Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 57783 10.20295/1815-588X-2023-1-60-69 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Exploration of Cyclic Crack Resistance of Steel of Molten Load-Bearing Parts for Freight Cars Исследование циклической трещиностойкости стали литых несущих деталей грузовых вагонов Даниленко Денис Викторович Danilenko Denis Viktorovich denis.danilenko@rmrail.ru Ефимов Виктор Петрович Efimov Viktor Petrovich uiz123456@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Чернов Владимир Александрович Chernov Vladimir Aleksandrovich chernov-nt@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 ООО «Управляющая компания РМ Рейл» Саранск Россия RM Rail Management Company LLC Saransk Russian Federation ООО «УИЦ — Вагоны» Нижний Тагил Россия LLC “UIC — Wagons” Nizhny Tagil Russian Federation Волжский государственный университет водного транспорта Нижний Новгород Россия Volga State University of Water Transport Nizhny Novgorod Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint Petersburg Russian Federation 20 03 2023 20 03 2023 20 1 60 69 17 03 2023 https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/57783/view

Цель: Проведение комплексных экспериментальных исследований циклической трещиностойкости литой стали, которая применяется для несущих деталей ходовых систем грузовых вагонов, с построением кинетической диаграммы усталостного разрушения. Методы: Применен метод механических испытаний образцов литой стали в условиях циклического нагружения, который позволяет получить количественные оценки способности материала сопротивляться усталостному разрушению на стадии развития усталостной трещины (испытания на циклическую трещиностойкость). Для исследования поверхности усталостного разрушения применен микрографический анализ рельефа. Для исследования элементного состава литой стали и механизмов развития усталостных трещин применен микрорентгеноспектральный анализ на различных стадиях усталостного разрушения. Результаты: Приведены результаты исследований циклической трещиностойкости литой стали 20ГЛ, которая применяется для несущих деталей грузовых вагонов. Построена кинетическая диаграмма усталостного разрушения, проведен детальный микрографический анализ поверхности усталостного разрушения и исследования элементного состава неметаллических включений. Практическая значимость: По результатам исследований можно проводить оценку работоспособности стали 20ГЛ с трещинной и прогнозировать живучесть. Полученные результаты позволяют совершенствовать методы ресурсного проектирования литых несущих деталей ходовых систем грузовых вагонов с целью повышения их эксплуатационной надежности. Результаты исследований используются предприятиями — изготовителями литых деталей для контроля стабильности технологии и повышения качества продукции.

Purpose: Carrying out complex experimental studies of cyclic crack resistance of molten steel which is used for load-bearing parts of freight wagon running systems with kinetic diagram building for fatigue failure. Methods: Method of mechanical testing of molten steel samples under cyclic loading conditions was applied, the method makes it possible to obtain quantitative estimates of stuff ability to resist fatigue failure on the stage of fatigue crack development (testing on cyclic crack resistance). To study the surface of fatigue failure, relief micrographic analysis was used. To study molten steel elemental composition and the mechanisms of fatigue crack development, X-ray micro-spectral analysis was used on fatigue failure various stages. Results: The results of the research of cyclic crack resistance of 20 GL molten steel, which is used for load-bearing parts of freight cars, are presented. Fatigue failure kinetic diagram has been built, detailed micrographic analysis of fatigue failure surface has been carried out and elemental composition of non-metallic inclusions has been studied. Practical significance: Based on the research results, it is possible to assess the performance of 20 GL steel with cracks and to predict survivability. The results obtained make it possible to improve the methods of resource projection of molten bearing parts for freight wagon running systems in order to increase their operational reliability. The research results are used by enterprises - manufacturers of molten parts to control technology stability and to improve product quality.

 Циклическая трещиностойкость литые несущие детали тележка грузового вагона живучесть микрорентгеноспектральный анализ литой стали скорость роста усталостной трещины Cycle fatigue crack resistance molten bearing parts freight car bogie survivability X-ray micro-spectral analysis of molten steel fatigue crack growth rate

