Закритi пiдшипниковi вузли для залiзничного рухомого складу повиннi забезпечувати 800.000 км або 8 рокiв пробiгу (а найближчим часом-1 млн км та 10 рокiв) без будь якого обслуговування. Для досягнення настiльки високих експлуатацiйних показникiв необхiдно вже пiд час проектування закритих пiдшипникових вузлiв забезпечити практичну вiдсутнiсть зносу протягом майже всього вказаного пробiгу. Наведенi результати оптимального проектування елементiв внутрiшньої геометрiї закритих пiдшипникiв на уточнених математичних моделях на прикладi цилiндричного буксового пiдшипникового вузла «DUPLEX» для рухомого складу простору колiї 1520. Основною математичною моделлю було обрано геометричну нелiнiйну контактну задачу теорiї пружностi, для вирiшення якої авторами використовувався метод скiнчених елементiв. Розроблено оригiнальну нелiнiйну скiнчено-елементну модель мультиконтактної задачi, яка враховує: контактнi деформацiї «рейка-колесо», деформування осi колiсної пари, деформування букси та кiлець пiдшипника при контактнiй взаємодiї зi всiма роликами. Модель дозволяє уточнити розподiл навантажень в окружному напрямку та, вiдповiдно,максимальне навантаження на ролик. Ця ж модель може бути використана в том числi для аналiзу зносу гребня колеса та впливу рiзнозазорностi на знос пiдшипника. Розроблено математичну модель та цiльову функцiю для оптимiзацiї профiля ролика («бомбiни», твiрної бокової поверхнi обертання) з урахуванням накопичення пошкоджень вiд «нерегулярного» навантаження точок поверхнi ролика вiд контактiв як з зовнiшнiм, так i внутрiшнiм кiльцем. Проведено оптимiзацiю форми контактуючих в осьовому напрямку торця ролика та робочого борта кiльця, в результатi якої встановлено, що оптимальними є «антропологiчнi форми» опуклого торця ролика та увiгнутого борта кiльця. Для технологiчного спрощення конструкцiї замiсть увiгнутого борта кiльця прийнято варiант з конiчною поверхнею борту з оптимальним значенням «розвалу». Ключовi слова: закритий пiдшипниковий вузол, бомбiна, ролик, мультиконтактна задача, метод скiнчених елементiв, математична модель

Развитие скоростных пассажирских перевозок прочно связано с применением закрытых конических кассетных подшипниковых узлов. Вследствие того, что в упомянутых закрытых кассетных подшипниковых узлах не производится замена смазки, продукты износа на протяжении всего периода эксплуатации остаются внутри подшипника и в дальнейшем, накапливаясь, начинают работать как абразив, интенсифицируя износ подшипника почти экспоненциально. Для достижения высоких эксплуатационных показателей (8 лет службы или 800 тыс. км пробега без технического обслуживания) при проектировании закрытых подшипниковых узлов необходимо обеспечить предельное снижение износа. В статье рассмотрены основные особенности математического моделирования и оптимизации внутренней геометрии конических кассетных подшипников. Целью настоящего исследования стала разработка уточненных математических моделей для определения особенностей нагружения и напряженно-деформированного состояния, а также последующая оптимизация внутренней геометрии конических двухрядных кассетных подшипников для пространства железнодорожной колеи 1520. В качестве основного метода исследования был выбран метод конечных элементов. На первом этапе математическая модель включала находящиеся во взаимном нелинейном контактном взаимодействии адаптер, двухрядное наружное кольцо, конические ролики, два внутренних кольца, ось колесной пары, колесо и рельс. На втором этапе был исследован сам подшипниковый узелзакрытая коническая «кассета» для определения распределения нагрузки в окружном направлении. В результате проведенной работы были исследованы несколько типоразмеров конической кассеты двухрядных кассетных подшипников-130х230 мм, 150х250 мм и 130х250 мм. Авторами была разработана комплексная мульти-контактная конечно-элементная модель для анализа напряженно-деформированного состояния, прочности и долговечности конической «кассеты» для пространства колеи 1520. Найдены основные закономерности напряженнодеформированного состояния и оптимальной внутренней геометрии конической кассеты. Ключевые слова: конический двухрядный кассетный подшипник; метод конечных элементов; математическая модель; оптимизация А.М. ГІРШФЕЛЬД, Е. А. СІМСОН МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ВНУТРІШНЬОЇ КОНСТРУКЦІЇ КАСЕТНИХ ПІДШИПНИКІВ ДЛЯ ПРОСТОРУ КОЛІЇ 1520 Розвиток швидкісних пасажирських перевезень тісно пов'язаний з використанням закритих конічних касетних підшипникових вузлів. Внаслідок того, що у згаданих закритих касетних підшипникових вузлах не здійснюється заміна мастила, продукти зношення протягом всього періоду експлуатації залишаються всередині підшипника й, у подальшому, накопичуючись, починають працювати як абразив, інтенсифікуючи зношення підшипника майже експоненціально. Для досягнення високих експлуатаційних показників (8 років служби або 800 тис. км пробігу без технічного обслуговування) при проектуванні закритих підшипникових вузлів потрібно забезпечити максимальне зниження зношування. У статті розглянуті основні особливості математичного моделювання та оптимізації внутрішньої геометрії конічних касетних підшипників....

No abstract

Об'єктом дослідження є ковальська лінія Л-408 (Україна) для виробництва заготовок кілець залізничних підшипників. Ця лінія встановлена на Харківському підшипниковому заводі (Акціонерне Товариство «ХАРП», Україна) та складається з ділянки індукційного розігріву КІН 750, гідравлічного три-позиційного преса П-2038А та кільце-розкочувальної установки КПС 250. За результатами технічного аудиту лінії виявлено, що КІН 750 було вироблено на застарілій апаратній базі й він має більш низький ККД. Крім того, відсутність можливостей управління потужністю та частотою в процесі розігріву не дає можливості оптимізувати процес за витратами електроенергії. Також преси всіх шістьох ліній працюють від однієї гідравлічної насосної станції, що викликає її свідомо неефективну роботу при використанні лише частини лінії. Окрім того, принцип роботи преса П-2038А за відсутністю системи управління гідравлічним тиском у виконавчих органах преса не дозволяє реалізувати оптимальне управління гідронасосами за критерієм мінімуму електроенергії, що споживається. В ході дослідження основним методом математичного моделювання індукційного нагріву заготовки та ковальських операцій обрано метод скінчених елементів. Розроблена й виготовлена нова система індукційного нагріву має безсумнівні переваги перед існуючою раніше лінією індукційного нагріву, оскільки виконана на сучасній елементній базі й має можливості програмного управління потужністю в процесі нагріву. Виконана модернізація преса з автономною насосною станцією потужністю 132 КВт (замість центральної станції потужністю 900 КВт). Використання кінетичної енергії повзуна й траверс надає радикального зниження енергоспоживання, особливо в умовах роботи декількох або тим більш однієї з шести ковальських ліній Л-408. Математичні моделі й численні методи, розроблені для моделювання керованого індукційного розігріву заготовок та об'ємно-пресових операцій, довели свою ефективність при розрахунку й оптимізації конструктивних та режимних параметрів гаряче-ковальської лінії. Отримані за допомогою математичного моделювання ефекти повністю були підтверджені при натурних випробуваннях, а власне значення температур та тиску незначним чином відрізнялись від результатів вимірів. Ключові слова: індукційний нагрів, гідравлічний прес, гаряча формовка, взаємопов'язана мульти-фізічна задача, термопластичне деформування, метод кінцевих елементів.