mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2024-22-4-3mirtr-2763Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGУлучшение показателей качества шпинтонов путем изменения технологических решений при их изготовленииImproving Quality of Guide Rods for Rail Vehicles’ Suspension Systems by Changing Technology of their Manufacturehttps://orcid.org/0000-0002-6620-2292ПоповаТ. А.PopovaT. A.

Попова Татьяна Александровна – старший преподаватель кафедры технологии транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава.

Москва

Scopus Author ID 57215115792; РИНЦ AuthorID 706166

Tatiana A. Popova - Senior Lecturer at the Department of Transport Mechanical Engineering and Rolling Stock Repair Technology of Russian University of Transport.

Moscow

Scopus Author ID 57215115792; Russian Science Citation Index AuthorID 706166

tatiana241187@gmail.comФединВ. М.FedinV. M.

Федин Владимир Михайлович – доктор технических наук, профессор кафедры технологии транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава.

Москва

Vladimir M. Fedin - D.Sc. (Eng), Professor at the Department of Transport Mechanical Engineering and Rolling Stock Repair Technology of Russian University of Transport.

Moscow

vmfedin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4618-4154ПоповА. П.PopovA. P.

Попов Александр Петрович – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава.

Москва

Scopus Author ID 57215127911; РИНЦ AuthorID 705561

Alexander P. Popov - Ph.D. (Eng), Associate Professor at the Department of Transport Mechanical Engineering and Rolling Stock Repair Technology of Russian University of Transport.

Moscow

Scopus Author ID 57215127911; Russian Science Citation Index AuthorID 705561

pap60@bk.ruРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of TransportRussian Federation2024211220252242226Copyright © Попова Т.А., Федин В.М., Попов А.П., 20252025Попова Т.А., Федин В.М., Попов А.П.Popova T.A., Fedin V.M., Popov A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/2763

Обеспечение надежности подвески вагонов метрополитена напрямую определяется деталями, входящими в комплекс системы надбуксового подвешивания.

В данной работе рассматривается шпинтонная подвеска. Шпинтон представляет собой круглый стальной стержень, который крепится через втулку к балке тележки своей верхней частью, в то время как его нижний конец вставляется в проушину буксы. Центральная секция шпинтона служит своеобразной направляющей для пружин подвешивания.

Принцип работы основывается на способности шпинтонов распределять нагрузки, возникающие в процессе движения поезда метрополитена. Эта технология позволяет значительно уменьшить износ рельсов и колесных пар, увеличивая тем самым безопасность и снижая расходы на техническое обслуживание подвижного состава.

На сегодняшний день существует ряд проблем, вызванных отказами шпинтонов, срок службы которых не согласуется по временным параметрам с отказами рам вагонных тележек. Помимо прочего, большое количество изделий отбраковывается на этапе производственных испытаний, что вызвано наличием внутренних дефектов. Так как вопросы надежности стоят наиболее остро, крайне актуально найти способы повышения долговечности шпинтонного узла. Данное исследование направлено на поиск оптимальных технологических решений для изготовления деталей. Проведен анализ материала и возможных методик обработки шпинтонов.

В результате сделан вывод о перспективности закалочного охлаждения быстродвижущимся потоком воды, так как в ходе проведенных исследований доказано достижение всех требуемых параметров.

Dependability of the suspension of metro coaches is directly determined by the parts included in the axle box (primary) suspension system.

The paper considers the spring suspension using guide rod. The guide rod presents a round steel rod that is attached through a bushing to the bogie bolster with its upper part, while its lower end is inserted into the axle box eye. The central section of the guide rod serves as a kind of guidepost for the suspension springs.

The operating principle is based on the ability of guide rods to distribute loads that occur during movement of a metro train. This technology can significantly reduce the wear of rails and wheel sets, thereby increasing safety and reducing the cost of rolling stock maintenance.

