Методи механічної обробки робочих поверхонь колісних пар машин рейкового транспорту

Владислав Миколайович Рубан

doi:10.26642/ten-2026-1(97)-130-140

Автор(и)

Владислав Миколайович Рубан Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-9216-3506

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2026-1(97)-130-140

Ключові слова:

профіль робочої поверхні, колісна пара, рейковий транспорт, колесотокарний верстат, колесофрезерний верстат

Анотація

Серед широкої номенклатури спеціалізованих верстатів особливе місце займають верстати для механічної обробки робочої поверхні машин рейкового транспорту, до них відносяться колесофрезерні та колесотокарні верстати. Верстати такого типу призначені для обробки нових і зношених коліс вагонів, електровозів, тепловозів, вагонів метрополітену, моторвагонних секцій залізничного транспорту. Для відновлення робочої поверхні колісних пар рухомого складу використовуються верстати двох типів: вище рівня рейок тобто з викочуванням з-під рухомого складу, і нижче рівня рейок – без викочування. З точки зору підвищення ефективності вагоноремонтних підприємств і залізничних депо перевагу слід віддати верстатам, які розташовано нижче рівня рейок. Основною перевагою, цих верстатів, є можливість швидкої оброки робочих поверхонь колісних пар без викочування їх з-під локомотивів і вагонів. Це особливо важливо в разі поїздів постійної складності, оскільки викочування, обробка на верстатах, які розташовані вище рівня рейок, і зворотне підкочування окремих колісних пар таких машин рейкового транспорту вимагають значного часу, спеціалізованого обладнання і тому менш ефективні. У статті проведено аналіз актуальності і доцільності застосування типів верстатів для обробки робочих поверхонь колісних пар з викочуванням і без викочування з під локомотиву. Представлено огляд останніх досліджень і публікацій, що стосуються процесу механічної обробки робочої поверхні машин рейкового транспорту. Розглянуто процес механічної обробки, проаналізовано інструменти, обладнання, методи й способи. У підсумку зроблено висновки про доцільність і перспективність подальших досліджень, спрямованих на підвищення ефективності процесів використання верстатів, наведених типів, для обробки робочої поверхні колісних пар машин рейкового транспорту.

Посилання

Sładkowski, A., Proydak, Yu. and Ruban, V. (2020), «Increasing the resource of milling cutters used to process the locomotive wheelsets. Part 1: Determination of cutting forces», Transport Problems, Vol. 15, No. 3, рр. 139–1151, doi: 10.21307/tp-2020-040.

Danylevskyi, V.I., Ostapets, S.V. and Tarasiuk, V.M. (2017), «Vidnovlennia profiliu kochennia kolisnykh par bez vykochuvannia pid chas ekspluatatsii rukhomoho skladu», Zbirnyk naukovykh prats DETUT. Seriia «Transportni systemy i tekhnolohii», Issue 30, рр. 10–15.

Shapovalov, V.F., Permiakov, O.A. and Klochko, O.O. (2019), «Modeliuvannia dupleksnoi frezy i umov formoutvorennia obrobky kolisnykh par mahistralnykh elektrovoziv, teplovoziv, elektrosektsii», Suchasnyi stan naukovykh doslidzhen ta tekhnolohii v promyslovosti, No. 3 (9), рр. 118–126, doi: 10.30837/2522-9818.2019.9.118.

Tikhenko, V.M., Startsev, V.I., Anisimov, O.O. and Pchelinskyi, S.V. (2015), «Vibrodiahnostyka verstata dlia obroblennia kolisnykh par», Visnyk chernihivskoho derzhavnoho tekhnolohichnoho universytetu, No. 2 (78), рр. 60–64.

Kovalov, V.D., Hakov, S.O. and Sukova, T.O. (2010), «Doslidzhennia protsesu remontnoho vidnovlennia kolisnykh par rukhomoho skladu tokarnoiu obrobkoiu», Visnyk Nats. tekhn. un-tu «KhPI». Seriya. Tekhnolohii v mashynobuduvanni, No. 53, рр. 39–48.

Sapronova, S., Tkachenko, V., Braikovska, N. and Zub, Ye. (2021), «Naukovyi pidkhid do metodiv zbilshennia zhyttievoho tsyklu kolisnykh par rukhomoho skladu zaliznyts», Zbirnyk naukovykh prats DUIT. Seriia «Transportni systemy i tekhnolohii», Issue 38, рр. 164–172.

