Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. постановка задачи исследования 8
1.1. Обзор и анализ исследований по оценке остаточного ресурса и продлению сроков службы вагонов-минераловозов 8
1.2. Постановка задач исследования 14
2. Разработка методики оценки технического состояния и технологии производства КРП хопперов-минераловозов 16
2.1. Основные принципы конструктивного построения вагонов хопперов 16
2.2. Анализ технического состояния вагонов-минераловозов и методика оценки их остаточного ресурса 24
2.3. Разработка технологии производства КРП вагонов-минераловозов 50
2.4. Выводы по разделу 2 55
3. Теоретические исследования прочности, устойчивости и долговечности хопперов-минераловозов 56
3.1. Исследования прочности и устойчивости вагона-хоппера при номинальных толщинах элементов рамы и кузова 56
3.2. Исследование усталостной прочности вагона-хоппера 78
3.3. Исследования напряжённого состояния и устойчивости элементов вагона-хоппера при различной степени коррозионного износа его конструктивных элементов 88
3.4. Выводы по разделу 3 94
4. Экспериментальные исследования нагруженности и остаточного ресурса хоппера-минераловоза после проведения КРП 96
4.1. Разработка методики и проведение экспериментальных исследований по оценке напряженно-деформированного состояния вагона-минераловоза, прошедшего КРП 97
4.2. Разработка методики и проведение ударных ресурсных испытаний вагона-минераловоза, прошедшего КРП 113
4.3. Выводы по разделу 4 127
Заключение по диссертации 128
Список использованных источников 130
Приложение
- Анализ технического состояния вагонов-минераловозов и методика оценки их остаточного ресурса
- Разработка технологии производства КРП вагонов-минераловозов
- Исследования напряжённого состояния и устойчивости элементов вагона-хоппера при различной степени коррозионного износа его конструктивных элементов
- Разработка методики и проведение ударных ресурсных испытаний вагона-минераловоза, прошедшего КРП
Введение к работе
Актуальность проблемы. Железнодорожный транспорт России в настоящее время занимает ведущее место на рынке транспортных услуг, выполняя свыше 80% грузооборота. По прогнозам ОАО «РЖД» на период до 2010 года ожидается ежегодное увеличение объёмов отправления грузов по сети железных дорог. Успешная реализация данной задачи в отрасли напрямую зависит от эффективности и надёжности работы вагонного парка, как ключевого в цепи организации перевозочного процесса.
Согласно Федеральной программе «Модернизация транспортной системы России» техническое состояние многих вагонов, в том числе специализированных, подходит к критическому уровню. Отсутствие в последние годы систематического пополнения вагонного парка новым подвижным составом привело к значительному старению вагонов, увеличению эксплуатационных и ремонтных затрат, ухудшению показателей безопасности движения.
В настоящее время для полного удовлетворения потребностей в перевозках ощущается нехватка отдельных видов вагонов. Так, дефицит вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений в рабочем парке Российских железных дорог составляет порядка 8 тыс. вагонов, а к 2010 году, по данным ОАО «РЖД», нехватка данного подвижного состава может составить уже 29 тыс. вагонов. Закупка новых вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений практически не производилась с 1993 г., поэтому парк вагонов данного типа интенсивно стареет и к 2010 году срок службы истечёт примерно у 32 % вагонов-минераловозов.
Одним из кардинальных направлений по обеспечению потребностей в подвижном составе Федеральной программой «Модернизация транспортной системы России» предусматривается производство капитального ремонта вагонов с продлением срока их полезного использования (КРП). Предполагается, что такой вид ремонта позволит значительно снизить
расходы на пополнение вагонного парка в ближайшей перспективе и обеспечить необходимые объёмы перевозок. Поэтому оценка остаточного ресурса и продление срока службы хопперов-минераловозов путём производства КРП является актуальным и отвечающим насущным задачам, стоящим перед железнодорожным транспортом России.
Целью работы является теоретическая и экспериментальная оценка технического состояния хопперов-минераловозов, расчёт их остаточного ресурса и разработка технологии капитального ремонта с продлением срока полезного использования.
Научная новизна выполненных исследований заключается в следующем:
Разработана конечно-элементная модель вагона-минераловоза, позволяющая проводить уточнённую оценку напряжённо-деформированного состояния с учётом изменения геометрических и механических характеристик элементов вагона за время его эксплуатации.
