Дослідження вертикальної динаміки несучих конструкцій вантажних вагонів із круглих труб

Abstract

UA: Це дослідження спрямоване на визначення вертикальної динаміки несучих конструкцій вантажних вагонів із круглих труб. Проведено математичне моделювання динамічної навантаженості несучих конструкцій основних типів вантажних вагонів із круглих труб: піввагон, критий вагон, вагонплатформа, вагон-хопер. Дослідження проведено в плоскій системі координат – площині XZ. При цьому враховано, що вагон рухається пружно-в’язкою колією так, що реакції колії пропорційні як її деформації, так і швидкості цієї деформації. Узято до уваги рух вагонів у порожньому стані. Стикову нерівність описано періодичною функцією. Розрахунок проведено за швидкості руху вагонів 80 км/год. Розв’язок диференціальних рівнянь руху здійснено в програмному комплексі MathCad із використанням методу Рунге–Кутта. На підставі математичного моделювання динамічної навантаженості несучих конструкцій вагонів із круглих труб отримано основні показники їх динаміки: прискорення, які діють на несучі конструкції в центрі мас, сили, що діють у ресорному підвішуванні візків, коефіцієнти динаміки. Для піввагона, критого вагона, а також вагона-хопера прискорення в центрі мас несучої конструкції перебувають у межах 0,4 g, а вагона-платформи – 0,5 g. Установлено, що отримані показники динаміки вагонів із круглих труб перебувають у межах допустимих. Прискорення, які діють на несучі конструкції вагонів із круглих труб, майже не відрізняються від тих, що отримані для вагонів-прототипів. При цьому хід вагонів оцінено як «відмінний» – піввагон, критий вагон, вагон-хопер та «добрий» – вагон-платформа.

EN: This study is aimed at determining the vertical dynamics of supporting structures of freight cars made of round pipes. Mathematical modeling of the dynamic loading of the supporting structures of the main types of freight cars made of round pipes (gondola car, covered car, flat car, hopper car) was carried out. The studies were carried out in a plane coordinate system – the XZ plane. At the same time, it was taken into account that the car is moving in an elastic-viscous track so that the reactions of the track are proportional to both its deformation and the rate of this deformation. The studies were carried out for the case of empty cars. The joint inequality is described by a periodic function. The calculation was performed at a speed of 80 km/h. Differential equations of motion were solved in the MathCad software package using the Runge-Kutta method. Findings. Based on the mathematical modeling of the dynamic loading of the supporting structures of cars made of round pipes, the main indicators of their dynamics were obtained: accelerations acting on the supporting structures in the mass center, forces acting in the spring suspension of bogies, dynamics coefficients. For gondola car, covered car, and hopper car, the acceleration at the mass center of the supporting structure is within 0.4 g, and for a flat car – 0.5 g. It was found that the obtained indicators of the dynamics of cars made of round pipes are within the permissible limits. The accelerations acting on the supporting structures of cars made of round pipes are almost the same as those obtained for prototype cars. At the same time, the motion of cars is assessed as «excellent» for gondola car, covered car, and hopper car and «good» for flat car.