Експериментальне дослідження міцності кришки люка при навантаженні від зйомного модуля для кріплення контейнерів в напіввагоні

Abstract

UA: В статті висвітлено особливості проведення експериментального дослідження міцності кришки люка при її навантаженні від зйомного модуля для кріплення контейнерів в напіввагоні. При цьому здійснено стендові випробування. Для моделювання реальної схеми закріплення кришки люка на напіввагоні створено спеціальний стенд. Визначення напружень, які виникають в кришці люка проведено методом електричного тензометрування. При цьому використано тензорезистори з базою 10 мм та опором 100 Ом. Перед початком випробувань здійснено тарирування тензорезисторів. Монтаж тензорезисторів проведено за мостовою схемою. Місця розміщення тензорезисторів на кришці люка визначено за отриманими теоретичним шляхом полями напружень. Передача навантаження на кришку люка здійснювалась через металеву пластину, ширина якої дорівнює ширині повздовжньої балки зйомного модуля. Величина навантаження контролювалася динамометром. При цьому максимальна величина навантаження прийнята рівною 6 т (60 кН), що відповідає максимально завантаженому стану контейнера типорозміру 1СС. Максимальні напруження, зафіксовані в кришці люка, склали 103,5 МПа. Ці напруження нижчі за допустимі. Для порівняльного аналізу результатів експериментальних досліджень з теоретичними, авторами проводилися варіаційні розрахунки на міцність кришки люка із використанням методу скінчених елементів. Найбільший відсоток розбіжності склав 10,4% і зафіксований при навантаженні на кришку люка у 20 кН. Отже запропонована схема кріплення контейнерів в напіввагоні дозволяє знизити напруження в кришці люка у 3 рази у порівнянні із типовою схемою взаємодії фітингів із фітинговими упорами. Результати проведених досліджень сприятимуть створенню рекомендацій щодо залучення напіввагонів до перевезень контейнерів, а відповідно підвищенню ефективності експлуатації контейнерних перевезень.

EN: The article highlights the features of conducting an experimental study of hatch cover strength of the when it is loaded by a removable module for ensuring containers in an open wagon. Bench tests were carried out. A special bench was created to simulate the real scheme of ensuring the hatch cover to an open wagon. The stresses that arise in the hatch cover were determined by the method of electrical strain gauge measurement. A strain gauge with a base of 10 mm and a resistance of 100 Ohms was used. Before the start of the tests, the strain gauge resistors were calibrated. The strain gauge resistors were installed according to a bridge scheme. The locations of the strain gauge resistors on the hatch cover were determined according to the theoretically obtained stress fields. The load was transferred to the hatch cover through a metal plate, the width of which is equal to the width of the longitudinal beam of the removable module. The load was checked by a dynamometer. In this case, the maximum load value is equal to 6 t (60 kN), which corresponds to the maximum loaded state of the 1CC container. The maximum stresses recorded in the hatch cover were 103.5 MPa. These stresses are lower than the permissible ones. For a comparative analysis of the results of experimental studies with theoretical authors, variational calculations were performed on the strength of the hatch cover using the finite element method. The largest percentage of discrepancy is 10.4% and it was identified at the load of 20 kN on the hatch cover. Thus, the proposed scheme for fastening containers in an open wagon allows reducing the stresses in the hatch cover by 3 times compared to the typical scheme of interaction of fittings with fitting stops. The results of the conducted research will contribute to the creation of recommendations for involving open wagons in container transportation, and accordingly increasing the efficiency of container transportation operations.