Предложена методика оценки прочности, устойчивости и долговечности коррозированных несущих конструкций вагонов-минераловозов до и после производства капитального ремонта с продлением срока полезного использования.
Создана методика прогнозирования остаточного срока службы минераловозов с учётом конструктивных особенностей вагонов и коррозионного воздействия перевозимых грузов.
Практическая значимость работы. Проведённый в диссертационной работе анализ технического состояния вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений и обоснование технической и экономической целесообразности проведения КРП с учётом разработанной уточнённой методики расчёта НДС данных типов вагонов, позволили разработать рекомендации по совершенствованию конструкций вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений, позволяющие продлить срок службы вагонов, обеспечив безопасность движения и снизить эксплуатационные
расходы. Разработанные автором рекомендации проведения КРП на основе выбора оптимальных вариантов усовершенствования конструкции позволяют продлевать полезный срок использования вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений не менее, чем на 10 лет.
Разработанные при участии автора Технические условия проведения
КРП вагонов-минераловозов утверждены Комиссией Совета по
железнодорожному транспорту полномочных специалистов вагонного
, хозяйства железнодорожных администраций стран СНГ, Латвии, Литвы и
Эстонии и внедрены на двух Российских вагоноремонтных заводах и вагоноремонтном депо Белоруссии.
Реализация результатов работы. Результаты исследований
использованы при разработке «Общих технических требований на
капитальный ремонт с продлением срока службы вагонов-хопперов для
перевозки минеральных удобрений», 2003 г., а также при разработке
Технических условий «Модернизация вагонов-хопперов для перевозки
минеральных удобрений с продлением срока службы (КРП)», 2003 г. По
і разработанным при участии автора диссертации техническим условиям
произведён капитальный ремонт и продлён срок службы на 10 лет 320
вагонам-минераловозам. Отдельные положения и результаты работы
используются при проведении научных исследований, выполнении
і дипломных работ, бакалаврских и магистерских диссертаций на кафедре
«Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПС.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Ш и IV Международных научно-технических конференциях «Подвижной состав XXI века (идеи, требования, проекты)» (ПГУПС, НВЦ «Вагоны», 2003, 2005 г.г.), обсуждались на научно-технических совещаниях Департамента вагонного хозяйства ОАО «РЖД» (2004, 2005 г.г.), докладывались на заседаниях рабочей группы Комиссии Совета по железнодорожному транспорту полномочных специалистов вагонного хозяйства железнодорожных администраций стран СНГ, Латвии, Литвы и
Эстонии (2003-2006 г.г.), докладывались на научных семинарах, организованных службами вагонного хозяйства железнодорожных администраций в Латвии (2004 г.) и Литве (2005 г.), на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПС (2002-2005 г.г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных работах.
Структура и объём работы. Диссертация включает в себя введение, 4 главы, заключение и изложена на 183 страницах машинописного текста, в том числе 28 таблиц, 62 рисунка. Список использованных источников насчитывает 143 наименования.
Анализ технического состояния вагонов-минераловозов и методика оценки их остаточного ресурса
В настоящее время основу российского парка вагонов-минераловозов составляют вагоны-хопперы моделей 11-740 (рис.2.8) и 19-923 (рис.2.9) постройки Стахановского вагоностроительного завода и Крюковского вагоностроительного завода. Часть вагонов была построена для СССР финской фирмой «Раутаруукки» в конце 80-х годов.
Конструкция подвижного состава позволяет производить загрузку удобрений механизированным способом через четыре загрузочных люка, расположенных посередине крыши вагона, снабжённых механизмом запирания и пломбировки. Кузов имеет традиционную форму с наклонными торцевыми и вертикальными боковыми стенками. Использование продольно-гофрированных листов обшивки в сочетании со стойками боковых стен специального профиля создаёт достаточно прочную и лёгкую конструкцию кузова. На раму вагона, состоящую из продольных и поперечных элементов жёсткости, устанавливаются бункеры, наклонные стенки которых обеспечивают полную разгрузку перевозимого груза гравитационным способом.
Вагоны-минераловозы Крюковского и Стахановского вагоностроительных заводов изготовлены с кузовами из обычной малоуглеродистой стали ВСт.Зсп5 или из атмосферостойкой низколегированной стали 10ХНДП. Основные несущие элементы рамы - из низколегированной стали 09Г2Д.
Вагоны-минераловозы финской фирмы «Раутаруукки» изготовлены с обшивой кузова и крышей из высоколегированной нержавеющей стали 316LN (отечественный аналог 02Х18АН12МЗ).
