vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_1_211vrgup-142Research ArticleПОДВИЖНОЙ СОСТАВ, БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯROLLING STOCK, TRAFFIC SAFETYОценка трещиностойкости боковых рам тележек грузовых вагонов при проектированииAssessment of crack resistance of side frames of freight car bogies during designЦыганскаяЛ. В.TsyganskayaL. V.

Цыганская Людмила Валериевна, кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство», кандидат технических наук, доцент, заместитель генерального директора – главный конструктор НИБ

Tsyganskaya Lyudmila Valerievna, Chair “Wagons and Wagon Facilities”, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Deputy General Director – Chief Designer of NIB

lyudmila.cyganskaya@nvc-vagon.ruЧерновВ. А.ChernovV. A.

Чернов Владимир Александрович, кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство», исполнительный директор, доцент

Chernov Vladimir Alexandrovich, Chair “Wagons and Wagon Facilities”, Executive Director, Associate Professor

vladimir.chernov@nvc-vagon.ruБейнД. Г.BeinD. G.

Бейн Дмитрий Григорьевич, кандидат технических наук, заместитель главного конструктора НИБ, действительный член Российской академии транспорта

Bein Dmitry Grigorievich, Candidate of Engineering Sciences, Deputy Chief Designer of NIB, Full Member of the Russian Academy of Transport

dgbain@mail.ruАкционерное общество «Научно-внедренческий центр “Вагоныˮ» (АО «НВЦ “Вагоныˮ», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС)Joint-Stock Company "Scientific and Implementation Center "Vagony" (JSC "SIC "Vagony"), Emperor Alexander I St. P etersburg State Transport University (PGUPS)Акционерное общество «Научно-внедренческий центр “Вагоныˮ» (АО «НВЦ “Вагоныˮ», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС)Joint-Stock Company "Scientific and Implementation Center "Vagony" (JSC "SIC "Vagony"), Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University (PGUPS)Акционерное общество «Научно-внедренческий центр “Вагоныˮ» (АО «НВЦ “Вагоныˮ», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС)Joint-Stock Company "Scientific and Implementation Center "Vagony" (JSC "SIC "Vagony"), Scientific Research Bureau (NIB)20253003202501211218Copyright © Цыганская Л.В., Чернов В.А., Бейн Д.Г., 20252025Цыганская Л.В., Чернов В.А., Бейн Д.Г.Tsyganskaya L.V., Chernov V.A., Bein D.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/142

В процессе эксплуатации периодически выявляются трещины в литых деталях тележек грузовых вагонов, угрожающие безопасности движения, что требует новых подходов к теоретической и практической оценке процесса трещинообразования в вагонных конструкциях. Особую актуальность приобретает проблема прогнозирования трещиностойкости конструкций на этапе проектирования. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования трещинообразования в литых элементах тележки с осевой нагрузкой 25 т/ось. По коэффициентам интенсивности напряжений в вершинах трещин и трещиноподобных дефектов в буксовом узле боковой рамы определены размеры и конфигурация начальных дефектов, при которых возможен рост трещин. Смоделированы и проанализированы условия раскрытия и распространения трещин. Проведены экспериментальные исследования ресурса боковых рам тележки с осевой нагрузкой 25 т/ось и сопоставлены с результатами моделирования. Предложены подходы к оценке трещиностойкости боковых рам тележек грузовых вагонов, позволяющие точнее прогнозировать возможность трещинообразования в литых элементах тележки в эксплуатации. Отдельные результаты исследований использованы при разработке новых боковых рам для тележек с осевой нагрузкой 25 т/ось.

The existing problem of cracks in cast parts of freight car bogies periodically detected during operation, threatening traffic safety, requires new approaches to theoretical and practical assessment of the crack formation process in car structures. The problem of predicting crack resistance of structures at the design stage is of relevance. Method Theoretical and experimental studies of crack formation in cast elements of a bogie with an axial load of 25 t / axle were performed. Results: The sizes and configuration of initial defects, at which crack growth is possible, were determined based on the stress intensity factors at the crack tips and crack-like defects in the axle box assembly of the side frame. The conditions for crack opening and propagation were modeled and analyzed. Experimental studies of the resource of side frames of a bogie with an axial load of 25 t / axle were carried out and compared with the modeling results. Practical significance: Approaches to assessing the crack resistance of side frames of freight car bogies are proposed, allowing more accurate prediction of the possibility of crack formation in cast elements of the bogie during operation. Individual research results are used in developing new side frames for bogies with an axle load of 25 t/axle.

