележки по критерию динамических качеств: Отчет о НИР (заключ.)/ МПС РФ НВЦ «Вагоны»; руководитель Ю.П. Бороненко,- СПб, 2002.-121с.

80. Разработка новой конструктивной схемы тележки грузового вагона: Отчет о НИР / ВНИИЖТ; Руководитель В.М. Кондрашов. -М., 1999.-23 с.

81. Разработка технических требований на тележку нового поколения для оао «азов» с осевой нагрузкой 25 т для скоростей движения до 120 км/ч: Отчет о НИР (заключ.)/ МПС РФ НВЦ «Вагоны»; руководитель Ю.П. Бороненко,- СПб, 2001.-197 с.

82. Расчет вагонов на прочность. Под ред. JI.A. Шадура. М.: Машиностроение, 1971г.

83. Расчет рессорного подвешивания вагонов. 41: Учеб. пособие для курс, и дипл. проектир./ Сост. И.И. Челноков, А.А. Эстлинг, Л.А. Новиков.- Л.: ЛИИЖТ, 1968.-25 с.

84. РД 24.050.37.95. Руководящий документ. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества. Введ. 1995.- М: ВНИИЖТ, 1995 - 101 с.

85. РД 32 ЦВ 052-99. Инструкция по ремонту тележек грузовых вагонов.- М.: МПС РФ Департамент вагонного хозяйства, 1999.87 с.

86. РД 32.68-96. Руководящий документ. Расчетные неровности железнодорожного пути для использования при исследованиях и проектировании пассажирских и грузовых вагонов. Введ. 01.01.97.- М: ВНИИЖТ, 1996- 17с.

87. Резиновые амортизаторы для тепловозов. Труды ВНИТИ. Под ред. К.С. Сдобина. Коломна: отдел научно-технической информации ВНИТИ, 1962.-48 с.

88. Савчук О.М. Исследования по созданию скоростной тележки для грузовых вагонов / О.М. Савчук, Ю.В. Демин // Зал1зничний транспорт Украши. 1996. - №1. - С. 39-43.

89. Середина И.А. Тенденции развития конструкций тележек грузовых вагонов зарубежных железных дорог // ЦНИИТЭИ МПС Ж.д. транспорт. Серия: Вагоны и вагонное хозяйство. Ремонт вагонов. М., 1993. - вып. 4. - 28 с.

90. Смирнов С.Н. Курс подвижного состава и тяги. СПб, Инст. инженеров путей сообщения, 1895.фирмы GREG COMPANY ltd, ВНИИВ, Под ред. С. Самсонова; М., 1988.-9 с.

91. Совершенствование конструкций тележек грузовых вагонов //

92. Железные дороги мира. 1993. - №10. - С. 69 - 72.

93. Совершенствование тележки грузовых вагонов /

94. В.А. Двухглавов, П.Ф. Потапов // Железнодорожный транспорт. -1985. №7. -С. 49-50.

95. Статистический отчет о работе железных дорог за 9 месяцев 2000 года. Оперативная информация МПС РФ, Управление статистики. Москва, 2000 г.

96. Сурвилло А.Б. Результаты испытаний опытных тележек УВЗ для грузовых вагонов с нагрузкой на ось 245 кН / А.Б. Сурвилло, Г.Н. Салоусов, М.С. Даниленко, В.Д. Цукерман // Труды ВНИИВ. -1984.-вып. 52.-С. 33-39.

97. Тележка грузового вагона модель 18-1711. Боковая рама. Расчет на прочность 1711.00.300 PP.

98. Тележка с буксовым подвешиванием для универсальных вагонов увеличенной грузоподъемности: Отчет о НИР (промежуточ.) / МПС РФ, НВЦ «Вагоны»руководитель Ю.П. Бороненко. Тема № 57-00. Инв. №28/57-00. Санкт Петербург, 2000. - 38 с.

99. Тележки для грузовых вагонов / Б. Смит, А. Хардинг // Железные дороги мира. 1990. - №7. - С. 11 - 12.

100. Тенденции развития конструкций тележек грузовыхвагонов зарубежных железных дорог // ЦНИИТЭИ МПС Ж.д. транспорт. Серия: Вагоны и вагонное хозяйство. Ремонт вагонов. -1993. Вып. 4.

101. Тензорезисторы КФ4 и КФ5. Техническое описание и инструкция по наклейке

102. Технические требования на разработку двухосной тележки для грузовых вагонов нового поколения со статической осевой нагрузкой 25 т для эксплуатации на железных дорогах колеи 1520 мм со скоростями до 120 км/ч.-СПб: 2001.-19 с.

103. Техническое задание на опытно-конструкторскую работу. Тележки двухосные для грузовых вагонов, модели 18-1711 и 181711-01», ГСКТИ-СКБ ВС, Мариуполь, 2002 г.

104. Требования к тележкам грузовых вагонов / Л.О.Грачева, П.С. Анисимов // Железнодорожный транспорт. 1969. - №9. - С. 37 -42.

105. Участие в научном сопровождении разработки тележки увеличенной грузоподъемности грузовых вагонов нового поколения: Отчет о НИР (заключит.) .) / МПС РФ, НВЦ «Вагоны»; Руководитель Ю. П. Бороненко. Инв. № №24/25-99/127801. Санкт Петербург, 1999.- 173 с.

106. Хейман X. Направление железнодорожных экипажей рельсовой колеей/ Пер. с нем. под ред. К.П. Королева. М.: Трансжелдориздат, 1957. - 416 с.

107. ЦВ-ЦЛ-408. Инструкция осмотрщику вагонов.- М.: Транспорт, 1998.-135 с.

108. Цкипуришвили В. Б., В. В. Кочергин, А. А. Буханцев, Н. А. Аверин, С. А. Кутепов, ВНИИЖТ МПС России Динамико-прочностные испытания экипажной части

109. ЦРБ/162. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации.- М.: Транспорт, 1995.-160 с.

110. Цыганкова В.И. Совершенствование конструкций ходовых частей грузовых вагонов // Железнодорожный транспорт в РФ, СНГ и за рубежом ЦНИИТЭИ МПС, Обзор. 1996. - Вып. 23. - С. 52-62.

111. Челноков И.И. О перспективном развитии тележек грузовыхвагонов / И.И. Челноков, М.М. Соколов // Тез. докл. всеросс. совещания Механика наземного транспорта. Киев : Наукова думка. - 1977.

112. Челноков И.И. Основные направления совершенствования и разработки рессорного подвешивания вагонов для перспективных условий эксплуатации / и.и. челноков, м.м. соколов, г.в. левков и др. // Тр. ЛИИЖТ. 1966. - вып. 255. - с. 28-45

113. Челноков И.И., Эстлинг А.А. Расчет рессорного подвешивания. Часть И. Учебное пособие. Л.: ЛИИЖТ, 1969. -23 с.

114. Шадур Л.А. Вагоны / Л.А. Шадур и др. М.: Транспорт, 1973. 440 с.

115. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М.: Транспорт, 1969.-535 с.

116. Шестаков В.Н. Влияние упругости связи букс с рамой на длину волны виляния тележки // Вестник ВНИИЖТ. 1966. - № 7. -С. 32-36.

117. Шеффель Г. Новая конструкция подвешивания железнодорожных вагонов // Железные дороги мира. 1975. - №4. -С. 15-22.

118. Шеффель Г. Сравнение параметров устойчивости при вилянии обычных железнодорожных тележек и тележек, имеющих межосевые связи: Материалы конференции.

119. Экспериментальные исследования тележек с радиальной установкой колесных пар: Отчет о НИР (заключ.) /Ленинградский ин-т инж. ж.-д. трансп.; Руководитель М.М. Соколов.-№ ГР 81013613.-Л., 1982.-65 с.

120. Barber's frame brace: Wheel life extender // Railway Age. -1997. -№ 5. P. 24.

121. Becker S.W. Advanced bogie design boosts profitability // Railway Technology International. 1996. P. 92-94. (Перспективные конструкции тележек для грузовых вагонов (США) // ЭИ ЦНИИТЭИ МПС Сер. II, Ж.д. тр-т за рубежом. - 1996. - № 5)

122. Borgeaund G. Zur Laufitechnik der elektrischen Drehgestell -Lokomotive/ Schweizeriche Bauzeitung. 1962. - Heft, 45.

123. Boronenko Yu.P., Orlova A.M., Rudakova E.A. The influence of inter-axle linkages on stability and guidance of freight bogies / Abstracts 8th-mini conference on vehicle system dynamics, identification and anomalies. Budapest: BUTE, 2002. - p. 11-12.

