Аналіз міцності рами вагона-хопера двохсекційного з замкненою конструкцією хребтової балки

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/2521-1943.2022.6.1.254127

Ключові слова:

транспортна механіка, вагон-хопер, несуча конструкція, оптимізація рами, навантаженість конструкції, міцність.

Анотація

Проблематика. Забезпечення рентабельності залізничних перевезень та утримання їх лідерських позицій зумовлює необхідність введення в експлуатацію перспективних конструкцій рухомого складу. Такий рухомий склад повинен мати не тільки покращені техніко-економічні показники, а і забезпечувати мінімізацію порожніх пробігів. Тому створення перспективних конструкцій рухомого складу, призначених для одночасного перевезення різнотипних вантажів є досить актуальним питанням.

Мета. Висвітлення результатів визначення міцності рами вагона-хопера двохсекційного з замкненою конструкцією хребтової балки при основних експлуатаційних режимах навантаження.

Методика реалізації. З метою зменшення матеріалоємності рами вагона-хопера використано метод оптимізації за резервами міцності. Для цього здійснено розрахунок на міцність типової рами вагона-хопера за методом скінчених елементів, реалізованого в програмному комплексі SolidWorks Simulation. Для зменшення матеріалоємності рами вагона-хопера запропоновано використання прямокутного профілю для хребтової балки.

Результати. Обґрунтовано  використання прямокутного профілю для хребтової балки рами вагона-хопера. При цьому стає можливим зменшити її масу у порівнянні з типовим виконанням на 2,3%. Результати розрахунків на міцність рами вагона-хопера показали, що максимальні еквівалентні напруження в ній складають 341,5 МПа і не перевищують допустимих значень.

Висновки. Проведені дослідження сприятимуть створенню напрацювань щодо проектування перспективних конструкцій рухомого складу, а також підвищенню ефективності експлуатації залізничного транспорту.

 

Посилання

  1. Y. Kebal, V. Shatov, A. Tokotyev and N. Murashova, "Improving the design of hopper wagons for transporting grain", Transport Systems and Technologies, vol. 30, pp. 113–122, 2017. Available: https://tst.duit.in.ua/index.php/tst/article/view/42.
  2. I. N. Serpik, V. G. Sudarev, A. I. Tyutyunnikov and F. N. Levkovich, Evolyutsionnoye modelirovaniye v proyektirovanii nesushchikh sistem vagonov, Vestnik VNIIZhT, no. 5, pp. 21–25, 2008.
  3. D. G. Beyn, “Analiz napryazhennogo sostoyaniya nesushchego nastila pola chetyrekhosnogo poluvagona s glukhim kuzovom”, Vestnik BGTU, no. 1 (29), pp. 47–51, 2011.
  4. T. Kuczek and B. Szachniewicz, “Topology Optimization of Railcar Composite Structure”, International Journal of Heavy Vehicle Systems, vol. 22, no. 4, pp. 375-385, Jan. 2015. DOI: https://doi.org/10.1504/IJHVS.2015.073206.
  5. H.-A. Lee, S.-B. Jung, H.-H. Jang, D.-H. Shin, J. U. Lee, K. W. Kim and G.-J. Park, “Structural-optimization-based design process for the body of a railway vehicle made from extruded aluminum panels”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, vol. 230, no. 4, pp. 1283-1296, 2016. DOI: https://doi.org/10.1177/0954409715593971.
    |
  6. M. Mrzyglod and T. Kuczek, “Uniform crashworthiness optimization of car body for high-speed trains”, Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 49, no. 2, pp. 327–336, 2014. DOI: https://doi.org/10.1007/s00158-013-0972-z.
  7. A. Lovska, O. Fomin, P. Kučera and V. Píštěk, “Calculation of loads on carrying structures of articulated circular-tube wagons equipped with new draft gear concepts”, Applied Sciences, vol. 10, no. 21, p. 7441, 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/app10217441.
  8. O. Fomin, A. Lovska, I. Skliarenko and Y. Klochkov, “Substantiating the optimization of the load-bearing structure of a hopper car for transporting pellets and hot agglomerate”, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 1, no. 7 (103), pp. 65–74, 2020. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.193408.
  9. O. V. Fomin and A. O. Lovska, “Doslidzhennya dotsilʹnosti zastosuvannya kruhlykh trub v yakosti elementiv nesuchykh system zaliznychnykh vahoniv-platform”, Visnyk Skhidnoukrayinsʹkoho natsionalʹnoho universytetu imeni V. Dalya, no. 1(218), pp. 38-45, 2015.
  10. G. Vatulia, M. Rezunenko, Y. Orel and D. Petrenko, “Regression equations for circular CFST columns carrying capacity evaluation”, MATEC Web of Conferences, vol. 107, p. 00051, 2017. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201710700051.
  11. G. Vatulia, S. Komagorova and M. Pavliuchenkov, “Optimization of the truss beam. Verification of the calculation results”, MATEC Web of Conferences, vol. 230, p. 02037, 2018. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823002037.
  12. A. Lovska, O. Fomin, V. Píštěk and P. Kučera, “Dynamic load modelling within combined transport trains during transportation on a railway ferry”, Applied Sciences, vol. 10, no. 16, p. 5710, 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/app10165710.
  13. DSTU 7598:2014. Vahony vantazhni. Zahalʹni vymohy do rozrakhunkiv ta proektuvannya novykh i modernizovanykh vahoniv koliyi 1520 mm (nesamokhidnykh).
  14. GOST R 54157-2010. Truby stal'nyye profil'nyye dlya metallokonstruktsiy. Tekhnicheskiye usloviya.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-05-31

Як цитувати

[1]
О. Фомін і А. Ловська, «Аналіз міцності рами вагона-хопера двохсекційного з замкненою конструкцією хребтової балки», Mech. Adv. Technol., т. 6, вип. 1, с. 101–106, Трав 2022.

Номер

Том 6 № 1 (2022)

Розділ

Механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Олексій Фомін, Альона Ловська

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.