На техническое состояние вагонов-минераловозов в эксплуатации влияют два основных фактора: первый связан с конструктивными особенностями вагона, второй - с перевозимым в вагоне грузом.
Вагоны-минераловозы, как и все вагоны бункерного типа, имеют в подвагонном пространстве устройства и механизмы для разгрузки, что вызывает нетиповое (несимметричное) расположение на вагоне тормозного оборудования и рычажной передачи. Кроме того данные вагоны имеют повышенный центр тяжести и меньшую, по сравненшо с другими вагонами, базу, что негативно сказывается на условиях работы деталей и узлов вагона.
Перевозимые минеральные удобрения являются продуктом химического производства и содержат в себе одно или несколько химических веществ (азотные, фосфорные, калиевые и сложные удобрения). Перевозимые в вагонах удобрения при определённых условиях создают коррозионно-активную среду, вызывающую повышенное коррозионное разрушение контактируемого металла. Основной причиной потери несущей способности кузова как раз и является коррозия, поскольку водные растворы и увлажнённые минеральные удобрения, такие как аммиачная селитра, нитроаммофоска и хлористый калий обладают повышенной коррозионной агрессивностью и вызывают интенсивную коррозшо 26 углеродистых сталей. Воздействие на металлоконструкции водных растворов и увлажнённых минеральных удобрений в сочетании с высокими циклическими напряжениями может ускорить появление усталостных трещин в тяжело нагруженных деталях и узлах вагонов-минераловозов. Кроме этого, детали и узлы вагона с внешней стороны подвергаются коррозии вследствие оседания пылевидных фракций минеральных удобрений во время их погрузки.
Опыт использования вагонов-минераловозов на железных дорогах России при перевозке коррозионно-активных грузов показал, что скорость коррозии металла вагона в контакте с минеральными удобрениями в разных элементах достигает от 0,02 мм/год до 0,5 мм/год (кроме стали 12Х18Н12МЗА - менее 0,01 мм/год), что примерно на 50% превышает скорость коррозии металла в нормальной среде. Для оценки величин коррозионного износа основных несущих элементов вагонов-минераловозов на Великолукском локомотиво-вагоноремонтном заводе было проведено обследование технического состояния 150 вагонов моделей 19-923 и 11-740. Средний возраст вагонов 19,3 лет.
Обследование технического состояния проводилось по следующей методике, которая предусматривала проведение обследования технического состояния вагонов-хопперов и измерение толщин основных несущих элементов кузова и рамы.
Обследование технического состояния хопперов-минераловозов проводилось с целью выявления повреждений деталей и узлов металлоконструкции. Измерение толщин основных несущих элементов кузова и рамы проводилось для определения фактической толщины металла и сравнение с исходными значениями толщины (определение величины коррозии за период эксплуатации).
При проведении обследования в качестве критериев отказа или предельного состояния принималось такое техническое состояние хопперов-минераловозов, при котором запрещается постановка и следование их в поездах, а также подача под погрузку- выгрузку. Неработоспособное состояние вагона характеризуется наличием неисправностей, угрожающих безопасности движения, препятствующих обеспечению сохранности перевозимого груза и соблюдению требований охраны окружающей среды.
Виды неисправностей и повреждений, которые подлежали выявлению при обследовании технического состояния хопперов-минераловозов, приведены в таблице 2.2. Кроме этого производилось обследование технического состояния ходовых частей, автосцепного оборудования и шкворневых узлов. При обнаруженіш в процессе обследования неисправностей рам по пунктам 1.1, 1.2, 1.3, 1.6, 1.8, 1.11-1.14 данной таблицы рамы вагонов восстановлению и ремонту не подлежали либо подвергались КРП с модернизацией путём их усиления.
Разработка технологии производства КРП вагонов-минераловозов
На следующем этапе исследований была разработана технология производства КРП вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений.
Комплекс работ по проведению КРП включает в себя: отбор вагонов в КРП; проведение обследования технического состояния; проведение ремонта вагонов-минераловозов; проведение приемо-сдаточных испытаний вагонов после КРП.
В КРП направляются вагоны-хопперы для перевозки минеральных удобрений по истечению срока службы (26 лет с даты постройки или 10,3 года - при использовании для перевозки агрессивных минеральных удобрений), а также вагоны, отставленные от движения по техішческому состоянию (после крушения, аварии, иных повреждений).
