Брянск, Брянская область, Россия
Брянск, Брянская область, Россия
Брянск, Брянская область, Россия
Брянск, Брянская область, Россия
УДК 629.4.023.14 Кузовы
ББК 392 Железнодорожный транспорт
Проведен анализа отечественного и мирового опыта повышения жесткости несущих конструкций кузовов транспортных средств в виде подкрепленной оболочки с вырезом. На основе проведенного анализа в качестве перспективных приняты подходы, связанные с усилением рамы вагона дополнительными продольными элементами и несущими перегородками. Рассмотрены варианты установки одной, двух, а также вариант с двумя перегородками, связанными между собой продольными элементами. В качестве критерия выбора рационального конструктивного исполнения, повышения жесткости несущей конструкции кузова приняты первая частота изгибных колебаний кузова, максимальные напряжения, действующие в зоне усиления конструкции, а также величина увеличения массы, связанная с введением усилений. Объектом исследования принята несущая конструкция кузова спального пассажирского вагона модели 61-4517 производства ОАО «Тверской вагоностроительный завод». Проанализировав несущую конструкцию кузова вагона, предложены четыре варианта усиления несущей системы. Для каждого из них рассмотрены от четырех до десяти конструктивных исполнений, отличавшихся выбором различных профилей их формирования. Анализ эффективности в рамках принятых критериев выполнялся методами компьютерного моделирования с использованием современных промышленных программных комплексов, реализующих метод конечных элементов. Разработана детализированная пространственная пластинчатая конечноэлементная модель кузова. В качестве отдельных конечных элементов включено тяжеловесное оборудование, а также конструкции интерьера пассажирского салона. Верификация результатов, получаемых с использованием разработанной модели, выполнена данными стендовых натурных испытаний кузова пассажирского вагона. Для каждого варианта и конструктивного исполнения получены значения первой собственной частоты изгибных колебаний кузова, величины максимальных напряжений, возникающих в конструкции при действии нормативных усилий, а также величина увеличения массы несущей конструкции. Анализ полученных вариантов позволил определить рациональный вариант и его конструктивное исполнение, обеспечивающее повышение жесткости несущей конструкции кузова, снижение действующих напряжений при минимальном увеличении массы металлоконструкции.
кузов, вагон, конструкция, жесткостные свойства, частота, колебания, решения
1. Вибрации в технике: справочник в 6 т. Т. 6. Защита от вибрации и ударов / В. К. Асташев, В. И. Бабицкий, И. И. Быховский и др.; под ред. К. В. Фролова. М.: Машиностроение, 1995. - 456 с.
2. W. Sun, J. Zhou, D. Gong, T. You Analysis of modal frequency optimization of railway vehicle car body. Advances in Mechanical Engineering 2016, Vol. 8(4). P. 1-12.
3. Светлов, В.И. Технические решения по механике пассажирских вагонов. Методы обоснования [Текст]/ В.И. Светлов. М.: Глобус, 2002. - 200 с.
4. Jamadar, A. M. Parametric study of castellated beam with circular and diamond shaped openings/ A. M. Jamadar, P. D. Kumbhar// International Research Journal of Engineering and Technology, 2015. Vol. 2. № 2. PP. 715-722.
5. Kaveh, A. Cost optimization of castellated beams using charged system search algorithm/ A. Kaveh, F. Shokohi// Transactions of Civil Engineering. 2014. Vol. 38. № С1. PP. 235 - 249.
6. Горохова, М.В. Динамическая жесткость пластин с вырезами [Текст]/ М.В. Горохова// Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. 2004. № 10. - С. 11-14.
7. Carlbom, P. Carbody and Passengers in Rail Vehicle Dynamics/ Doctoral thesis. Stockholm, 2000. - 107 p.
8. Гончаров, П.С. NX Advanced Simulation. Практическое пособие / П.С. Гончаров, И.А. Артамонов, Т.Ф. Халитов, С.В. Денисихин, Д.Е. Сотник. М.: МДК Пресс, 2014. - 112 с.
9. Ashurkova, S.N. Methods of analysis of the impact of design features of bodies of passenger cars on their stiffness and strength characteristics / S.N Ashurkova, V.V. Kobishchanov, E.V. Kolchina// Procedia Engineering, 2017. T. 206. Р. 1623-1628.
10. Ашуркова, С.Н. Обоснование конечно-элементной модели для исследования напряженно-деформированного состояния кузова пассажирского вагона [Текст]/ С.Н. Ашуркова, А.М. Высоцкий// Молодые ученые - ускорению научно-технического прогресса в XXI веке: сборник материалов IV Всероссийской научно-технической конференции аспирантов, магистрантов и молодых ученых с международным участием. - Ижевск: ИННОВА, 2016. - С.880-885.
11. Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ГосНИИВ. ВНИИЖТ, 1983. - 260 с.
