Research of the possibility of reducing wear degree of the wheel edge in a freight wagon
Keywords:
freight wagon, wheel set, coefficient of friction, cassette bearing, carbon nanotubes, axle box assembly, assembly «center plate – thrust bearing»Abstract
The observed growth in coal exports to Asian countries (Japan, China and India) required not only to increase coal production in the Kuzbass region up to 16 million tons per year, but also to ensure its export in the Kuzbass – East direction, which is characterized by a large number of curves of small and medium radius. Therefore, the mechanism of interaction between the elements of a freight wagon was studied in the process of the wagon passing through a small radius curve. It has been established that when a freight wagon bogie moves in a small radius curve, it becomes necessary to turn it in order to trace the changing track plan. However, the free movement of the freight wagon bogie is hindered by the friction force that occurs in the node (center plate – thrust bearing). It is shown that with the normalized parameters of turning the wheel rim and the intensity of wear of the wheel flanges of innovative wagons, the operational mileage of the wheel can reach no more than 650 thousand km, with the subsequent dismantling of the wheel from the wheelset and its disposal. However, in this case, it becomes necessary to dismantle the cassette bearing, which has a significant reserve in terms of operating mileage (more than 35 %). Based on the research, it was found that in order to ensure an equal operational life of the wheel and the cassette bearing, it is necessary to reduce the friction coefficient in the node “center plate - thrust bearing” of the freight wagon (up to f = 0,05). For this purpose, it was proposed to use self-lubricating composite materials in friction units (center plate - thrust bearing), including multi-walled carbon nanotubes, which provide a multiple (up to 8 times) reduction in the friction coefficient, thereby ensuring alignment of the operating mileage of the wheel and the cassette axlebox assembly. The proposed technical solutions can significantly reduce the number of wheel set grinding and eliminate the reuse of cassette bearings.
References
Лукс Д.Ю. Оценка динамических качеств грузового вагона, оснащенного тележкой 18–9855 // Известия Транссиба. 2017. №4 (32). С. 16–25.
Пути снижения износа гребней колес подвижного состава / В.Н. Кашников, В.М. Рубан, М.В. Гуськова и др. // Вестник РГУПС. 2000. № 3. С. 52–55.
Бунькова Т.Г. Об оптимальном соотношении твердости цельнокатаного колеса грузового вагона и железнодорожного рельса // Научно-технический вестник Поволжья. 2011. № 1. С. 86–90.
Бунькова Т.Г., Ражковский А.А., Петракова А.Г. Обоснование выбора соотношения твердости цельнокатаного колеса и железнодорожного рельса // Инновации для транспорта : сб. статей Междунар. науч.-техн. конф. Омск, 2010. Ч. 1. С. 74–78.
Как должны работать сервисные центры для вагонов на кассетных подшипниках // Евразия вести : сайт. URL: http://eav.ru/publ1.php?publid=2017–05a12&ysclid=l9f8fhb7hg116390417 (Дата обращения 04.09.2022).
Иванова Т.В., Налабордин Д.Г. Сравнительная оценка интенсивности износа гребней стандартных и инновационных колес грузовых вагонов // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2017. № 10. С. 459–460.
Налабордин Д.Г., Иванова Т.В., Рудаков В.А. Сравнительная оценка интенсивностей износов гребней стандартных и инновационных колес грузовых вагонов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф. Иркутск, 2017. Т. 2. С. 514–518.
Савельев И.В. Курс общей физики. Ч. 1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. М. : Наука, 1970. 511 с.
Пат. 103520 Рос. Федерация. Износостойкая защита подпятника надрессорной балки / А.М. Орлова, И.В. Сухих. № 2010144650/11 ; заявл. 02.11.2010 ; опубл. 20.04.2011, Бюл. № 11. 2 с.
Пат. 193276 Рос. Федерация. Надрессорная балка с износостойкой защитой подпятника / А.В. Самсонов, А.А. Гореньков, П.М. Нечаев и др. № 2019124900 ; заявл. 05.08.2019 : опубл. 22.10.2019, Бюл. №30. 9 с.
Рощин М.Н. Исследование трибологических свойств новых углеродосодержащих материалов при высоких температурах // Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении : науч. тр. VI Междунар. науч. конф. М., 2019. С. 358–359.
Савченко М.А. Расчетное обоснование протяженности гарантийного участка пункта технического обслуживания с учетом оценки технического состояния тормозной системы грузовых вагонов : дис. … канд. техн. наук. М., 2019. 217 с.
Изменение физико-химических свойств стальных узлов и деталей железнодорожного транспорта как метод определения остаточного ресурса / Ю.И. Матяш, Ю.М. Сосновский, А.А. Ражковский и др. // Омский научный вестник. 2017. № 4 (154). С. 9–13.
Strengthened electrically conductive composites based on ultra-high molecular weight polyethylene filled with fine graphite / O.V. Lebedev, A.S. Kechek’yan, V.G. Shevchenko et al. // Doklady Chemistry. 2014. Vol. 456. № 2. Р. 87–90.
Cassagnau P. Rheology of Carbon Nanoparticle Suspensions and Nanocomposites // Rheology of Non–Spherical Particle Suspensions. 2015. Р. 59–75.
Elastic hysteretic properties of damping composite materials for rail transport at low temperatures under static and dynamic loading / E.G. Kurzina, A.G. Kolmakov, Yu.N. Aksenov et al. // Russian Metallurgy (Metally). 2019. № 10. Р. 1090–1094.
Damping composites from materials with different elastic hysteresis properties for sandwich shock absorbers of railroad transport / E.G. Kurzina, A.G. Kolmakov, V.N. Filippov et al. // Inorganic Materials: Applied Research. 2020. Vol. 11. № 4. P. 947–954.
Петракова А.Г. Влияние криволинейности пути на ресурс колесной пары // Вагоны и вагонное хозяйство. 2021. № 2 (66). С. 31–33.