Today, there are a few problems caused by guide rods failures, the service life of which does not match the time parameters of failures of car bogie frames. Among other things, many items are rejected at the stage of production tests due to internal defects. Since dependability issues are the most acute, it is extremely important to find ways to increase the durabilityoftheprimary suspension systems using guide rods. The study is aimed at finding optimal technological solutions for manufacture of the items based in the analysis of the material and possible methods of processing guide rods.

The study has resulted in a conclusion on promising character of quenching cooling with a fast-moving water flow, since the achievement of all the required parameters was proven during the relevant tests.

метрополитеншпинтоннадбуксовое подвешиваниеупрочнение деталейтермообработказакалка сталисталь 40Хсталь 35metroguide rodaxle box suspensionstrengthening of partsheat treatmentsteel quenchingsteel 40Xsteel 35ReferencesБаранов И. В., Ермолин Ю. А., Рева В. Ф. Некоторые вопросы конструирования и технологии изготовления элементов и узлов рам тележек подвижного состава, связанные с повышением усталостной прочности // Труды МИИТ. – 1968. – Вып. 296. – С. 3–20.Baranov, I. V., Ermolin, Yu. A., Reva, V. F. Some issues of design and manufacturing technology of elements and units of rolling stock’s bogie frames associated with increasing fatigue strength [ Nekotorie voprosy konstruirovaniya i tekhnologii izgorovleniya elementov i uzlov ram telezhek podvizhnogo sostava, svyazannie s povysheniem ustalostnoi prochnosti]. Trudy MIIT, 1968, Iss. 296, pp. 3–20.Гущин А. Н., Гусев Ю. Б., Созинов С. В. Поведение малоуглеродистой предварительно деформированной стали при статическом и циклическом нагружении // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. – 2013. – № 5 (102). – С. 168–176. [Электронный ресурс]: https://www.nntu.ru/frontend/web/ngtu/files/nauka/izdaniya/trudy/2013/05/2013–05pdf [полный текст выпуска]. Доступ 28.03.2024.Guschin, A. N., Gusev, Yu. B., Sozinov, S. V. Behaviour of low-carbon preliminarily deformed steel under static and cyclic load // Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva, 2013, Iss. 5 (102), pp. 168−176. [Electronic resource]: https://www.nntu.ru/frontend/web/ngtu/files/nauka/izdaniya/trudy/2013/05/2013-05pdf [full text of the issue]. Last accessed 28.03.2024.Bhadeshia, H. K. D. H., Honeycombe, R. W. K. Steels: Microstructure and Properties. 4th ed., 2017. ISBN 978-0-08-100270-4.Bhadeshia, H. K. D. H., Honeycombe, R. W. K. Steels: Microstructure and Properties. 4th ed., 2017. ISBN 978-0-08-100270-4.Пикеринг Ф. Б. Физическое металловедение и разработка сталей. – М.: Металлургия, 1982. – 184с.Pickering, F. B. Physical metallurgy and the design of steels [Ed. in Russian: Fizicheskoe metallovedenie i razrabotka stalei]. Moscow, Metallurgy publ., 1982, 184 p.Зайдес С. А., Ву Ван Гюи, Доан Тхань Ван. Разработка установки для повышения поверхностной твердости цилиндрических деталей // iPolytech Journal. – 2020. – Т. 24. – № 2. – С. 262–274. DOI: https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-262-274.Zaides, S. A., Vu Van, H., Doan Thanh, V. Developing installation to increase cylindrical part surface hardness // iPolytech Journal, 2020, Vol. 24, Iss. 2, pp. 262−274. DOI: https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-262-274.Wang, Li, Speer, J. G. Quenching and Partitioning Steel Heat Treatment. Metallography, Microstructure, and Analysis, 2013, Vol. 2, pp. 268–281. DOI: https://doi.org/10.1007/s13632-013-0082-8.Wang, Li, Speer, J. G. Quenching and Partitioning Steel Heat Treatment. Metallography, Microstructure, and Analysis, 2013, Vol. 2, pp. 268–281. DOI: https://doi.org/10.1007/s13632-013-0082-8.Inoue, T., Raniecki, B. Determination of thermal-hardening stress in steels by use of thermoplasticity theory. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1978, Vol. 26, Iss 3, pp. 187–212. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-5096(78)90008-X.Inoue, T., Raniecki, B. Determination of thermal-hardening stress in steels by use of thermoplasticity theory. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1978, Vol. 26, Iss 3, pp. 187–212. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-5096(78)90008-X.Шепеляковский К. З. Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве. – М.: Машиностроение, 1972. – 288 с.Shepelyakovsky, K. Z. Hardening of machine parts by surface hardening under induction heating [Uprochenie detalei mashin poverkhnostnoi zakalkoi pri induktsionnom nagreve]. Moscow, Mashinostroenie publ., 1972, 288 p.Кузнецова Н. Ю. Исследование охлаждающей способности потока быстродвижущейся воды при объемно-поверхностной закалке стали // XI Международная научно-техническая уральская школа-семинар молодых ученых-металловедов. – Екатеринбург, 2010. – С. 43–45.Kuznetsova, N. Yu. Study of the cooling capacity of a flow of fast-moving water during volume-surface hardening of steel [Issledovanie okhlazhdayushchei sposobnosti potoka bystrodvizhushcheisya vody pri obemno-poverkhnostnoi zakalke stali]. XI International Scientific and Technical Ural School-Seminar of Young Scientists-Metallographers. Yekaterinburg, 2010, pp. 43–45.Колмогоров Г. Л., Кузнецова Е. В., Тиунов В. В. Технологические остаточные напряжения и их влияние на долговечность и надежность металлоизделий: Монография. – Пермь: Изд-во Пермского нац. исслед. политехнического ун-та, 2012. – 226 с. ISBN: 978–5–398–00840–1.Kolmogorov, G. L., Kuznetsova, E. V., Tiunov, V. V. Technological residual stress and its impact on durability and dependability of fabricated metal products. Monograph. Perm, Perm National Research Polytechnic University, 2012, 226 p. ISBN: 978-5-398-00840-1.Хворостухин Л. А., Шишкин С. В., Ковалев А. П. [и др.]. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением. – М.: Машиностроение, 1988. – 144 с.Khvorostukhin, L. A., Shishkin, S. V., Kovalev, A. P. [et al]. Increasing the load-bearing capacity of machine parts by surface hardening [Povyshenie nesushchei sposobnosti detalei mashin poverkhnostnym uprocheniem]. Moscow, Mashinostroenie publ., 1988, 144 p.Кобаско Н. И., Прохоренко Н. И. Влияние скорости охлаждения при закалке на образование трещин в стали 45 // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1964. – № 2. – С. 53–54.Kobasko, N. I., Prokhorenko, N. I. Effect of cooling rate during hardening on crack formation in steel 45 [Vliyanie skorosti okhlazhdeniya pri zakalke na obrazovanie treshchin v stali 45]. Metal science and heat treatment of metals, 1964, Iss. 2, pp. 53–54.Wu, B. W., Chen, G. X., Lv, J. Z., Zhu, Q., Zhao, X. N., Kang, X. Effect of the axlebox arrangement of the bogie and the primary suspension parameters on the rail corrugation at the sharp curve metro track. Wear, Vol. 426– 427, Part B, 2019, pp 1828–1836. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.01.038.Wu, B. W., Chen, G. X., Lv, J. Z., Zhu, Q., Zhao, X. N., Kang, X. Effect of the axlebox arrangement of the bogie and the primary suspension parameters on the rail corrugation at the sharp curve metro track. Wear, Vol. 426–427, Part B, 2019, pp 1828–1836. DOI: 10.1016/j.wear.2019.01.038.Iwnicki, S. Handbook of Railway Vehicle Dynamics (1 st ed.). CRC Press. 2006. DOI: https://doi.org/10.1201/9781420004892. ISBN 13: 978-0-8493-3321-7. [Доступ для подписчиков].Iwnicki, S. Handbook of Railway Vehicle Dynamics (1st ed.). CRC Press. 2006. DOI: https://doi.org/10.1201/9781420004892. ISBN-13: 978-0-8493-3321-7. [Access for subscribers only].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.