ВНИКТИ Предложения по повышению ресурса и надежности литых деталей тележек грузовых вагонов ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА» Генеральный директор ОАО «ВНИКТИ, доктор технических наук, профессор Коссов Валерий Семенович Заведующий отделом прочности ОАО «ВНИКТИ», доктор технических наук Оганьян Эд у ард Сергеевич

Вид технологического дефекта в расчётном сечении Пробег, тыс. кмРесурс, лет n=1,35 (18-100) n=1,80n=1,35 (18-100) n=1,80 Технологические дефекты отсутствуют, размеры сечения номинальные 2600>500026>50 Разнотолщинность боковых стенок коробчатого сечения: 24 и 16 мм вместо номинальных 20 мм 1050>500010,5>50 Высокие остаточные напряжения после заварки трещины без последующей термообработки 380>50003,8>50 Наличие эллипсоидной внутренней газовой раковины с размерами осей l·a·b мм на глубине 1/3 толщины стенки 10×3×3 830>50008,3>50 15×5× ,717 Расчетный ресурс боковой рамы при различных коэффициентах запаса сопротивления усталости (вероятность неразрушения 95%, среднегодовой пробег 100 тыс. км) 2

Вид технологического дефекта в расчётном сечении Коэффициент динамики, Ресурс литой детали, лет предел выносливости, МПа (коэффициент запаса) 47,3 (n=1,35) 64,0 (n=1,80) Дефекты отсутствуют, размеры сечения номинальные 0,5026>50 0,65628 Разнотолщинность боковых стенок ± 4 мм 0,5010,5>50 0,652,020 Внутренняя газовая раковина размерами 15 × 5 × 5 мм 0,501,717 0,650,44,0 3 Зависимость ресурса от нагруженности боковой рамы Изменение средних значений параметров стали 20Л: 1 – процента содержания волокна в изломе; 2 – ударной вязкости

Среднее напряжение цикла, МПа Предел выносливости детали, МПа Коэффициент вертикальной динамики Амплитуда напряжений цикла, МПа Коэффициент запаса вероятность неразрушения 50%95%50%95% 85,0 (18-100) 56,647,3 0,3529,751,901,59 0,5042,501,331,11 0,6555,251,020,86 68,072,064,0 0,3523,803,032,69 0,5034,002,121,88 0,6544,201,631,45 Запасы сопротивления усталости в зависимости от нагруженности боковой рамы 85 МПа Напряженное состояние боковой рамы тележки

Нагруженность боковой рамы тележки по результатам экспериментов 5

За назначенный срок эксплуатации (32 года) За срок межремонтного осмотра (2 года) Живучесть боковой рамы при запасе сопротивления усталости n = 1,8 a – глубина поверхностной трещины σ 1, МПа h = 20 мм Зависимость запаса живучести n * от относительного размера начальной трещины a/h 2,5 мм a/ha/h n*n* n*n* 11,5 мм a/ha/h 6

Предложения по повышению ресурса и надежности литых деталей тележек грузовых вагонов Перейти к производству литых деталей тележек, обладающих запасом сопротивления усталости не менее 1,8 (на базе испытаний 10 7 циклов, вероятности неразрушения 95%, эквивалентной амплитуде напряжений при коэффициенте вертикальной динамики 0,5 для боковой рамы и 0,35 для надрессорной балки) Исследовать хладостойкость литых сталей и определить допускаемый уровень показателя ударной вязкости KCV при -60°С. Ввести в Нормы безопасности требование по этому показателю Пересмотреть «Нормы расчёта, проектирования и испытаний вагонов железных дорог колеи 1520 мм» (дополнить расчетами ресурса и живучести с учётом технологических дефектов и эксплуатационной нагруженности). Методику испытаний на усталость от вертикальной нагрузки дополнить испытаниями от боковых сил 7