Виявлення особливостей динамічної навантаженості кузова напіввагона з пружньою середньою частиною хребтової балки

Autor: Fomin, Oleksij, Lovska, Alyona, Medvediev, Ievgen, Shatkovska, Halyna
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
freight wagon
semi-wagon
load-bearing structure
girder beam
dynamic loading
strength
fatigue strength
frequency analysis
transport mechanics
railroad transport
вантажний вагон
напіввагон
несуча конструкція
хребтова балка
динамічна навантаженість
міцність
втомна міцність
частотний аналіз
транспортна механіка
залізничний транспорт
грузовой вагон
полувагон
несущая конструкция
хребтовая балка
динамическая нагруженность
прочность
усталостная прочность
частотный анализ
транспортная механика
железнодорожный транспорт
UDC 629.463.001.63
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 7 (107) (2020): Прикладна механіка; 30-37
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 7 (107) (2020): Прикладная механика; 30-37
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 7 (107) (2020): Applied mechanics; 30-37
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: To reduce the dynamic loading and prolong the service life of a semi-wagon's girder beam by improving its fatigue strength, it has been proposed to improve its design. A special feature of the girder beam is that its middle part (the distance between the rear supports of auto-couplings) consists of a U-shaped profile, covered with a horizontal sheet above which an I-beam is located. Elastic elements are placed between the horizontal part of the U-shaped profile's shelf and the sheet. Mathematical modeling was performed to substantiate the proposed technical solution. A mathematical model has been constructed describing the fluctuations of the bouncing wagon. It has been established that the maximum vertical acceleration of the body is about 1.8 m/s2 (0.18 g), and of the bogie ‒ about 9.0 m/s2 (0.9 g). Based on our calculations, we can conclude that a wagon's movement is assessed as "excellent". In this case, the use of the girder beam with elastic links makes it possible to reduce the dynamic load on a wagon, in comparison with the prototype, by almost 35 %.The main indicators of the strength of the improved load-bearing structure of a wagon have been determined. The maximum equivalent strains occur, in this case, in the upper horizontal sheet of the girder beam, and are 136.0 MPa, which are lower, by 20 %, than those of the prototype wagon. The results of the modal analysis of the load-bearing structure of a semi-wagon taking into consideration the improvement measures have demonstrated that their natural frequencies of oscillations are within the permissible limits.Our research could help reduce the dynamic loading on the load-bearing structures of wagons in operation, as well as design the innovative structures of rolling stock
Для уменьшения динамической нагруженности и увеличения термина эксплуатации хребтовой балки полувагона путем улучшения показателей усталостной прочности предложено усовершенствование ее конструкции. Особенностью хребтовой балки является то, что ее средняя часть (расстояние между задними упорами автосцепок) состоит из П-образного профиля, перекрытого горизонтальным листом на котором размещается двутавр. Между горизонтальной частью полки П-образного профиля и листом размещаются упругие элементы. Для обоснования предложенного технического решения проведено математическое моделирование. Составлена математическая модель, описывающая колебания подпрыгивания вагона. Установлено, что максимальное вертикальное ускорение кузова составляет около 1,8 м/с2 (0,18 g), а тележек – около 9,0 м/с2 (0,9 g). На основании проведенных расчетов можно сделать вывод, что ход вагона оценивается как "отличный". При этом использование хребтовой балки с упругими связями позволяет уменьшить динамическую нагруженность вагона по сравнению с прототипом почти на 35 %.Проведено определение основных показателей прочности усовершенствованной несущей конструкции вагона. Максимальные эквивалентные напряжения при этом возникают в верхнем горизонтальном листе хребтовой балки и составляют 136,0 МПа, что ниже на 20 % по сравнению с вагоном-прототипом. Результаты модального анализа несущей конструкции полувагона с учетом мероприятий по усовершенствованию показали, что собственные частоты колебаний находятся в пределах допускаемых.Проведенные исследования будут способствовать уменьшению динамической нагруженности несущих конструкций вагонов в эксплуатации, а также созданию инновационных конструкций подвижного состава
Для зменшення динамічної навантаженості та збільшення терміну експлуатації хребтової балки напіввагона шляхом покращення показників втомної міцності запропоновано удосконалення її конструкції. Особливістю хребтової балки є те, що її середня частина (відстань між задніми упорами автозчепів) складається з П-подібного профілю, перекритого горизонтальним листом на якому розміщується двотавр. Між горизонтальною частиною полки П-подібного профілю та листом розміщуються пружні елементи. Для обґрунтування запропонованого технічного рішення проведено математичне моделювання. Складено математичну модель, яка описує коливання підскакування вагона. Встановлено, що максимальне вертикальне прискорення кузова складає близько 1,8 м/с2 (0,18 g), а візків – близько 9,0 м/с2 (0,9 g). На підставі проведених розрахунків можна зробити висновок, що хід вагона оцінюється як “відмінний”. При цьому використання хребтової балки з пружними зв’язками дозволяє зменшити динамічну навантаженість вагона у порівнянні з прототипом майже на 35 %.Проведено визначення основних показників міцності удосконаленої несучої конструкції вагона. Максимальні еквівалентні напруження при цьому виникають у верхньому горизонтальному листі хребтової балки та складають 136,0 МПа, що нижче на 20 % у порівнянні з вагоном-прототипом. Результати модального аналізу несучої конструкції напіввагона з урахуванням заходів щодо удосконалення показали, що власні частоти коливань знаходяться в межах допустимих.Проведені дослідження сприятимуть зменшенню динамічної навантаженості несучих конструкцій вагонів в експлуатації, а також створенню іноваційних конструкцій рухомого складу
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: