Дослідження напруженого стану несучої конструкції напіввагона при розморожуванні в ньому вантажу
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2022-271-1-53-57Ключові слова:
транспортна механіка, напіввагон, несуча конструкція, міцність, навантаженість кузова, температурний впливАнотація
В матеріалах статті наведені результати дослідження напруженого стану несучої конструкції напіввагона при розморожуванні в ньому вантажу. В якості прототипу обрано універсальний напіввагон моделі 12-757 побудови ПАТ “КВБЗ”. Просторову модель напіввагона створено в програмному комплексі SolidWorks. При побудові просторової моделі несучої конструкції напіввагона враховано елементи конструкції, які жорстко взаємодіють між собою – зварюванням або заклепками, тобто в моделі не враховано кришки розвантажувальних люків.
Для визначення температурного впливу на несучу конструкцію напіввагона здійснено розрахунок за методом скінчених елементів, який реалізовано в програмному комплексі SolidWorks Simulation (CosmosWorks). Враховано, що напіввагон завантажений кам’яним вугіллям. В якості матеріалу несучої конструкції напіввагона застосовано сталь марки 09Г2С з межею плинності 345 МПа та межею міцності 490 МПа. Скінчено-елементу модель несучої конструкції напіввагона утворено ізопараметричними тетраедрами, оптимальну чисельність яких визначено графоаналітичним методом. На підставі проведених розрахунків встановлено, що максимальні еквівалентні напруження в несучій конструкції напіввагона знаходяться в межах допустимих при температурі розморожування вантажу до 91°С. При цьому максимальні еквівалентні напруження зафіксовані в зоні взаємодії обв’язування нижнього з обшивкою та дорівнюють 343,8 МПа. Максимальні переміщення в несучій конструкції напіввагона виникають в середній частині рами та складають 3,6 мм. Визначено найбільш навантажені зони несучої конструкції напіввагона при розморожуванні вантажу. До таких зон відноситься обшивка бокових та торцевих стін.
Для забезпечення збереження несучих конструкцій напіввагонів при розморожуванні вантажів в них необхідним є дотримання безпечного температурного режиму або впровадження термостійких складових у їх несучі конструкції.
Проведені дослідження сприятимуть створенню напрацювань щодо проектування сучасних конструкцій вантажних вагонів з покращеними техніко-економічними показниками.
Посилання
1. Парунакян В. Э.Методика определения продолжительности разогрева грузов в конвективных гаражах размораживания / Парунакян В. Э., Дженчако В. Г. // Вісник Приазовського державного технічного університету. – 2004. – Вип. 14. – С. 319 – 322.
2. Парунакян В. Э. Определение продолжительности разогрева груза в вагонах на основе меода планирования эксперимента / Парунакян В. Э., Дженчако В. Г. // Вісник Приазовського державного технічного університету. – 2006. – Вип. 16. – С. 233 – 239.
3. Беляев Н. Н. Численный расчет процесса размораживания груза в полувагоне / Беляев Н. Н., Карпо А. А. // Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия: Безопасность жизнедеятельности. – 2015. – Вып. 83. – С. 29 – 33.
4. 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.
5. 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.
6. Hyun-Ah Lee. Structural-optimization-based design process for the body of a railway vehicle made from extruded aluminum panels / Hyun-Ah Lee, Seong-Beom Jung, Hwan-Hak Jang, Dae-Hwan Shin, Jang Uk Lee, Kwang Woo Kim, Gyung-Jin Park // Journal of Rail and rapid transit. – 2016. – No. 11.
7. Fomin O. Research into the Strength of an OpenWagon with Double Sidewalls Filled with Aluminium Foam / Fomin O., Gerlici J., Gorbunov M., Vatulia G., Lovska A., Kravchenko K. // Materials. – 2021. – Vol. 14 (12). 3420. doi: https://doi.org/10.3390/ma14123420
8. Fomin O. Dynamics and strength of circular tube open wagons with aluminum foam filled center sills / Fomin O., Gorbunov M., Lovska A., Gerlici J., Kravchenko K. // Materials. – 2021. – Vol. 14(8). 1915. https://doi.org/10.3390/ma14081915
9. Конструирование и расчет вагонов / Лукин В. В., Шадур Л. А., Котуранов В. И., Хохлов А. А., Анисимов П. С. – М.: УМК МПС России, 2000. – 731 с.
10. O. Fomin. Determining the dynamic loading on an open-top wagon with a two-pipe girder beam / O. Fomin, A. Lovska, O. Daki, V. Bohomia, O. Tymoshchuk, V. Tkachenko // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2019. – № 3/7 (99) – P. 18 – 25. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.166329
11. Alyona Lovska. Dynamic load modelling within combined transport trains during transportation on a railway ferry / Alyona Lovska, Oleksij Fomin, Vaclav Pistek, Pavel Kucera // Applied Sciences. – 2020. – Vol. 10(16). 5710. doi:10.3390/app10165710
12. 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.
13. 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
14. Vatulia G. Regression equations for circular CFST columns carrying capacity evaluation / Vatulia G., Rezunenko M., Orel Y., Petrenko D. // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 107. 00051.
15. 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.
16. ГОСТ 33211-2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам. [Действителенот 2016-07-01]. Москва, 2016. 54 с.
