Дослідження міцності кузова напіввагона з удосконаленою обшивкою торцевих стін

Abstract

UA: Залізничний транспорт є невід’ємною складовою успішного функціонування економіки європейських країн. Для забезпечення його подальшого розвитку важливим є впровадження в експлуатацію сучасних конструкцій рухомого складу з покращеними технічними та експлуатаційними показниками. Мета. Наукове обґрунтування застосування гофрованих листів в обшивці торцевих стін кузова напіввагона. Результати. Для покрашення міцності торцевих стін напіввагонів пропонується посилювати їх нижню частину, за висотою 1/3 від нижнього обв’язування, горизонтальними гофрами. Визначення геометричних параметрів гофр здійснено за моментом опору листа. Для цього у програмному комплексі SolidWorks було побудовано просторову модель типового листа та за допомогою вбудованих опцій визначався момент його інерції. Після цього розраховувався момент опору листа. З урахуванням визначеного моменту опору типового листа здійснено підбір відповідного діаметру гофр удосконаленого листа обшивки при яких момент опору має значення, що перевищує те, яке має типовий лист. Для визначення міцності кузова напіввагона з урахуванням запропонованих рішень проведено його розрахунок. У якості прототипу обрано універсальний напіввагон моделі 12-295. Розрахунок на міцність реалізовано у SolidWorks Simulation за методом скінчених елементів. Встановлено, що максимальні напруження в торцевій стіні виникають в зонах взаємодії горизонтальних поясів з кутовими стійками і складають близько 180 МПа. В нижній частині листа обшивки напруження знизилися до 132 МПа, що менше ніж в типовій на 5,3%. Максимальні переміщення в торцевій стіні виникають у верхньому обв’язуванні і складають близько 3 мм. Висновки. Результати проведених досліджень сприятимуть створенню рекомендацій щодо проєктування сучасних конструкцій напіввагонів та підвищенню ефективності їх експлуатації.

EN: Rail transport is an integral part of the successful functioning of the European economy. To ensure its further development, it is important to introduce modern rolling stock designs with improved technical and operational performance. Purpose. Scientific substantiation of the use of corrugated sheets in the cladding of the end walls of the open wagon body. Results. To improve the strength of the end walls of an open wagons, it is proposed to reinforce their lower part, 1/3 of the height of the lower strapping, with horizontal corrugations. The geometric parameters of the corrugations were determined by the moment of resistance of the sheet. To do this, a spatial model of a typical sheet was built in SolidWorks and its moment of inertia was determined using built-in options. The moment of resistance of the sheet was then calculated. Taking into account the determined moment of resistance of the standard sheet, the appropriate corrugation diameter of the improved skin sheet was selected, at which the moment of resistance has a value that exceeds that of the standard sheet. To determine the strength of the open wagon, taking into account the proposed solutions, its calculation was carried out. A universal open wagon model 12-295 was chosen as a prototype. The strength calculation was carried out in SolidWorks Simulation using the finite element method. It was found that the maximum stresses in the end wall occur in the areas of interaction between the horizontal belts and the corner posts and amount to about 180 MPa. In the lower part of the cladding sheet, the stresses decreased to 132 MPa, which is 5.3% less than in a typical one. The maximum displacements in the end wall occur in the upper strapping and amount to about 3 mm. Conclusions. The results of the research will contribute to the creation of recommendations for the design of modern open wagon structures and increase the efficiency of their operation.