Дослідження повздовжньої міцності рами напіввагона із рогатками в конструкції

Abstract

UA: Мета. Метою роботи є висвітлення результатів дослідження міцності рами напіввагона із рогатками в конструкції при сприйнятті повздовжніх навантажень. Методика. Для покращення міцності рами напівва-гона при експлуатаційних режимах навантажень запропоновано удосконалення її конструкції шляхом вста-новлення в консольних частинах рогаток. Рогатки працюють за принципом розкосів в рамі вагона-платформи.При цьому розкоси, що утворюють рогатку, поєднують передні упори із шворневою балкою, а також задні упори із шворневою балкою. Профілем виконання рогатки є двотавр No14. Для обґрунтування запропонованого удосконалення проведено розрахунок на міцність рами напіввагона. Графічні роботи зі створення рами відтворено у програмному комплексі SolidWorks, а сам розрахунок–у SolidWorks Simulation, який реалізує метод скінчених елементів. Розрахунковим критерієм використано критерій Мізе-са. Скінчено-елементну модель рами утворено ізопараметричними тетраедрами. При цьому розрахунок на міцність проведено на прикладі рами універсального напіввагона моделі 12–757. Результати. Виявлено, що найбільші напруження в рамі мають місце при І розрахунковому режимі (удар). Їх зосереджено в зоні взає-модії хребтової балки із шворневими. Важливо сказати, що отримані напруження нижчі за ті, що мають міс-це в типовій конструкції рами. При інших розрахункових схемах навантажень рами напруження в ній також є меншими за ті, що мають місце в типовій конструкції. Запропоноване удосконалення можливо реалізувати не тільки на стадії виготовлення напіввагона, а також і при його модернізаціях. Наукова новизна. Отрима-но закономірності розподілення напружень в рамі напіввагона із рогатками при експлуатаційних режимах.Практична значимість.Результати проведеного дослідження сприятимуть покращенню міцностінесучих конструкцій напіввагонів в експлуатації та зменшенню витрат на їх утримання. Також проведене дослі-дження сприятиме створенню напрацювань щодо проєктування вантажних вагонів із покращеними техніко-економічними показниками.

EN: Purpose. The purpose of the work is to highlight the results of the study of the strength of the open wagon frame with slings in the structure when perceiving longitudinal loads. Methodology.To improve the strength of the open wagon frame under operational load conditions, it is proposed to improve its design by installing slings in the canti-lever parts. The slings work on the principle of braces in the frame of the flat wagon. In this case, the braces that form the sling connect the front stops with the pivot beam, as well as the rear stops with the pivot beam. The sling profile is an I-beam No. 14. To substantiate the proposed improvement, a calculation of the strength of the open wagonframe was performed. Graphic work on creating the framewas reproduced in the SolidWorks software pack-age, and the calculation itself was performed in SolidWorks Simulation, which implements the finite element meth-od. The Mises criterion was used as the calculation criterion. The finite element model of the frame is formed by isoparametric tetrahedra. In this case, the strength calculation was carried out on the example of the frame of the universal open wagonmodel 12–757.Findings.It was found that the greatest stresses in the frame occur at the first designmode (impact). They are concentrated in the zone of interaction of the backbone beam with the pivots. It is important to note that the stresses obtained are lower than those found in a typical frame design.With other calcula-tion schemes of frame loads, the stresses in it are also less than those that occur in the typical design. The proposed improvement can be implemented not only at the stage of manufacturing the open wagon, but also during its mod-ernization. Originality. The regularities of stress distribution in the frame of an open wagon with slingshots under operating conditions were obtained. Practical value. The results of the conducted research will contribute to im-proving the strength of the supporting structuresof open wagonin operation and reducing the costs of their mainte-nance. The conducted research will also contribute to the creation of developments in the design of freight wagonswith improved technical and economic indicators.