Как проводятся краш-тесты для вагонов?

Как проводятся краш-тесты для вагонов?

Российская Федерация владеет впечатляющей сетью железных дорог, «сшивающей» ее с юга на север и с запада на восток. Наша страна создаёт вагоны и локомотивы, и все это могучее хозяйство обслуживает нас и окружает нас в повседневной судьбе.

Большая масса тягача с долгим груженым полуприцепом (то, что мы именуем в быту «фурой») образовывает около 32 т. Масса одного простого груженого вагона может составлять до 100 т. Грузовые вагоны формируют в составы из десятков единиц, и вся эта большая масса спешит по рельсам, разгоняется, тормозит, вибрирует. А вдруг внезапно произойдёт так, что поезд сойдет с рельс, ущерб может оказаться большим.

Исходя из этого, перед тем как локомотив либо вагон той либо другой конструкции выйдет на путь, он обязан пройти весьма твёрдые опробования. Причем это не только опробования на ходу, но и стендовые прочностные опробования, для которых требуется особая техника.

Вагонный кластер

Дабы посмотреть на эту необыкновенную технику, «ПМ» отправилась в Ленинградскую область, в древний русский город Тихвин. В советское время в городе выстроили много предприятий, но вагонами тут занялись сравнительно не так давно. Пара лет назад на территории тихвинской промышленной площадки фактически с нуля было создано современное машиностроительное предприятие «Тихвинский вагоностроительный завод», производящий грузовой подвижной состав нового поколения.

На данной же производственной площадке в начале года был открыт Тихвинский испытательный центр ЖД техники (ТИЦ ЖТ). С заводом Центр роднит неспециализированный профиль, но это свободная компания, готовая трудиться с различными производителями локомотивов, вагонов и особой ЖД техники.

Строение Центра выглядит как простой для отечественных дней производственный корпус, выстроенный из легкосборных элементов. В — маленький цеховое пространство и офисный блок, где разместилась настоящая «камера пыток» для ЖД техники и отдельных ее подробностей. Взор окидывает помещение: пара вагонов на дорогах, какая-то высокая железная арка, потом — плетение труб в зарешеченном помещении, подробности ЖД тележек и железные глыбы.

Что бы это означало?

    Громадные возможности С высоты офисного блока, откуда осуществляется управление производством, помещение, где проходят опробования, как на ладони. В замыслах ТИЦ ЖТ — расширение.

В недалеком будущем поблизости вырастет новый корпус, что наполнится новым оборудованием для ответа еще более многих задач.

Имеется чему ломаться

Нас встречает председатель совета директоров ТИЦ ЖТ Сергей Дмитриев, что полон энтузиазма довольно всего нами замеченного. Из беседы с ним мы определим, что уже через полгода тут покажется еще больше оборудования, будут испытываться новые виды техники, а после этого рядом выстроят еще одно строение. Но нам, само собой разумеется, в первую очередь хочется определить о том, что тут уже имеется и как оно трудится.

«Испытательный центр, — говорит Сергей Дмитриев, — создан для разных опробований вагонов и его составных частей. Стендовые опробования мы проводим на отечественной площадке, ходовые — на особых полигонах».

В первую очередь испытывается не серийная техника, а новые образцы, которым на определенном этапе разработки либо для запуска в серийное производство нужно подтвердить их соответствие прочностным нормативам. «Представьте себе грузовой вагон, в который загружают порядка девяти десятков кубов угля, — говорит Сергей Дмитриев. — Снаружи он выглядит, само собой разумеется, прочным, но, поверьте, в том месте имеется чему ломаться. На надежность конструкции вагона воздействуют бессчётные факторы.

Не секрет, у нас непростые климатические условия. Громадные перепады температур — от -55 до +50°С со скачком за сутки до 20 °C — смогут сделать металл хрупким и ломким. выгрузки вагона и Условия погрузки, и уровень качества сервисного обслуживания кроме этого определяют срок его работы. К примеру, полувагоны, каковые разгружаются посредством грейферных кранов, повреждаются посильнее, срок их работы меньше, чем у подобных вагонов, разгружаемых вагоноопрокидывателями.

