Computer simulation of wagon body bearing structure dynamics during transportation by train ferry

Skliarenko

et al. 2020

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 2 (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 до пустимі 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 Ключові слова: вагон-хопер, спеціалізований вагон, несуча конструкція, міцність кузова, динамічна навантаженість, оптимізація кузова

Section: Determining Strength Indicators For a Typical Bearing Structmentioning

confidence: 99%

Substantiating the optimization of the load-bearing structure of a hopper car for transporting pellets and hot agglomerate

Fomin

Skliarenko

et al. 2020

“…The differential equations ( 7), ( 8) were solved by the Runge-Kutta method in the Mathcad programming suite [17][18][19][20].…”

Section: Modeling the Longitudinal Loading On A Train Equipped With Nmentioning

confidence: 99%

Defining patterns in the longitudinal load on a train equipped with the new conceptual couplers

Fomin

Kovtun

et al. 2020

Проведено дослiдження повздовжньо-динамiчної навантаженостi залiзничного складу при встановленому русi поколiї однорiдного профiлю. Визначено значення повздовжнього навантаження, яке дiє на залiзничний склад. При цьому розрахунки проведенi для поїзда, що складається з 40 однотипних напiввагонiв. Величина повздовжнього навантаження при цьому прийнята рiвною 1,2 МН. Важливо зазначити, що при збiльшеннi швидкостi руху, а також ваги поїзда, значення повздовжнього навантаження може перевищувати зазначену величину. Це сприяє додатковiй навантаженостi несучих конструкцiй вагонiв у складi поїзда i може стати причиною їх пошкоджень. Крiм того, значнi повздовжньо-динамiчнi навантаження сприяють порушенню стiйкостi руху вагонiв у складi поїзда. З метою зменшення повздовжньо-динамiчних зусиль в поїздi при експлуатацiйних режимах, в тому числi при гальмуваннi, запропоновано використання замiсть типового автозчепного пристрою концепту упряжного пристрою. При цьому гасiння кiнетичної енергiї удару вiдбувається за рахунок перетворення її у роботу сил в'язкого опору. Цей опiр створюється за рахунок перемiщення через дросельнi отвори поршня в'язкої рiдини за принципом роботи гiдравлiчного демпфера. Для обґрунтування використання концепту упряжного пристрою проведено розрахунок за методом визначення сили за зчiпним пристроєм шляхом уявного роздiлення поїзда на двi частини. З урахуванням коефiцiєнту в'язкого опору, що створюється концептом упряжного пристрою прискорення, яке дiє на залiзничний склад, склало близько 0,8 м/с 2 . Тобто використання концепту упряжного пристрою дозволяє знизити повздовжню навантаженiсть поїзда майже на 30 % у порiвняннi з типовою схемою взаємодiї локомотива з вагонами. Проведено розрахунок на мiцнiсть штоку концепту упряжного пристрою. Встановлено, що максимальнi еквiвалентнi напруження не перевищують допустимi. Запропонованi заходи сприятимуть зменшенню динамiчної навантаженостi залiзничного складу при експлуатацiйних режимах навантаження. Також впровадження даного концепту сприятиме зменшенню пошкоджень одиниць залiзничного складу в експлуатацiї Ключовi слова: залiзничний склад, повздовжня динамiка, динамiчна навантаженiсть, концепт упряжного пристрою, моделювання динамiки

“…In order to study dynamic loading of the covered wagon's body when transported by a railroad ferry, we used a mathematical model given in [11].…”

Section: Mathematical Modeling Of Dynamic Loading On the Covered Wagomentioning

confidence: 99%

Determining strength indicators for the bearing structure of a covered wagon's body made from round pipes when transported by a railroad ferry

Fomin¹,

Masliyev

et al. 2019

Пiдвищення ефективностi перевiзного процесу через мiжнароднi транспортнi коридори сприяє розвитку iнтероперабельних систем. Успiшне функцiонування iнтероперабельного транспорту можливе лише при надiйнiй та злагодженiй роботi окремих складових мiж собою. У зв'язку з цим необхiдним є впровадження в експлуатацiю рухомого складу нового поколiння з покращеними технiко-економiчними показниками. Розроблено несучу конструкцiю критого вагона, особливiстю якого є те, що елементи кузова виготовленi з труб круглого перерiзу, а для надiйностi закрiплення його вiдносно палуби залiзничного порому на шворневих балках розмiщуються вузли для закрiплення ланцюгових стяжок. Для уточненого визначення показникiв мiцностi кузова критого вагона дослiджено його динамiчну навантаженiсть при найбiльш несприятливiй розрахунковiй схемi -кутовi перемiщення залiзничного порому навколо повздовжньої осi (еквiвалент коливань бiчна хитавиця в динамiцi вагонiв). Визначення максимальної величини прискорень здiйснено шляхом математичного моделювання процесу коливань залiзничного порому з вагонами, розмiщеними на його палубах з використанням метода Лагранжа II роду. Розв'язання диференцiального рiвняння коливань залiзничного порому з вагонами, розмiщеними на ньому, проведено за методом Рунге-Кутта в середовищi програмного забезпечення MathCad. При визначеннi загальної величини прискорення, яке дiє на кузов критого вагона при перевезеннi на залiзничному поромi також враховано горизонтальну складову прискорення вiльного падiння, яка обумовлена кутом нахилу (крен) залiзничного порому. Отримане значення прискорення, як складова динамiчного навантаження, враховане при дослiдженнi мiцностi несучої конструкцiї кузова критого вагона. Розрахунок проведений за методом скiнчених елементiв в програмному забезпеченнi CosmosWorks. Для цього розроблено модель мiцностi несучої конструкцiї кузова критого вагону з круглих труб при перевезеннi на залiзничному поромi. Встановлено, що максимальнi еквiвалентнi напруження не перевищують допустимi для марки сталi металоконструкцiї кузова та складають близько 280 МПа. Визначено проектний строк служби вузла для закрiплення ланцюгових стяжок на кузовi критого вагону при перевезеннi на залiзничному поромi. Результати дослiджень можуть використовуватися при проектуваннi вагонiв нового поколiння з покращеними технiко-економiчними та експлуатацiйними показникамиКлючовi слова: критий вагон, несуча конструкцiя, динамiчна навантаженiсть, залiзнично-водний транспорт, залiзнично-поромнi перевезення UDC 629.463.65