Россия
УДК 656.2 Эксплуатация железнодорожного транспорта
Цель: Выполнить расчетную оценку путей повышения надежности элементов пневматической части тормозной системы (ТС) грузового вагона, включая магистральный воздухопровод, места его крепления, безрезьбовые соединения и воздухораспределитель. Особое внимание уделено анализу отказов, связанных с потерей герметичности безрезьбового соединения участков воздухопровода и засорением отверстий тормозных приборов. Методы: Расчет прочности воздухопровода при внутреннем давлении с учетом температурных эффектов и коррозионной стойкости сталей; частотный анализ колебаний воздухопровода в SolidWoks Simulation для определения оптимального числа точек крепления; моделирование напряженно-деформированного состояния уплотнительных колец из резины и композита «Констафтор 200» при различных температурах. Результаты: Установлено, что запас прочности магистрального воздухопровода к внутреннему давлению (n = 67) значительно превышает требуемый минимум (n = 5). Это позволяет снизить массу конструкции за счет уменьшения толщины труб без ущерба надежности. Разработана регрессионная зависимость частоты собственных колебаний воздухопровода от расстояния между креплениями: f₁ = 215,04 ∙ exp (–0,95 ∙ Δl). Для исключения резонанса рекомендовано не менее 5 точек крепления при длине трубы 12 м. Показано, что замена резиновых уплотнений на «Констафтор 200» снижает максимальные деформации в 300 раз (с 0,6 мм до 0,0022 мм) и повышает герметичность соединений при экстремальных температурах (–60 °C). Практическая значимость: Предложены меры по оптимизации конструкции: уменьшение толщины труб, увеличение числа креплений, замена материала уплотнений. Рекомендована химическая обработка внутренней поверхности труб для предотвращения засорения тормозных приборов. Реализация результатов повысит надежность тормозных систем грузовых вагонов, сократит эксплуатационные расходы и риск аварийных ситуаций.
Тормозная система, грузовой вагон, расчетное обоснование, воздухораспределитель, надежность элементов
1. Куликов В. Ф. Расчетная схема надежности тормозной системы грузового вагона / В. Ф. Куликов // Транспорт Российской Федерации. — 2023. — № 5-6(108-109). — С. 38–41.
2. Сапетов М. В. Типовой конспект для проведения технической учебы работников эксплуатационных вагонных депо. № 832 — 2018 ПКБ ЦВ. Часть № 6. Автотормозное оборудование грузовых вагонов / М. В. Сапетов. — М.: ПКБ ЦВ ОАО «РЖД», 2019. — 172 с.
3. ГОСТ 8733—74. Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные и теплодеформированные. Технические требования. Введен в действие 01.01.76. — М.: Стандартинформ,
4. — 5 с.
5. Зубченко А. С. Марочник сталей и сплавов / А. С. Зубченко, М. М. Колосков, Ю. В. Каширский и др. 2-е изд., доп. и испр. — М.: Машиностроение, 2003. — 784 с.
6. Писаренко Г. С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести / Г. С. Писаренко, Н. С. Можаровский. — Киев: Наук. думка, 1981. — 496 с.
7. Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести / Н. Н. Малинин. — М.: Машиностроение, 1968. — 400 с.
8. Саранча С. Ю. Комплексная оценка качества конструкционных сталей / С. Ю. Саранча, Д. А. Зайцев // Качество в обработке материалов. — 2015. — № 2(4). — С. 54–58.
9. Bai D. Разработка на фирме «SSAB North America» сталей с высокими характеристиками для конструкции мостов / D. Bai, T. Nelson, R. Bondar et al. // Новости черной металлургии за рубежом. — 2010. — № 6. — С. 67–70.
10. Петрова Л. Г. Основы электрохимической коррозии металлов и сплавов / Л. Г. Петрова, Г. Ю. Тимофеева, П. Е. Демин и др.; под общ. ред. Г. Ю. Тимофеевой. — М.: МАДИ, 2016. — 148 с.
11. ЦВ-ЦЛ-945. Инструкция по ремонту тормозного оборудования вагонов. — М., 2003. — 138 с.
12. ИТС 36—2017. Обработка поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических и химических процессов. — М.: Бюро НТД, 2017. — 238 с.
13. Стали и сплавы. Марочник / Под ред. В. Г. Сорокина, М. А. Гервасьева. — М.: Интермет Инжиниринг, 2001. — 608 с.
14. Львовский П. Г. Справочное руководство механика металлургического завода / П. Г. Львовский; ред. М. И. Петрик. 4-е изд., испр. и доп. — Свердловск: Металлургиздат, 1961. — 1105 с.
15. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). — М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. — 319 с.
16. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Т. 1 / Под ред. И. А. Биргера и Я. Г. Пановко. — М.: Машиностроение, 1988. — 831 с.
17. Лукашенко В. И. Вероятностные методы строительной механики и теория надежности строительных конструкций / В. И. Лукашенко. — Казань: Казанский гос. архитект.-строит. ун-т, 2016. — 244 с.
18. Еремьянц В. Э. Аналитическая динамика и теория колебаний / В. Э. Еремьянц, Я. И. Рудаев, Г. В. Тютюкин. Ч. 2. — Бишкек: КРСУ, 2014. — 247 с.
19. Васильев И. Исследование характеристик колебаний железнодорожных грузовых вагонов с целью определения технических требований к конструкции автономных пьезоэлектрических генераторов тока / И. Васильев, С. Генералов, О. Краснобаев и др. // Наноиндустрия. — 2016. — № 3(65). — С. 72–77.
20. ОСТ В95 1823—76. Моменты затяжки резьбовых соединений. Введен в действие 02.09.76. — 20 с.
21. Большой справочник резинщика. Ч. 1. Каучуки и ингредиенты / Под ред. С. В. Резниченко, Ю. Л. Морозова. — М.: Техинформ, 2012. — 744 с.
22. Кондаков Л. А. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник / Л. А. Кондаков, А. И. Голубев, В. Б. Овандер и др.; под общ. ред. А. И. Голубева, Л. А. Кондакова. — М.: Машиностроение, 1986. — 464 с.
23. Зерщиков К. Ю. Перспективные полимерные материалы для уплотнений в арматуростроении / К. Ю. Зерщиков, Ю. В. Семенов // Трубопроводная арматура и оборудование. — 2014. — № 6(75). — С. 86–89.
24. Производство уплотнений из полимерных и композиционных материалов. Каталог изделий 2017 года / ООО «Константа-2», 2017. — 24 с.
