Комп’ютерне моделювання температурної навантаженості несучої конструкції вагона-хопера

Автор(и)

  • О.В. Фомін Державний університет інфраструктури та технологій, м. Київ, Україна
  • А.О. Ловська Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна
  • С.С. Сова Cхідноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, м. Сєвєродонецьк, Україна
  • А.С. Литвиненко Cхідноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, м. Сєвєродонецьк , Україна

DOI:

https://doi.org/10.32782/2225-6733.44.2022.10

Ключові слова:

транспортна механіка, вагон-хопер, несуча конструкція, міцність, навантаженість кузова, температурний вплив

Анотація

В статті наведені результати комп’ютерного моделювання температурної навантаженості несучої конструкції вагона-хопера. Для цього створено просторову модель несучої конструкції вагона-хопера в програмному комплексі SolidWorks. В якості прототипу обраний вагон-хопер моделі 20-9749, побудови ДП "Укрспецвагон" та призначений для перевезення окатишів та гарячого агломерату. Розрахунок на міцність несучої конструкції вагона-хопера проведений за методом скінчених елементів, який реалізовано в програмному комплексі CosmosWorks. При складанні розрахункової схеми враховано температурний вплив від перевозимого вантажу на внутрішню поверхню кузова вагона-хопера. Результати розрахунку показали, що максимальні еквівалентні напруження в несучій конструкції вагона-хопера становлять близько 340 МПа і зосереджені в зоні взаємодії хребтової балки зі шворневою. Максимальні напруження в несучій конструкції вагона-хопера, які зумовлені температурним навантаженням виникають у вертикальних стійках та горбилі і складають 335 МПа, що на 3% нижче за напруження плинності матеріалу конструкції. Визначено вплив температурного навантаження на показники міцності несучої конструкції вагона-хопера. Встановлено, що дана залежність є лінійною. Максимальні еквівалентні напруження при температурі перевозимого вантажу у 700°С майже дорівнюють межі плинності матеріалу конструкції. При незначному збільшенні температурного впливу на несучу конструкцію її показники міцності не будуть забезпечуватися. Тому виникає необхідність удосконалення несучої конструкції вагона-хопера для забезпечення його міцності в експлуатації. Проведені дослідження сприятимуть створенню напрацювань щодо проектування сучасних конструкцій вантажних вагонів з покращеними техніко-економічними показниками

Біографії авторів

О.В. Фомін , Державний університет інфраструктури та технологій, м. Київ

Доктор технічних наук, професор

А.О. Ловська , Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків

Доктор технічних наук, доцент

С.С. Сова , Cхідноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, м. Сєвєродонецьк

Аспірант

А.С. Литвиненко , Cхідноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, м. Сєвєродонецьк

Аспірант

Посилання

Конструирование и расчет вагонов / В.В. Лукин, Л.А. Шадур, В.И. Котуранов, А.А. Хохлов, П.С. Анисимов. – М. : УМК МПС России, 2000. – 731 с.

Путято А.В. Прогнозирование остаточного ресурса вагона хоппер-дозатора после длительной эксплуатации с учетом фактических физико-механических характеристик материала несущей конструкции / А.В. Путято, Е.Н. Коновалов, П.М. Афанаськов // Механика машин, механизмов и материалов. – 2016. – № 1(34). – C. 26-35.

Удосконалення конструкції вагона-хопера для перевезення зерна / Ю.В. Кебал, В.А. Шатов, О.М. Тьокотєв, Н.Г. Мурашова // Збірник наукових праць ДЕТУТ. – 2017. – Bип. 30. – С. 113-122. – (Серія: Транспортні системи і технології).

Kuczek T. Topology Optimization of Railcar Composite Structure / T. Kuczek, B. Szachniewicz // OPT-i 2014 – 1st International Conference on Engineering and Applied Sciences Optimization, Proceedings. – 2014. – Pp. 1-9. – Mode of access: https://doi.org/10.1504/IJHVS.2015.073206.

Бейн Д.Г. Анализ напряженного состояния несущего настила пола четырехосного полувагона с глухим кузовом / Д.Г. Бейн // Вестник Брянского государственного технического университета. – 2011. – № 1(29). – С. 47-51.

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 and Gyung-Jin Park // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. – 2016. – Vol. 230, iss. 4. – Pp. 1283-1296. – Mode of access: https://doi.org/10.1177/0954409715593971.

Substantiating the optimization of the loadbearing structure of a hopper car for transporting pellets and hot agglomerate / O. Fomin, A. Lovska, I. Skliarenko, Yu. Klochkov // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2020. – № 1/7(103) – Pp. 65-74. – Mode of access: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.193408.

Determination of the dynamic load of the carrying structure of the hopper wagon with the actual dimensions of structural elements / O. Fomin, A. Lovska, P. Skok, I. Rogovskii // Technology audit and production reserves. – 2021. – № 1/1(57). – Рp. 6-11. – Mode of access: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.225458.

Lovska A. A new fastener to ensure the reliability of a passenger coach car body on a railway ferry / A. Lovska, O. Fomin // Acta Polytechnica. – 2020. – Vol. 60, iss. 6. – Pp. 478-485. – Mode of access: https://doi.org/10.14311/AP.2020.60.0478.

Dynamic load modelling within combined transport trains during transportation on a railway ferry / A. Lovska, O. Fomin, V. Píštěk, P. Kučera // Applied Science. – 2020. – №10, 5710. – Pp. 1-15. – Mode of access: https://doi.org/10.3390/app10165710.

Fomin O. Establishing patterns in determining the dynamics and strength of a covered freight car, which exhausted its resource / O. Fomin, A. Lovska // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2020. – Vol. 6, no. 7 (108). – Pp. 21-29. – Mode of access: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217162.

Rationalization of cross-sections of the composite reinforced concrete span structure of bridges with a monolithic reinforced concrete roadway slab / G.L. Vatulia, O.V. Lobiak, S.V. Deryzemlia, M.A. Verevicheva, Ye.F. Orel // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 664, 012014. – Pp. 1-9. – Mode of access: https://doi.org/10.1088/1757-899X/664/1/012014.

Vatulia G. Optimization of the truss beam. Verification of the calculation results / G. Vatulia, S. Komagorova, M. Pavliuchenkov // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 230, 02037. – Pp. 1-8. – Mode of access: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823002037.

ДСТУ 7598:2014. Вагони вантажні. Загальні вимоги до розрахунків та проектування нових і модернізованих вагонів колії 1520 мм (несамохідних). – Введ. 2015-07-01. – Київ, 2015. – 162 с.

ГОСТ 33211-2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам. – Введ. 2016-07-01. – M. : Стандартинформ, 2016. – 54 с.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-05-26

Як цитувати

Фомін , О., Ловська , А., Сова , С., & Литвиненко , А. (2022). Комп’ютерне моделювання температурної навантаженості несучої конструкції вагона-хопера. Вісник Приазовського Державного Технічного Університету. Серія: Технічні науки, (44), 81–89. https://doi.org/10.32782/2225-6733.44.2022.10

Номер

Розділ

273 Залізничний транспорт