vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_3_110vrgup-244Research ArticleПОДВИЖНОЙ СОСТАВ, БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯROLLING STOCK, TRAFFIC SAFETYСкольжение в прессовом соединении колесной парыSliding in a press joint of a wheelsetКротовС. В.KrotovS. V.

Кротов Сергей Викторович, кафедра «Строительная механика», кандидат технических наук, доцент

Krotov Sergey Viktorovich, Chair "Construction Mechanics", Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor 

SVK-19587@yandex.ruРостовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)Rostov State Transport University (RSTU)20253009202503110116Copyright © Кротов С.В., 20252025Кротов С.В.Krotov S.V.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/244

В механических соединениях на железнодорожном транспорте в большинстве используются посадки с натягом для соединения оси и колеса. Колесная пара представляет собой соединение с натягом колеса с осью и может подвергаться всевозможным нагрузкам. Вследствие высокой концентрации напряжений процессы усталости и фреттинг-коррозии оси могут привести к разрушению соединения, поэтому необходимо путём оценки величины скольжения, влияющего на прочность соединения колеса и оси в целом, определить способность прессовых соединений сопротивляться трению, выдерживать нагрузки. При использовании уравнения Ламе и численного метода с применением комплекса Ansys проанализировано распределение контактного давления, деформаций и напряжений колеса и оси, дана оценка скольжения в прессовом соединении. Новизна исследования заключается в сравнении модели, максимально имитирующей прессовое соединение колесной пары, с соединением «вал – втулка», параметры которого проверяются теоретически. Результаты исследования обеспечивают понимание процессов, происходящих в прессовом соединении, не поддающихся физическому контролю, в частности, распространенности зон скольжения, а также сцепления, влияющих на несущую способность соединения, что непосредственно связано с безопасностью движения.

Most mechanical joints in railway transport use interference fits to connect the axle and wheel. The wheelset is a is a joint with an interference fit of the wheel with the axle and can be subjected to all kinds of loads. Due to the high stress concentration, the processes of fatigue and fretting corrosion of the axle can lead to the destruction of the joint, therefore, it is necessary to assess the amount of sliding affecting the joint strength of the wheel and the axle as a whole, to determine the ability of the press joints to resist friction and withstand loads. Using the Lame equation and the numerical method by means of the Ansys complex, the distribution of contact pressure, deformations and stresses of the wheel and axle are analyzed, and sliding in the press joint is estimated. The novelty of the study lies in comparing a model that maximally simulates the press joint of a wheelset with a shaft – sleeve joint, the parameters of which are theoretically verified. The results of the study provide an understanding of the processes occurring in the press joint that cannot be physically controlled, in particular, the prevalence of sliding zones, as well as adhesion, affecting the bearing capacity of the joint, which is directly related to traffic safety.

