Улучшение показателей качества шпинтонов путем изменения технологических решений при их изготовлении

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.

1. Баранов 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.

2. 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.

3. Bhadeshia, H. K. D. H., Honeycombe, R. W. K. Steels: Microstructure and Properties. 4th ed., 2017. ISBN 978-0-08-100270-4.

4. Пикеринг Ф. Б. Физическое металловедение и разработка сталей. – М.: Металлургия, 1982. – 184с.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Шепеляковский К. З. Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве. – М.: Машиностроение, 1972. – 288 с.

9. 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.

10. 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.

11. Хворостухин Л. А., Шишкин С. В., Ковалев А. П. [и др.]. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением. – М.: Машиностроение, 1988. – 144 с.

12. 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.

13. 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.

14. 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].