ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.7

Технічна механіка, 2022, 1, 67- 76

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРУЖНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ПАРИ «КОЛЕСО-РЕЙКА» З РІЗНИМИ ПОЧАТКОВИМИ ПРОФІЛЯМИ І СТУПЕНЕМ ЇХНЬОГО ЗНОСУ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2022.01.067

Пасічник С. С., Безрукавий Н. В.

Пасічник С. С.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Безрукавий Н. В.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Актуальною задачею для залізничного транспорту України є інтегрування до загальносвітової транспортної системи. Як відомо, вітчизняні та європейські залізниці відрізняються параметрами рейкової колії, що ускладнює залізничне сполучення. Міжнародний досвід показав, що найбільш перспективним шляхом вирішення цієї проблеми є застосування розсувних колісних пар, здатних підлаштовуватися під різну ширину колії. Також на залізницях України та країн ЄС застосовуються різні профілі коліс та рейок, форма яких значно впливає на взаємодію колії та рухомого складу. Як відомо, в процесі експлуатації ці форми можуть значно змінювати свою геометрію за рахунок припрацювання контактуючих тіл, а це може призвести до низки негативних наслідків через неузгодженість форм профілів коліс та рейок. Метою даної роботи є дослідження впливу зміни початкової форми профілів коліс та рейок в процесі зносу на їхній пружно-деформований стан для колісних пар, що рухаються по коліях 1520 мм та 1435 мм без заміни візків рухомого складу. При дослідженні форм профілів зношених коліс та рейок застосовувалися методи математичного та комп’ютерного моделювання. В якості методу дослідження пружно-деформованого стану контактної пари "колесо–рейка" застосовувався метод скінченних елементів, який дозволяє аналізувати різні інженерні конструкції зі складною геометрією і дає можливість проводити моделювання фізичних процесів в тривимірному просторі. В роботі виконано дослідження взаємодії зношених коліс та рейок з початковими профілями, що застосовуються на просторі колій 1520 мм та 1435мм. Отримано розподіл контактних напружень по зонах профілю колеса та рейки для теоретично можливих в експлуатації варіантів контактних пар "колесо–рейка" при залізничному сполученні України та країн ЄС. Аналіз отриманих результатів дозволив провести оцінку умов взаємодії рухомого складу та рейкової колії при залізничному сполученні України з країнами ЄС без зміни колісних пар. За результатами досліджень впливу зміни форми профілів коліс на пружно-деформований стан було запропоновано рекомендації щодо доцільності застосування існуючих профілів та намічено шляхи вдосконалення геометрії ободів колісних пар, що рухаються по коліях 1520 мм та 1435 мм без заміни візків рухомого складу.
     

залізничне сполучення України та країн ЄС, зношені профілі коліс та рейок, пружно-деформований стан контактної пари "колесо–рейка"

1. Національна транспортна стратегія України на період до 2030 року. М-во інфраструктури України. URL: https://mtu.gov.ua/news/28581.html

2. Чернецька-Білецька Н. Б., Нестеренко Г. І., Михайлов Є. В. та інш. Інтероперабельність українських залізниць і проблеми подолання системних стиків рейкової колії: Навчальний посібник. Сєвєродонецьк: вид-во СНУ ім. В. Даля, 2020. 110 с.

3. Остапюк Б. Я., Пшінько О. М., Мямлін С. В., Савчук О. М. Удосконалення конструкції розсувних колісних пар. Залізничний транспорт України. 2014. №5. С. 31–35.

4. Shi H., Gan F., Li F., & Guo J. Numerical and experimental investigation of the wheel/rail interaction and dynamics for a high-speed gauge-changeable railway vehicle. Vehicle System Dynamics. 2021. Р. 1–17. https://doi.org/10.1080/00423114.2021.1942506

5. Kosarchuk V. V., Danilenko E. I., & Agarkov A. V. Effect of railcar wheel tire profiles on the contact stress level in subway rails. Strength of Materials. 2020. №52(3). P. 398–406. https://doi.org/10.1007/s11223-020-00190-x

6. Magel E. Kalousek J. Designing and assessing wheel/rail profiles for improved rolling contact fatigue and wear performance. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 2017. № 231(7). P. 805–818. https://doi.org/10.1177/0954409717708079

7. Jian W., Ping W., Dao-lin M. Matching performance of CHN60N rail with various wheel profiles for Chinese high-speed railway. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering . IOP Publishing. 2018. Vol. 383, No. 1. P. 012041. https://doi.org/10.1088/1757-899X/383/1/012041

8. Xu K., Feng Z., Wu H., Xu D., Li F., Shao C. Optimal profile design for rail grinding based on wheel–rail contact, stability, and wear development in high-speed electric multiple units. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 2020. № 234(6). P. 666–677. https://doi.org/10.1177/0954409719854576

9. Olofsson U., Telliskivi T. Wear, plastic deformation and friction of two rail steels – a full-scale test and a laboratory study. Wear. 2003. № 254 (1–2). Р. 80–93. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(02)00291-0

10. Pаlsson B., Nielsen J. Wheel-rail interaction and damage in switches and crossings. Vehicle System Dynamics. 2012. № 50 (1). Р. 43–58. https://doi.org/10.1080/00423114.2011.560673

11. Подъельников И. В. Определение типовых форм изношенных профилей головок рельсов на криволинейных участках пути . Техническая механика. 2009. № 3. С. 39–43.

Copyright (©) 2022 Пасічник С. С., Безрукавий Н. В.

Copyright © 2014-2022 Технічна механіка