Дослідження навантаженості несучої конструкції вагона-платформи з наповнювачем в її складових

Abstract

UA: В статті висвітлюються результати досліджень навантаженості несучої конструкції вагона-платформи з наповнювачем в й складових. Дослідження проведені стосовно вагона-платформи моделі 13-401. Для визначення динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-платформи проведено математичне моделювання. При цьому використано математичну модель, сформовану професором Г. І. Богомазом. Однак дану модель було доопрацьовано шля хом адаптації до визначення динамічної навантаженості вагона-платформи з пружно-в'язким наповнювачем в хребтовій та основних повздовжніх балках. Враховано, що вагон-платформа завантажений контейнером-цистерною типорозміру ІСС. У якості наливного вантажу прийнято бензин. Розв'язання ди ференціальних рівнянь руху здійснено за методом Рунге-Кутта в програмному комплексі Math Cad. Mаксимальні прискорення склали 35,2 м/с та виникають в момент удару. Дана величина прискорення на 3,7% нижча за ту, що отримана для несучої конструкції без наповнювача. Величина прискорення, яке діє на контейнер-цистерну дорівнює близько 40 м/с², тобто не перевищує допустиме значення. Отримані прискорення враховано при розрахунках на міцність несучої конструкції вагона-платформи. При цьому застосовано метод скінчених елементів, який реалізовано в програмному комплексі SolidWorks Simulation. Наявність наповнювача в несучій конструкції моделювалася постановкою зв'язків "пружина-демпфер" з відповідними характеристиками. Максимальні еквівалентні напруження при цьому зафіксовані в зонах взаємодії шворневих балок з хребтовою та складають близько 300 МПа, що нижче на 13% у порівнянні з типовою конструкцією. Проведені дослідження сприятимуть зменшенню пошкоджень вагонівплатформ та контейнерів при експлуатаційних режимах, а також створенню рекомендацій щодо проектування інноваційних конструкцій транспортних засобів.

EN: The paper covers the results of research on the load-bearing structure of a flatcar with filler in its components. Investigations were carried out on the platform wagon model 13-401. Mathematical modeling was carried out to determine dynamic loadbearing capacity of the flat car load-bearing structure. The mathematical model, formed by Professor G. I. Bogomaz, was used for this purpose. However, this model was further improved by means of adaptation to determination of dynamic loading of a flatcar with a rod-and-tie damper in the backbone and main overhead beams. It is taken into account that the flat wagon is loaded with a tank container of the size 1СС. Gasoline was taken as the liquid cargo. The differential flow rates were determined by the Runge-Kutta method in the MathCad software package. The maximum acceleration is 35.2 m/s² and occurs at the moment of impact. This value of acceleration is 3.7% lower than the one obtained for the load-bearing structure without the damper. The value of acceleration, which acts on the tank container is close to 40 m/s, that is not exceeding the allowable value. The acceleration taken into account when calculating the strength of the load-bearing structure of the flat wagon. The method of joined elements was used, which is implemented in the SolidWorks Simulation software package. The presence of the load-carrier in the load-carrying structure was modeled by making the "spring-dampener" links with the appropriate characteristics. The maхітит equivalent tension in this case exerted in the areas of interaction between the kingpin beams with the backbone structure and is close to 300 MPa, which is lower by 13% compared with the standard design. The conducted research will contribute to the reduction of damage of flat wagons and containers under operating conditions as well as to the development of recommendations on the design of innovative structures of transport vehicles.The conducted research will contribute to the creation of guidelines on the design of innovative structures ofthe vehicle fleet and increasing the efficiency of its functioning.