Дослідження міцності кузова піввагона в процесі його очищення накладними вібромашинами

Галан К.І., спеціаліст

Кузьменко М.О., спеціаліст

Науковий керівник – доцент, к.т.н Романович Є.В.

Харківська державна академія залізничного транспорту

Підприємствами Укрзалізниці щорічно переробляється близько 20….22 тис. піввагонів з насипними вантажами. Переважна частка цих піввагонів розвантажуються самопливом через відкриті розвантажувальні люки. Але при такому способі розвантаження в кузовах піввагонів залишається від кілька сот кілограм до 15…20 тонн. Тому виникає

необхідність в проведенні очищення кузовів піввагонів від залишків насипних вантажів.

Для механізації цього важкого і небезпечного для людини процесу на замовлення Укрзалізниці в Українській державній академії залізничного транспорту розробляється нова високоефективна накладна вібраційна машина. Враховуючі вимоги чинних нормативних документів [5] виникає необхідність в перевірці вже на стадії проектування показників збереження

рухомого складу під час його очищення запропонованою вібромашиною.

Розрахунок конструкції виконаний в програмному комплексі ЛІРА із застосуванням просторової кінцево-елементної розрахункової схеми. Моделювання виконувалося із залученням універсальних кінцевих елементів – оболонки №41, 42, 44 (далі – КЕ), які мають, відповідно, прямокутну, трикутну, і чотирикутну плоску форму. В параметри жорсткості даних КЕ входять:

- модуль пружності (E);

- коефіцієнт Пуассона (n);

- товщина стінки (Н);

- питома вага матеріалу (R_о).

Унаслідок малих переміщень розрахунок припускає пряму пропорційність між навантаженнями і переміщеннями, а також між напруженнями (зусиллями) і деформаціями у відповідності до лінійного закону Гука. Також справедливі принцип суперпозиції і незалежності дії сил.

Загальна кількість вузлів в розрахунковій схемі складає більше 75 тисяч, а елементів – більше 77 тисяч. Загальний вид розрахункової моделі представлений на рис. 1 і 2.

Рисунок 1 – Загальний вигляд кінцево-елементної моделі кузова

піввагона

Рисунок 2 – Вид з середини кінцево-елементної моделі кузова

піввагона

Розрахункова схема складається з шести блоків:

- елементи хребтової балки;

- поперечні балки;

- стійки;

- нижній обв'язувальний пояс;

- верхній обв'язувальний пояс;

- обшивка.

Стиковка здійснюється жорстко в суміжних вузлах відповідних блоків. Ця схема виключає появу зсувів між блоками. Наприклад, на рис.3 наведений фрагмент моделі без обшивки.

Результати розрахунку представлялися у вигляді полів еквівалентних напружень N_е, отриманих із залученням енергетичного критерію.

Для перевірки адекватності розробленої моделі були проведені три серії тензометричних вимірювань на натурних зразках піввагонів в процесі їх очищення за допомогою накладної вібромашини ВНР-2009 розробки УкрДАЗТ (рис. 4). Загалом вимірювання напружень були проведені на 15 піввагонах.

Рисунок 3 – Фрагмент кінцево-елементна моделі кузова піввагона

без обшивки

Результати розрахунку представлялися у вигляді полів еквівалентних напружень N_е, отриманих із залученням енергетичного критерію.

Для перевірки адекватності розробленої моделі були проведені три серії тензометричних вимірювань на натурних зразках піввагонів в процесі їх очищення за допомогою накладної вібромашини ВНР-2009 розробки УкрДАЗТ (рис. 4). Загалом вимірювання напружень були проведені на 15 піввагонах.

Рисунок 4 – Вимірювання напружень в елементах кузова піввагона

під час його очищення вібромашиною ВНР-2009

Для вимірювань була задіяна наступна апаратура:

- мобільна система збору тензометричних даних LTR-212/U-1 (рис.5) Галузевої науково-дослідної лабораторії механізації вантажно-розвантажувальних робіт УкрДАЗТ;

- тензодатчики 2ПКП-15 200В;

- екранований дріт "вита пара" категорії 5е;

- програма PowerGraph для реєстрації та статистичної обробки результатів вимірювань.

Рисунок 5 – Мобільна система збору тензометричних даних

LTR-212/U-1

Висновки

Результати вимірювань показали задовільну збіжність з результатами теоретичних розрахунків. Розбіжність становила від 7 до 20 % і може бути пояснена розбіжністю конструкцій піввагонів, охоплених при вимірюваннях, а також їх різним технічним станом.

На підставі наведеного вище можна вважати, що запропонована кінцево-елементна модель кузова піввагона може бути використана для попередньої оцінки впливу роботи накладних вібромашин, що проектуються, на піввагони.

Дата добавления: 2015-07-16