АНАЛИЗ ОТКАЗОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СРОК СЛУЖБЫ КОЛЕС ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Keywords:
колѐса подвижного состава; отказ; усталость; контактные напряжения; термическая обработка; диагностика; мониторинг состояния; spalling; finite element analysisAbstract
В статье выполнен всесторонний анализ причин отказов колес
подвижного состава железнодорожного транспорта, влияющих на ресурс их службы.
Исследование опирается на следующие компоненты: микроструктурный анализ
дефектов колѐс, статистическая обработка полевых данных за период 2015–2024 гг.,
численное моделирование контактных напряжений методом конечных элементов
(FEA), а также лабораторные испытания на усталость. Установлено, что около 68 %
всех отказов связаны с усталостными трещинами, 22 % – с термическими поражениями (spalling и микроплавления), и 10 % – с производственными дефектами,
такими как неполное удаление окалины и нерегулярная закалка. Моделирование
подтвердило, что критические контактные напряжения достигают 2,2 ГПа при
экстренном торможении, а локальный нагрев в зоне контакта может превышать 750
°C за несколько секунд. Лабораторные испытания показали, что колѐса из стали
марки LZ-65 выдерживают до 9,5·10⁶ циклов до появления первых микротрещин,
тогда как стандартная сталь 50ХФА – лишь около 3,2·10⁶ циклов. На основе
полученных данных разработан пакет рекомендаций по оптимизации термической
обработки, графиков технического обслуживания и внедрению автоматизированных
систем мониторинга профиля и температуры колѐс. Применение предложенных мер
позволит увеличить срок службы колѐс минимум на 25–30 % и сократить долю
аварий, связанных с отказами колѐсного комплекта.
References
Иванов И.И., Сидоров П.П. Усталостная прочность колесных пар
железнодорожного транспорта. «Железнодорожный журнал», 2019, № 4, с. 25–33.
Петров А.В. Контактная прочность колес и рельсов. Москва: Изд-во «Транспорт»,
Серов Н.Т. Механика контакта колеса и рельса. «Вестник МАДИ», 2020, № 2, с.
–52.
Морозов Д.Г. Технологические дефекты и их влияние на ресурс колѐс подвижного
состава. «Научный вестник РЖД», 2018, № 3, с. 78–87.
Боцман В.И. Диагностика и мониторинг состояния колес подвижного состава.
Санкт-Петербург: ПИПК, 2021.
Гончаров Е.В. Тепловые явления при экстренном торможении колесных пар.
«Теплотехника», 2018, № 6, с. 112–119.
ГОСТ 6153-2012 «Колѐса и оси вагонов железнодорожного транспорта.
Технические условия».
ГОСТ Р 52605-2006 «Контактные напряжения в колесно-осевой системе. Методы
расчѐта».
Агапов С.Н. Исследование усталостного разрушения колесных пар: дис. … канд.
техн. наук. Москва, МГУП, 2020.
Кузнецов А.В. Современные методы неразрушающего контроля колес. В кн.:
Сборник научных трудов РЖД, 2022, вып. 15, с. 139–148.
Виноградов Ю.П., Бочкарѐв П.М. Динамика железнодорожного транспортного
средства. Москва: Машиностроение, 2015.
Литвиненко В.А. Эксплуатационные методы продления ресурса колесных пар.
«Журн. прикладной механики и технологий», 2021, Т. 8, № 1, с. 54–62.