Ruban, V.M. (2020), «Modeliuvannia protsesu mekhanichnoi obrobky profiliu robochoi poverkhni kolisnykh par na verstatakh KZh20», Tekhnichna inzheneriia, No. 2 (86), рр. 54–60.

Ruban, V.M. (2022), «Teoretychne doslidzhennia umov rivnomirnoho frezeruvannia robochykh poverkhon kolisnykh par», VISNYK KhNTU, No. 1 (80), рр. 28–35, doi: 10.35546/kntu2078-4481.2022.1.3.

Sladkovski, O. and Ruban, V.M. (2022), «Pidvyshchennia efektyvnosti vykorystannia rizhuchykh elementiv spetsialnykh fasonnykh frez do verstativ KZh20», Tekhnichna inzheneriia, No. 1 (85), рр. 71–80, doi: 10.26642/ten-2020-1(85)-71-80.

Myronenko, Ye.V., Polupan, I.I. and Mirantsov, S.L. (2018), «Pidvyshchennia efektyvnosti protsesu vidnovlennia kolisnykh par na kolisotokarnykh verstatakh», Kompleksne zabezpechennia yakosti tekhnolohichnykh protsesiv ta system (KZIaTPS – 2018), materialy tez dopovidei VIII mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii, 10–12 travnia, ChNTU, Chernihiv, Vol. 1, рр. 103–104.

Myronenko, Ye.V., Mirantsov, S.L. and Polupan, I.I. (2018), «Doslidzhennia kolyvan zbirnykh riztsiv v protsesi vidnovlennia kolisnykh par», Prohresyvni tekhnolohii v mashynobuduvanni, zbirnyk naukovykh prats VII-oi Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii, 5–9 liutoho, Lviv, рр. 100–102.

Vorobiov, O.V. (2025), «Otsinka suchasnykh metodiv podovzhennia mizhremontnykh probihiv kolisnykh par zaliznychnoho transport», Visnyk skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu imeni Volodymyra Dalia, No. 10 (296), рр. 78–83, doi: 10.33216/1998-7927-2025-296-10-78-83.

Valevich, M.L. (2009), «Struktura ta trishchynoutvorennia robochykh poverkhon zmitsnenykh bandazhiv zaliznychnykh kolis», Abstract of Ph.D. dissertation, 05.16.01, Nats. akad. nauk Ukrainy, Fiz.-tekhnol. in-t metaliv ta splaviv, K., 25 р.

Klasyfikatsiia nespravnostei vahonnykh kolisnykh par ta yikh elementiv (2006), Derzhavna administratsiia zaliznychnoho transportu Ukrainy, K., 79 р.

Kulbovskyi, I.I. and Demchenko, V.O. (2015), «Analiz vplyvu zmin umov ekspluatatsii vzaiemodiiuchoi pary reika-koleso na znos poverkhni kochennia v proiektakh zaliznychnoho transport», Avtomobilni dorohy i dorozhne budivnytstvo, Issue 93, рр. 192–205.

Vakulenko, I.O., Anofriiev, V.H. and Nadezhdin, Yu.L. (2010), «Zmina tverdosti metalu po poverkhni kochennia zaliznychnykh kolis pislia formuvannia povzuna», Visn. Dnipropetr. nats. un-tu zalizn. transp. im. akad. V. Lazariana, Issue 31, рр. 256–258, doi: 10.15802/stp2010/13524.

Andreiko, I., Kulyk, V. and Prokopets, V. (2011), «Doslidzhennia poshkodzhuvanosti poverkhni kochennia zaliznychnykh kolis», Mashynoznavstvo, No. 1–2, рр. 32–36.

Hryshchenko, M.A. (2015), «Pidvyshchennia ekspluatatsiinoi bezpeky elementiv kolisnykh par na osnovi vyznachennia mekhanizmiv formuvannia defektiv», Ph.D. Thesis of dissertation, 05.22.20, Dnipropetrovskyi natsionalnyi universytet zaliznychnoho transportu imeni akademika V.Lazariana, Dnipropetrovsk, 173 р.

Kharlamov, P.O. and Liulin, O.S. (2014), «Pidvyshchennia resursu kolisnykh par lokomotyviv v umovakh depo», Zbirnyk naukovykh prats UkrDAZT, Issue 147, рр. 61–68.