По существующим нормативам жизнь вагона советской конструкции — 22 года, у современных вагонов нового поколения она достигает уже 32 лет. К сожалению, в рамках сервисного обслуживания вагонов нет стопроцентного метода обнаружения недостатков, каковые вагон взял в пути. Исходя из этого отечественная задача — установить, выдержит ли он предельные нагрузки в течение установленного срока работы».

В последовательности главных стендовых опробований вагонов на первом месте — сжатие-растяжение. И в этом нет ничего необычного: поезд не всегда движется равномерно, он трогается с места, разгоняется, тормозит. В эти моменты любой автосцепка и отдельный вагон испытывают те сжатия и самые растяжения, и происходит это в жизни вагона многократно (более 20 000 циклов с разными упрочнениями за год эксплуатации).

Дабы проверить, сколь стойким окажется вагон к для того чтобы рода действиям, его ставят на стенд и посредством гидравлики сжимают с упрочнением до 250 т и с упрочнением до 200 т растягивают.

    Для безопасности Появление в русском ЖД практике 3D-стенда принципиально важно для обеспечения безопасности. Стенд разрешает имитировать условия эксплуатации, в которых изделие может оказаться.

ТИЦ ЖТ принимает активное участие в разработке новых способов опробований. Причем не только по этому направлению, но и по многим вторым.

От жестянки до цистерны

Но время от времени будущее обходится с вагоном значительно тверже. К примеру, при формировании состава вагон скатывается с сортировочной горки и сталкивается с другим. Для опробования на соударение используется особый стенд, находящийся уже за пределами помещения ТИЦ ЖТ и напоминающий стенды с целью проведения краш-тестов машин.

Вагон устанавливают, к нему подцепляют финиш особой лебедки, лебедка тянет вагон на себя и бьет его о цементный упор количеством 250 м3. Стандартные опробования на этом стенде не предполагают разрушения вагонов, но иногда проводятся тесты на ресурс, и тогда лебедка бьет пример об упор до 8000 раз либо до того момента, пока вагон не выйдет из строя. В ходе опробований в центре сбора данных происходит снятие параметров с датчиков, закрепленных по всей поверхности вагона.

Замеряют в большинстве случаев появляющиеся при соударении напряжения и перемещения.

на данный момент на территории Центра проводятся по большей части тесты грузовых вагонов — полувагонов (это вагон с высокими бортами и открытым верхом), крытых вагонов (в мирное время в таких возят грузы, а в военное ставят печки, скамьи и перевозят персональный состав), вагонов-хопперов (воронкообразных саморазгружающихся вагонов для сыпучих веществ) и цистерн. Для цистерн предусмотрен особый вид опробований.

В этом типе грузового вагона перевозят жидкости и газы под давлением, а время от времени в может появиться разрежение. Как, к примеру, в известном опыте с жестянкой из-под лимонада: сперва вовнутрь напускают тёплого пара, а позже ставят банку на лед, и она схлопывается.

Так вот, дабы цистерна была застрахована от разрушительного действия давления — внутреннего и атмосферного, — ее испытывают посредством установки, которая выглядит как сплетение труб за решетчатыми стенками. «Данный стенд имел возможность бы занимать меньше места, — говорит Сергей, — но мы решили не экономить на размерах, победив в производительности». В общем, это замечательный насос, талантливый заполнить цистерну до 90 м3 воды в течение часа.

В другом режиме тот же стенд формирует в емкости сильное разрежение. Задаю вопросы Сергея, не приходилось ли ему принимать участие в опробованиях цистерны, каковые заканчивались бы ее разрушением. «Нет, — отвечает он, — но мне говорили, что это эффектное зрелище». И вправду, в Сети возможно отыскать видео, где работа установки, аналогичной вышеописанной, приводила к тому, что цистерна схлопывалась вовнутрь не хуже банки из-под колы.

