Оценка допустимости ввода в эксплуатацию железнодорожных колес с пониженным диаметром

Abstract

В данной работе рассмотрены вопросы эксплуатации цельнокатаных железнодорожных колес электровозов БКГ с пониженным диаметром обода. Железнодорожные колеса играют ключевую роль в обеспечении надежности и безопасности движения поездов, что обуславливает необходимость их оценки на статическую и усталостную прочность. Разработана процедура анализа возможности эксплуатации колес с уменьшенным диаметром. Методика включает изучение технической документации, анализ нагрузок, моделирование условий эксплуатации, оценку статической прочности и сопротивления усталости, а также проведение стендовых и полигонных испытаний. Проведен анализ нагруженности колеса в эксплуатации, установлены предельные нагрузки, возникающие в зоне контакта с рельсом. Для исследования напряженно-деформированного состояния применялось конечно-элементное моделирование в среде SolidWorks. Результаты расчетов показали, что минимальный коэффициент запаса статической прочности для колеса диаметром 1135 мм составляет 1,56, а минимальный коэффициент запаса усталостной прочности - 1,302. На основании исследований сделан вывод о безопасной эксплуатации колес до диаметра 1142 мм. Дополнительные испытания могут позволить снизить предельный диаметр до 1135 мм при соблюдении условий надежности.

This paper discusses the issues of operating all-rolled railway wheels of electric locomotives with a reduced rim diameter. Railway wheels play a key role in ensuring the reliability and safety of train operation, which makes it necessary to assess them for static and fatigue strength. A procedure is developed to analyze the possibility of using wheels with a reduced diameter. The technique includes the study of technical documentation, load analysis, simulation of operating conditions, assessment of static strength and fatigue resistance, as well as conducting bench and field tests. The wheel load in operation is analyzed, and the maximum loads occurring in the contact zone with the rail are found out. To study the stress-strain state, finite element modeling was used in SolidWorks environment. The calculation results show that the minimum static strength reserve coefficient for a wheel with a diameter of 1135 mm is 1.56, and the minimum fatigue strength reserve coefficient is 1.302. Based on the research, it is concluded that the wheels can be operated safely up to a diameter of 1142 mm. Additional tests may make it possible to reduce the maximum diameter to 1135 mm if the reliability conditions are met.