<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">sustain</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Надежность</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Dependability</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1729-2646</issn><issn pub-type="epub">2500-3909</issn><publisher><publisher-name>RAMS Journal Limited liability company</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21683/1729-2646-2021-21-4-26-30</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">sustain-443</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>СТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>STRUCTURAL RELIABILITY. THE THEORY AND PRACTICE</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Оценка прочности и ресурса для установления назначенного срока службы колесной пары скоростного вагона-платформы</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Strength and life estimation for assigning the useful life of wheelpairs of high-speed flat wagons</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Волохов</surname><given-names>Г. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Volokhov</surname><given-names>G. M.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Григорий Михайлович Волохов – доктор технических наук, заведующий отделением динамики и прочности подвижного состава и инфраструктуры</p><p>ул. Октябрьской революции, 410, г. Коломна, Московская обл., 140402, тел. +7(496)618-82-48, доб. 11-12</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Grigory M. Volokhov, Doctor of Engineering, Head of Division for Rolling Stock and Infrastructure Dynamics and Strength</p><p> 410 Oktiabrskoy Revolutsii St., 140402, Kolomna, Moscow Oblast, phone: +7 (496) 618 82 48, ext. 11-12 </p></bio><email xlink:type="simple">volokhov-gm@vnikti.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Оганьян</surname><given-names>Э. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Oganian</surname><given-names>E. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Эдуард Сергеевич Оганьян – доктор технических наук, главный научный сотрудник</p><p>ул. Октябрьской революции, 410, г. Коломна, Московская обл., 140402, тел. +7(496)618-82-48, доб. 11-20</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Eduard S. Oganian, Doctor of Engineering, Chief Researcher</p><p>410 Oktiabrskoy Revolutsii St., 140402, Kolomna, Moscow Oblast, phone: +7 (496) 618 82 48, ext. 11-20 </p></bio><email xlink:type="simple">vnikti15@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Гаджиметов</surname><given-names>Г. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Gajimetov</surname><given-names>G. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Гаджимет Исамединович Гаджиметов – руководитель испытательного центра</p><p>ул. Октябрьской революции, 410, г. Коломна, Московская обл., 140402, тел. +7(496)618-06-07</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Gajimet I. Gajimetov, Head of Testing Centre</p><p>410 Oktiabrskoy Revolutsii St., 140402, Kolomna, Moscow Oblast, phone: +7 (496) 618 06 07, ext. 06-07 </p></bio><email xlink:type="simple">gajimetov-gi@vnikti.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Князев</surname><given-names>Д. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Knyazev</surname><given-names>D. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Дмитрий Александрович Князев – кандидат технических наук, заместитель заведующего отделом прочности</p><p> ул. Октябрьской революции, 410, г. Коломна, Московская обл., 140402, тел. +7(496)618-82-48, доб. 15-77 </p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dmitry A. Knyazev, Candidate of Engineering, Deputy Head of Division for Strength</p><p>410 Oktiabrskoy Revolutsii St., 140402, Kolomna, Moscow Oblast, phone: +7 (496) 618 82 48, ext. 15-77 </p></bio><email xlink:type="simple">knyazev-da@vnikti.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Чунин</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Chunin</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Виталий Владимирович Чунин – заведующий лабораторией колесных пар отдела прочности</p><p>ул. Октябрьской революции, 410, г. Коломна, Московская обл., 140402, тел. +7(496)618-82-48, доб. 15-77</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Vitaly V. Chunin, Category I Engineer, Laboratory for Wheelpairs, Division for Strength</p><p>410 Oktiabrskoy Revolutsii St., 140402, Kolomna, Moscow Oblast, phone: +7 (496) 618 82 48, ext. 15-77</p></bio><email xlink:type="simple">chunin-vv@vnikti.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Тимаков</surname><given-names>М. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Timakov</surname><given-names>M. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Максим Владимирович Тимаков – заведующий лабораторией прочностных расчетов отдела прочности</p><p>ул. Октябрьской революции, 410, г. Коломна, Московская обл., 140402, тел. +7(496)618-82-48, доб. 19-71 </p></bio><bio xml:lang="en"><p>Maxim V. Timakov, Head of Laboratory for Strength Calculation, Division for Strength</p><p>410 Oktiabrskoy Revolutsii St., 140402, Kolomna, Moscow Oblast, phone: +7 (496) 618 82 48, ext. 19-71 </p></bio><email xlink:type="simple">timakov-mv@vnikti.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО «ВНИКТИ»)</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Research and Design Institute for Rolling Stock (JSC VNIKTI)</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2021</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>12</month><year>2021</year></pub-date><volume>21</volume><issue>4</issue><fpage>26</fpage><lpage>30</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Волохов Г.М., Оганьян Э.С., Гаджиметов Г.И., Князев Д.А., Чунин В.В., Тимаков М.В., 2021</copyright-statement><copyright-year>2021</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Волохов Г.М., Оганьян Э.С., Гаджиметов Г.И., Князев Д.А., Чунин В.В., Тимаков М.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Volokhov G.M., Oganian E.S., Gajimetov G.I., Knyazev D.A., Chunin V.V., Timakov M.