Визначення вертикальних прискорень несучої конструкції вагона-платформи з в’язкими зв’язками у повздовжніх балках

Abstract

UA: Розвиток та успішне функціонування залізничної галузі вимагає впровадження в експлуатацію інноваційних конструкцій рухомого складу. Досягти цього можливо за рахунок використання нових технічних рішень на стадії проектування несучих конструкцій вагонів із використанням принципів мультифункціональності (можливості виконувати декілька функцій). Для зменшення динамічної навантаженості несучих конструкцій вагонів і покращення втомної міцності пропонується впровадження в них матеріалів із в’язкими властивостями. Таке рішення реалізоване на прикладі довгобазної несучої конструкції вагона-платформи для перевезення контейнерів моделі 13-7024 побудови ПАТ «КВБЗ». Розміщення в’язких елементів передбачається у повздовжніх балках рами як основних несучих елементів. Для цього пропонується заміна основних повздовжніх балок рами балками П-подібного профілю, перекритими горизонтальними листами. Усередині профілю розміщується матеріал із в’язкими властивостями. Передбачається гасіння динамічних навантажень, які діють на несучу конструкцію, за рахунок сил в’язкого опору, що виникають в основних повздовжніх балках рами. Для визначення динамічної навантаженості вагона-платформи із в’язкими зв’язками у повздовжніх балках проведено математичне моделювання. Дослідження проведені у плоскій системі координат – площині XZ. Розв’язок диференціальних рівнянь руху здійснений у програмному комплексі MathCad. Прискорення, які діють на несучу конструкцію вагона-платформи, склали близько 2,1 м/с2 (≈ 0,2g) і не перевищують допустимі значення відповідно до нормативної документації. Проведені дослідження сприятимуть створенню інноваційних конструкцій рухомого складу, зменшенню його динамічної навантаженості в експлуатації, покращенню втомної міцності, а також підвищенню ефективності використання залізничного транспорту.

EN: The development and successful operation of the railway industry requires the introduction of innovative rolling stock structures. This can be achieved through the use of new technical solutions at the design stage of load-bearing structures of wagons using the principles of multifunctionality (the ability to perform several functions). To reduce the dynamic load on the load-bearing structures of wagons, and as a consequence to improve the fatigue strength, it is proposed to introduce materials with viscous properties. This solution is implemented on the example of a long-base load-bearing structure of a flat wagon for transportation of containers of model 13-7024 of construction PUBLIC JOINT STOCK COMPANY “KVBZ”. The placement of viscous elements is provided in the longitudinal beams of the frame as its main supporting elements. For this purpose, it is proposed to replace the main longitudinal beams of the frame with beams of U-shaped profile, covered with horizontal sheets. In the middle of the profile is a material with viscous properties. This provides for the damping of dynamic loads acting on the load-bearing structure, due to the forces of viscous resistance arising in the main longitudinal beams of the frame. To determine the dynamic load of the flat wagon with viscous connections in the longitudinal beams, mathematical modeling was performed. The research was conducted in a flat wagon coordinate system – the XZ plane. The solution of differential equations of motion is carried out in the MathCad software package. The accelerations acting on the load-bearing structure of the flat wagon were about 2.1 m/s2 (≈ 0.2 g) and do not exceed the permissible values in accordance with the regulatory documentation. The conducted researches will promote creation of innovative designs of a rolling stock, reduction of its dynamic loading in operation, and accordingly and improvement of fatigue strength, and also increase of efficiency of use of railway transport.