Stand for Accelerated Tests of Rail Vehicles Wheelsets
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
IOP Publishing
Abstract
ENG: Tests and research can be greatly accelerated by applying a multi-point load to the test wheel. The aim of this work is to substantiate rational parameters of the stand for accelerated life tests of railway wheelsets, in which a multi-point load applies to the rolling surface of the test wheel. On the basis of the laws of the theory of elasticity, we performed analytical calculations of the contact stresses created by the rolling bodies of the load mechanism of the test stand. Research has shown that the dependence of the contact stresses on the wheel rolling surface on the ball’s diameter is nonlinear. The decrease in stress is due to an increase in the contact area. We obtained the analytical and graphical dependencies, which make it possible to evaluate the influence of the parameters of the stand for accelerated life tests of railway wheelsets on contact stresses on the wheel rolling surface, taking into account the shape and dimensions of this surface. The authors have proposed a stand design for accelerated life tests of railway wheelsets. The use of a stand with the parameters justified in this work will reduce the test duration by 10-15 times.
UKR: Колісні пари є відповідальними елементами залізничного, промислового і шахтного рейкового рухомого складу. Для втомних випробувань колісних пар використовують різноманітні стенди, що імітують навантаження в системі «колесо - рейка». Проведення випробувань і досліджень значно можна прискорити, визначивши значення раціональних параметрів стенду, що забезпечує одночасну багатокрапкове навантаження коліс колісної пари. Метою роботи є обґрунтування раціональних параметрів стенду для прискорених ресурсних випробувань поверхонь катання колісної пари. На основі законів теорії пружності виконані аналітичні розрахунки контактних напружень, створюваних тілами кочення навантажувального механізму випробувального стенду. Геометричні побудови навантажувального механізму стенду дозволили отримати аналітичну залежність кількості тіл кочення від їх діаметра. Побудовано графіки контактних напружень на поверхні кочення коліс в залежності від навантаження і діаметра тіл кочення в нагрузочном механізмі стенду. Отримані аналітичні залежності та графіки дозволяють в процесі проектування вибрати раціональні параметри конструкції випробувального стенду, що забезпечує прискорене отримання даних про втомної міцності поверхні кочення коліс колісних пар залізничного транспорту. Навантажувальний механізм стенду працює як радіально-упорний кульковий підшипник. Вперше, дані рекомендації з вибору раціональних характеристик навантажувального механізму випробувального стенду з набором тіл кочення.
RUS: Колесные пары являются ответственными элементами железнодорожного, промышленного и шахтного рельсового подвижного состава. Для усталостных испытаний колесных пар используют разнообразные стенды, имитирующие нагрузки в системе «колесо – рельс». Проведение испытаний и исследований значительно можно ускорить, определив значения рациональных параметров стенда, обеспечивающего одновременную многоточечную нагрузку колес колесной пары. Целью работы является обоснование рациональных параметров стенда для ускоренных ресурсных испытаний поверхностей катания колесной пары. На основе законов теории упругости выполнены аналитические расчеты контактных напряжений, создаваемых телами качения нагрузочного механизма испытательного стенда. Геометрические построения нагрузочного механизма стенда позволили получить аналитическую зависимость количества тел качения от их диаметра. Построены графики контактных напряжений на поверхности катания колес в зависимости от нагрузки и диаметра тел качения в нагрузочном механизме стенда Полученные аналитические зависимости и графики позволяют в процессе проектирования выбрать рациональные параметры конструкции испытательного стенда, обеспечивающего ускоренное получение данных об усталостной прочности поверхности катания колес колесных пар железнодорожного транспорта. Нагрузочный механизм стенда работает как радиально-упорный шариковый подшипник. Впервые, даны рекомендации по выбору рациональных характеристик нагрузочного механизма испытательного стенда с набором тел качения.
UKR: Колісні пари є відповідальними елементами залізничного, промислового і шахтного рейкового рухомого складу. Для втомних випробувань колісних пар використовують різноманітні стенди, що імітують навантаження в системі «колесо - рейка». Проведення випробувань і досліджень значно можна прискорити, визначивши значення раціональних параметрів стенду, що забезпечує одночасну багатокрапкове навантаження коліс колісної пари. Метою роботи є обґрунтування раціональних параметрів стенду для прискорених ресурсних випробувань поверхонь катання колісної пари. На основі законів теорії пружності виконані аналітичні розрахунки контактних напружень, створюваних тілами кочення навантажувального механізму випробувального стенду. Геометричні побудови навантажувального механізму стенду дозволили отримати аналітичну залежність кількості тіл кочення від їх діаметра. Побудовано графіки контактних напружень на поверхні кочення коліс в залежності від навантаження і діаметра тіл кочення в нагрузочном механізмі стенду. Отримані аналітичні залежності та графіки дозволяють в процесі проектування вибрати раціональні параметри конструкції випробувального стенду, що забезпечує прискорене отримання даних про втомної міцності поверхні кочення коліс колісних пар залізничного транспорту. Навантажувальний механізм стенду працює як радіально-упорний кульковий підшипник. Вперше, дані рекомендації з вибору раціональних характеристик навантажувального механізму випробувального стенду з набором тіл кочення.
RUS: Колесные пары являются ответственными элементами железнодорожного, промышленного и шахтного рельсового подвижного состава. Для усталостных испытаний колесных пар используют разнообразные стенды, имитирующие нагрузки в системе «колесо – рельс». Проведение испытаний и исследований значительно можно ускорить, определив значения рациональных параметров стенда, обеспечивающего одновременную многоточечную нагрузку колес колесной пары. Целью работы является обоснование рациональных параметров стенда для ускоренных ресурсных испытаний поверхностей катания колесной пары. На основе законов теории упругости выполнены аналитические расчеты контактных напряжений, создаваемых телами качения нагрузочного механизма испытательного стенда. Геометрические построения нагрузочного механизма стенда позволили получить аналитическую зависимость количества тел качения от их диаметра. Построены графики контактных напряжений на поверхности катания колес в зависимости от нагрузки и диаметра тел качения в нагрузочном механизме стенда Полученные аналитические зависимости и графики позволяют в процессе проектирования выбрать рациональные параметры конструкции испытательного стенда, обеспечивающего ускоренное получение данных об усталостной прочности поверхности катания колес колесных пар железнодорожного транспорта. Нагрузочный механизм стенда работает как радиально-упорный шариковый подшипник. Впервые, даны рекомендации по выбору рациональных характеристик нагрузочного механизма испытательного стенда с набором тел качения.
Description
O. Kuropiatnyk: ORCID 0000-0001-5581-3883, S. Raksha: ORCID 0000-0002-4118-1341, .P. Anofriev: ORCID 0000-0001-7997-3523
Keywords
stand, construction, wheel, wheelset, tests, contact stresses, стенд, конструкція, колесо, колісна пара, випробування, контактні напруги, конструкция, колесная пара, испытания, контактные напряжения, КПММ
Citation
Raksha, S., Anofriev P., Kuropiatnyk O. Stand for Accelerated Tests of Rail Vehicles Wheelsets. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 985 : 15th Intern. Sci. and Techn. Conf. "Problems of the railway transport mechanics" (PRTM 2020) 27–29 May 2020, Dnipro, Ukraine. DOI: 10.1088/1757-899X/985/1/012030.