Сергей Александрович Снитко, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Обработка металлов давлением»
83001, Донецк, ул. Артема, 58
Sergei A. Snitko, Dr. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Head of the Chair “Metal Forming”
58 Artema Str., Donetsk 83001
Александр Васильевич Яковченко, доктор технических наук, профессор кафедры «Обработка металлов давлением»
83001, Донецк, ул. Артема, 58
Aleksandr V. Yakovchenko, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair “Metal Forming”
58 Artema Str., Donetsk 83001
Сергей Михайлович Горбатюк, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Инжиниринг технологического оборудования»
119049, Москва, Ленинский пр., 4
Sergei M. Gorbatyuk, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Chair “Engineering of Technological Equipment”
4 Leninskii Ave., Moscow 119049
Актуальная задача повышения эксплуатационного ресурса штампованно-катаных железнодорожных колес является комплексной проблемой. Существенное влияние на напряженно-деформированное состояние колеса в целом и его диска в частности оказывают остаточные технологические напряжения, полностью устранить которые невозможно. На различных стадиях обработки черновых колес поле остаточных напряжений непрерывно меняется. Это затрудняет учет остаточных напряжений в прочностных расчетах колес. В сообщении 1 настоящей работы предложен метод учета остаточных технологических напряжений, сущность которого заключается в задании при моделировании величины натяга между ступицей и осью больше фактической. Такой подход позволил получить в колесе дополнительные напряжения, которые адекватно отражают влияние остаточных технологических напряжений. В данной части работы выполнена практическая реализация разработанного метода и оценка степени влияния остаточных технологических напряжений на напряженно-деформированное состояние диска колеса при действии эксплуатационных нагрузок. Применительно к конструкции колеса диаметром 957 мм с плоскоконическим диском (ГОСТ 10791 – 2011) выполнены расчеты напряженно-деформированного состояния диска при действии механических видов нагрузки. Реализованное при расчетах увеличение натяга между ступицей и осью на 60 % позволило установить, что наличие в колесе остаточных технологических напряжений вызывает повышение на 5 – 38 % максимальных эквивалентных напряжений в наиболее нагруженных при эксплуатации зонах диска. Таким образом, предлагаемый метод учета остаточных технологических напряжений позволяет получить верхнюю оценку прочностных характеристик колес, а, следовательно, более адекватно прогнозировать срок их эксплуатации.
The actual problem of increasing the service life of stamped-rolled railway wheels is a complex problem. Residual technological stresses, which cannot be completely eliminated, have a significant effect on the stress-strain state of the wheel as a whole and its disk in particular. At different stages of roughing wheels machining, the residual stress field is continuously changing. This makes it difficult to take into account the residual stresses in the wheels strength calculations. In Report 1 of this work, an accounting method for residual technological stresses was proposed, the essence of which is to set the value of interference between hub and axle when modeling is greater than the actual one. This approach made it possible to obtain additional stresses in the wheel, which adequately reflect the effect of residual technological stresses. In this part of the work, the authors have carried out practical implementation of the developed method and assessment of the degree of residual technological stresses influence on stress-strain state of the wheel disk under the action of operational loads. With regard to the design of a 957 mm diameter wheel with a flat-conical disk (GOST 10791 – 2011), calculations of stress-strain state of the disk under the action of mechanical types of load have been performed. The 60 % increase in the interference between hub and axle realized in the calculations made it possible to establish that the presence of residual technological stresses in the wheel causes an increase of 5 – 38 % in maximum equivalent stresses in the disk zones most loaded during operation. Thus, the proposed method for residual technological stresses accounting allows obtaining an upper estimate of the wheels strength characteristics, and, therefore, more adequately predicting their service life.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.