прессовая посадкаколесная пара. метод конечных элементовконтактное давлениезона скольженияpress fitwheelsetfinite element methodcontact pressuresliding zoneReferencesМадей, Дж. Анализ соединений с натягом / Дж. Мадей, М. Сливка // Прикладная наука. – 2021. – № 11. – URL: https://www.mdpi.com/2076-3417/11/23/11428 (дата обращения: 23.08.2025).Madej, J. Analysis of interference fit joints / J. Madej, M. Slivka // Applied Science. – 2021. – No. 11. – URL: https://www.mdpi.com/2076-3417/11/23/11428 (date of access: 23.08.2025).Паредес, М. Исследование узла соединения с натягом методом конечно-элементного моделирования, анализа и эксперимента / М. Паредес, Н. Нэфисси, М. Сартор // Руководство по взаимодействию. – 2012. – № 6. – C. 171–177. – DOI 10.1007/s12008-012-0146-z.Paredes, M. Study of an interference fit fastener assembly by finite element modeling, analysis and experiment / M. Paredes, N. Nefissi, M. Sartor // Interaction Guide. – 2012. – No. 6. – P. 171–177. – DOI 10.1007/s12008-012-0146-z.Лю, Г. Исследование влияния посадки с натягом на статические и динамические характеристики шпиндельной системы. № 99 / Г. Лю, Дж. Хонг, У. Ву // Международная научно-техническая конференция. – 2018. – С. 1953–1966. – DOI 10.1007/s00170-018-2567-8.Liu, G. Study on the effect of interference fit on the static and dynamic characteristics of spindle system. No. 99 / G. Liu, J. Hong, W. Wu // International Scientific and Technical Conference. – 2018. – P. 1953–1966. – DOI 10.1007/s00170-018-2567-8.Зарифьян, А. А. Исследование электромеханических процессов в тяговом приводе магистрального грузового электровоза переменного тока с учетом влияния контактной сети / О. С. Веригин, А. А. Зарифьян, В. И. Плис // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2021. – № 4 (84). – С. 44–55. – DOI 10.46973/0201-727X_2021_4_44.Zarifyan, A. A. Study of electromechanical processes in the traction drive of a mainline AC freight electric locomotive taking into account the influence of the contact network / O. S. Verigin, A. A. Zarifyan, V. I. Plis // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2021. – No. 4 (84). – P. 44–55. – DOI 10.46973/0201-727X_2021_4_44.Зарифьян, А. А. Анализ статистики проворотов бандажей колесных пар магистральных электровозов / О. С. Веригин, А. А. Зарифьян // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2019. – № 4 (76). – С. 49–54. – EDN VOOZCB.Zarifyan, A. A. Analysis of statistics of wheel pair tire rotations of mainline electric locomotives / O. S. Verigin, A. A. Zarifyan // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2019. – No. 4 (76). – С. 49–54. – EDN VOOZCB.Чжан, Ю. Проектирование посадок с натягом методом конечных элементов (Университет штата Айова, 01 сентября 2000 г.) / Ю. Чжан, Б. Макклейн, Х. Д. Фанг // Международный журнал механики. – 2000. – Том 42, Вып. 9. – 1835 с. – URL: https://scispace.com/papers/design-of-interference-fits-via-finite-element-method-2b8vg5hz69 (дата обращения: 23.08.Zhang, Yu. Finite element design of interference fits (Iowa State University, September 1, 2000) / Yu. Zhang, B. McClain, H. D. Fang // International Journal of Mechanics. – 2000. – Vol. 42, No. 9. – 1835 p. – URL: https://scispace.com/papers/design-of-interference-fits-via-finite-element-method-2b8vg5hz69 (date of access: 23.08.202Белавенцев, Н. В. Формирование и ремонт колесных пар / Н. В. Белавенцев, В. И Дергалев. – Москва : Трансжелдориздат, 1952. – 304 с.Belaventsev, N. V. Formation and repair of wheel pairs / N. V. Belaventsev, V. I. Dergalev. – Moscow : Transzheldorizdat, 1952. – 304 p.Гречищев, Е. С. Соединения с натягом : расчеты, проектирование, изготовление / Е. С. Гречищев, А. А Ильяшенко. – Москва : Машиностроение, 1981. – 247 с.Grechishchev, E. S. Tension joints : calculations, design, manufacturing / E. S. Grechishchev, A. A. Ilyashenko. – Moscow : Mashinostroenie, 1981. – 247 p.Кротов, С. В. Прогнозирование скольжения в прессовом соединении колесной пары вагона / С. В. Кротов, Д. П. Кононов, А. П. Буйносов // Транспорт Урала. – 2024. – № 2 (81). – С. 16–21. – DOI 10.20291/1815-9400-2024-2-16-21.Krotov, S. V. Prediction of slip in a press joint of a car wheel pair / S. V. Krotov, D. P. Kononov, A. P. Buynosov // Transport of the Urals. – 2024. – No. 2 (81). – P. 16–21. – DOI 10.20291/1815-9400-2024-2-16-21.Иванов, А. С. Как рассчитать натяжение соединений в общем случае нагружения / А. С. Иванов, М. М. Ермолаев, С. К. Руднев // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. – 2015. – № 1 (51). – С. 75–83. – EDN UTVJXN.Ivanov, A. S. How to calculate the tension of connections in the general case of loading / A. S. Ivanov, M. M. Ermolaev, S. K. Rudnev // Progressive technologies and systems of mechanical engineering. – 2015. – No. 1 (51). – P. 75–83. – EDN UTVJXN.Кротов, С. В. Влияние увеличения режимов нагружения на несущую способность прессового соединения колесной пары вагона / С. В. Кротов, В. П. Кротов // Вестник транспорта Поволжья. – 2010. – № 4 (24). – С. 32–36. – EDN NDYWWF.Krotov, S. V. Effect of increasing loading modes on the bearing capacity of a press joint of a car wheel pair / S. V. Krotov, V. P. Krotov // Vestnik transporta Povolzhya. – 2010. – No. 4 (24). – P. 32–36. – EDN NDYWWF.Krotov, S. V. Application of the discriminant analysis in research of bearing ability of the wheel pair of the car / S. V. Krotov, V. P. Krotov // Transport Problems. – 2011. – Vol. 6, No. 1. – P. 43– 48. – EDN VATMRP.Krotov, S. V. Application of the discriminant analysis in research of bearing ability of the wheel pair of the car / S. V. Krotov, V. P. Krotov // Transport Problems. – 2011. – Vol. 6, No. 1. – P. 43–48. – EDN VATMRP.Кротов, С. В. Классификация параметров несущей способности прессового соединения колесной пары железнодорожного транспортного средства / С. В. Кротов, В. П. Кротов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2007. – № 2 (26). – С. 22–28. – EDN NXQUGV.Krotov, S. V. Classification of parameters of bearing capacity of press joint of wheelset of railway vehicle / S. V. Krotov, V. P. Krotov // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2007. – No. 2 (26). – P. 22–28. – EDN NXQUGV.Кротов, В. П. Напряженно-деформированное состояние колесной пары вагона при повышении режимов нагружения / В. П. Кротов, С. В. Кротов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2002. – № 2. – С. 36–39. – EDN JVXFVZ.Krotov, V. P. Stress-strain state of a car wheel pair with increasing loading conditions / V. P. Krotov, S. V. Krotov // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2002. – No. 2. – P. 36–39. – EDN JVXFVZ.

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