ТРАНСВУЗ-2015.Часть 3

УДК 629.488:629.4.015

ББК 39.2

Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава: Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции с международным участием в трех частях. Часть 3 / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск,

2015. 254 с.

В сборник вошли статьи с результатами исследований, выполненных по ряду научных направлений, посвященных повышению качества ремонта и эксплуатационной надежности железнодорожного подвижного состава; технологическому обеспечению технического обслуживания и ремонта локомотивов и вагонов; инновационным технологиям диагностирования подвижного состава; взаимодействию подвижного состава и пути; динамике подвижного состава и безопасности движения поездов; виброзащите железнодорожных экипажей; ресурсо- и энергосбережению, оптимизации производственных издержек при обслуживании и ремонте подвижного состава; экономике и управлению ремонтным производством; развитию кадрового потенциала ремонтного производства.

Представленные в сборнике материалы могут быть использованы при модернизации существующих и создании новых типов и серий подвижного состава для железнодорожного транспорта, совершенствовании технологий его технического обслуживания и ремонта, повышении безопасности и эффективности перевозочного процесса.

Сборник может быть полезен для научных сотрудников и специалистов, работающих в области железнодорожного подвижного состава.

Библиогр. 135 назв. Табл. 32. Рис. 89.

Редакционная коллегия:

доктор техн. наук, профессор И. И. Галиев (отв. редактор); доктор техн. наук, доцент С. М. Овчаренко; доктор техн. наук, профессор В. Т. Черемисин; доктор техн. наук, профессор В. А. Четвергов;

доктор техн. наук, доцент С. Г. Шантаренко (зам. отв. редактора).

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. А. Аксенов; доктор техн. наук, профессор А. П. Моргунов.

ISBN 978-5-949-41128-5

_______________________

© Омский гос. университет путей сообщения, 2015

ТРАНСВУЗ – 2015

Ремонт и динамика подвижного состава

Ахмеджанов Р. А., Бельский А. О., Щелканова Е. А. Разработка беспроводного тензометрического датчика для экспериментальных работ по совершенствованию конструкции грузового вагона………………….….. 88

Смольянинов А. В., Смольянинов В. С. Размерные расчеты при восстановлении геометрии тележек грузовых вагонов………………………. 94 Кузнецов А. А., Брюхова А. С. Совершенствование технологии

литейного производства деталей для железнодорожного транспорта с использованием автоматизированных систем спектрального анализа…..…. 99

Иванова В. Ю. Тележка «Барбер» - инновационный подход к передовым технологиям……………………………………………………….. 105

РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Черемисин В. Т., Истомин С. Г., Перестенко А. Е.

Совершенствование статистического метода нормирования удельного расхода электроэнергии. ……………………………………………………… 111

Савоськин А. Н., Гарбузов И. И. Моделирование движения электровоза по фидерной зоне с учетом динамического изменения параметров тяговой сети..…………………………………………………..…. 116

Незевак В. Л., Шатохин А. П. Расчетно-статистический способ определения объемов рекуперации по сети железных дорог на основе регрессионной модели……………………………………………………….... 123

Сулайманова С. М., Картанова А. Дж., Темирбеков Ж. Расчет течения в трубе переменного сечения с перфорированной перегородкой… 132

Никифоров М. М., Вильгельм А. С. Особенности определения индикаторов энергоэффективности электровозов с асинхронным тяговым приводом. ………………………………………………………………………. 138

ТРАНСВУЗ – 2015

транспорта. …………………………………………………………………….. 159

Иванченко В. И. Анализ математических моделей электропотребления на тягу поездов на основе методов искусственного интеллекта………………………………………………………………………. 165

характеристик электровозов на трех типовых участках пути…………….… 190 Копачев С. В., Нугуманова А. А. Оптимизация производственных

издержек при сервисном обслуживании подвижного состава на основе применения туалетных систем с биореактором……………………………… 198

АННОТАЦИИ…………………………………………………………..... 205

5

Ремонт и динамика подвижного состава

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕМОНТА ВАГОНОВ

УДК 629.463

Р. Ю. Зарипов

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УЛУЧШЕНИЯ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ ПУТЕМ ВНЕДРЕНИЯ ЛЕГКОВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ИХ КОНСТРУКЦИЮ

Работа состоит из двух частей. В первой части проведен анализ анизотропных материалов и применение их в конструкции железнодорожных вагонов - цистерн Во второй части проведены исследования возможности применения алюминиевых сплавов в конструкции кузова полувагонов.

Вагоны являются одним из основных элементов железнодорожной транспортной системы. Для достижения наиболее экономичной и эффективной перевозки необходимо использовать определенные типы вагонов с подходящими технико-экономическими показателями, которые в свою очередь зависят от параметров вагонов и конструктивного исполнения.

Основными показателями, необходимыми для технико-экономической оценки конструкции и эксплуатационных особенностей вагонов, являются число осей, грузоподъемность, тара, коэффициент тары, удельный объем кузова, удельная площадь пола, давление колесной пары на рельсы, давление вагона, приходящееся на 1 пог. м пути. С числом осей связана грузоподъемность вагона — наибольшая масса груза, которая может быть перевезена, исходя из прочности конструкции вагона. Достоинства вагонов большой грузоподъемности таковы: меньшее удельное сопротивление движению, за счет чего сокращается расход электроэнергии и топлива, потребляемых локомотивами; большая погонная нагрузка, т. е. масса поезда возрастает при неизменной длине станционных путей; снижение металлоемкости конструкции на единицу грузоподъемности на 10... 15 %; сокращение расходов на ремонт и содержание вагонов на 10... 20%; снижение затрат на маневровую работу, взвешивание вагонов и оформление перевозочной документации.

