Особливості визначення показників міцності кузова напіввагона при перевезенні в ньому контейнерів

Abstract

UA: В матеріалах статті досліджено динамічну навантаженість та міцність несучої конструкції напіввагона при перевезенні в ньому контейнерів. Для визначення прискорень, які діють на несучу конструкцію напіввагона проведено математичне моделювання його динамічної навантаженості за умови руху у складі поїзда. При цьому прийнято до уваги наявність трьох ступенів вільності напіввагона та контейнерів, які характеризують повздовжнє, кутове навколо поперечної осі та вертикальне переміщення. В моделі враховано, що контейнери мають однакову завантаженість вантажем, не мають власного ступеня вільності та повторюють траєкторію переміщень напіввагона. Переміщення вантажу у контейнері до уваги не приймалося. Розв’язок математичної моделі здійснено в програмному комплексі MathCad, який реалізує метод Рунге – Кутта. Отримана величина прискорення, як складова динамічного навантаження, врахована при розрахунку на міцність несучої конструкції напіввагона. При цьому застосовано метод скінчених елементів, який реалізовано у SolidWorks Simulation. Результати проведених розрахунків показали, що перевезення контейнерів з використанням зазначеної схеми закріплення є допустимим. Однак в умовах наднормованих режимів, тобто коли повздовжня сила на передні упори при “ривку” буде перевищувати 2,5 МН, дана величина напружень відповідно збільшиться. Тому при подальших дослідженнях в цьому напрямку необхідно приділити увагу даній розрахунковій схемі. Проведені дослідження сприятимуть підвищенню ефективності експлуатації контейнерних перевезень та транспортної галузі в цілому. Також результати досліджень будуть корисними напрацюваннями при проєктуванні транспортних засобів модульного типу.

EN: In the materials of the article, the dynamic load and strength of the load-bearing structure of the open wagon when transporting containers in it are investigated. To determine the accelerations that act on the supporting structure of the open wagon, mathematical modeling of its dynamic load under the conditions of movement as part of the train was carried out. At the same time, the presence of three degrees of freedom of the open wagon and containers is taken into account, which characterize the longitudinal, angular around the transverse axis and vertical movement. The model takes into account that the containers have the same load, do not have their own degree of freedom, and repeat the trajectory of the open wagon. The movement of the cargo in the container was not taken into account. The mathematical model was solved in the MathCad software complex, which implements the Runge-Kutta method. The obtained acceleration value, as a component of the dynamic load, is taken into account when calculating the strength of the supporting structure of the open wagon. At the same time, the finite element method, which is implemented in SolidWorks Simulation, is used. The results of the calculations showed that the transportation of containers using the specified fastening scheme is permissible. However, in conditions of over-normal conditions, i.e. when the longitudinal force on the front stops during a "jerk" will exceed 2.5 MN, this amount of stress will increase accordingly. Therefore, in further research in this direction, it is necessary to pay attention to this calculation scheme. The conducted research will contribute to the improvement of the efficiency of the operation of container transportation and the transport industry as a whole. Also, the research results will be useful for designing modular vehicles.