Были разработаны требования к проведению обследования технического состояния. Они включают проведение обследования технического состояния вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений с целью получения исходных данных для определения дополнительного объёма ремонта при КРП. При проведении обследования в качестве отказа или предельного состояния принималось такое техническое состояние вагона в эксплуатации, при котором запрещается постановка и следование его в поездах, а также подача под погрузку. Неработоспособное (предельное) состояние вагона характеризуется наличием неисправностей, угрожающих безопасности движения, нарушающих габаритные очертания вагона, не обеспечивающих сохранность перевозимого груза. В процессе обследования предусматривалось освидетельствование рамы, кузова, автосцепного оборудования автотормозного оборудования, ходовых частей, крышек люков и разгрузочных механизмов «для выявления неисправностей.
При обследовании вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений должен быть произведён замер толщин основных несущих элементов рамы и кузова вагона для определения коррозионного износа. На вагонах, направляемых в КРП, степень коррозионного износа основных несущих элементов рамы (хребтовая и шкворневая балки) не должна превышать 20%. Основные параметры и размеры вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений после проведения КРП указаны в таблице 2.3. Были разработаны требования к конструкции вагона-хоппера для перевозки минеральных удобрений. Хребтовая и шкворневая балки рамы вагона должны быть отремонтированы согласно требованиям «Руководства по капитальному ремонту грузовых вагонов». Нижний лист шкворневой балки с трещинами в районе шкворневого узла (менее 200 мм от полки Z-та хребтовой балки) необходимо заменять новым. Трещины в металлической обшиве должны быть заварены и зачищены. При этом трещины длиной более 200 мм должны быть усилены накладками. Листы металлической обшивы кузова с коррозионными повреждениями более 20% толщины основного металла необходимо заменять новыми. Изогнутые верхняя и нижняя обвязки стен и стойки кузова должны быть выправлены, трещины в металле и сварных швах заварены, Нижняя обвязка боковых стен, имеющая более двух трещин, должна быть заменена новой. При наличии трещин в усиливающих накладках, поставленных ранее, их необходимо заменить. Постановка усиливающих накладок не должна изменять характер взаимодействия деталей и сборочных единиц в процессе сборки и работы изделия, а также нарушать плотность прилегания крышек загрузочных и разгрузочных люков. Элементы крепления торцевой стены должны быть усилена. Крыша минераловоза должна быть заменена новой, независимо от состояния. Рама вагона в зоне шкворневой балки должна быть усилена. Пятники должны быть заменены новыми. На вагонах при КРП должны быть устранены: разновысотость пятников; несоосность отверстий пятника (с целью исключения перекоса кузова в эксплуатации). При производстве КРП все резинотехнические изделия должны быть заменены на новые. Были разработаны требования к разгрузочному механизму. У вагонов должны быть полностью восстановлены механизм разгрузки, крышки разгрузочных и загрузочных люков по рабочей документации завода-изготовителя. Механизм разгрузки должен быть отрегулирован для обеспечения надежного закрывания крышек разгрузочных люков как при пневматическом, так и при ручном приводе. При закрытых положениях крышек разгрузочных люков тяги должны лежать на ступицах рычагов и переход тяг за мёртвую точку должен быть в пределах 15-20 мм. Длина отрегулированных тяг должна быть зафиксирована гайкой и стопорной шайбой. Элементы механизма разгрузки имеющие износ должны быть восстановлены до чертёжных размеров или заменены новыми. Уплотнение крышек разгрузочных люков должно быть заменено новым. Уплотнение крышек разгрузочных люков должно обеспечивать плотное прилегание по периметру люка. Конструкция механизма закрывания крышек загрузочных люков после КРП должна обеспечивать надежное запирание крышек в целях предотвращения попадания влаги внутрь вагона. В случае невозможности разборки механизма, в следствие диффузии в резьбовых соединениях, резьбовые соединения должны быть срезаны, затем детали восстановлены до чертёжных размеров или заменены новыми. Все шарнирные соединения и трущиеся части механизмов смазывать солидолом. Крышки разгрузочных люков в случае невозможности ремонта из-за сильной коррозии (требуется замена более 50% элементов) должны быть заменены новыми. Деформированные валы и тяги должны быть выправлены. Изношенные втулки и валы разгрузочного механизма должны быть восстановлены до альбомных размеров завода-изготовителя или заменены новыми. Все элементы рабочего цилиндра механизма разгрузки должны быть восстановлены до альбомных размеров завода-изготовителя. Все уплотнительные элементы рабочего цилиндра должны быть заменены новыми. В последующих разделах исследования приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений до и после проведения КРП. Указанная технология производства КРП хопперов-минераловозов и соответствующая нормативно-техническая документация (ТУ 3182-010-44297774-04) были утверждены Комиссией Совета по железнодорожному транспорту полномочных специалистов вагонного хозяйства. 1. Произведён анализ принципов конструктивного построения специализированных вагонов-хопперов. Показано отличие отечественных вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений от зарубежных аналогов и влияние конструктивного исполнения вагона на срок его дальнейшей эксплуатации. 2. Установлено, что одним из важнейших факторов, влияющих на срок службы вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений, является взаимодействие элементов вагона с перевозимыми грузами. Произведена оценка величины коррозионного износа основных элементов вагонов хопперов из применяемых производителями сталей в зависимости от номенклатуры перевозимых грузов. 3. Выполнен анализ отказов вагонов-хопперов в эксплуатации. Установлено, что в среднем за год вагон-хоппер попадает в текущий отцепочный ремонт 3,7 раза из-за появления неисправностей, угрожающих безопасности движения или сохранности перевозимого груза. Произведена группировка возникающих неисправностей по причинам и основным местам возникновения, позволившая установить «уязвимые» места вагонов-хопперов для перевозки минеральных удобрений.
