DETERMINATION AND ANALYSIS OF TECHNICAL PARAMETERS OF THE BENCH FOR RAILWAY WHEELS COMPLEX TESTS

• Published in: Nauka ta progres transportu no. 5(89); pp. 134 - 141
• Main Authors: S. V. Raksha, P. H. Anofriiev, O. S. Kuropiatnyk
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Ukrainian State University of Science and Technologies 07.07.2021
• Subjects: complex tests; contact strength; fatigue strength; railway wheel; test-bench; tests
• ISSN: 2307-3489; 2307-6666; 2307-6666
• DOI: 10.15802/stp2020/217771

Purpose. The purpose of the work is to determine and analyze the technical parameters of the bench for railway wheels complex tests, providing for the combination of fatigue and contact strength tests, their simultaneous performing on same test-bench. Methodology. Determination of the technical parameters of the test-bench was carried out based on comparing the characteristics of fatigue and contact strength tests of railway wheels. Requirements for fatigue tests and related equipment are determined based on an analysis of the current regulations and patent review. A model of the contact strength test-bench with the introduction of necessary changes in terms of ensuring the cyclicity of the working effort application was adopted as the basic model for the development of a complex test-bench. The criterion for the possibility of complex tests, involving the simultaneous testing of railway wheels for fatigue and contact strength, was the dependence of the test-bench roller diameter on the parameters of the tested wheel, the wheelset axle load, which includes the tested wheel and the wheel material endurance limit. Findings. The analysis of the obtained dependence showed that the roller diameter as a function of the load in the contact zone of the “wheel – roller” pair has second order discontinuity in the section where this load changes from the minimum to the maximum value. Analytical dependence is also presented and analyzed in graphical form. The generalization of the results obtained made it possible to conclude that it is impossible to carry out complex tests of railway wheels, which provide for the combination of fatigue strength tests with contact strength tests, subject to their simultaneous holding at the same test-bench. Originality. For the proposed scheme of the bench for complex tests of railway wheels, for the first time, we obtained the dependence linking the parameters of the test wheel, the parameters of the bench, the wheel pair axle load and the wheel material endurance limit. Practical value. The results obtained can be used as a basis for the development of new test-benches for railway wheels. Мета. Основною метою роботи є визначення та аналіз технічних параметрів стенда для комплексних випробувань залізничних коліс, у якому передбачено сумістити випробування на втомну та контактну міцність, їх одночасне виконання на одному стенді. Методика. Визначення технічних параметрів стенда для проведення комплексних випробувань виконано на основі зіставлення характеристик випробувань на втомну та контактну міцність залізничних коліс. Вимоги до випробувань на втомну міцність та до відповідного обладнання встановлено на основі аналізу чинної нормативної бази та огляду патентів. За базову модель для розробки стенда для комплексних випробувань було взято модель стенда для випробувань на контактну міцність із внесенням необхідних змін з метою забезпечення циклічності прикладання робочого навантаження. Як критерій можливості комплексних випробувань, які передбачають одночасне проведення випробувань залізничних коліс на втомну та контактну міцність, було взято залежність діаметра ролика стенда від параметрів випробовуваного колеса, осьового навантаження колісної пари, до складу якої входить випробовуване колесо, та межі витривалості матеріалу колеса. Результати. Аналіз отриманої залежності показав, що діаметр ролика як функція навантаження в зоні контакту пари «колесо – ролик» має розрив другого роду на ділянці зміни цього навантаження від мінімального до максимального значення. Аналітичну залежність було представлено та проаналізовано також у графічному вигляді. Узагальнення отриманих результатів дозволило зробити висновок про те, що проведення комплексних випробувань залізничних коліс, які передбачають суміщення випробувань на втомну міцність із випробуваннями на контактну міцність за умови їх одночасності на одному стенді, є неможливим. Наукова новизна. У запропонованій схемі стенда для комплексних випробувань залізничних коліс уперше отримано залежність, яка пов’язує параметри випробовуваного колеса, параметри стенда, осьове навантаження колісної пари та межу витривалості матеріалу колеса. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані як підґрунтя для розробки нових схем стендів для випробувань залізничних коліс.