Износ профилей колес

 Инструмент Wheel Profile Wear Evolution: прогнозирование износа профилей ж.-д. колес

Инструмент Wheel Profile Wear Evolution предназначен для прогнозирования изменения профилей ж.-д. колес в процессе износа. В инструменте реализован параллельный дискретный подход к моделированию износа профилей колес.

«Параллельный» означает, что параллельно моделируются различные варианты движения экипажа (конфигурации), при этом профили колес одинаковые для всех конфигураций (рис. 1). Конфигурации различаются макрогеометрией пути, неровностями рельсовых нитей, массой экипажа и т.д. Совокупность конфигураций должна представлять собой репрезентативный набор условий, в которых функционирует рельсовый экипаж.

«Дискретный» означает, что длина пути, проходимого экипажем при моделировании, делится на множество интервалов (шагов износа). Количество интервалов одинаковое для всех конфигураций. В приделах интервала профили не изменяются при моделировании движения экипажа. В конце каждого интервала эпюры¹ износа масштабируются в соответствии с километражем, назначенным одному шагу износа. Целью масштабирования является получение значимых показателей износа при небольшой длине моделируемого пути и соответственно небольших затратах машинного времени. Процедура масштабирования применима, поскольку малые потери материала при износе практически линейно зависят от пройденного пути, что справедливо в пределах одного шага износа. После масштабирования эпюры износа для соответствующих колес суммируются с учетов весовых (статистических) коэффициентов конфигураций и симметрии износа, если таковая учитывается. Затем профили модифицируются в соответствии с результирующей эпюрой износа (рис. 1). Расчет потерь материала основан на теории, предложенной Арчардом. Согласно этой теории потери материала прямо пропорциональны работе сил трения в контакте. Контактные силы рассчитываются по модели В. Кика и И. Пиотровского или при помощи программы CONTACT (www.kalkersoftware.org). В модели В. Кика и И. Пиотровского для вычисления сил крипа используется алгоритм FASTSIM, модифицированный для неэллиптических пятен контакта.

Для ускорения процесса моделирования реализован расчет конфигураций в параллельных потоках на многопоточных процессорах.

Рис. 1. Схема моделирования износа

 Основные возможности

Инструмент Wheel Profile Wear Evolution позволяет:

• прогнозировать износ профилей ж.-д. колес;
• сохранять профили и эпюры износа после каждого шага расчета износа;
• рассчитывать показатели износа;
• создавать наборы исходных данных для модуля моделирования накопления контактно-усталостных повреждений в колесах UM RCF Wheel.

 Примеры

В качестве примера рассмотрен износ профилей колес грузового вагона с трехэлементными тележками модели 18-100. Вагон эксплуатируется на ж.-д. сети, статистические характеристики которой приведены в таблице ниже.

Таблица 1 – Параметры репрезентативного маршрута для моделирования износа

Рис. 2. Профиль колеса грузового вагона по ГОСТ 10791-2011 в неизношенном состоянии и после пробега 200 000 км.

Рис. 3. Прокат и подрез гребней левых колес 1-й и 2-й колесных пар грузового вагона с профилями по ГОСТ 10791-2011.

Руководство пользователя / Презентация

Руководство пользователя и презентация для этого инструмента доступны на странице загрузки.