Дослідження навантаженості несучої конструкції напіввагона з випуклими стінами при перевезенні залізничним поромом
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2022-271-1-47-52Ключові слова:
транспортна механіка, напіввагон, несуча конструкція, динамічна навантаженість, міцність, залізнично-поромні перевезенняАнотація
В матеріалах статті проведено визначення динамічної навантаженості несучої конструкції напіввагона при пе-ревезенні залізничним поромом. В якості прототипу об-рано напіввагон моделі 12-757. Особливістю несучої конструкції напіввагона є наявність випуклих стін, що до-зволяє підвищити корисний об’єм його кузова на 8% у по-рівнянні з прототипом. Для можливості перевезення на-піввагона на залізничному поро пропонується постановку на вертикальних листах його шворневих балок листів для закріплення ланцюгових стяжок.
Для обґрунтування запропонованого рішення проведено визначення динамічної навантаженості несучої констру-кції напіввагона при перевезенні залізничним поромом мо-рем. Для цього сформовано математичну модель, яка ха-рактеризує переміщення залізничного порому з вагонами навколо повздовжньої осі (крен). Дослідження проведені стосовно залізничного порому “Герои Шипки”, що руха-ється акваторією Чорного моря. Розв’язок сформованої математичної моделі здійснений в програмному комплек-сі MathCad при початкових умовах рівних нулю. Загальна величина прискорення з урахуванням горизонтальної скла-дової прискорення вільного падіння, обумовленою кутом крену залізничного порому, склала 0,24g. Отримана вели-чина прискорення врахована при розрахунках на міцність несучої конструкції напіввагона за методом скінчених елементів, який реалізовано в програмному комплексі SolidWorks Simulation. Особливістю розрахункової моделі є те, що вона враховує навантаження, які діють на несучу конструкцію напіввагона через ланцюгові стяжки. Ре-зультати розрахунків встановили, що максимальні еквіва-лентні напруження виникають в зоні радіального приливу вузла для закріплення та складають 245,2 МПа. Однак отримані напруження не перевищують допустимих. В поперечних балках рами максимальні еквівалентні напруження склали близько 180 МПа, а в середній частині хребтової балки – близько 160 МПа.
Проведені дослідження сприятимуть забезпе-ченню без-пеки перевезень вагонів морем, скорочен-ню витрат на позапланові види їх ремонтів, екологі-чності залізнично-поромних перевезень, а також пі-двищенню ефективнос-ті їх експлуатації.
Посилання
1. Antipin D.Ya. Justification of a Rational Design of the Pivot Center of the Open-top Wagon Frame by means of Computer Simulation / Antipin D.Ya., Racin D.Yu., Shorokhov S.G. // Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 150. P. 150 – 154.
2. Chandra Prakash Shukla. Study and Analysis of Doors of BCNHL Wagons / Chandra Prakash Shukla, P. K. Bharti // International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). – 2015. – Vol. 4, Issue 04. P. 1195 – 1200.
3. Fomin O. V., Lovska A. O., Plakhtii O. A., Nerubatskyi V. P. The influence of implementation of circular pipes in load-bearing structures of bodies of freight cars on their physico-mechanical properties / Fomin O. V., Lovska A. O., Plakhtii O. A., Nerubatskyi V. P. // Scientific Bulletin of National Mining University. – 2017. Vol 6. P. 89 – 96.
4. Lovska A. O. Computer simulation of wagon body bearing structure dynamics during transportation by train ferry / A. O. Lovska // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2015. Vol. 3. P. 9 – 14.
5. Y.-G. Zhong. Fatigue Analysis of Structure of Gondola Car Body Based on Rigid-flexible Coupling Multi-body Systems. / Y.-G. Zhong, Y. Zhan, G. Zhao // 11th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI), Barcelona, Spain, 2014.
6. Y.Q. Yuan. Analysis of C80B Wagons Load-Stress Transfer Relation / Y.Q. Yuan, Q. Li, K. Ran // Applied Mechanics and Materials. – 2012. – Vol. 148-149. P. 331 – 335.
7. Sung Cheol Yoon. Evaluation of Structural Strength in Body Structure of Freight Car / Sung Cheol Yoon, Jeong Guk Kim, Chang Sung Jeon, Kang Youn Choe // Key Engineering Materials. – 2010. Vol. 417-418. P. 181 – 184.
8. Harak S. S. Structural Dynamic Analysis of Freight Railway Wagon Using Finite Element Method / Harak S. S., Sharma S. C., Harsha S. P. // Procedia Materials Science. – 2014. – Vol. 6. P. 1891–1898.
9. Фомін О. В. Концепт кузова напіввагона з випуклими стінами / О. В. Фомін, М. І. Горбунов, А. О. Ловська // Сучасні технології в науці та освіті. – 2021. С. 169 – 171. doi: https://doi.org/10.33216/MonographSNU(978-617-11-0211-8)-2021-320.
10. Lovska A. Calculation of Loads on Carrying Structures of Articulated Circular-Tube Wagons Equipped with New Draft Gear Concepts / Lovska A., Fomin O., Kučera P., Píštěk V. // Appl. Sci. – 2020. – Vol. 10(7441). doi:10.3390/app10217441.
11. Lovska A. Dynamic Load Modelling within Combined Transport Trains during Transportation on a Railway Ferry / Lovska A., Fomin O., Píštěk V., Kučera P. // Appl. Sci. – 2020. – Vol. 10(5710). https://doi.org/10.3390/app10165710.
12. Fomin O. Research into the Strength of an Open Wagon with Double Sidewalls Filled with Aluminium Foam / Fomin O., GerliciJ., Gorbunov M., Vatulia G., Lovska A., Kravchenko K. // Materials. – 2021. – Vol. 14 (12), 3420. https://doi.org/10.3390/ma14123420
13. Fomin O. Dynamics and strength of circular tube open wagons with aluminum foam filled center sills / FominO., GorbunovM., LovskaA., GerliciJ., KravchenkoK. // Materials. – 2021. – Vol. 14(8) 1915. https://doi.org/10.3390/ma14081915
14. Vatulia G.Optimization of the truss beam. Verification of the calculation results / Vatulia G., Komagorova S., Pavliuchenkov M. // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 230. 02037. doi: 10.1051/matecconf/201823002037
15. Vatulia G. L. Rationalization of cross-sections of the composite reinforced concrete span structure of bridges with a monolithic reinforced concrete roadway slab / Vatulia G. L., Lobiak O. V., Deryzemlia S. V., Verevicheva M. A., Orel Ye. F. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 664. 012014. doi:10.1088/1757-899X/664/1/012014
16. Наставление по креплению генеральных грузов при морской перевозке для т/х “Герои Шипки”. Cargo securing manual for m/v “Geroi Shipky” № 2512.02. Одесса. – 1997. 51 с.
17. ДСТУ 7598:2014. Вагони вантажні. Загальні вимоги до розрахунків та проектування нових і модернізованих вагонів колії 1520 мм (несамохідних). [Чинний від 2015-07-01]. Київ, 2015. 250 с.
18. ГОСТ 33211-2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам. [Действителенот 2016-07-01]. Москва, 2016. 54 с.
