Визначення навантаженості несучої конструкції вагона-цистерни з пружньо-фрикційною хребтовою балкою

Abstract

UA: В статті наведені результати визначення навантаженості несучої конструкції вагона-цистерни з пружньо-фрикційною хребтовою балкою. Дослідження проведені стосовно вагона-цистерни моделі 15-1443-06, призначеного для перевезення світлих нафтопродуктів. Для визначення динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-цистерни сформовано математичну модель, яка враховує його переміщення при коливаннях підскакування. Зв'язок несучої конструкції з ходовими частинами описувався як послідовне пружне з’єднання. Вагон-цистерна при цьому розглядається як система з трьох твердих тіл – несучої конструкції та двох візків моделі 18-100 з ресорними комплектами, які мають жорсткість та коефіцієнт відносного тертя. Розв’язок системи диференціальних рівнянь руху вагона-цистерни здійснений за методом Рунге-Кутта при початкових умовах рівних нулю. Встановлено, що максимальне вертикальне прискорення, яке діє в центрі мас несучої конструкції вагона-цистерни при русі у порожньому стані складає близько 1,72 м/с2 (0,17g), що майже на 20% нижче за прискорення в типовій конструкції. Розраховано основні показники міцності несучої конструкції вагона-цистерни. При цьому застосований метод скінчених елементів, який реалізовано в програмному комплексі SolidWorks Simulation (CosmosWorks). В якості скінчених елементів використовувалися просторові ізопараметричні тетраедри. Розрахунок здійснений в квазістатиці.

EN: This article shows the results of load-carrying capacity estimation of tank wagon with lumber-friction backbar. The research was carried out on the basis of tank wagon model 15-1443-06, designed for transportation of light petroleum products. To determine the dynamic load-bearing structure of the tank wagon, a mathematical model, which takes into account its displacement during rocking motion. The connection between the supporting structure and running parts is described as the last pipeline connection. In this case the tank car is regarded as a system of three solid bodies - a load-bearing structure and two trolleys of model 18-100 with reshoring kits, which have stiffness and coefficient of wear resistance. The system of differential ratings of tank wagon's motion was developed by Runge-Kutt method under zero initial conditions. It was found that the maximum vertical acceleration, which acts in the center of mass of the load-carrying structure of the tank-car in the empty state is about 1.72 m/s2 (0,17g), which is about 20% lower than the acceleration of the standard structure. The main indicators of the strength of the load-bearing structure of the tank wagon were calculated. The method of joined elements, which is implemented in the SolidWorks Simulation (CosmosWorks) program complex, was used herewith. As lumped elements, we used spacious isoparametric tetrahedrons. The calculation was performed in quasi-statistics. It was found that the maximum equivalent loads occur in the area of the manhole placement are 173.7 MPa, which is 13% lower than in the standard structure.