Про цистерны имеется и другие эффектные видео. К примеру, при опробованиях на соударение заполненной жидкостью цистерны в устанавливают камеру. В момент удара в том месте поднимается настоящая высокая волна, эдакое мини-цунами.

В самом физическом эффекте нет ничего необыкновенного, но зрелище выходит впечатляющим.

Тяжелый путь

Большая часть из нас, деятельно пользующихся ЖД транспортом, не имеет ни мельчайшего представления о том, каким тяжелым опробованиям подвергается конструкция вагона, перед тем как она будет признана надёжной.

    Цифра правит Как и любое современное производство, ТИЦ ЖТ — автоматики и царство электроники. Все нагрузки, каковые испытывает ЖД техника на протяжении тестов, создаются аккуратными устройствами в соответствии с компьютерной программой. Полученные посредством сенсоров эти кроме этого обрабатываются вычислительной техникой.
    Полигон краш-тестов Опробования на соударение происходят вне производственного корпуса на отдельном отрезке пути.

Вагоны захватываются замечательной лебедкой и ударяются в массивный цементный упор. Время от времени на протяжении ресурсных тестов вагон испытывает до 8000 ударов. До тех пор, пока не возьмёт важное повреждение.
Под стук колес Вагонные тележки нового поколения показывают повышенные прочностные характеристики за счет применения износостойких элементов.

На протяжении отечественного визита в ТИЦ ЖТ проводились опробования новых тележек, каковые продемонстрировали большие результаты на прочность.

В гидравлических объятиях

При работе над созданием нового типа ЖД техники время от времени принципиально важно совершить стендовые опробования отдельных его элементов. К примеру, критическую важность имеет прочность вагонной тележки. В случае если взглянуть снаружи, то может показаться, что конструкция тележки незатейлива, но на деле это сложный узел с уязвимыми местами, такими, к примеру, как боковая рама либо надрессорная балка. В случае если в пути боковая рама сломается, сход поезда с рельс можно считать гарантированным.

Но как сымитировать нагрузки, каковые на протяжении эксплуатации испытывает эта литая подробность? Так как механическое действие на нее — сложная совокупность нагрузок. Устройства для таких опробований в далеком прошлом созданы, к примеру на электромагнитной базе.

С определенной частотой они прилагают к определенной точке исследуемого объекта заданное упрочнение. Неприятность в том, что при настоящей эксплуатации та же боковая рама подвергается механическим действиям в один момент с различных направлений, как бы в трехмерной среде.

Для таких 3D-опробований ТИЦ ЖТ купил стенд. Это неповторимая машина, которая отвечает самым продвинутым нормативам, каковые в Российской Федерации еще лишь вводятся. Это та самая железная арка серого цвета, о которой шла обращение в начале статьи, — стенд для пространственного нагружения изделий. на данный момент на нем трудятся два гидравлических цилиндра по 1300 кН, еще два по 100 кН.

Не так долго осталось ждать в строй войдут два дополнительных цилиндра по 250 кН. При опробованиях появляется возможность скомпоновать силонагружающие устройства так, дабы максимально сымитировать нагрузку, близкую к эксплуатационной. Причем действие, которое оказывают на подробность цилиндры, осуществляется в соответствии с заданной программой, «знаком», формирующимся из переменных действий.

Так, смогут проводиться весьма родные к действительности тесты с 2−3 млн циклов нагружения, что разрешает распознать усталостные характеристики подробности и обеспечить ее надежную работу без поломок и трещин.

Представление о том, как мощен и жаден до энергии могучий 3D-стенд, возможно взять, посмотрев в особое помещение, где находятся насосы, питающие гидравлику стенда. А рядом — еще одна помещение с вентиляторами для отвода тепла, которое выделяет вся эта машинерия.

Статья «Краш-тесты для вагонов» размещена в издании «Популярная механика» (№157, ноябрь 2015).

<

h4>

Краш тест поезда, защитная рама для вагона

Статьи, которые будут Вам интересны: