Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 100567 10.20295/2223-9987-2025-2-57-68 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Influence of the Axle Box Elastic Element on the Life of the Bogie Side Frame at 25 Tonnes Axial Load Влияние упругого элемента буксового узла на ресурс боковой рамы тележки с осевой нагрузкой 25 тс Чернов Владимир Александрович Chernov Vladimir Aleksandrovich chernov-nt@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Цыганская Людмила Валериевна Cyganskaya Lyudmila Valerievna tcyganskaya@gmail.com

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Бейн Дмитрий Григорьевич Beyn Dmitriy Grigor'evich dgbain@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 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 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I St. Petersburg Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Акционерное общество «Научно-внедренческий центр «Вагоны» Санкт-Петербург Россия Joint Stock Company “Scientific and Innovation Center “Cars” St. Petersburg Russian Federation АО «НВЦ «Вагоны» Россия Joint Stock Company “Scientific Research Center “Vagony” Russian Federation 27 06 2025 27 06 2025 2025 2 57 68 23 03 2025 12 04 2025 https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/100567/view

Цель: Оценка влияния упругих элементов в буксовых узлах тележки модели 18-9891 на ресурс боковой рамы на основании цифрового моделирования, экспериментально полученных пределов выносливости и результатов ходовых испытаний. Методы: Ходовые динамико-прочностные испытания, ускоренные стендовые испытания усталостной прочности боковых рам тележки, цифровое моделирование динамики с использованием программного продукта «Универсальный механизм». На основании теоретически полученных зависимостей коэффициента динамической добавки необрессоренных частей и экспериментально полученных значений предела выносливости определено влияние упругой связи в буксовом узле на эквивалентную амплитуду динамических напряжений. Результаты: По результатам динамического моделирования на цифровых моделях получены зависимости значений коэффициента динамической добавки необрессоренных частей тележки под груженным и порожним вагоном от статических прогибов упругой скобы в буксовом узле. Экспериментально получены значения предела выносливости и амплитуд динамических напряжений для боковых рам с упругими элементами в буксовом узле, на основании которых спрогнозирован ресурс боковых рам. Расхождение между экспериментальными данными по коэффициенту динамической добавки необрессоренных частей тележки и результатам цифрового моделирования показало сходимость результатов в пределах 5–8 %. На основании теоретических и экспериментальных исследований оценено влияние упругих скоб в буксовом узле тележки на ресурс боковых рам, на основании которого обоснована возможность снижения их металлоемкости. Практическая значимость: Подтвержден увеличенный ресурс боковой рамы тележки с упругими элементами, обоснована возможность увеличения срока службы и межремонтных пробегов для грузовой тележки модели 18-9891 по критерию запаса сопротивления усталости литых элементов. Показана возможность снижения металлоемкости боковой рамы.

Purpose: To assess the influence of the elastic elements of the axle box unit in the 18-9891 model bogie on the service life of the side frame based on the digital modelling, experimentally determined fatigue limits and the results of running tests. Methods: Running-dynamic-strength tests, accelerated bench tests of the fatigue strength of the bogie side frames, dynamic digital modelling using the Universal Mechanism software product. Theoretically obtained dependencies of the dynamic coefficient of the unsprung parts and the experimentally obtained values of the fatigue limit allowed determining the influence of the elastic connection in the axle box unit on the dynamic stress equivalent amplitude. Results: Based on the results of the digital dynamic modelling, the dependencies of the vertical dynamics coefficient of the bogie unsprung parts, both in a loaded and in an empty car, on the elastic bracket deflections in the axle box unit were obtained. The fatigue limit and the amplitudes of the dynamic stresses for the side frames with elastic elements in the axle box unit were determined experimentally, from which the service life of the side frames was predicted. The discrepancy between the experimental data on the dynamic stress coefficient of the unsprung parts of the bogie and that of the digital modelling showed that the results converged within 5-8%. Based on theoretical and experimental studies, the influence of the elastic brackets in the bogie axle box unit on the service life of the side frames has been estimated and the possibility of reducing their metal consumption has been demonstrated. Practical significance: The increased service life of the bogie side frame with elastic elements has been confirmed, and the possibility of increasing the service life and inter-repair runs for the 18-9891 freight bogie according to the criterion of the fatigue limit of cast elements has been demonstrated. The possibility of reducing the metal consumption of the side frame has been demonstrated.

 Грузовая тележка рама боковая ресурс срок службы сопротивление усталости Cargo bogie side frame of the car bogie resource service life fatigue resistance

Цыганская Л. В. Тележка с осевой нагрузкой 25 тс. Концепция уменьшения воздействия на рельсы и износ колес / Л. В. Цыганская, А. Л. Ставский, И. О. Морозова, В. С. Коршунов // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. — 2022. — № 4(60). — С. 44–50. Cyganskaya L. V. Telezhka s osevoy nagruzkoy 25 ts. Koncepciya umen'sheniya vozdeystviya na rel'sy i iznos koles / L. V. Cyganskaya, A. L. Stavskiy, I. O. Morozova, V. S. Korshunov // Vestnik Instituta problem estestvennyh monopoliy: Tehnika zheleznyh dorog. — 2022. — № 4(60). — S. 44–50. Титова Т. С. «От идеи — до внедрения»: 25 лет работы над инновациями в подвижной состав / Т. С. Титова, Ю. П. Бороненко, Л. В. Цыганская // Транспорт Российской Федерации. — 2021. — № 4(95). — С. 31–35. Titova T. S. «Ot idei — do vnedreniya»: 25 let raboty nad innovaciyami v podvizhnoy sostav / T. S. Titova, Yu. P. Boronenko, L. V. Cyganskaya // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2021. — № 4(95). — S. 31–35. Ученые ПГУПС разработали новую модель тележки грузовых вагонов // Вагоны и вагонное хозяйство. — 2023. — № 1(73). — С. 15. Uchenye PGUPS razrabotali novuyu model' telezhki gruzovyh vagonov // Vagony i vagonnoe hozyaystvo. — 2023. — № 1(73). — S. 15. Зимакова М. В. Тележка для грузового подвижного состава с осевой нагрузкой 25 ТС / М. В. Зимакова, А. В. Третьяков, В. С. Коршунов // Железнодорожный подвижной состав: проблемы, решения, перспективы: материалы Второй Международной научно-технической конференции, Ташкент, 19–22 апреля 2023 года. — Ташкент: Ташкентский государственный транспортный университет, 2023. — С. 176–182. Zimakova M. V. Telezhka dlya gruzovogo podvizhnogo sostava s osevoy nagruzkoy 25 TS / M. V. Zimakova, A. V. Tret'yakov, V. S. Korshunov // Zheleznodorozhnyy podvizhnoy sostav: problemy, resheniya, perspektivy: materialy Vtoroy Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii, Tashkent, 19–22 aprelya 2023 goda. — Tashkent: Tashkentskiy gosudarstvennyy transportnyy universitet, 2023. — S. 176–182. Патент на полезную модель № 215663 U1 Российская Федерация, МПК B61F 5/26, B61F 5/52. Тележка грузового вагона: № 2022131002. — Заявл. 29.11.2022: опубл. 21.12.2022 / А. Л. Ставский, А. А. Шмыгин, Ю. П. Бороненко и др.; заявитель акционерное общество «Рузаевский завод химического машиностроения». Patent na poleznuyu model' № 215663 U1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61F 5/26, B61F 5/52. Telezhka gruzovogo vagona: № 2022131002. — Zayavl. 29.11.2022: opubl. 21.12.2022 / A. L. Stavskiy, A. A. Shmygin, Yu. P. Boronenko i dr.; zayavitel' akcionernoe obschestvo «Ruzaevskiy zavod himicheskogo mashinostroeniya». Патент № 2781500 C1 Российская Федерация, МПК B61F 5/26. Тележка грузового вагона: № 2022110913: заявл. 21.04.2022: опубл. 12.10.2022 / А. Л. Ставский, А. А. Шмыгин, Ю. П. Бороненко и др.; заявитель акционерное общество «Рузаевский завод химического машиностроения». Patent № 2781500 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B61F 5/26. Telezhka gruzovogo vagona: № 2022110913: zayavl. 