тележкабоковая раматрещинамеханика разрушениякоэффициент интенсивности напряженийbogieside framecrackfracture mechanicsstress intensity factorReferencesГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении : утвержден постановлением Госстандарта СССР от 27.03.1985 N 902. – Москва : Стандартинформ, 2005. – 38 с.GOST 25.506-85. Design, calculation and strength testing. Methods of mechanical testing of metals. Determination of crack resistance characteristics (fracture toughness) under static loading : approved by the Resolution of the USSR State Standard of 27.03.1985, No 902. – Moscow, Standartinform, 2005. – 38 p.ГОСТ 33211–2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам (с Поправкой, с Изменением № 1) : утвержден приказом Росстандарта № 565-ст от 05.06.2015. – Москва : Стандартинформ, 2020. – 54 с.GOST 33211–2014. Freight wagons. Requirements to structural strength and dynamic qualities (with Amendment, with Change No. 1) : approved by the Order of Rosstandart No. 565-st dated 05.06.2015. – Moscow, Standartinform, 2020. – 54 p.ГОСТ 33939–2016. Детали литые тележек железнодорожных грузовых вагонов. Методы ресурсных испытаний : утвержден приказом Росстандарта от 28.03.2017 N 201-ст. – Москва : Стандартинформ, 2019. – 24 с.GOST 33939–2016. Cast parts of railway freight car bogies. Resource testing methods : approved by order of Rosstandart dated 28.03.2017 N 201-st. – Moscow : Standartinform, 2019. – 24 p.Татаринцев, В. А. Влияние эксплуатационных факторов на циклическую трещиностойкость сталей литых корпусов запорной арматуры / В. А. Татаринцев, А. К. Толстошеев // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. – 2014. – № 1 (37). – С. 102– 107. – EDN SCORVR.Tatarintsev, V. A. The influence of operational factors on cyclic crack resistance of steels of cast bodies of shut-off valves / V. A. Tatarintsev, A. K. Tolstosheev // Modern high-tech technologies. Regional application. – 2014. – No. 1 (37). – P. 102–107. – EDN SCORVR.Когаев, В. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность : справочник / В. П. Когаев, Н. А. Махутов, А. П. Гусенков. – Москва : Машиностроение, 1985. – 224 с.Kogaev, V. P. Calculations of machine parts and structures for strength and durability : handbook / V. P. Kogaev, N. A. Makhutov, A. P. Gusenkov. – Moscow : Mashinostroenie, 1985. – 224 p.Метод конечных элементов в механике разрушения / Е. М. Морозов, Г. П. Никишков. – Изд. 2-е, испр. – Москва : URSS, 2020. – 254 с. – ISBN 978-5-397-07410-0.Finite element method in fracture mechanics / E. M. Morozov, G. P. Nikishkov. – 2nd ed., corrected. – Moscow : URSS, 2020. – 254 p. – ISBN 978-5-397-07410-0.Морозов, Е. М. ANSYS в руках инженера : Механика разрушения / Е. М. Морозов , А. Ю. Муйземнек, А. С. Шадский. – Москва : Стереотип, 2024. – 454 с. – ISBN 978-5-9519- 4619-5.Morozov, E. M. ANSYS in the hands of an engineer : Fracture mechanics / E. M. Morozov, A. Yu. Muyzemnek, A. S. Shadskiy. – Moscow : Stereotype, 2024. – 454 p. – ISBN 978-5-9519- 4619-5.Партон, В. З. Механика разрушения : от теории к практике / В. З. Партон. – Изд. 2-е. – Москва : URSS, 2007. – ISBN 978-5-382-00157-9.Parton, V. Z. Fracture Mechanics: From Theory to Practice / V. Z. Parton. – 2nd ed. – Moscow : URSS, 2007. – ISBN 978-5-382-00157-9.Бороненко, Ю. П. Уточнение методики расчета коэффициентов локальной концентрации напряжений в сварных соединениях вагонных конструкций / Ю. П. Бороненко, Л. В. Цыганская, Д. А. Василенко // Транспорт Урала. – 2009. – № 2 (21). – С. 69–72. – EDN KTYYQB.Boronenko, Yu. P. Clarification of the calculation method for local stress concentration coefficients in welded joints of wagon structures / Yu. P. Boronenko, L. V. Tsyganskaya, D. A. Vasilenko // Transport of the Urals. – 2009. – No. 2 (21). – P. 69–72. – EDN KTYYQB.Оценка процесса развития трещин в оси колесной пары // Железные дороги мира. – 2011. – № 2. – С. 41–45. – EDN NUDKQHEvaluation of the process of crack development in the axle of a wheel pair // Railways of the world. – 2011. – No. 2. – P. 41–45.Матвиенко, Ю. Г. Двухпараметрическая механика разрушения / Ю. Г. Матвиенко. – Москва: Физико-математическая литература, 2020. – 210 с. – ISBN 978-5-9221-1899-6.Matvienko, Yu. G. Two-parameter fracture mechanics / Yu. G. Matvienko. – Moscow : Physical and Mathematical Literature, 2020. – 210 p. – ISBN 978-5-9221-1899-6.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.