Дослідження та вибір типу й марки поглинального апарату для перспективних вантажних вагонів

Abstract

Забезпечення високого рівня безпеки руху, зниження собівартості перевезень та підвищення ресурсу роботи рухомого складу є ключовими викликами, що стоять перед залізничним транспортом. Одним із критично навантажених елементів вантажного вагона є автозчепне обладнання, а зокрема – поглинаючі апарати, які відповідають за гасіння ударних навантажень та зменшення поздовжніх зусиль, що передаються на раму вагона. В умовах збільшення маси поїздів, інтенсифікації експлуатації та ускладнення динамічних режимів руху, поглинаючі апарати типової конструкції демонструють недостатню надійність та зносостійкість, що призводить до відмов і збільшення витрат на ремонт. У межах дослідження здійснено аналіз сучасного стану автозчепного обладнання, виявлено основні типи несправностей, зокрема тріщини корпусу, знос фрикційних пластин і поломки пружинних елементів. На основі вивчених даних обґрунтовано доцільність технічної модернізації поглинаючих апаратів із використанням нових матеріалів, удосконаленої геометрії вузлів, покращених способів виготовлення та інтеграції систем моніторингу. Запропоновано шляхи переведення апаратів у вищі класи енергопоглинання без зміни габаритів конструкції. Проведено розрахунок на міцність удосконаленої моделі апарата, а також розглянуто вимоги охорони праці при його обслуговуванні та ремонті. Результати роботи можуть бути використані при розробці вантажних вагонів нового покоління, а також для оновлення експлуатованого парку з урахуванням сучасних вимог до безпеки, надійності та цифровізації технічного обслуговування.Ensuring a high level of operational safety, reducing transportation costs, and increasing the service life of rolling stock are key challenges faced by the railway industry. One of the most heavily loaded and critical components of a freight car is the coupling equipment, particularly the energy-absorbing devices, which are responsible for damping impact loads and reducing longitudinal forces transmitted to the car frame. Under conditions of increased train weight, intensified operation, and more complex dynamic regimes, standard-design energy-absorbing devices exhibit insufficient reliability and wear resistance, resulting in frequent failures and rising maintenance costs. This study analyzes the current condition of coupling equipment and identifies the most common types of failures, including cracks in the housing, wear of friction plates, and breakage of spring components. Based on the findings, the technical feasibility of modernizing energy-absorbing devices has been substantiated through the use of advanced materials, improved geometry, enhanced manufacturing techniques, and integration of monitoring systems. Methods for upgrading the devices to higher energy absorption classes without altering their overall dimensions have been proposed. A strength analysis of the improved device model has been performed, along with a review of occupational safety requirements during its servicing and repair. The results of the study can be applied to the design of next-generation freight wagons and the modernization of existing fleets, taking into account current safety, reliability, and digitalization standards in maintenance practices.