6

ТРАНСВУЗ – 2015

Сумма грузоподъемности вагона (масса нетто) и его тары составляет массу вагона брутто. Уменьшение тары вагонов, представляющее собой одну из основных задач вагоностроения, обеспечивает увеличение грузоподъемности грузовых вагонов и, следовательно, повышение провозной способности железных дорог, экономию металла, необходимого для постройки вагонов, электроэнергии и топлива, расходуемых локомотивами при перевозке,

атакже снижение себестоимости перевозок.

1.Железнодорожные цистерны с котлами из стеклопластика

Современные несущие кузова грузовых и пассажирских вагонов в основном изготавливаются из металлических материалов – сталей различных марок. Несмотря на различие механических характеристик, эти материалы обладают одним свойством – они являются изотропными. Однако в последние годы в различных отраслях машиностроения значительно возрос интерес к применению анизотропных материалов. Это связано с появлением нового класса композиционных материалов, обладающих исключительно высокими механическими характеристиками. Композиционные материалы образованы из двух составляющих – тонких волокон, обеспечивающих высокую прочность и жесткость материала, и связующего, обеспечивающего монолитность материала и совместную работу волокон. В качестве таких волокон применяются стеклянные, органические, углеродные и борные волокна с диаметром от 0,01 до 0,20 мм, модулем упругости от 90 до 400 ГПа, пределом прочности от 2,0 до 3,5 ГПа и плотностью от 1450 до 2500 кг/м. В качестве связующих материалов применяются полимерные смолы и металлические (в основном алюминиевые) сплавы.

На сети железных дорог Казахстана эксплуатируется большое количество разнотипных специализированных цистерн, предназначенных для перевозки разнообразных кислот, щелочей и других агрессивных химических продуктов, использующихся в народнохозяйственном комплексе страны и эксплуатируемых за рубежом.

Перевозимые грузы размещаются в котле, представляющем собой специфическую форму кузова. Универсальные цистерны подразделяются на цистерны для перевозки светлых (бензин, керосин, лигроин и т.п.) и темных (нефть, минеральные масла и т.п.) наливных грузов.

7

Ремонт и динамика подвижного состава

Среди многочисленных синтетических материалов (наполнителей, пластификаторов, смазочных веществ, красителей и др.) стеклопластические являются наиболее перспективными.

Сырьевым материалом для стеклопластиков является стеклянное волокно и изделия из него, а также полиэфирные, эпоксидные и другие смолы.

Прочность стеклянных волокон очень высока и превышает прочность натуральных и синтетических волокон

Стеклянные волокна плавятся, но не сгорают. Благодаря отсутствию клеточного строения, волокна не поглощают влагу так, как волокна органического происхождения, и не подвергаются гниению.

Стеклопластики на их основе обладают хорошими физикомеханическими характеристиками. Недостатком полиэфирных смол является их горючесть и недостаточная теплостойкость.

Стеклопластики обладают высокой механической прочностью. Удельная прочность, т.е. прочность отнесенная к удельному весу материала, стеклотекстолита и анизотропных стекловолокнистых пластиков, не уступает, а иногда и превышает удельную прочность стали, дюралюминия и титана.

Недостатками стеклопластиков являются сравнительно небольшая жесткость и небольшое значение предела прочности при сжатии вдоль слоев.

Стеклопластики обладают высокой способностью поглощать энергию вибрации, превышающую таковую для металлов в 3-4 раза. Это качество выгодно отличает их от металлов.

Они хорошо противостоят действию ударных и динамических нагрузок и обладают большой демпфирующей способностью.

В вагоностроении наиболее целесообразным является применение стеклопластиков на основе эпоксидных смол, обладающих относительно небольшим объемным весом при высокой прочности. Они трудновоспламеняемы, негигроскопичны, не поддаются гниению.

Также отмечается высокая атмосфероустойчивость эпоксидных пластиков, что подтверждается эксплуатацией этих материалов в реальных условиях.

Применение стеклопластиков для изготовления котлов цистерн может существенно снизить эксплуатационные расходы за счет стойкости стеклопластиков к воздействию агрессивных грузов, более низкой

8

ТРАНСВУЗ – 2015

теплопроводности по сравнению со сталью и достаточно высокой механической прочностью при значительно меньшей собственной массе. В свою очередь, экономия массы котла за счет использования в его конструкции стеклопластика может позволить увеличить полезную грузоподъемность каждой подвижной единицы на 35%.

Необходимо также отметить, что котлы из стеклопластика вследствие высокой чистоты и гладкости, а также плохой смачиваемости внутренней поверхности стенок меньше загрязняются перевозимыми грузами [3].

Для производства таких цистерн необходимо выбрать метод изготовления стеклопластика. Целесообразным методом производства котла из стеклопластика является метод намотки.

Намотка – процесс изготовления высокопрочных армированных изделий, форма которых определяется вращением произвольных образующих. По способу совмещения различают «сухую» и «мокрую» намотку. В способе «мокрой» намотки смола наносится на армирующий волокнистый материал в процессе самой намотки. На рис. 1 показана схема мокрой намотки.

Рис. 1. Схема «мокрой» намотки:

1 – шпулярник с армирующим волокном; 2 – пропиточная ванна со связующим;

3– отжимные ролики; 4 –вращающаяся оправка.

Вслучае «мокрой» намотки требуется более низкое усилие при натяжении арматуры, что позволяет применять оборудование меньшей мощности и оправки меньшей жесткости. «Мокрая» намотка обеспечивает лучшую формуемость изделий, поэтому преимущественно применяется при изготовлении крупногабаритных оболочек сложной конфигурации и сосудов высокого давления.

«Сухая» намотка основана на использовании препрегов. Она

9