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.dependability.ru/jour/article/view/443">https://www.dependability.ru/jour/article/view/443</self-uri><abstract><p>Цель. Наиболее ответственным узлом железнодорожного подвижного состава является колесная пара, поскольку излом колеса или оси может иметь катастрофические последствия. Поэтому при постановке на производство скоростного вагона-платформы, предназначенного для эксплуатации со скоростями до 140 км/ч и не имеющего аналогов на сети железных дорог колеи 1520 мм, необходимо было исследовать возможность применения стандартной колесной пары для высокоскоростного движения. С целью обеспечения безопасной эксплуатации колесной пары на сети железных дорог к ней предъявляются требования, которые должны подтверждаться путем оценки параметров прочности и долговечности [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>]. Оценка соответствия продукции требованиям может осуществляться с учетом стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>], или с применением иных документов. Методы. В статье описаны расчетно-экспериментальные методы, которые использовались для подтверждения прочности и оценки ресурса (долговечности) в вероятностной постановке элементов колесной пары. В качестве экспериментальных данных были привлечены результаты проведенных натурных стендовых испытаний колесных пар на усталость методом кругового изгиба как наиболее приближенных к условиям их нагружения в эксплуатации, по результатам которых подтверждены пределы выносливости оси и колеса в составе колесной пары. Расчетным путем выполнен анализ напряженно-деформированного состояния колесной пары от действия монтажных и эксплуатационных нагрузок при различных режимах движения. Результаты. Проведенные исследования подтвердили соответствие колесной пары требованиям [1–3] в части значений коэффициентов запаса сопротивления усталости и пределов выносливости, что исключает возникновение опасной ситуации при эксплуатации скоростного вагона-платформы. Проведена оценка ресурса до зарождения усталостной трещины элементов колесной пары с использованием характеристик сопротивления усталости деталей и эквивалентных амплитуд динамических напряжений от эксплуатационных нагрузок. По результатам этой оценки представляется возможным установить с принятой вероятностью разрушения назначенный срок службы оси колесной пары 32 года, что соответствует назначенному сроку службы вагона-платформы по комбинированному критерию. По данной тематике проводится актуализация нормативно-технической документации, необходимой для создания вагона-платформы для перевозки контейнеров, и разрабатывается новый ГОСТ. Заключение. В результате выполненной оценки соответствия установлено, что колесная пара вагона-платформы соответствует требованиям безопасности [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>] и обеспечивает отсутствие недопустимых рисков, связанных с причинением вреда жизни и здоровью граждан, животных и растений, окружающей среде и имуществу физических и юридических лиц при эксплуатации вагона-платформы.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Aim. The most vital unit of railway rolling stock is a wheelpair, as a broken wheel or axle may have catastrophic consequences. Therefore, before the production of a highspeed flat wagon designed for operation at speeds of up to 140 km/h, which is unique for the 1520 mm gauge space, could commence, it was required to research the applicability of the standard wheelpair for high-speed movement. Ensuring the safe operation of a wheelpair involves compliance with the requirements that are to be confirmed by means of assessment of strength and durability parameters [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>]. Product conformity assessment may be based on the requirements of standards, whose voluntary fulfilment ensures compliance with [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>], or other documents. Methods. The paper describes the computational and experimental methods used for confirming the strength and estimating the life (durability) of wheelpair elements in the probabilistic setting. As experimental data, the authors used the results of full-scale bench testing of wheelpairs for fatigue using the method of rotational bending as it best approximates the loading conditions in operation. The results confirmed the endurance limits of the axle and wheel as parts of an assembled wheelpair. Using design analysis, the authors examined the stress-strain state of the wheelpair caused by installation and operational loads in various running modes. Results. The conducted studies confirmed the wheelpair’s compliance with the requirements of [1–3] in terms of safety factors of fatigue strength and endurance, which eliminates the possibility of hazardous situations in the course of high-speed flat wagon operation. The time to fatigue crack nucleation in wheelpair components was evaluated using the fatigue resistance figures of the parts and equivalent amplitudes of dynamic stress caused by operational loads. It appears that this assessment allows establishing – with the assumed probability of destruction – the assigned useful life of a wheelpair axle at 32 years, which corresponds to the assigned useful life of the flat wagon according to the combined criterion. Corresponding standards and regulations required for developing the container-carrying flat wagon are being updated and a new State Standard is being developed. Conclusion. The conducted conformity assessment established that the flat wagon wheelpair meets the safety requirements of [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>] and ensures the absence of unacceptable risks associated with harm to life and health of people, animals and plants, the environment and property of individuals and companies in the course of flat wagon operation.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>колесная пара</kwd><kwd>напряженно-деформированное состояние</kwd><kwd>сопротивление усталости</kwd><kwd>предел выносливости</kwd><kwd>кривая усталости</kwd><kwd>ресурс</kwd><kwd>назначенный срок службы</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>wheelpair</kwd><kwd>stress-strain state</kwd><kwd>fatigue resistance</kwd><kwd>endurance limit</kwd><kwd>S-N curve</kwd><kwd>life</kwd><kwd>assigned useful life</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">О безопасности железнодорожного подвижного состава: технический регламент Таможенного союза: ТР ТС 001/2011.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">[On the safety of railway rolling stock]. Technical regulations of the Customs Union: TR TS 001/2011. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта: технический регламент Таможенного союза: ТР ТС 002/2011.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">[On the safety of high-speed railway transportation]. Technical regulations of the Customs Union: TR TS 002/2011. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">ГОСТ 4835-2013. Колесные пары железнодорожных вагонов. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2006. III, 31 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">GOST 4835-2006. Car wheelsets of 1520 mm gauge mainline railways. Specifications. Moscow: Standardinform; 2006. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Результаты стендовых испытаний на усталость осей и цельнокатаных колес колесной пары скоростной вагон-платформы: протокол: 15-30-21. Коломна, АО «ВНИКТИ», 2021. 17 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">[Results of fatigue bench tests of axles and all-rolled wheels of wheelsets of a high-speed flat wagon: Record: 15-30-21]. Kolomna, JSC VNIKTI; 2021. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / под ред. А.П. Гусенкова. М.: Машиностроение, 1993. 364 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kogaev V.P. Gusenkov A.P., editor. [Time-variable strength calculation]. Moscow: Mashinostroenie; 1993. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
