Оценка устойчивости против схода с рельса и прочности колеса маневрового тепловоза серии ЧМЭ3 при движении в кривой малого радиуса

Abstract

Выполнен анализ конструктивных особенностей ходовой части маневрового тепловоза серии ЧМЭ3 и приведены основные неисправности колесных пар, имеющих место в эксплуатации. Экспериментальным путем установлены значения боковых сил, действующих от рельса на колеса при движении тепловоза в кривой малого радиуса для различных значений толщин гребней. Проведена серия расчетов напряженно-деформированного состояния колеса методом конечных элементов. По критерию обеспечения устойчивости колеса против схода с рельса получено, что толщина гребня более 30 мм является неприемлемой при вписывании тележки в кривую с радиусом 80 м. Для обеспечения требуемого коэффициента запаса статической прочности боковое усилие на гребень бандажа колеса маневрового тепловоза ЧМЭ3 должно быть не более 122 кН, что при движении в кривой 80 м соответствует толщине гребня не более 32 мм. Предложены технические мероприятия, направленные на снижение силового нагружения колесных пар и их износа.

Analysis of the design of the chassis of the locomotive ChME3 is performed. The main faults of the wheel pairs are given. The values of lateral forces from the rail to the wheels during movement of the locomotive in the curve of a small radius for different values of the thickness of the wheels' flanges are defined. Calculations of the stress-strain state of the wheel by the finite element method are performed. According to the criterion of ensuring the stability of the wheel against derailment when entering the truck into the curve with a radius of 80 m, the thickness of the wheel flange should not be more than 30 mm. According to the criterion of static strength when driving in a curve of 80 m, the lateral force on the wheel should not be more than 122 kN (wheel flange thickness not more than 32 mm). Technical proposals to reduce wheel wear are developed.