Wheelset Axle with the Cavity of Uniform Cross Section
Loading...
Files
Date
2014
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
EN: Purpose. Due to operation in complex loading conditions, the rolling stock wheelsets should provide high reliability, since the train traffic safety largely depends on them. Design and technical condition of wheelsets affect the
smoothness, intensity of forces generated by the interaction between the car and track, and the motion resistance. Specificity of the axle operation consists in the fact that it undergoes the bending stresses under loading. These stresses are unevenly distributed along the cross-sectional area, reaching the highest values in the outer fibers and the minimal values in the internal ones. This aspect sets the problem of replacement of the uniform cross section
with the hollow cross section. The disadvantages of hollow axle design, which are used at the present time, should include a significant manufacturing complexity of the variable section cavity. The purpose is to develop a modernized
design of the wheelset axle. Methodology. A construction of the hollow axle having an inner longitudinal cylindrical through hole of the constant diameter throughout its length was proposed. The item is made of steel seamless tube. The inner surface of the tube is treated by mechanical means to remove the voltage concentrations in the internal longitudinal cylindrical through hole, which has a constant diameter along the entire length of the axle.
Findings. Application of this design will facilitate manufacturing of the hollow axle and the machining of the inner longitudinal through hole, while retaining all the use advantages of the hollow axle in the rolling stock wheel pairs. Another use advantage of the hollow axle of this design is the absence of partial heterogeneity of the metal, which is inevitably, occurs during the solid axles blanking. Originality. A new design of the wheelset hollow axle of railway rolling stock was proposed. Practical value. Introduction of the new design simplifying the manufacture and mechanical treatment of the inner cavity of the wheel pair axle will bring significant economic benefits. According to preliminary calculations, the use of the axle with the uniform cross section cavity will reduce the metal consumption by 100-110 kg.
RU: Цель. Вследствие эксплуатации в сложных условиях нагружения колёсные пары подвижного состава железных дорог должны обеспечивать высокую надёжность, так как от них во многом зависит безопасность движения поездов. Конструкция и техническое состояние колёсных пар оказывают влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, и сопротивление движению. Специфика работы оси заключается в том, что при нагружении она испытывает изгибные напряжения, которые по площади поперечного сечения распределяются неравномерно, достигая наибольших значений в наружных и наименьших – во внутренних волокнах. Это обстоятельство ставит задачу замены сплошного сечения оси полым. К недостаткам конструкции полых осей, применяемых в настоящее время, следует отнести значительную сложность изготовления полости переменного сечения. Целью работы является создание модернизированной конструкции оси колесной пары. Методика. Предложена конструкция полой оси, имеющей внутреннее продольное сквозное отверстие цилиндрической формы постоянного диаметра по всей длине. Деталь изготавливается из стальной цельнокатаной трубы. Внутреннюю поверхность трубы обрабатывают механическим способом для снятия концентраций напряжений во внутреннем продольном сквозном отверстии цилиндрической формы, который имеет постоянный диаметр по всей длине оси. Результаты. Применение данной конструкции позволит упростить изготовление полой оси и механическую обработку внутреннего продольного сквозного отверстия, сохраняя при этом все преимущества применения полой оси в колесных парах подвижного состава. Еще одним преимуществом применения полой оси данной конструкции является отсутствие частичной неоднородности металла, неизменно возникающей при производстве заготовок сплошных осей. Научная новизна. Разработана новая конструкция полой оси колесной пары подвижного состава железных дорог. Практическая значимость. Внедрение новой конструкции, упрощающей изготовление и механическую обработку внутренней полости оси колесной пары, принесет значимый экономический эффект. Согласно предварительным расчетам применение оси 4 с полостью постоянного сечения позволит снизить расход металла на 100–110 кг.
UK: Мета. Внаслідок експлуатації в складних умовах навантаження колісні пари рухомого складу залізниць повинні забезпечувати високу надійність, так як від них багато в чому залежить безпека руху поїздів. Конструкція та технічний стан колісних пар впливають на плавність ходу, величину сил, що виникають при взаємодії вагона та колії, а також опір руху. Специфіка роботи осі полягає в тому, що при навантаженні вона відчуває напруги вигинів, які за площею поперечного перерізу розподіляються нерівномірно, досягаючи найбільших значень у зовнішніх і найменших – у внутрішніх волокнах. Ця обставина ставить задачу заміни суцільного перерізу осі порожнистим. До недоліків конструкції порожнистих осей, вживаних у даний час, слід віднести значну складність виготовлення порожнини змінного перерізу. Метою роботи є створення модернізованої конструкції осі колісної пари. Методика. Запропоновано конструкцію порожнистої осі, що має внутрішній поздовжній наскрізний отвір циліндричної форми постійного діаметра по всій довжині. Деталь виготовляється зі сталевої суцільнокатаної труби. Внутрішню поверхню труби обробляють механічним способом для зняття концентрацій напружень у внутрішньому поздовжньому наскрізному отворі циліндричної форми, який має постійний діаметр по всій довжині осі. Результати. Застосування даної конструкції дозволить спростити виготовлення порожнистої осі та механічну обробку внутрішнього поздовжнього наскрізного отвору, зберігаючи при цьому всі переваги застосування порожнистої осі в колісних парах рухомого складу. Ще однією перевагою застосування порожнистої осі даної конструкції є відсутність часткової неоднородности металу, що незмінно виникає при виробництві заготовок суцільних осей. Наукова новизна. Розроблено нову конструкцію порожнистої осі колісної пари рухомого складу залізниць. Практична значимість. Впровадження нової конструкції, що спрощує виготовлення та механічну обробку внутрішньої порожнини осі колісної пари, принесе значущий економічний ефект. Згідно з попередніми розрахунками застосування осі з порожниною постійного перетину дозволить знизити витрату металу на 100-110 кг.
