Дослідження міцності каркаса вагона, критого брезентом, при сприйнятті повздовжніх навантажень

Abstract

UA: Для зменшення тари критого вагона пропонується створення на його базі вагона, критого брезентом. Прототипом вибрано критий вагон моделі 11-217. Передбачається постановку на типову раму критого вагона арок, які мають контур, подібний до кузова вагона-прототипу. Для дослідження повздовжньої динамічної навантаженості вагона проведено математичне моделювання. Дослідження проведено в плоскій системі координат – площина XZ. До уваги взято найбільш несприятливий випадок навантаження рами вагона – маневрове співударяння. При цьому враховано, що вагон має три ступені вільності та завантажений із використанням повної вантажопідйомності. Вантаж розглянуто як умовний. Переміщення вантажу відносно рами не враховувалося. Удар на раму вагона приймався як абсолютно жорсткий. Розв’язання математичної моделі здійснено в MathCad. Визначене прискорення, як складник динамічного навантаження, враховано при розрахунку на міцність каркаса кузова вагона. Створення просторової моделі каркаса вагона здійснено в SolidWorks. При її створенні враховано елементи, які жорстко взаємодіють між собою зварюванням або заклепками. Зварювальні шви до уваги не бралися, а модель розглянуто як монолітну. Розрахунок на міцність каркаса вагона здійснено в SolidWorks Simulation, який реалізує метод скінчених елементів. Проведені розрахунки показали, що максимальні напруження в каркасі вагона на 1,3% нижчі ніж допустимі й виникають у зонах взаємодії хребтової балки із шворневими. Отже, міцність каркаса при завданому режимі експлуатації дотримується. Проведені дослідження сприятимуть створенню рекомендацій щодо проєктування сучасних конструкцій критих вагонів, а також підвищенню ефективності експлуатації залізничних перевезень.

EN: To reduce the tare of a covered wagon, it is proposed to create a tarpaulin-covered wagon on its basis. Covered wagon model 11-217 was chosen as the prototype. Arches that have a contour similar to the body of the prototype wagon are expected to be placed on the typical frame of the covered wagon. Mathematical modeling was carried out to study the longitudinal dynamic loading of the wagon. The study was carried out in a flat coordinate system – the XZ plane. The most unfavorable case of load on the wagon frame is taken into account – shunting collision. At the same time, it is taken into account that the wagon has three degrees of freedom and is loaded using the full carrying capacity. The cargo is considered conditional. The movement of the load relative to the frame was not taken into account. The impact on the wagon frame was taken as absolutely hard. The mathematical model was solved in MathCad. The determined acceleration, as a component of the dynamic load, is taken into account when calculating the strength of the wagon body frame. The creation of a spatial model of the car frame was carried out in SolidWorks. During its creation, elements that rigidly interact with each other by welding or rivets were taken into account. Welding seams were not taken into account, and the model was considered monolithic. The calculation of the strength of the wagon frame was carried out in SolidWorks Simulation, which implements the finite element method. The calculations showed that the maximum stresses in the frame of the car are 1.3% lower than permissible and occur in the areas of interaction between the backbone beam and the pivot beams. Therefore, the strength of the frame under the given mode of operation is maintained.