Аналіз напруженого стану осі колісної пари пасажирського вагона

Abstract

UA: У статті розглянуто результати розрахунків осі колісної пари пасажирського вагона на міцність та довговічність від утоми. Визначено навантаження, що діють на вісь пасажирського вагона під час руху з максимально допустимою швидкістю. Розроблено розрахункову модель вагонної осі РУ1, на підставі якої створено скінченноелементну модель і досліджено напружений стан колісної пари під дією основних видів навантаження. Встановлено, що максимальні напруження, що виникають в осі пасажирського вагона за найбільш несприятливих умов завантаження, зосереджені у галтелі в зоні переходу від шийки до передпідматочинної частини осі. Виконано розрахунок осі на втому. Визначено кількість циклів навантажень, яку вагонна вісь може витримати при експлуатаційних навантаженнях. За результатами проведених досліджень запропоновані обмеження на строк експлуатації осей колісних пар пасажирських вагонів.

EN: The paper considers the results of calculations of the axle of the wheel pair of a passenger car for strength and durability from fatigue. The loads acting on the axle of a passenger car during movement at the maximum permissible speed are determined. To solve the problems of studying the stress state of the axle of the passenger car at the first stage, a three-dimensional geometric model of the axis RU1 was developed. The most unfavorable load combination was taken into account in the calculation. The horizontal load was up to 10 kN. The load was applied to the axle necks, respectively, in the vertical and horizontal directions. The calculated model of the car axle RU1 is developed, on the basis of which the finiteelement model is created and the stress state of the wheel pair under the action of the main types of load is investigated. The size of the finite element grid was chosen using a graphoanalytical method and refined to a size of 2 mm. This feature of the finite element grid allowed to calculate the stresses in the calculated cross sections with greater accuracy and to determine the nature of the stress distribution.It is established that the maximum stresses arising in the axle of the passenger car under the most unfavorable work conditions that are concentrated in the filler in the zone of transition from the neck to the pre-axle part. The axle was calculated for fatigue. Fatigue tests are usually performed at a uniaxial stress state, so it is necessary to convert the multiaxial stress state to one scalar value to determine the number of cycles to failure at a given voltage amplitude. The load can occur with a constant amplitude.The number of load cycles that the car axle can withstand under operating loads is determined. According to the results of the research, restrictions on the service life of the axles of wheel pairs of passenger cars are proposed.