ГОСТ 32400-2013. Рама боковая и балка надрессорная литые тележек железнодорожных грузовых вагонов. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 2013. GOST 32400-2013. Rama bokovaya i balka nadressornaya litye telezhek zheleznodorozhnyh gruzovyh vagonov. Tehnicheskie usloviya. - M.: Izd-vo standartov, 2013. Бороненко Ю. П. Стратегические задачи вагоностроители в развитии тяжеловесного движения / Ю. П. Бороненко // Транспорт РФ. - 2013. - № 5(48). - С. 68-74. Boronenko Yu. P. Strategicheskie zadachi vagonostroiteli v razvitii tyazhelovesnogo dvizheniya / Yu. P. Boronenko // Transport RF. - 2013. - № 5(48). - S. 68-74. Бороненко Ю. П. Выбор технико-экономических параметров и перспективы внедрения инновационных вагонов габарита Тпр / Ю. П. Бороненко // Транспорт РФ. - 2015. - № 3(58). - С. 3-6. Boronenko Yu. P. Vybor tehniko-ekonomicheskih parametrov i perspektivy vnedreniya innovacionnyh vagonov gabarita Tpr / Yu. P. Boronenko // Transport RF. - 2015. - № 3(58). - S. 3-6. Орлова А. М. Совершенствование требований к литым боковым рамам и набрессорным балкам для повышения их надежности / А. М. Орлова, И. В. Сухих, И. В. Забадыкин // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты. Тезисы докладов VIII Международной научно-технической конференции. СПб.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2013. - С. 154-157. Orlova A. M. Sovershenstvovanie trebovaniy k litym bokovym ramam i nabressornym balkam dlya povysheniya ih nadezhnosti / A. M. Orlova, I. V. Suhih, I. V. Zabadykin // Podvizhnoy sostav XXI veka: idei, trebovaniya, proekty. Tezisy dokladov VIII Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii. SPb.: FGBOU VPO PGUPS, 2013. - S. 154-157. Сухих И. В. Зоны повышенной ответственности литых рам и балок трехэлементных тележек грузового вагона и их определение методом сопротивления усталости / И. В. Сухих, И. В. Забадыкин, И. В. Турутин и др. // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: материалы Х Международной научно-технической конференции. - СПб.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2015. - С. 40-42. Suhih I. V. Zony povyshennoy otvetstvennosti lityh ram i balok trehelementnyh telezhek gruzovogo vagona i ih opredelenie metodom soprotivleniya ustalosti / I. V. Suhih, I. V. Zabadykin, I. V. Turutin i dr. // Podvizhnoy sostav XXI veka: idei, trebovaniya, proekty: materialy H Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii. - SPb.: FGBOU VPO PGUPS, 2015. - S. 40-42. Змеева В. Н. Статистические закономерности развития усталостных трещин в литых сталях деталей грузовых вагонов / В. Н. Змеева, С. Г. Лебединский // Вестник ВНИИЖТ. - 1999. - № 3. - С. 26-31. Zmeeva V. N. Statisticheskie zakonomernosti razvitiya ustalostnyh treschin v lityh stalyah detaley gruzovyh vagonov / V. N. Zmeeva, S. G. Lebedinskiy // Vestnik VNIIZhT. - 1999. - № 3. - S. 26-31. Северинова Т. П. Исследование трещиностойкости сталей литых деталей тележек грузовых вагонов после длительного периода эксплуатации / Т. П. Северинова // Вестник ВНИИЖТ. - 1999. - № 3. - С. 35-40. Severinova T. P. Issledovanie treschinostoykosti staley lityh detaley telezhek gruzovyh vagonov posle dlitel'nogo perioda ekspluatacii / T. P. Severinova // Vestnik VNIIZhT. - 1999. - № 3. - S. 35-40. Расщепкина Д. В. Работоспособность боковых рам тележек грузовых вагонов после возникновения опасного отказа / Д. В. Расщепкина, А. В. Якушев // Транспорт Урала. - 2018. - № 3(58). - С. 30-34. Rasschepkina D. V. Rabotosposobnost' bokovyh ram telezhek gruzovyh vagonov posle vozniknoveniya opasnogo otkaza / D. V. Rasschepkina, A. V. Yakushev // Transport Urala. - 2018. - № 3(58). - S. 30-34. Ефимов В. П. Тележка для грузовых вагонов нового поколения с повышенными осевыми нагрузками / В. П. Ефимов, А. А. Пранов, А. Н. Баранов и др. // Железнодорожный транспорт. - 2009. - № 6. - С. 58-61. Efimov V. P. Telezhka dlya gruzovyh vagonov novogo pokoleniya s povyshennymi osevymi nagruzkami / V. P. Efimov, A. A. Pranov, A. N. Baranov i dr. // Zheleznodorozhnyy transport. - 2009. - № 6. - S. 58-61. Лосев Д. Н. Опыт эксплуатации и дальнейшие пути развития технического обслуживания инновационных вагонов на тележках Barber S-2-R / Д. Н. Лосев // Транспорт РФ. - 2014. - № 3(52). - С. 24-28. Losev D. N. Opyt ekspluatacii i dal'neyshie puti razvitiya tehnicheskogo obsluzhivaniya innovacionnyh vagonov na telezhkah Barber S-2-R / D. N. Losev // Transport RF. - 2014. - № 3(52). - S. 24-28. РД 50-345-82. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических исследований металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. Методические указания. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 95 с. RD 50-345-82. Raschety i ispytaniya na prochnost'. Metody mehanicheskih issledovaniy metallov. Opredelenie harakteristik treschinostoykosti (vyazkosti razrusheniya) pri ciklicheskom nagruzhenii. Metodicheskie ukazaniya. - M.: Izd-vo standartov, 1983. - 95 s.