Исследования напряжённого состояния и устойчивости элементов вагона-хоппера при различной степени коррозионного износа его конструктивных элементов
Исследования проводились для наиболее опасного I расчётного режима нагружения - при ударе. При этом рассматривалось 4 степени (этапа) коррозионного износа. Толщины элементов на этапах коррозионного износа приведены в таблице 3.9. Особое внимание при расчётах уделялось оценке напряженного состояния элементов, подлежащих модернизации или усилению при производстве КРП. В результате расчёта были получены напряжения, возникающие в элементах вагона-хоппера при I расчётном режиме (удар) на разных этапах коррозионного износа. Распределение эквивалентных напряжений, возникающих в исследуемых элементах вагона-хоппера при I режиме (удар) на первом этапе коррозионного износа (номинальные толщины) приведено на рис. 3.16. Значения максимальных напряжений, возникающих в элементах вагона-хоппера при 1 режиме (удар) на разных этапах коррозионного износа приведены в таблице 3.10, а их зависимости от коррозионного износа приведены на рис. 3.17 - 3.20, красной линией обозначен предел прочности, равный 295 МПа. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что при коррозийном износе, соответствующем 2-му этапу включительно, ещё обеспечивается прочность конструкции вагона-хоппера, а далее максимальные эквивалентные напряжения близки к допускаемым, или превышают допускаемые, и коррозирующие элементы подлежат замене, усилению или модернизации при КРГТ. На следующем этапе работы исследовалась устойчивость торцевой стены и крыши вагона-хоппера при I режиме (удар) и действии внешнего давления 30 КПа.
Так же как и при исследовании напряженного состояния, рассматривались 4 этапа коррозионного износа. Толщины элементов на этих этапах приведены в таблице 3.9. В результате расчётов были получены формы потери устойчивости и соответствующие им коэффициенты запаса устойчивости на разных этапах коррозионного износа. Величины коэффициента запаса устойчивости элементов торцевой стены и крыши на разных этапах коррозионного износа приведены в таблице 3.11. Зависимости коэффициента запаса устойчивости от коррозионного износа представлены на рис. 3.21 и 3.22, красной линией обозначено допускаемое значение, [п]=1,1. По результатам расчётов можно сделать вывод, что при коррозийном износе больше, чем соответствующем 3-му этапу, величины коэффициента запаса устойчивости становятся меньше допускаемого значения, и коррозирующие элементы подлежат замене, усилению или модернизации при производстве КРП. Проведенные исследования позволили определить минимальные толщины элементов вагона-хоппера (усиленного накладками в соответствии с технологией производства КРП) удовлетворяющие требованию прочности и устойчивости, оіш приведены в таблице 3.12. Результаты проведённых теоретических исследований прочности и устойчивости хоппера-минераловоза позволили сделать следующие выводы: 1.
