Влияние подбора рессорного комплекта тележки на

ВЛИЯНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ ПОДБОРА
РЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА ТЕЛЕЖЕК ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ НА
ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ И
ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВНЕСЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ В
ДЕЙСТВУЮЩИЙ ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРУЖИН
РЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПЛАНОВЫХ И
ТЕКУЩИХ РЕМОНТОВ ВАГОНОВ
ОАО «НВЦ «Вагоны»
д.т.н., проф. Ю.П. Бороненко
д.т.н., проф. А.М. Орлова
ООО «НПЦ «Пружина»
д.т.н., проф. О.Н. Шаврин
ФАКТОРЫ И СТЕПЕНЬ ИХ ВЛИЯНИЯ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ
НАГРУЖЕННОСТЬ БОКОВОЙ РАМЫ ТЕЛЕЖКИ ОТ РЕССОРНОГО
КОМПЛЕКТА
Конструктивные
Отклонения
характеристик
рессорного комплекта в
пределах КД
Технологические
Отклонение
характеристик рессорного
комплекта от КД в
эксплуатации
Эксплуатационные
Качество элементов
рессорного комплекта
-состояние пути,
-длина состава,
-сортировка,
-ползуны на колесах и т.д.
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА НА
БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ
Параметры пружин:
- силовая
характеристика;
- геометрия;
- материалы;
- качество и т.д.
-
-
Основные характеристики
рессорного комплекта:
вертикальная и
горизонтальная жесткости;
жесткость при забегании
боковых рам;
коэффициент
относительного трения;
коэффициент
конструктивного запаса
прогиба пружин.
Безопасность движения –
отсутствие изломов
боковых рам и выхода за
габарит
ВЛИЯНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ ПРУЖИН
РЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА НА КОЭФФИЦИЕНТ
ВЕРТИКАЛЬНОЙ ДИНАМИКИ
-10% +10%
‹Сz›
Вероятность
распределения
Кдв
Вероятность
распределения
Сz
Изменение характеристик каждой пружины в пределах допусков по КД
соответствует изменению вертикальной жесткости (соответственно, и
статических прогибов) рессорного комплекта в пределах ±10%. Наиболее
неблагоприятное сочетание допусков на все пружины в комплекте может
привести к изменению коэффициента вертикальной динамики в 1,08 раза.
+8%
-8%
‹Кдв›
Р(сzпр>1,05·сz0пр)=р0<<1
Вероятность такого события в тележке: Р(сzрес ком>1,05·сz0рес ком)=р028→0
ВЛИЯНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ ПРУЖИН
РЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА И ЖЕСТКОСТИ ПРИ ЗАБЕГАНИИ
НА БОКОВЫЕ СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА БОКОВЫЕ РАМЫ
Горизонтальная жесткость пружин рессорного комплекта и жесткость при
забегании боковых рам находятся в прямой зависимости от вертикальной
жесткости пружин, и также зависят от высоты пружин под нагрузкой. В свою
очередь, боковые и рамные силы, действующие на раму тележки, находятся в
обратной зависимости от горизонтальной жесткости и жесткости пружин при
забегании.
Сψ~Су~Сz
Уменьшение Сz
Уменьшение Су, Сψ
Увеличение Нр, Уб
При этом:
Р(супр>1,05·су0пр)=р0<<1
Вероятность наиболее неблагоприятного
сочетания допусков пружин в тележке: Р(сурес ком>1,05·су0рес ком)=р028→0
ТРЕБОВАНИЯ ГОСТ1452-2011 «ПРУЖИНЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ
ВИНТОВЫЕ ТЕЛЕЖЕК И УДАРНО-ТЯГОВЫХ ПРИБОРОВ
ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ. ТЕХНИЧЕСКИЕ
УСЛОВИЯ»
- ПСИ пружин проводят партиями (сплошной контроль в случае
неудовлетворительного результата)
-
В объем ПСИ входит контроль прогиба под расчетной
статической нагрузкой (следовательно, и вертикальной
жесткости) (п. 4.13.2).
