Алексей Андреевич Игумнов – кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология транспортного машиностроения и эксплуатация машин»
Новосибирск
Alexey A. Igumnov – Candidate of Engineering, Associate Professor of the Technology of Transport Engineering and Operation of Machines Department
Novosibirsk
Татьяна Викторовна Игумнова – кандидат технических наук, старший научный сотрудник НИЛ «Физические методы контроля качества»
Новосибирск
Tatyana V. Igumnova – Candidate of Engineering, Senior Researcher of the Physical Methods of Quality Control Laboratory
Novosibirsk
При прохождении подвижного состава по пути при взаимодействии колеса и рельса возникают динамические нагрузки, одновременно воздействующие на колесо, на остальные части вагона, а также на рельсовое полотно. Динамические силы при прочих равных условиях будут тем больше, чем больше жесткость элементов в системе, поэтому особенно сильному влиянию динамических ударов подвержены неподрессоренные части вагона и рельс при увеличенной жесткости подрельсового основания. Сверхнормативные динамические силы вызывают повышенные значения напряжений и прогрессирование дефектов, развитие усталостных трещин в рельсах, в деталях вагонов. В условиях интенсификации перевозок это может иметь негативные последствия и приводить к критическим несоответствиям.
В статье рассматривается опыт постановки модельного эксперимента для изучения распределения деформаций рельсового полотна при прохождении подвижного состава при различных условиях испытаний.
Целью настоящего исследования являлось совершенствование способов измерения динамических сил в системе «колесо – рельс», а также разработка и верификация адекватных моделей для изучения процессов, протекающих в данной системе.
В рамках исследования установлены условия верификации модели, при которых возможна реализация модельных экспериментов. В работе проанализировано деформированное состояние рельса под поездной нагрузкой и оценена применимость модели к задаче оценки деформаций рельса. Проведена верификация созданной модели по типу граничных условий, по размеру конечных элементов, по типу нагрузки и размеру пятна контакта, а также по расположению граничного участка. Установлена зависимость прогиба при изменении жесткости в системе «колесо – рельс». Предложено совершенствование способа восстановления действующих нагрузок в данной системе. Предлагаемая методика определения действующих сил позволяет повысить точность измерений и уменьшить погрешности.
A railway rolling stock passes along the track, while the wheel interacts with the rail and dynamic loads occur in this system. The forces simultaneously act on the wheel, as well as on the rest of the car, and on the track bed. All other things being equal, the greater the rigidity of the elements in the system, the greater the dynamic forces. Unsprung parts of the carriage and the rails are particularly strongly influenced by dynamic impacts with increased rigidity of the under-rail base. If the dynamic forces turn out to be greater than normal, they cause increased stress values and the progression of defects, the development of fatigue cracks in rails and in wagon parts. In conditions of increased transportation, this can have consequences and lead to critical defects.
The article discusses the experience of setting up a model experiment to study the distribution of deformations of the track bed during the passage of rolling stock under various test conditions.
The purpose of this study was to improve the methods of measuring dynamic forces in the wheel-rail system, as well as to develop and verify adequate models for studying the processes occurring in the wheel-rail system.
Within the framework of the study, the conditions for model verification have been established, under which the implementation of model experiments is possible. The paper analyzes the deformed state of the rail under train load and evaluates the applicability of the model to the task of estimating rail deformations. The verification of the created model was carried out by the type of boundary conditions, by the size of the finite elements, by the type of load and the size of the contact spot, as well as by the location of the boundary section. The dependence of deflection upon a change in stiffness in the wheel-rail system has been established. It is proposed to improve the method of restoring the existing loads in the wheel and rail system. The proposed method for determining the acting forces makes it possible to increase the accuracy of measurements and reduce errors.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.