Дослідження розподілення навантажень в циліндричному підшипнику буксового вузла вантажного вагона

Abstract

UA: Стаття присвячена аналізу закономірностей розподілення навантажень між роликами в циліндричних роликових підшипниках буксового вузла вантажного вагона. Відмова буксових підшипників під час експлуатації може викликати вимушену зупинку вагона під час руху. Надійність роликових циліндриних підшипників залежить від багатьох чинників. Розподіл навантаження між роликами буксового підшипникового вузла є одним з ключових факторів, що впливає на їх знос та термін служби. Запропоновано 3D модель буксового підшипникового вузла вантажного вагона з циліндричними підшипниками. Вона враховує не лише внутрішню геометрію підшипників, але й конструктивні особливості корпусів букс вантажних вагонів. Для розрахунків використовувася метод скінчених елементів. В якості скінчених елементів використовувалися тетраедри з криволінійною формою ребр та десятьма вузлами. Це дозволило врахувати складну форму елементів конструкції буксових вузлів та збільшити точність розрахунків.

EN: The article is devoted to the analysis of the patterns of load distribution between rollers in cylindrical roller bearings of the axle assembly of a freight car. The failure of the bushing bearings during operation can cause a forced stop of the wagon during movement. The reliability of cylindrical roller bearings depends on many factors. The distribution of the load between the rollers of the axle bearing unit is one of the key factors affecting their wear and service life. A 3D model of the axle bearing assembly of a freight car with cylindrical bearings is proposed. It takes into account not only the internal geometry of the bearings, but also the features of load transfer on them. The finite element method was used for calculations. Tetrahedrons with curved edges and ten nodes were used as finite elements. This made it possible to take into account the complex shape of the structural elements of box joints and increase the accuracy of calculations. The built model allows you to simulate various loading options with an assessment of the stress-strain state of both the bearing itself and other elements of the skid bearing unit. The vertical load acting on the axle was chosen taking into account the maximum possible load on the axle of 230 kN. It was concentrated in the nodes of the finite element mesh on the upper tides of the hull of the box. The calculations took into account the most unfavorable case loading option. The results of the calculations made it possible to obtain the distribution of the maximum contact stresses that occur in the contact zone of the rollers and rolling tracks of the rings. The distribution of the equivalent load between the rollers is obtained. It has been proven that the greatest values of stress do not occur on the central roller, but on the last and penultimate roller, respectively. It is also confirmed that the rear bearing is loaded more than the front one.