RU: Цель. Вследствие эксплуатации в сложных условиях нагружения колёсные пары подвижного состава железных дорог должны обеспечивать высокую надёжность, так как от них во многом зависит безопасность движения поездов. Конструкция и техническое состояние колёсных пар оказывают влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, и сопротивление движению. Специфика работы оси заключается в том, что при нагружении она испытывает изгибные напряжения, которые по площади поперечного сечения распределяются неравномерно, достигая наибольших значений в наружных и наименьших – во внутренних волокнах. Это обстоятельство ставит задачу замены сплошного сечения оси полым. К недостаткам конструкции полых осей, применяемых в настоящее время, следует отнести значительную сложность изготовления полости переменного сечения. Целью работы является создание модернизированной конструкции оси колесной пары. Методика. Предложена конструкция полой оси, имеющей внутреннее продольное сквозное отверстие цилиндрической формы постоянного диаметра по всей длине. Деталь изготавливается из стальной цельнокатаной трубы. Внутреннюю поверхность трубы обрабатывают механическим способом для снятия концентраций напряжений во внутреннем продольном сквозном отверстии цилиндрической формы, который имеет постоянный диаметр по всей длине оси. Результаты. Применение данной конструкции позволит упростить изготовление полой оси и механическую обработку внутреннего продольного сквозного отверстия, сохраняя при этом все преимущества применения полой оси в колесных парах подвижного состава. Еще одним преимуществом применения полой оси данной конструкции является отсутствие частичной неоднородности металла, неизменно возникающей при производстве заготовок сплошных осей. Научная новизна. Разработана новая конструкция полой оси колесной пары подвижного состава железных дорог. Практическая значимость. Внедрение новой конструкции, упрощающей изготовление и механическую обработку внутренней полости оси колесной пары, принесет значимый экономический эффект. Согласно предварительным расчетам применение оси 4 с полостью постоянного сечения позволит снизить расход металла на 100–110 кг.
UK: Мета. Внаслідок експлуатації в складних умовах навантаження колісні пари рухомого складу залізниць повинні забезпечувати високу надійність, так як від них багато в чому залежить безпека руху поїздів. Конструкція та технічний стан колісних пар впливають на плавність ходу, величину сил, що виникають при взаємодії вагона та колії, а також опір руху. Специфіка роботи осі полягає в тому, що при навантаженні вона відчуває напруги вигинів, які за площею поперечного перерізу розподіляються нерівномірно, досягаючи найбільших значень у зовнішніх і найменших – у внутрішніх волокнах. Ця обставина ставить задачу заміни суцільного перерізу осі порожнистим. До недоліків конструкції порожнистих осей, вживаних у даний час, слід віднести значну складність виготовлення порожнини змінного перерізу. Метою роботи є створення модернізованої конструкції осі колісної пари. Методика. Запропоновано конструкцію порожнистої осі, що має внутрішній поздовжній наскрізний отвір циліндричної форми постійного діаметра по всій довжині. Деталь виготовляється зі сталевої суцільнокатаної труби. Внутрішню поверхню труби обробляють механічним способом для зняття концентрацій напружень у внутрішньому поздовжньому наскрізному отворі циліндричної форми, який має постійний діаметр по всій довжині осі. Результати. Застосування даної конструкції дозволить спростити виготовлення порожнистої осі та механічну обробку внутрішнього поздовжнього наскрізного отвору, зберігаючи при цьому всі переваги застосування порожнистої осі в колісних парах рухомого складу. Ще однією перевагою застосування порожнистої осі даної конструкції є відсутність часткової неоднородности металу, що незмінно виникає при виробництві заготовок суцільних осей. Наукова новизна. Розроблено нову конструкцію порожнистої осі колісної пари рухомого складу залізниць. Практична значимість. Впровадження нової конструкції, що спрощує виготовлення та механічну обробку внутрішньої порожнини осі колісної пари, принесе значущий економічний ефект. Згідно з попередніми розрахунками застосування осі з порожниною постійного перетину дозволить знизити витрату металу на 100-110 кг.
Description
S. Kolesnykov: ORCID 0000-0002-0487-9257$; M. Rомаniukha: ORCID 0000-0002-9514-6365; I. Kebal: ORCID 0000-0002-8408-8294
Keywords
wheelset, solid axle of wheelset, hollow axle of wheelset, railway rolling stock, railway car, unsprung weight of car, колесная пара, сплошная ось колесной пары, полая ось колесной пары, подвижной состав железных дорог, железнодорожный вагон, неподрессоренная масса вагона, колісна пара, суцільна вісь колісної пари, порожниста вісь колісної пари, рухомий склад залізниць, залізничний вагон, безпружинна маса вагона, ПКТБ ПРМСК і ШС, КВВГ
Citation
Kolesnykov, S. R. Wheelset Axle with the Cavity of Uniform Cross Section / S. R. Kolesnykov, M. R. Rомаniukha, I. Yu. Kebal // Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – 2014. – № 5 (53). – С. 119–125. – doi: 10.15802/stp2014/30775.