Дослідження вертикальної навантаженості вагона-хопера двохсекційного

Abstract

UA: У статті наведені результати дослідження вертикальної навантаженості вагона-хопера двохсекційного. Особливістю несучої конструкції вагона є те, що вона розділена на дві окремі секції, що сприяє можливості здійснення перевезень різнотипних вантажів у ньому. В зонах обпирання секцій вагона-хопера на середню частину рами встановлена балка прямокутного перерізу для забезпечення відповідної жорсткості конструкції. При проектуванні вагона у якості прототипу обрано вагон-хопер моделі 20-9749, побудови ДП "Укрспецвагон" (Україна). Для визначення основних показників динаміки вагона проведено математичне моделювання в плоскій системі координат. До уваги прийняті поступальні та кутові переміщення вагона у вертикальній площині. Враховано, що вагон рухається у порожньому стані стиковою нерівністю. Колія при цьому має пружно-в’язкі властивості. В моделі враховано технічні характеристики візків моделі 18-100. Визначення інерційних коефіцієнтів несучої конструкції здійснено за допомогою опцій програмного комплексу SolidWorks, де побудовано просторову модель кузова. Розв’язок математичної моделі здійснений за методом Рунге-Кутта в програмному комплексі MathCad. Початкові переміщення та швидкості прийняті рівними нулю. Результати розрахунків встановили, що всі досліджувані показники динаміки знаходяться в межах допустимих. Прискорення, які діють на несучу конструкцію в центрі мас склали 5,2 м/с2 (0,53g), прискорення в зонах спирання несучої конструкції на візки дорівнюють 8,4 м/с2 (0,86g). Сили, що діють в ресорному підвішуванні візків складають 42,7 кН. Коефіцієнт вертикальної динаміки дорівнює 0,6. Рух вагона оцінюється як “добрий”. Проведені дослідження сприятимуть підвищенню ефективності експлуатації вагонів-хоперів, а також створенню напрацювань щодо проектування їх перспективних конструкцій.

EN: The article presents the results of the study of the vertical load of a two-section hopper car. The peculiarity of the load-bearing structure of the car is that it is divided into two separate sections, which facilitates the possibility of transportation of various types of cargo in it. In the support areas of the hopper sections, a rectangular beam is installed on the middle part of the frame to ensure the appropriate rigidity of the structure. When designing the car, a hopper car model 20-9749, built by Ukrspetsvagon (Ukraine), was chosen as a prototype. Mathematical modeling in a flat coordinate system was performed to determine the main indicators of car dynamics. The translational and angular movements of the car in the vertical plane are taken into account. It is taken into account that the car moves in an empty state with butt roughness. The track has elastic and viscous properties. The model takes into account the technical characteristics of trolleys model 18-100. The inertial coefficients of the load-bearing structure were determined using the options of the SolidWorks software package, where a spatial model of the body was built. The solution of the mathematical model was carried out by the Runge-Kutta method in the MathCad software package. Initial displacements and velocities are assumed to be zero. The results of the calculations showed that all the studied indicators of the dynamics are within acceptable limits. The accelerations acting on the load-bearing structure in the center of mass were 5.2 m/s2 (0.53g), the accelerations in the zones of support of the load-bearing structure on the carts are 8.4 m/s2 (0.86 g). The forces acting in the spring suspension of the trolleys are 42.7 kN. The coefficient of vertical dynamics is equal to 0.6. The movement of the car is assessed as "good". The conducted researches will promote increase of efficiency of operation of hopper cars, and also creation of developments concerning designing of their perspective designs.