Polupan, I.I. (2016), «Pidvyshchennia efektyvnosti protsesu vidnovlennia profiliu kolisnykh par zbirnymy riztsiamy», Ph.D. Thesis of dissertation, 213 р.

«Machines for railways», [Online], available at: https://www.rafamet.com/en/products/machines-for-railways

«UGE 300 N / 2 UGE 300 N», [Online], available at: https://www.rafamet.com/images/produkty/uge300-400n/Product_card_2UGE_300N_2026.pdf

«Machines for Wheelset Machining: Pioneers, trendsetters and world market leaders», [Online], available at: https://www.hegenscheidt.com/en/machine-portfolio/machines-for-wheelset-machining/

«HEGENSCHEIDT U2000-400», [Online], available at: https://www.hegenscheidt.com/en/machine-portfolio/machines-for-wheelset-machining/underfloor-wheelset-lathes/u2000-400/

«Verstat dlia obtochuvannia kolisnykh par», [Online], available at: http://www.ktechnika.com/uk/node/28

«NSH USA Corporation», [Online], available at: https://nsh-usa.com/

«Stanray TN-84C Underfloor Wheel Truing Machine», [Online], available at: https://nsh-usa.com/machine/wheel-truing-machine/

Lehrich, K., Wąsik, M. and Kosmol, J. (2018), «Identifying the causes of deterioration in the surface finish of a workpiece machined on a rail wheel lathe», Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability, Vol. 20, No. 3, рр. 352–358.

Список використаної літератури:

Sładkowski A. Increasing the resource of milling cutters used to process the locomotive wheelsets. Part 1: Determination of cutting forces / A.Sładkowski, Yu.Proydak, V.Ruban // Transport Problems. – 2020. – Vol. 15, № 3. – P. 139–1151. DOI: 10.21307/tp-2020-040.

Данилевський В.І. Відновлення профілю кочення колісних пар без викочування під час експлуатації рухомого складу / В.І. Данилевський, С.В. Остапець, В.М. Тарасюк // Збірник наукових праць ДЕТУТ. Серія «Транспортні системи і технології». – 2017. – Вип. 30. – С. 10–15.

Шаповалов В.Ф. Моделювання дуплексної фрези і умов формоутворення обробки колісних пар магістральних електровозів, тепловозів, електросекцій / В.Ф. Шаповалов, О.А. Пермяков, О.О. Клочко // Сучасний стан наукових досліджень та технологій в промисловості. – 2019. – № 3 (9). – С. 118–126. DOI: 10.30837/2522-9818.2019.9.118.

Вібродіагностика верстата для оброблення колісних пар / В.М. Тіхенко, В.І. Старцев, О.О. Анісімов, С.В. Пчелінський // Вісник чернігівського державного технологічного університету. – 2015. – № 2 (78). – С. 60–64.

Ковальов В.Д. Дослідження процесу ремонтного відновлення колісних пар рухомого складу токарною обробкою / В.Д. Ковальов, С.О. Гаков, Т.О. Сукова // Вісник Нац. техн. ун-ту «ХПІ». Серія : Технології в машинобудуванні. – 2010. – № 53. – С. 39–48.

Науковий підхід до методів збільшення життєвого циклу колісних пар рухомого складу залізниць / С.Сапронова, В.Ткаченко, Н.Брайковська, Є.Зуб // Збірник наукових праць ДУІТ. Серія «Транспортні системи і технології». – 2021. – Вип. 38. – С. 164–172.

Рубан В.М. Моделювання процесу механічної обробки профілю робочої поверхні колісних пар на верстатах КЖ20 / В.М. Рубан // Технічна інженерія. – 2020. – № 2 (86). – С. 54–60.

Рубан В.М. Теоретичне дослідження умов рівномірного фрезерування робочих поверхонь колісних пар / В.М. Рубан // ВІСНИК ХНТУ. – 2022. – № 1 (80). – С. 28–35. DOI: 10.35546/kntu2078-4481.2022.1.3.

Сладковскі О. Підвищення ефективності використання ріжучих елементів спеціальних фасонних фрез до верстатів КЖ20 / О.Сладковскі, В.М. Рубан // Технічна інженерія. – 2022. – № 1 (85). – С. 71–80. DOI: 10.26642/ten-2020-1(85)-71-80.

