Особенности работы системы «колесо – рельс» при тяжеловесном движении
https://doi.org/10.46973/0201-727X_2026_1_182
Аннотация
Модель колесной пары адаптирована к рассмотрению конкретной точки контакта колеса с рельсом. Рассмотрен конформный профиль колеса по отношению к новому рельсу. Данный профиль представляется наиболее рациональным вследствие максимально приближенного к идеальным условиям эксплуатации. Модель имитирует свободное качение колеса по рельсу при наличии вертикальной нагрузки, т.е. по прямой. Методология исследования базируется на численном моделировании с применением программного комплекса.
Исследованы особенности функционирования системы «колесо – рельс» в условиях тяжеловесного движения: оценивалось напряженно-деформированное состояние зоны контакта при сверхнормативных нагрузках. Осевая нагрузка варьировалась от 25 до 40 т на ось. Научная новизна заключается в проведении численного моделирования в среде ANSYS с учетом особенностей взаимодействия поверхностей.
В результате моделирования получены количественные данные о распределении различных типов напряжений в зоне контакта и определены геометрические размеры пятна контакта. Оценены зоны скольжения внутри контактной площадки. Достоверность результатов подтверждена сходимостью с теоретическими формулами классической механики контакта. Полученные закономерности позволяют прогнозировать износ и контактную усталость рельсов и колес при тяжеловесном движении.
Об авторе
С. В. Кротов
Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)
Россия
Россия
Кротов Сергей Викторович, кафедра «Строительная механика», кандидат технических наук, доцент
Список литературы
1. Об утверждении стратегии научно-технического развития холдинга «РЖД» на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая книга). – URL: http://cipi.samgtu.ru/sites/cipi.samgtu.ru/files/belaya_kniga.pdf (дата обращения: 11.01.2026).
2. Бороненко, Ю. П. Стратегические задачи вагоностроителей в развитии тяжеловесного движения / Ю. П. Бороненко // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. – 2013. – № 5(48). – С. 68-73. – ISSN 1994-831X.
3. Захаров, С. М. Развитие тяжеловесного движения в мире / С. М. Захаров, К. П. Шенфельд // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. – 2013. – № 4. – С. 9–18. – ISSN 2223-9731.
4. Основные причины повышенного износа рельсов и гребней колесных пар грузовых вагонов / Л. А. Мугинштейн, В. М. Богданов, А. В. Сухов, Ю. С. Ромен // Железнодорожный транспорт. – 2020. – № 7. – С. 43–51. – ISSN 0044-4448.
5. Повышение работоспособности колесных пар подвижного состава / О. С. Валинский, А. А. Воробьев, С. И. Губенко [и др.]. – Казань : Издательство «Бук», 2022. – 324 с. – ISBN 978-5-00118-870-4.
6. 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. – ISSN 0201-727X.
7. ANSYS Rel. 11.0. Theory Reference for ANSYS and ANSYS Workbench. SAS IP Inc. – Canonsburg, 2007. – 1110 p.
8. Hertz, H. Gesammelte Werke / H. Hertz. – Leipzig : Johann Ambrosius Barth, 1895. – Bd 1. – 41 р.
9. Иваночкин, П. Г. Механика подвижного состава : учебное пособие / П. Г. Иваночкин, А. А. Зарифьян, Е. А. Василькова. – Ростов-на-Дону : РГУПС, 2019. – 146 с. – ISBN 978-5-88814-913-3.
10. Вериго, М. Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава / М. Ф. Вериго, А. Я. Коган ; под редакцией М. Ф. Вериго. – Москва : Транспорт, 1986. – 558 с.
11. Шахунянц, Г. М. Железнодорожный путь : учебник для вузов железнодорожного транспорта / Г. М. Шахунянц. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва : Транспорт, 1987. – 479 с.
12. Кротов, С. В. Определение вертикальных динамических сил, действующих на колесо в контакте с рельсом / С. В. Кротов, Д. П. Кононов // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2015. – № 3 (44). – С. 70–76. – ISSN 1815-588X.
13. Ekberg, A. Fretting fatigue of railway axles – a review of prediction methods and a finite element model scheme / A. Ekberg // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F : Journal of Rail and Rapid Transit. – 2004, Vol. 218. – P. 299–316.
14. Кротов, С. В. Анализ зоны контакта железнодорожного колеса и рельса / С. В. Кротов, Д. П. Кононов // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2022. – Т. 19, № 2. – С. 221–231. – DOI 10.20295/1815-588X-2022-19-2-221-231.
15. 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. –ISSN 0201-727X.
16. Кротов, С. В. Факторный анализ расчета несущей способности колесной пары вагона / С. В. Кротов, А. Сладковски // Транспорт Урала. – 2012. – № 2 (33). – С. 36–40. – ISSN 1815-9400.
17. Krotov, S. Application of the discriminant analysis in research of bearing ability of the wheel pair of the car / S. Krotov, V. Krotov // Transport Problems. – 2011. – Vol. 6, No. 1. – P. 43–48. – EDN VATMRP.
Рецензия
Для цитирования:
Кротов С.В. Особенности работы системы «колесо – рельс» при тяжеловесном движении. Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2026;(1):182-194. https://doi.org/10.46973/0201-727X_2026_1_182
For citation:
Krotov S.V. Operating features of the wheel-rail system during heavy-haul traffic. Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. 2026;(1):182-194. (In Russ.) https://doi.org/10.46973/0201-727X_2026_1_182
Просмотров:
19
JATS XML
Послать статью по эл. почте 