Развитие тележек и колесных пар за последние 20 лет

Размещено: 24 мая 2023 г. | Курт Строммер, Мартин Розенбергер, Томас Мошаммер | Пока без коментариев

Коллеги из Siemens Mobility Austria Курт Штроммер, Томас Мошаммер и Мартин Розенбергер объясняют, как конструкция тележек и колесных пар изменилась за последние 20 лет, уделяя особое внимание некоторым наиболее важным вопросам, касающимся безопасности, шума, износа и снижения веса, и предлагают перспективу. о том, каковы проблемы и возможности для дальнейшего совершенствования этих компонентов в предстоящие годы.

Кредит: Сименс Мобильность

Подразделение подвижного состава Siemens Mobility в Граце, Австрия, является частью MoComp – семейства железнодорожных компонентов и мирового центра компетенции по тележкам в рамках Siemens Mobility. Это означает, что все разработки тележек (для европейских и международных проектов) выполняются в Граце. а вся деятельность по производству тележек на вспомогательных предприятиях находится в ведении Граца.

Хотя дизайн продукции, конечно, по-прежнему в основном определяется требованиями клиентов к ключевым параметрам, существует ряд изменений и разработок, которые оказали огромное влияние на конструкцию современных тележек и колесных пар.

Помимо повышения требований к точности проектирования прочности в последние несколько лет, также возросли проблемы с точки зрения степени автоматизации производства. Уже на раннем этапе разработки анализируется, можно ли сваривать рамы на высокоавтоматизированных роботизированных линиях. Для этого на ранней стадии разработки необходимо провести исследование доступности сварочных швов. Это основа эффективного и высококачественного производства рам тележек.

Поскольку снижение веса является одним из наиболее важных требований к современной тележке, в последние годы исследовались новые материалы для рам тележек. Некоторые из наших конкурентов представили несколько конструкций из углепластика (CFRP) для различных применений. Стратегия Siemens Mobility Graz заключается в создании легких рам тележек из высокопрочной стали (см. рисунок 1). Заявленная экономия веса как для углепластика, так и для высокопрочной стали находится в диапазоне 40–50%.

Процесс расчета усталостной прочности показан на рисунке 2.

Облегченная конструкция, поддерживаемая новыми методами оценки усталости – усовершенствованными методами определения нагрузки, более подробными моделями FEA и усовершенствованными методами оценки усталости (например, напряжение надреза) – позволяет создавать легкие конструкции, в то же время позволяя надежности оставаться главным приоритетом.

Точность FEA-моделирования здесь с годами возросла. Сегодня модель конечных элементов состоит примерно из 700 000–1 400 000 элементов. При моделировании многотельной системы необходимо учитывать упругие тела из структурных компонентов, чтобы иметь возможность отобразить правильное поведение операции.

В целом, стратегический легкий дизайн стал очень важным с различных аспектов, включая энергоэффективность, эффективное использование ресурсов и снижение затрат на доступ к путям.

При разработке железнодорожных тележек уже более 30 лет используется методология многочастного системного моделирования (MBS-симуляция) для моделирования динамики транспортных средств для оценки и выполнения требований по безопасности от схода с рельсов и поведению при движении. Однако благодаря разработке более подробных подмоделей и модулей для различных компонентов, таких как резиновые металлические детали, или передовых процессов включения упругих структур в MBS-моделирование, не только повысилось качество прогноза, но и расширилась область применения для загрузки предположения а так же по ездовому комфорту и акустике. Это стало возможным, потому что за последние 20 лет были приложены огромные усилия для сближения моделирования и тестирования компонентов, подсистем и транспортных средств.

В настоящее время имитационные модели уже отвечают самым высоким требованиям в отношении валидации, поэтому они уже используются для виртуальной омологации критически важных параметров безопасности, таких как безопасность при сходе с рельсов и поведение при движении.