Мироненко Є.В. Підвищення ефективності процесу відновлення колісних пар на колісотокарних верстатах / Є.В. Мироненко, І.І. Полупан, С.Л. Міранцов // Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем (КЗЯТПС – 2018) : матеріали тез доповідей VІІІ міжнародної науково-практичної конференції, 10–12 травня. – Чернігів : ЧНТУ, 2018. – Т. 1. – С. 103–104.

Мироненко Є.В. Дослідження коливань збірних різців в процесі відновлення колісних пар / Є.В. Мироненко, С.Л. Міранцов, І.І. Полупан // Прогресивні технології в машинобудуванні : збірник наукових праць VII-ої Міжнародної науково-технічної конференції, 5–9 лютого. – 2018. – С. 100–102.

Воробйов О.В. Оцінка сучасних методів подовження міжремонтних пробігів колісних пар залізничного транспорту / О.В. Воробйов // Вісник східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – 2025. – № 10 (296). – С. 78–83. DOI: 10.33216/1998-7927-2025-296-10-78-83.

Валевіч М.Л. Структура та тріщиноутворення робочих поверхонь зміцнених бандажів залізничних коліс : автореф. дис... канд. техн. наук : 05.16.01 / М.Л. Валевич. – К. : Нац. акад. наук України, Фіз.-технол. ін-т металів та сплавів, 2009. – 25 с.

Класифікація несправностей вагонних колісних пар та їх елементів. – К. : Державна адміністрація залізничного транспорту України, 2006. – 79 с.

Кульбовський І.І. Аналіз впливу змін умов експлуатації взаємодіючої пари рейка-колесо на знос поверхні кочення в проєктах залізничного транспорту / І.І. Кульбовський, В.О. Демченко // Автомобільні дороги і дорожне будівництво. – 2015. – Вип. 93. – С. 192–205.

Вакуленко І.О. Зміна твердості металу по поверхні кочення залізничних коліс після формування повзуна / І.О. Вакуленко, В.Г. Анофрієв, Ю.Л. Надеждін // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В.Лазаряна. – 2010. – Вип. 31. – С. 256–258. DOI: 10.15802/stp2010/13524.

Андрейко І. Дослідження пошкоджуваності поверхні кочення залізничних коліс / І.Андрейко, В.Кулик, В.Прокопець // Машинознавство. – 2011. – № 1–2. – С. 32–36.

Грищенко М.А. Підвищення експлуатаційної безпеки елементів колісних пар на основі визначення механізмів формування дефектів : дис. ... к.т.н. : 05.22.20 / М.А. Грищенко. – Дніпропетровськ : Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В.Лазаряна, 2015. – 173 с.

Харламов П.О. Підвищення ресурсу колісних пар локомотивів в умовах депо / П.О. Харламов, О.С. Люлін // Збірник наукових праць УкрДАЗТ. – 2014. – Вип. 147. – С. 61–68.

Полупан І.І. Підвищення ефективності процесу відновлення профілю колісних пар збірними різцями : дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук / І.І. Полупан. – 2016. – 213 с.

Machines for railways [Online], available at: https://www.rafamet.com/en/products/machines-for-railways.

UGE 300 N / 2 UGE 300 N [Online], available at: https://www.rafamet.com/images/produkty/uge300-400n/Product_card_2UGE_300N_2026.pdf

Machines for Wheelset Machining: Pioneers, trendsetters and world market leaders [Online], available at: https://www.hegenscheidt.com/en/machine-portfolio/machines-for-wheelset-machining/.

HEGENSCHEIDT U2000-400 [Online], available at: https://www.hegenscheidt.com/en/machine-portfolio/machines-for-wheelset-machining/underfloor-wheelset-lathes/u2000-400/.

Верстат для обточування колісних пар [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://www.ktechnika.com/uk/node/28.

NSH USA Corporation [Online], available at: https://nsh-usa.com/.

Stanray TN-84C Underfloor Wheel Truing Machine [Online], available at: https://nsh-usa.com/machine/wheel-truing-machine/

Lehrich K. Identifying the causes of deterioration in the surface finish of a workpiece machined on a rail wheel lathe / K.Lehrich, M.Wąsik, J.Kosmol // Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability. – 2018. – Vol. 20, № 3. – P. 352–358.