Бороненко Ю. П., Филиппова И. О. Использование высокопроч¬ных сталей в вагоностроении: текстовая версия

Снижение массы тары вагона – одна из важнейших задач современного вагоностроения. Меньшая тара позволит повысить грузоподъемность, сократить расходы на закупку материалов, снизить стоимость вагона, сократить расходы на тягу и увеличить полезную погонную нагрузку. Получить нужные результаты можно при использовании новых конструктивных решений и высокопрочных сталей.

Для выявления грузовых вагонов с лучшими технико-экономическими параметрами были проанализированы технические характеристики зарубежных и отечественных моделей вагонов. На железных дорогах США в эксплуатации находятся десятки тысяч грузовых вагонов, у которых осевая нагрузка 32,5 тс, грузоподъемность 110 т, масса тары 19 т, коэффициент тары составляет 0,17 [1, 2]. Таким образом, особенность вагоностроения США состоит в повышении грузоподъемности вагонов за счет применения высокой нагрузки от оси на рельсы, составляющей для большинства вагонов 28,5–33 тс, что позволяет строить четырехосные вагоны грузоподъемностью до 110 т.

Вагоностроение в странах Западной Европы производит в основном четырехосные вагоны с осевой нагрузкой до 22,5 тс. По коэффициенту тары они существенно уступают вагонам колеи 1520 мм.

В России современное вагоностроение ориентировано на повышение пропускной и провозной способности железных дорог за счет увеличения нагрузок от колеса на рельс до 25 тс и более, применения габарита Тпр или Тц, увеличения конструкторской скорости до 140 км/ч [3]. Коэффициент тары отечественных грузовых вагонов в настоящее время составляет от 0,42 до 0,32, поэтому при перевозке одной тонны груза по железным дорогам России одновременно перевозится практически вдвое больше металла [1, 4].

По результатам обзора были выбраны зарубежные и отечественные модели вагонов с минимальными значениями коэффициента тары (табл. 1).

Были выделены вагоны с низким коэффициентом тары и с увеличенной грузоподъемностью. Вагоны США в большинстве случаев имеют коэффициент тары ниже, чем отечественные вагоны. Особое внимание следует уделить вагону модели BethGonAeroflo (рис. 1) производства Freight Car America, выполненному из высокопрочного алюминиевого сплава. Коэффициент тары этого вагона составляет 0,17.

Использование сталей в конструкциях вагонов нового поколения

Железнодорожный транспорт относится к металлоемким отраслям, это крупнейший потребитель металлопродукции. Качество конструкционных материалов существенно влияет на надежность, долговечность, массу тары и на другие технико-экономические характеристики вагонов [1]. В работе [2] показана экономическая эффективность от внедрения новых материалов: высокопрочных и коррозионностойких сталей, алюминиевых сплавов, при использовании которых снижается масса тары грузовых вагонов. За рубежом высокопрочные материалы в конструкции грузовых вагонов внедрены около 15 лет назад. В России стали с повышенной прочностью (до 390 МПа) в элементах грузовых вагонов начали использовать при производстве вагонов нового поколения. Основные усиленные узлы – хребтовая балка рамы вагона, листы шкворневых и промежуточных балок рамы полувагонов, вертикальные стойки кузова вагона, листы обечайки и днища котлов вагонов-цистерн, обшивка кузова вагона [1]. Такие решения позволяют уменьшить массу тары, однако снижение коэффициента тары у новых вагонов незначительно.
Авторы:  Бороненко Ю. П.
Источник:  Транспорт РФ. 2015. № 3 (58). С. 16–19.
Ключевые слова:  вагоностроение, высокопрочная сталь, грузовой вагон, повышенная прочность, тара вагона
Контакты:  boron49@yandex.ru