Обґрунтування оптимізації несучої конструкції вагона-хопера для перевезення окатишів та гарячого агламерату

Autor: Fomin, Oleksij, Lovska, Alyona, Skliarenko, Inna, Klochkov, Yurii
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 1, № 7 (103) (2020): Applied mechanics; 65-74
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 1, № 7 (103) (2020): Прикладная механика; 65-74
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 1, № 7 (103) (2020): Прикладна механіка; 65-74
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: The strength parameters have been determined for the bearing structure of a hopper car used to transport pellets and hot agglomerate. The calculation was based on a finite element method, implemented in the software COSMOSWorks. Strength reserves of load-bearing elements in a carbody have been determined. In order to reduce material consumption for a carbody, it has been proposed to use pipes with a circular cross-section as the bearing elements. Mathematical modeling was applied to determine the accelerations that act on the optimized bearing structure of a wagon when it is struck at shunting. It has been established that the accelerations that act on the bearing structure of a wagon amount to 42.4 m/s2 (4.3 g). The derived acceleration magnitude was accounted for when calculating the strength of a hopper car’s bearing structure. The maximum equivalent stresses in this case reached about 270 MPa and were concentrated in the region where a girder beam interacts with a pivot beam while not exceeding the permissible ones for the grade of steel used in the metallic structure.We have simulated the vertical dynamics of the optimized bearing structure of a hopper car used to transport pellets and hot agglomerate. During calculations, the parameters for a spring suspension of the 18-100 model’s undercarriage were taken into consideration. The results of our calculations make it possible to conclude that the accelerations of a hopper car body, as well as undercarriages, are within the allowable limits. In this case, in terms of compliance with the requirements of normative documents, the car ride quality can be described as «excellent».The proposed technical solutions justify the use of round pipes as the load-bearing elements of a hopper car body for transporting pellets and hot agglomerate. In this case, it becomes possible to reduce the hopper car tare by almost 5 % compared to a prototype car. In addition, the introduction of round pipes in the bearing structure of a hopper car could bring down manufacturing costs for railroad car building enterprises.Our study would contribute to the construction of modern structures of hopper cars, as well as to the improved efficiency of railroad transportation
Проведено определение показателей прочности несущей конструкции вагона-хоппера для перевозки окатышей и горячего агломерата. Расчет осуществлен по методу конечных элементов, который реализован в программном обеспечении CosmosWorks. Определены резервы прочности несущих элементов кузова. С целью уменьшения материалоемкости кузова вагона предложено использование в качестве несущих элементов труб круглого сечения. Для определения ускорений, действующих на оптимизированную несущую конструкцию вагона при маневровом соударении, проведено математическое моделирование. Установлено, что ускорения, которые действует на несущую конструкцию вагона, составляют 42,4 м/с2 (4,3 g). Полученная величина ускорения учтена при расчетах на прочной несущей конструкции вагона-хоппера. Максимальные эквивалентные напряжения при этом составили около 270 МПа и сосредоточены в зоне взаимодействия хребтовой балки со шкворневой, но не превышают допустимые для марки стали металлоконструкции.Проведено моделирование вертикальной динамики оптимизированной конструкции вагона-хоппера для перевозки окатышей и горячего агломерата. При проведении расчетов учитывались параметры рессорного подвешивания тележки модели 18-100. Результаты расчета позволяют сделать вывод, что ускорения кузова вагона-хоппера и тележек находятся в пределах допустимых. При этом в соответствии с требованиями нормативной документации оценку хода вагона можно охарактеризовать как “отличную”.Предложенные технические решения обосновывают использование круглых труб в качестве несущих элементов кузова вагона-хоппера для перевозки окатышей и горячего агломерата. При этом становится возможным снизить тару вагона-хоппера почти на 5 % по сравнению с вагоном-прототипом. Также внедрение круглых труб в несущую конструкцию вагона-хоппера обеспечит уменьшение затрат на изготовление в условиях вагоностроительных предприятий.Проведенные исследования будут способствовать созданию современных конструкций вагонов-хопперов, а также повышению эффективности эксплуатации железнодорожного транспорта
Проведено визначення показників міцності несучої конструкції вагона-хопера для перевезення окатишів та гарячого агломерату. Розрахунок здійснений за методом скінчених елементів, який реалізовано в програмному забезпеченні CosmosWorks. Визначено резерви міцності несучих елементів кузова. З метою зменшення матеріалоємності кузова вагона запропоновано використання у якості несучих елементів труб круглого перерізу. Для визначення прискорень, які діють на оптимізовану несучу конструкцію вагона при маневровому співударянні, проведено математичне моделювання. Встановлено, що прискорення, які діють на несучу конструкцію вагона, складають 42,4 м/с (4,3 g). Отримана величина прискорення врахована при розрахунках на міцніть несучої конструкції вагона-хопера. Максимальні еквівалентні напруження при цьому склали близько 270 МПа і зосереджені в зоні взаємодії хребтової балки зі шворневою, але не перевищують допустимі для марки сталі металоконструкції.Проведено моделювання вертикальної динаміки оптимізованої несучої конструкції вагона-хопера для перевезення окатишів та гарячого агломерату. При проведенні розрахунків враховувалися параметри ресорного підвішування візка моделі 18-100. Результати розрахунків дозволяють зробити висновок, що прискорення кузова вагона-хопера і візків знаходяться межах допустимих. При цьому у відповідності до вимог нормативної документації оцінку хода вагона можна охарактеризувати як “відмінну”.Запропоновані технічні рішення обґрунтовують використання круглих труб у якості несучих елементів кузова вагона-хопера для перевезення окатишів та гарячого агломерату. При цьому стає можливим знизити тару вагона-хопера майже на 5 % у порівнянні з вагоном-прототипом. Також впровадження круглих труб у несучу конструкцію вагона-хопера забезпечить зменшення витрат на виготовлення в умовах вагонобудівних підприємств.Проведені дослідження сприятимуть створенню сучасних конструкцій вагонів-хоперів, а також підвищенню ефективності експлуатації залізничного транспорту
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: