Моделювання повздовжньої навантаженості вагона-цистерни двохсекційного

Abstract

UA: Підвищення об’ємів перевезень наливних вантажів через міжнародні транспортні коридори зумовлює необхідність впровадження в експлуатацію транспортних засобів для їх перевезень. Для забезпечення ефективності перевезень наливних вантажів залізницею запропоновано концепт несучої конструкції вагона-цистерни двохсекційного. Особливістю конструкції вагона-цистерни є те, що внутрішній об’єм котла розділений на окремі секції. Таке рішення сприяє можливості одночасного перевезення різнотипних вантажів у вагоні-цистерні, скороченню витрат на утримання, а також порожніх пробігів. Для зменшення динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-цистерни в просторі між секціями та внутрішньою оболонкою котла розміщується енергопоглинальний матеріал. Для обґрунтування запропонованого удосконалення проведено математичне моделювання повздовжньої динамічної навантаженості вагона-цистерни двохсекційного. Вагон-цистерна розглядався як система з декількох тіл: несуча конструкція, що спирається на типові візки моделі 18–100 та наливний вантаж. Рух наливного вантажу описувався сукупністю математичних маятників. У якості наливного вантажу прийнятий бензин. Розрахунок здійснено за умови 95% завантаженості секцій. Величина сили повздовжнього удару, що діє на вагон-цистерну, прийнята рівною 3,5 МН. Розв’язок диференціальних рівнянь руху здійснено за методом варіації довільних постійних та підтверджено методом Рунге-Кутта. Початкові умови закладені рівними нулю. Встановлено, що максимальна величина прискорення, що діє на несучу конструкцію вагона-цистерни складає 37,2 м/с2. Отримана величина прискорення на 7% нижче за прискорення, що виникає в конструкції без енергопоглинального матеріалу.

EN: Increased volumes of liquid cargo through the international transport corridors necessitates the introduction into service of vehicles for their transportation. To ensure the efficiency of transport of liquid cargo by the railway introduced the concept of load-bearing design tank wagon bisection. The peculiarity of tank wagon design is that the internal volume of the boiler is divided into separate sections. This solution contributes to the possibility of simultaneous transport of diverse liquids in the tank wagon, reduced costs for maintenance, as well as empty runs. To reduce the dynamic load-bearing structures of the tank car in the space between the sections and the inner shell of the boiler is placed energopoglinalnyy material. The mathematical modelling of the continuous dynamic loading of the tank wagon was carried out to justify the proposed improvement. The tank wagon was regarded as a system of several bodies: the load-bearing structure which is supported by type of bars (model 18–100) and the loading tank. The flow of the liquid cargo was described by a set of mathematical pendulums. Gasoline was taken as liquid cargo. The calculation was carried out assuming that the sections were 95% loaded. The value of the overhead impact force, which acts on the tank wagon is taken equal to 3.5 MN The determination of differential equations of motion was carried out by the method of variation of constant values and confirmed by Runge-Kutta method. Initial conditions are set equal to zero. It is found that the maximum magnitude of acceleration, which acts on the load carrying structure is 37.2 m/s2. The obtained value of acceleration is 7% lower than the acceleration occurring in the structure without energy-global material.