Механики XXI веку №15 2016

Механики XXI веку. № 15 2016 г.

304

КОНСТРУКЦИИ, ТЕХНИЧЕСКИЕ И

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

УДК 629.4

Применение принципа регулирования по возмущению для

улучшения показателей динамики системы «грузовой вагон-путь»

Нехаев В.А., Николаев В.А.

, Челтыгмашев Е.П.

Омский государственный университет путей сообщения, 644046 пр. К. Маркса, 35, г.Омск, Россия

NikolaevVA@Omgups.ru

Ключевые слова:

безопасность движения, рессорное подвешивание грузового вагона, прин-

цип компенсации внешних возмущений, показатели динамических качеств

Выполнен анализ конструкций тележек грузовых вагонов, обращающихся на сети железных дорог

Российской Федерации. Показаны недостатки морально и физически устаревшей тележки модели 18-100,

созданной более полувека тому назад. Приведены причины, влияющие на безопасность движения поездов и на

количество дефектов узлов вагонов и верхнего строения пути. Основными из них являются большая необрес-

соренная масса тележки, а также недостаточная гибкость рессорного комплекта и параллелограммирование

тележки. Показана высокая эффективность применения принципа компенсации внешних возмущений в буксо-

вом рессорном подвешивании тележки вагона. Дополнительный упругий элемент установлен параллельно ос-

новному упругому элементу подвески. В положении статического равновесия он обладает максимальным за-

пасом потенциальной энергии, и в процессе колебаний компенсирует динамическую реакцию основного упруго-

го элемента. Установлено, что динамические силы в рессорном комплекте такой тележки в два раза меньше,

чем в тележке с типовым рессорным подвешиванием, имеющим статический прогиб 70 мм.

Известно, что, в существующих условиях жесткой рыночной экономики создание подвижного

состава, отвечающего современным требованиям, обеспечивает повышение пропускной и провозной

способностей железных дорог, которые в решающей мере определяют эффективность эксплуатации и

конкурентоспособность Российских железных дорог.

Эффективность грузоперевозок, доставляющих основную долю прибыли ОАО «РЖД», в зна-

чительной мере зависит от производительности вагона, которая определяется допустимой осевой на-

грузкой и конструкционной скоростью движения в прямых и кривых участках пути. Последние два

показателя и безопасность движения в решающей мере зависят от динамических качеств грузовых

вагонов.

Как показывает практика, значительная часть браков железнодорожного подвижного состава

в эксплуатации приходится на вагонное хозяйство. Это в решающей мере обусловлено эксплуатацией

морально устаревших трехэлементных тележек, основу которых составляет тележка Барбера. Ее пер-

вая модель создана в конце 20-х годов прошлого века. Недостаточный статический прогиб рессорно-

го комплекта, большая необрессоренная масса и зазоры в сочленениях узлов тележки, ее недостаточ-

ная сдвиговая жесткость и малая приведенная длина маятника в порожнем состоянии служат причи-

ной возникновения интенсивных боковых колебаний таких вагонов, снижающих устойчивость про-

тив вкатывания гребня колеса на головку рельса, а также приводят к появлению многочисленных де-

фектов ходовой части вагонов (ползунов, выщербин и др.) и верхнего строения пути. Несмотря на

принимаемые меры, в 2013 г. произошло 37 случаев изломов боковых рам тележек, в 2014 г – 21 слу-

чай изломов литых деталей тележки, приводящих к сходам вагонов с рельсов и крушениям поездов, в

2015 – 8. В 2014 г при осмотре на станциях выявлено 16550 трещин боковых рам. Кроме того, до-

полнительные динамические силы, обусловленные воздействием ползунов и значительного коли-

чества выщербин и ползунов твердых колес вагонов на рельсы, формируют «дробовой эффект»,

служащий причиной появления дефектов рельсов контактно-усталостного происхождения. Еже-

годно на сети российских железных дорог суммарное количество рельсов с дефектами контактно-