При расчёте на прочность вагона-хоппера при номинальных толщинах базовых элементов прочность конструкции вагона обеспечивается при первом и третьем расчётных режимах: максимальные напряжения при первом режиме возникают в шкворневом узле рамы и составляют 262 МПа и 223 МПа при ударе и рывке соответственно (при допускаемом значении 265,5 МПа); максимальные напряжения при третьем режиме возникают в шкворневом узле и составляют 132 МПа и 112 МПа при ударе и рывке соответственно (при допускаемом значении 190 МПа); максимальные напряжения при первом и третьем расчётных режимах при сжатии и растяжении не превышают 70 % от допускаемых величин. 2. При номинальных толщинах базовых элементов устойчивость кузова вагона-минераловоза от действия наиболее опасных внешних нагрузок обеспечивается: минимальные коэффициенты запаса устойчивости элементов торцевой стены составили для первого режима при ударе 1,748; минимальные коэффициенты запаса устойчивости элементов крыши составили 1,215 (минимально допустимое значение [п]=1,1). 3. Расчеты по оценке сопротивления усталости вагона-хоппера с номинальными толщинами показали, что коэффициенты запаса сопротивления усталости наиболее напряженных зон вагона-хоппера, больше допускаемых, Минимальный запас сопротивления усталости наиболее опасной зоны - зоны заделки хребтовой балки в шкворневую составил 1,67, что больше минимально допустимого значения коэффициента запаса сопротивления усталости [п]=1,5. Прочность вагона-хоппера обеспечена на расчётный нормативный срок службы 26 лет и дополнительный (после проведения КРП) - на 10 лет.
Разработка методики и проведение ударных ресурсных испытаний вагона-минераловоза, прошедшего КРП
Для определения динамических напряжений, возникающих в элементах конструкции вагона-минераловоза, прошедшего КРП, и оценки его остаточного ресурса были проведены испытания опытного образца вагона при воздействии на него ударных нагрузок. Испытания на соударение проводились на специальном стенде - горке испытательного центра ФГУП НВЦ «Вагоны» на станции Предпортовая Октябрьской ж.д. Принципиальная схема стенда представлена на рис. 4.10. Для оценки долговечности вагона по критерию усталостной прочности были выбраны наиболее опасные зоны, по запасу усталостной прочности которых принималось решение о долговечности конструкции в целом. Расположение контрольных точек на опытном образце, прошедшем КРП, представлено на рисунке 4.11. Для проведения испытаний на соударение использовался аппаратно-программный комплекс на основе аналого-цифрового преобразователя ACL-8112PG с регистрацией процессов на жестком диске персонального компьютера и тензометрической аппаратуры 8АНЧ-23. Функциональная схема комплекса представлена на рис. 4.12.
Измерение скорости набегания вагона-бойка в испытаниях осуществлялось при помощи схемы на основе двух пикетов магнитных датчиков, установленных на подошве рельса непосредственно перед испытуемым вагоном, как показано на рис. 4.14. Функциональная схема устройства измерения скорости при испытаниях показана на рис. 4.15. Измерение количества циклов в испытаниях на соударение производилось при помощи аппаратно-программного комплекса проведения динамических испытаний. Перед испытаниями воспринимающий удары вагон (рис. 4.10.) оборудовался тензометрической автосцепкой. Тензометрическая автосцепка перед установкой на испытуемый вагон градуировалась на специальном стенде. Зависимость уровня напряжений в измерительной системе Испытания выполнялись путем соударения вагона-бойка в свободно стоящий, воспринимающий удар испытуемый вагон, с последующей накаткой на подпор по схеме, представленной на рис. 4.10. При соударении фиксировались: скорость набегания вагона-бойка; сила соударения; количество циклов нагружений. После каждой серии из трёх ударов осуществлялся визуальный осмотр опытного вагона с целью обнаружения возможных остаточных деформаций в элементах кузова вагона, разрушений сварных швов, образование трещин, надрывов и т.д. При достижении скорости соударения 2,22 м/с (8 км/ч) и выше осмотр производился после каждого удара. Дискретные значения силы соударения определялись по формуле: схемы); А измл - пиковое значение /-го измеряемого сигнала в течение эксперимента; А изм.о - пиковое значение измеряемого сигнала при сбалансированном входе канала. Значение скорости набегания вагона-бойка, определялась по формуле: промежуток времени между проходом первого и второго магнитного датчика, сек; расстояние между двумя пикетами магнитных датчиков, м. Результаты экспериментальных исследований, используемых для расчета долговечности, полученных при соударениях приведены в таблице 4.3, где стэ сл- амплитуда экспериментально полученного несимметричного цикла; сг„ -среднее напряжение цикла в контрольной зоне экспериментально полученного несимметричного цикла;