124. Comeng builds bogieless ore cars // Railway Gazette International. 1989. - March. P. 187.

125. De Pater A. D. The approximate determination of the hunting movement of a railway vehicle by aid of the method of Krylov and Bogoljubov // Applied Science Results. Section A. Vol. 10.

126. Developing wheelsets for 30 tonne axleloads / R. Lunden, J. Mariars, S. Schrader // Railway Gazette International. 2001. - №9 -pp. 631-634.

127. Gummigefederte Drehgestelle fur Giiterwagen mit 120 km/h // Schinenfahrzeuge. 1974. - №9. - S.326;

128. Giiterwagendrehgestelle Bauart Y25 und 665// Eisenbahntechnische Rundschau. 1978. -№11.- S.713 - 719;

129. Heerden van, P. Higher speeds on the Cape gauge // Railway Gazette International. 1988. - May. P. 318-319.

130. Joly R. Circulation d'un vehicule ferroviaire en courbe de faible rayon. Bogie de conception classique, bogie a' essieux auto-duide's // Rail International. - 1988. - Avril.

131. K. Rownd, D. Iler Premium trucks: Rail-word test results//Railway Age.-1998.-№11.-P.47,51,53,62

132. Laufwerke fur hohe Geschwindigkeiten bei Giiterwagen / MullerL., GebhardH. // Eisenbahntechnische Rundschau. 1990. -№ 11.- S. 661-664,666.

133. Muller L. The undercarriage of high speed freight cars // Eisenbahntechnische Rundschau. 1998. - № 12. P. 799-802.

134. Orlova A.M. Parameter evaluation for axlebox suspension construction schemes // The conference on Vehicle system dynamics, Identification and anomalies. Budapest, Hungary, September 2001. Budapest, 2001. P. 40-43.

135. Panagin R. Bogie ferroviaire // Integria ferroviaria. 1986. -№ 9. P. 628-655.

136. Premium trucks: Rail-word test results / K. Rownd, D. Iler // Railway Age. 1998. - №11. P.47,51,53,62.

137. Qiyong He. Design of three-piece bogie for low track forces // International Heavy Haul Assosiation Mini-Conference, Omaha, Nebraska, USA, June 1994. P. 252-256.

138. Radial Arm: A Retrofit Kit to Improve the Dynamics of Freight Car Bogies / Scheffel H., Kovtun H., Markova O., Kik W., Moelle D. // Second International Workshop on Freight Vehicle Design, Proceedings Manchester Metropolitan University, 2001.

139. Rautaruukki develops 160 km/h freight bogie // Railway Gazette International. 1991. - February. P. 95.

140. Rownd K. Testing of railway trucks for automobile shipping / K. Rownd, D. Iler // Railway Age. 1998. - № 11. P. 47, 51, 53, 62.

141. Scheffel H. Shear stiffner linkages for radial bogies / H. Scheffel,th

142. P.H. Smit, R.E. von Gericke // Proceedings of the 4 International Conference on Railway Bogies and Running Gears, SSME Department of Rolling Stock, TUB Department of Railway Vehicles, Budapest, September 1998. P. 85-95.

143. Scheffel H. The influence of the suspension on the hunting stability of railway vehicles // Rail international. 1978. - October. P. 27.

144. Smith B. Low track force bogie widens options / B. Smith, A. Harding // Railway Gazette International. 1988. - September. P. 589, 591,593.

145. Solovjev V.M. Special dynamic features of advanced Russian bogies for new generation freight cars / V.M. Solovjev, V.A. Reshetov,

146. Y.M. Gubarev, V.G. Bocharov, Y.P. Boronenko, A.M. Orlova, V.S. Lesnitchy // IAVSD2001: Conference proceedings, Copenhagen, August 2001. P. 51-54.

147. Tournay H.M. Spoornet's experience refines steering bogies // Railway Gazette International. 1996. - May. P. 301, 303-304.

148. Tuning von Giiterwagendrehgestellen durch Radsatzkopplungen / A. Orlova, Y. Boronenko, H. Scheffel, R. Frohling, W. Kik // ZEV-Glasers Annalen 126 (2002), S 270-282.

149. Volf В., Ondrouch J. Giinstige Eigenschaften der Drehgestelle // Eisenbahingenieur (53). 2002. - №2. - S.44 - 48.

150. Welty G. Freight car components. The innovators // Railway Age. 1996. - February. P. 33-34, 38, 52-53.

151. Welty G. What's new, what's newer // Railway Age. 1996. -N. 3. P. 55-60.