21.04.2022: opubl. 12.10.2022 / A. L. Stavskiy, A. A. Shmygin, Yu. P. Boronenko i dr.; zayavitel' akcionernoe obschestvo «Ruzaevskiy zavod himicheskogo mashinostroeniya». ГОСТ 18321—73. Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции. — М.: Стандартинформ, 2008. GOST 18321—73. Statisticheskiy kontrol' kachestva. Metody sluchaynogo otbora vyborok shtuchnoy produkcii. — M.: Standartinform, 2008. 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. Надрессорные балки и боковые рамы литые двухосных тележек грузовых вагонов колеи 1520 мм. Методики испытаний на усталость. — М.: ОАО «ВНИИЖТ»; ОАО «НИИ вагоностроения», 2010. — 14 с. Nadressornye balki i bokovye ramy litye dvuhosnyh telezhek gruzovyh vagonov kolei 1520 mm. Metodiki ispytaniy na ustalost'. — M.: OAO «VNIIZhT»; OAO «NII vagonostroeniya», 2010. — 14 s. Даниленко Д. В. Методика и результаты ресурсных (на усталость) испытаний боковых рам тележки модели 18-9891 / Д. В. Даниленко, В. А. Чернов, В. П. Ефимов, Т. М. Чернова // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: материалы ХVII Международной научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 21–24 августа 2023 года. — СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2024. — С. 146–151. Danilenko D. V. Metodika i rezul'taty resursnyh (na ustalost') ispytaniy bokovyh ram telezhki modeli 18-9891 / D. V. Danilenko, V. A. Chernov, V. P. Efimov, T. M. Chernova // Podvizhnoy sostav XXI veka: idei, trebovaniya, proekty: materialy HVII Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii, Sankt-Peterburg, 21–24 avgusta 2023 goda. — SPb.: Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya Imperatora Aleksandra I, 2024. — S. 146–151. Ефимов В. П. Исследование влияния упругой вставки адаптера на усталостную прочность боковой рамы тележки модели 18-194-1 / В. П. Ефимов, А. Н. Баранов, С. М. Буторин // Транспорт Российской Федерации. — 2015. — № 3(58). — С. 75–77. Efimov V. P. Issledovanie vliyaniya uprugoy vstavki adaptera na ustalostnuyu prochnost' bokovoy ramy telezhki modeli 18-194-1 / V. P. Efimov, A. N. Baranov, S. M. Butorin // Transport Rossiyskoy Federacii. — 2015. — № 3(58). — S. 75–77. ГОСТ 33788—2016. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и динамические качества. — М.: Изд-во стандартов, 2016. GOST 33788—2016. Vagony gruzovye i passazhirskie. Metody ispytaniy na prochnost' i dinamicheskie kachestva. — M.: Izd-vo standartov, 2016. ГОСТ 33211—2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам. — М.: Изд-во стандартов, 2014. GOST 33211—2014. Vagony gruzovye. Trebovaniya k prochnosti i dinamicheskim kachestvam. — M.: Izd-vo standartov, 2014. Орлова А. М. Результаты поездных испытаний тележки 18-9855 / А. М. Орлова, Д. В. Шевченко, Т. С. Куклин, С. В. Дмитриев // Вагоны и вагонное хозяйство. — 2015. — № 1(41). — С. 44–45. Orlova A. M. Rezul'taty poezdnyh ispytaniy telezhki 18-9855 / A. M. Orlova, D. V. Shevchenko, T. S. Kuklin, S. V. Dmitriev // Vagony i vagonnoe hozyaystvo. — 2015. — № 1(41). — S. 44–45.