Визначення навантаженості удосконаленої конструкції рами напіввагона при експлуатаційних режимах

Abstract

UA: Для зменшення навантаженості рами напіввагона при маневровому співударянні запропоновано встановлення в найбільш навантажених зонах хребтової балки кутових гофр. При цьому гофри розміщуються з кожного боку хребтової балки в зонах взаємодії зі шворневими під кутом 450 з внутрішнього та зовнішнього її боків. Для обґрунтування запропонованого рішення проведено моделювання навантаженості рами напіввагона при найбільш несприятливому режимі навантаження – маневрове співударяння. З метою визначення динамічних навантажень, які діють на раму напіввагона проведено математичне моделювання. Дослідження здійснені в плоскій системі координат. В якості прототипу обрано напіввагон моделі 12-757 на візках 18-100. Враховано, що на задній упор автозчепу діє сила удару у 3,5 МН. Розв’язок диференціальних рівнянь здійснений за методом Рунге-Кутта в програмному комплексі MathCad при початкових умовах, рівних нулю. Результати розрахунку показали, що прискорення, які діють на несучу конструкцію напіввагона складають 37,8 м/с2 (0,37g). Отримана величина прискорення врахована при розрахунках на міцність рами напіввагона. При цьому використано метод скінчених елементів, який реалізовано в програмному комплексі SolidWorks Simulation. Графічні роботи щодо побудови просторової моделі рами здійснені в програмному комплексі SolidWorks. При складанні скінченоелементної моделі рами використані десяти вузлові ізопараметричні тетраедри.

EN: To reduce the load on the frame of the gondola car during shunting collision, it is proposed to install angular corrugations in the most loaded areas of the spine beam. The corrugations are placed on each side of the spine beam in the areas of interaction with the pivot at an angle of 450 on the inner and outer sides. To substantiate the proposed solution, modeling of the load of the gondola frame at the most unfavorable load mode - shunting collision. In order to determine the dynamic loads acting on the frame of the gondola, mathematical modeling was performed. The research was carried out in a flat coordinate system. The gondola model 12-757 on carts 18-100 was chosen as a prototype. It is taken into account that an impact force of 3.5 MN acts on the rear stop of the autocoupling. The solution of differential equations is carried out by the Runge-Kutta method in the MathCad software package under initial conditions equal to zero. The calculation results showed that the accelerations acting on the supporting structure of the gondola are 37.8 m / s2 (0.37g). The obtained value of acceleration is taken into account when calculating the strength of the frame of the gondola. The finite element method is used, which is implemented in the SolidWorks Simulation software package. Graphic work on the construction of a spatial model of the frame was carried out in the software package SolidWorks. Ten nodal isoparametric tetrahedra were used in compiling the finite element model of the frame. The calculations showed that the maximum equivalent stresses are concentrated in the area of interaction of the spine beam with the pivot and is equal to 328 MPa, which does not exceed the allowable values and is 5% lower than in the typical design. The maximum displacements of the frame occur in its middle part and are about 14 mm. The conducted researches will promote maintenance of durability of bearing designs of gondola cars in operation and reduction of expenses for their maintenance. Also, the results of the research will contribute to the creation of developments in the design of innovative structures of rolling stock.