-
Жесткость в эксплуатации измениться не может
d
G
C 
8D  n 
4
В
3
p
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА КОНСТРУКТИВНОГО
ЗАПАСА ПРОГИБА ПРУЖИН НА ДИНАМИЧЕСКУЮ УДАРНУЮ
СИЛУ НА БОКОВУЮ РАМУ
Увеличение вероятности ударной
нагрузки на боковую раму при смыкании
отот
действия
витков пружин при уменьшении Кзп Вертикальная
Вертикальнаядобавка
добавка
действияна боковую раму
Ударная
нагрузка
продольных
сил
инерции
кузова
продольных
сил
инерции
кузова
при
смыкании
витков пружин
0,30
0,30
Частость
Частость
Частость
0,25
0,25
0,20
0,20
0,15
0,15
0,10
0,10
0,05
0,05
Осадка пружин
(уменьшение Нсв)
Уменьшение Сz
(в том числе и
излом пружин)
Разношаговость
навивки
0,00
0,00
0 0
Уменьшение
Кзп
8 8 33 33 66 66 98 98 131131 164164 197197 230230 262262
Сила,
кНкН
Сила,
Нагрузка на боковую
раму, кН
(на горках, при маневрах, осаживание
и трогание с места)
ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ОТНОСИТЕЛЬНОГО ТРЕНИЯ
ПОДВЕШИВАНИЯ НА СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА БОКОВУЮ
РАМУ
А) Уменьшение высоты
подклиновых пружин
относительно высоты
пружин под надрессорной
балкой
Б) Уменьшение
вертикальной жесткости
подклиновых пружин
В) Уменьшение полноты
клина и занижения его
опорной поверхности
относительно опорной
поверхности надрессорной
балки на пружины
Уменьшение
Сψ и рост Нр
Уменьшение
φ
Увеличение
Кд
Исходные данные для оценки влияния факторов на φ
Случай А. По номинальным размерам: Нсвобнб = Нсвобкл, наиболее неблагоприятный возможный по
КД вариант: Нсвобнб – Нсвобкл = 9 мм
Случай Б. Идеальный вариант – работают все пружины, наиболее неблагоприятный вариант излом внутренней подклиновой пружины, что приводит к значительному уменьшению Сzкл .
Случай В. По номиналу занижение клина составляет 8мм, наиболее неблагоприятный возможный
по КД вариант – занижение клина 4мм .
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ НА КОЭФФИЦИЕНТ
ОТНОСИТЕЛЬНОГО ТРЕНИЯ ДЛЯ ТЕЛЕЖКИ МОДЕЛИ 18-100
Вариант
Значение φ для
вагона в режиме
загрузки
Значение Сψ,
МН·м/рад, для
вагона в режиме
загрузки
Уменьшение φ по
сравнению с
номинальным
значением, %,
для вагона в
режиме загрузки
Уменьшение Сψ
по сравнению с
номинальным
значением, %,
для вагона в
режиме загрузки
тара
брутто
тара
брутто
тара
брутто
тара
брутто
Номинальные значения
0,154
0,093
1,490
4,736
-
-
-
-
А
0,130
0,088
1,279
4,525
16
5
14
4
0,130
0,080
1,280
4,105
16
14
14
13
0,116
0,086
1,161
4,406
25
8
22
7
(Нсвобнб –
Нсвобкл = 9 мм)
Б
(излом внутренней
подклиновой пружины )
В
(занижение клина
меньше на 4 мм)
Существенный рост нагрузок на боковую раму может быть вызван осадкой (уменьшением
высоты) пружин, особенно подклиновых. Поэтому в тележке модели 18-100 подбор
пружин по высоте в свободном состоянии является ответственной операцией при
плановом ремонте.
СУЩЕСТВУЮЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОДБОРУ ПРУЖИН В
ТЕЛЕЖКАХ МОДЕЛИ 18-100 И АНАЛОГАХ
Документация
Требования по подбору
При
изготовлении
По КД
Разность высот пружин в
свободном состоянии не
более 2 мм
При
деповском
ремонте
РД 32 ЦВ 052
Разность высот пружин в
свободном состоянии не
более 4 мм. Из числа
пружин, подобранных для
рессорного комплекта, под
фрикционные клинья
устанавливают пружины,
имеющие наибольшую
высоту
При
плановом
ремонте
Требован
ия по
высоте
+7
249
-2
ПРУЖИННЫЕ КОМПЛЕКТЫ СОВРЕМЕННЫХ ТЕЛЕЖЕК
(МОДЕЛИ 18-194-1, 18-9855, 18-9836)
2
2
3
2
а
1
1
2
2
Пружина
2
2
Высота по
номиналу, мм
Наружная подклиновая
285
Внутренняя подклиновая
290
Наружная под надрессорной балкой
240
Внутренняя под надрессорной балкой
275
Выводы:
1)
Отклонения пружин от КД, а также излом пружины в
эксплуатации (критический случай изменения жесткости
комплекта), не ведут к существенному росту динамических
нагрузок на боковую раму.
2)
Существенный рост нагрузок на боковую раму может быть
вызван осадкой (уменьшением высоты) пружин, особенно
подклиновых. Подбор пружин по высоте в свободном
состоянии является ответственной операцией при плановом
ремонте. Имеющиеся в РД 32 ЦВ 052 требования по подбору
пружин по высоте обеспечивают безопасность.
3)
Эксплуатационные причины изменения жесткости пружин
отсутствуют. Подбор пружин по жесткости является заменой
контрольных операций изготовителя и при плановом
ремонте не требуется.
4)
Рессорный комплект тележки модели 18-100 требует
модернизации для исключения операций по подбору пружин
по высоте при ремонтах.
ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Существующие требования в ремонтной
документации на тележку 18-100 по подбору
пружин по высоте с установкой высоких пружин
под клинья после проведения плановых
ремонтов обеспечивает безопасность движения.
Внесение изменений в действующую
документацию не требуется.
2. В конструкторскую документацию на тележку
целесообразно ввести требование об установке
высоких пружин под клинья.
3. Для тележек нового поколения с разновысокими
пружинами подбора по высоте не требуется.