|
|
|
По рельсам на параболахБОЛЬШИЕ ВЫГОДЫ СУЛЯТ КОЛЕСА ДЛЯ ЛОКОМОТИВОВ И ВАГОНОВ, ИЗОБРЕТЕННЫЕ В. П. ЕСАУЛОВЫМ, ЗАВЕДУЮЩИМ КАФЕДРОЙ ДНЕПРОПЕТРОВСКОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА. ЭКОНОМИТСЯ МЕТАЛЛ, ПРАКТИЧЕСКИ НЕ НУЖНО ПЕРЕТАЧИВАТЬ КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ, СНИЖАЮТСЯ НАГРУЗКИ НА ПУТЬ. ВСЕ ЭТО ДОКАЗАНО ПЯТИЛЕТНИМИ ИСПЫТАНИЯМИ, ТАК ЧТО, ПОЖАЛУЙ, ПОРА ВНЕДРЯТЬ...Колесо за свою бесконечную историю изменилось мало. Не убоявшись трудностей темы, В. П. Есаулов принялся изобретать колеса железнодорожные, история которых покороче, чем у колес вообще, но тоже порядочная. Конструкция колес, которыми оснащен в настоящее время весь пассажирский и грузовой транспорт в нашей стране, была предложена в 20-х годах. С тех пор на смену паровозам, ходившим со скоростью до 60 км/ч, пришли тепловозы и электровозы, развивающие скорость до 200 км/ч, двухосные 20-тонные вагоны заменяются 120-тонными. Внедряется автоматика, телемеханика и вычислительная техника. Словом, изменилось все, кроме... колес. По-прежнему заводы Минчермета изготавливают колеса с плоско-коническим диском и конической поверхностью катания, а для компенсации возросших скоростей и нагрузок увеличивают толщину диска и обода. И вот катятся по стальным магистралям страны десятки миллионов утяжеленных колес, а с ними лишние сотни тысяч тонн высокопрочной стали. Тяжелые колеса разбивают стыки рельсовой колеи, разрушают верхнее строение пути, увеличивают шум и вибрацию подвижного состава. Традиционная поверхность катания образована двумя участками с уклонами 1 : 20 и 1 : 7, составляющими конус. Колесо контактирует с рельсом в точке и интенсивно изнашивается. Через 9—12 месяцев его приходится перетачивать, чтобы восстановить исходную геометрию. Для этого токарь снимает около 20 кг металла, обдирая наклепанный слой толщиной 5— 6 мм, плохо поддающийся обработке. В течение срока его службы колесо перетачивают до пяти раз, и оно теряет в диаметре до 100 мм. Можно, конечно, обтачивать колесные пары и без станка, прямо на подвижном составе (ИР, 2, 79, стр. 2). Этот способ, хотя и дает огромную экономию средств, не ликвидирует основной недостаток колес старой конструкции, приводящий к повышенному износу,— точечный контакт с рельсом. Во всем мире ученые ведут настойчивый поиск конструкций облегченных колес, разрабатывают оптимальные износостойкие поверхности катания, вычисляют коэффициенты запаса прочности. Возможны два пути: расчетный (теоретический) и экспериментальный. Теоретический предпочтительней, можно быстро и сравнительно недорого рассчитать варианты конструкций и выбрать оптимальную. Однако такая сложная упругая система, как колесо, которая может быть аппроксимирована в виде оболочки вращения, укрепленной ступицей и ободом, в общем виде еще не решена. Известны только частные решения отдельных элементов. Экспериментальный путь чрезвычайно дорог и длителен. Изготовление нескольких опытных образцов новой конструкции требует дорогостоящего прессо-прокатного оборудования и оснастки. 2 000 слепков поверхности колеса в процессе износа сделал Есаулов и на их основе составил уравнение новой поверхности катания. Поразительно, но она оказалась близка к той, что считается изношенной. Поверхность колеса изнашивалась, приобретая форму параболы, и именно парабола вращения оказалась оптимальной формой поверхности катания. Испытания показали резкое снижение контактных напряжений, поскольку они распределились по линии, движение стало устойчивым, кинематические колебания уменьшились. Так появилось а. с. № 619366. Кстати сказать, всего лишь шестое авторское свидетельство, выданное на железнодорожное колесо. Беседуем с В. П. Есауловым на кафедре прикладной механики, которой он руководит в Днепропетровском металлургическом институте. Он рассказал, что ученые института совместно с производственниками Нижнеднепровского трубопрокатного завода им. К. Либкнехта для испытания новых конструкций колес разработали способ физического моделирования. Создан экспериментальный стенд, для которого модели опытных колес вытачивают на токарном станке в масштабе 1 : 4. Стенд состоит из пресса усилием 50 т и гидроцилиндров. Они создают вертикальные и боковые усилия, а измерительные устройства позволяют определить усилия и напряжения в широком диапазоне с высокой точностью. Теперь проверка любой гипотезы — не проблема. По данным эксперимента строят эпюры распределения напряжений в колесах любых конструкций.  Во время нашей беседы — бывает же! — Василию Петровичу сообщили из патентного отдела института, что получено а. с. № 658013 на еще одно параболическое колесо. Суть изобретения в том, что геометрия диска колеса описана параболами. Это обеспечило равноуклонность конструкции, т. е. отсутствие в ней концентраторов напряжений. Кроме того, колесо стало «мягче», параболический диск пружинит в радиальном направлении. Новое колесо на 6% легче существующего, а эксплуатационные показатели много выше. Опытная партия цельнокатаных колес с новой геометрией диска и поверхности катания изготовлена на заводе им К. Либкнехта и прошла всесторонние лабораторные испытания на стендах института и ЦНИИ МПС. 300 колесных пар работают на грузовых составах в замкнутых маршрутах уже пятый год. Большинство из них еще не перетачивали. Подсчитано, что внедрение колеса В. Есаулова только за счет экономии металла дает эффект около двух миллионов рублей в год. Е. ТИМОФЕЕВ, наш корр. г. Днепропетровск |
  |