Дисертацію присвячено вирішенню питання підвищення ресурсу колісних пар вантажних вагонів за рахунок поліпшення взаємодії з колією, що досягається шляхом вдосконалення профілів ободів коліс. Виконано розробку зносостійких профілів коліс для вантажних вагонів перспективних конструкцій, у тому числі з підвищеним осьовим навантаженням.
В першому розділі виконано аналіз основних проблем взаємодії рухомого складу з рейковою колією, характерних для мережі вітчизняних залізниць.
Виконано огляд робіт, присвячених вдосконаленню форми профілів ободів коліс. Проаналізовано передовий світовий досвід у питаннях оптимізації форми профілів коліс.
Показано, що подальше вдосконалення форми профілів коліс вантажних вагонів здатне вирішити низку проблем, пов’язаних з покращанням взаємодії вантажних вагонів та колії.
В другому розділі виконано дослідження впливу технічного стану візків вантажних вагонів на їх динамічні показники і процеси взаємодії з колією. Проаналізовано основні параметри, що характеризують технічний стан візка вагона. Розроблено просторову математичну модель взаємодії вагона і колії довільного окреслення в плані, яка дозволяє враховувати зміну в процесі експлуатації параметрів технічного стану вагонів зі стандартними і перспективними візками, а також можливість виникнення рызних фаз контакту на поверхнях обода колеса і головки рейки.
Розглянуто рух вагонів зі стандартними візками моделі 18-100, а також візками цієї моделі, обладнаними елементами комплексної модернізації. Досліджувалися нормовані динамічні показники вагона, показники інтенсивності зносу і взаємодії між колесом і рейкою. За результатами моделювання руху вагонів з візками різного технічного стану побудовано залежності досліджуваних показників від швидкостей руху.
Виконано аналіз отриманих результатів і встановлено, що найбільший вплив на динамічні показники системи «вагон колія» із розглянутих параметрів технічного стану ходових частин екіпажа чинить знос колісних пар.
Показано, що застосування комплексної модернізації візків моделі 18-100 дозволяє не тільки знизити величини зносів його елементів і вузлів, а й зменшити негативний вплив цих зносів на динамічні якості вагона.
В третьому розділі проведено аналіз впливу форми профілю коліс вантажних вагонів на їх взаємодію з колією. Виконано аналіз контактної взаємодії рейок та коліс з різними профілями поверхонь катання ободів при різних їх взаємних зміщеннях. Проаналізовано можливі типи контакту та обрано шляхи оптимізації профілів коліс.
Проведені експлуатаційні дослідження вантажних вагонів з різними конструкціями візків та початковими профілями коліс свідчать, що використання зносостійкого профілю ІТМ-73 у порівнянні зі стандартним профілем дозволило зменшити інтенсивність зносу гребенів коліс більше ніж в 2 2,5 рази, а запровадження профілю ІТМ-73-01 - більше ніж у чотири рази.
Виконано аналіз можливості підвищення ресурсу колісних пар за рахунок зменшення технологічного зносу при застосуванні нового ремонтного профілю коліс ІТМ-73-01. Проведено аналіз впливу технологічного зносу на ресурс колісної пари, встановленно основні фактори, що впливають на його величину. Побудовано залежності величини технологічного зносу колісних пар від геометричних параметрів профілів зношених коліс при обточуваннях за різними профілями.
Виконано порівняльну оцінку варіантів переточки коліс за зносостійкими профілями з позиції збільшення ресурсу колісної пари і розробку раціональних варіантів переточки обода коліс в залежності від видів їх несправності та етапу експлуатації.
Застосування профілю ІТМ-73-01 при обточуваннях коліс, як за зносом гребенів, так і за поверхневими дефектами дозволяє знімати менший шар металу, що істотно збільшує ресурс колеса.
Четвертий розділ пов'язаний з вирішенням проблеми оновлення вантажного парку вітчизняних залізниць з метою підвищення динамічних якостей екіпажів, збільшення ресурсу ходових частин, зниження зносу елементів рухомого складу та колії. В даному розділі приведено результати досліджень щодо вдосконалення форми існуючих зносостійких профілів та оцінки впливу їх застосування в візках різних конструкцій для вантажних вагонів нового покоління на їх динамічні якості та взаємодію з колією.
Розроблено новий зносостійкий профіль коліс ІТМ-73-02 з конформним контактом для рейок Р65 з урахуванням форми зносу їх головок. Виконано оцінку впливу використання нового зносостійкого профілю в візках моделі 18-7020 на динамічні показники екіпажа та його взаємодію з колією. За результатами дослідження показано, що застосування профілю коліс ІТМ-73-02 за прогнозними оцінками дозволить задовольнити за інтенсивністю зносу коліс вимоги, що пред'являються до перспективних вантажних вагонів.
Для нових візків моделі 18-9817 (з підвищеним до 25 тс осьовим навантаженням) запропоновано профіль коліс ІТМ-73-03, використання якого дозволить при забезпеченні високих динамічних якостей вантажного вагона помітно поліпшити процес взаємодії екіпажа і колії і значно знизити гребеневий знос коліс.
